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第三章 机械加工表面质量 目录 第一节 表面质量的含义及其对零件使用性能的影响 第二节 表面粗糙度及其影响因素 第三节 提高机械加工表面质量的方法 第四节 振动对表面质量的影响及其控制 一、表面质量的含义 表面的几何特征： 表面粗糙度 表面波度 表面加工纹理和伤痕 表面层力学物理性能： 表面层加工硬化 表面层金相组织的变化 表面层残余应力 1、表面粗糙度 加工表面的微观几何形状误差 ,波长与波高(L3/H3)的比值小于50 。 我国表面粗糙度的现行标准为：GB/T131-93。(推荐性国家标准) 表面粗糙度等级用轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz或轮廓最大高度Ry的数值大小表示。 推荐优先采用Ra。 2.表面波度 形状误差与表面粗糙度之间的周期性形状误差。它主要是由机械加工过程中工艺系统低频振动造成的，如图2所示，波长与波高(L2/H2)的比值一般为50～1000。 表面波度有磨削表面波度标准（JB/Z168—81），尚无国家标准 。 3.纹理方向 表面刀纹的方向 它取决于表面形成所采用的机械加工方法 一般对运动副或密封件要求纹理方向 二、加工表面的物理力学性能的变化 表面层因塑性变形引起的加工硬化（冷作硬化）。 表面层因力或热的作用产生的残余应力。 表面层因切削热或磨削热的作用引起的金相组织变化 。 1、表面粗糙度对零件耐磨性的影响 表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。 表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。 但是表面粗糙度值太小，因接触面容易发生分子粘接，且润滑液不易储存，磨损反而增加。 零件的耐磨性而言，最佳表面粗糙度Ra的值在0.8μm～0.2μm之间为宜 。 2、刀纹方向对零件耐磨性的影响 轻载时，摩擦副表面纹理方向与相对运动方向一致时，磨损最小。 重载时，由于压强、分子亲和力和储存润滑油等因素的变化，摩擦副的两个表面纹理相垂直、且运动方向平行与下表面的纹路方向时，磨损最小。而两个表面纹理方向均与运动方向一致时易发生咬合，故磨损量反而最大。 3、冷作硬化对零件耐磨性的影响 表面层的加工硬化使零件的表面层硬度提高，从而表面层处的弹性和塑性变形减小，磨损减少，使零件的耐磨性提高。 但硬化过度时，会使零件的表面层金属变脆，磨损会加剧，甚至出现剥落现象，所以零件的表面硬化层必须控制在一定范围内。 （二）表面质量对零件耐疲劳性的影响 表面粗糙度对零件耐疲劳性的影响: 零件在交变载荷的作用下，其表面微观不平的凹谷处和表面层的缺陷处容易引起应力集中而产生疲劳裂纹，造成零件的疲劳破坏。 表面层的残余应力对零件疲劳强度的影响 当表面层为残余压应力时，能延缓疲劳裂纹的扩展，提高零件的疲劳强度；当表面层为残余拉应力时，容易使零件表面产生裂纹而降低其疲劳强度。 加工硬化对零件的疲劳强度的影响: 表面层的加工硬化可以在零件表面形成一个冷硬层，因而能阻碍表面层疲劳裂纹的出现，从而使零件疲劳强度提高。但零件表面层冷硬程度过大，反而易于产生裂纹，故零件的冷硬程度与硬化深度应控制在一定范围之内。 （三）表面质量对零件耐腐蚀性的影响 减小零件表面粗糙度值，可以提高零件的耐腐蚀性能。 零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。 （四）表面质量对零件配合精度的影响 相配零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。 在间隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，则会使配合件很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度； 在过盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，则装配后配合表面的凸峰被挤平，配合件间的有效过盈量减小，降低配合件间联接强度，影响了配合的可靠性。 因此对有配合要求的表面，必须规定较小的表面粗糙度值。 三、表面完整性的概念 表面形貌 它主要是用来描述加工后零件表面的几何特征，包括表面粗糙度、表面波度和纹理等。 表面缺陷 它是指加工表面上出现的宏观裂纹、伤痕和腐蚀现象等，对零件的使用有很大影响。 微观组织与表面层的冶金化学特性： 微观裂纹。 微观组织变化，包括晶粒大小和形状、析出物和再结晶等的变化。 晶间腐蚀和化学成分的优先溶解。 对于氢氧等元素的化学吸收作用所引起的脆性等。 表面层物理力学性能 它主要包括表面层硬化深度和程度、表面层残余应力的大小、方向及分布情况等。 表层其他工程技术特性 这种特性主要有摩擦特性、光的反射率、导电性和导磁性等。 第二节 表面粗糙度及其影响因素 1、几何因素 1、几何因素 生产中，若使用的机床精度高和材料的切削加工性好，选用合理的刀具几何形状、切削用量和在刀具刃磨质量高、工艺系统刚性足够情况下，加工后表面实际粗糙度接近理论粗糙度。 这样减小表面粗糙度数值、提高加工表面质量的措施，主要是减小残留