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第十一章

机械加工表面质量

学习内容

一、机械加工表面质量的含义

二、已加工表面形成机理

三、影响加工表面质量的因素

四、机械加工过程中的振动

五、控制加工表面质量的途径

学习要求

了解机械加工表面质量的基本内容及对

零件使用性能的影响。通过研影响加工表

面质量的因素,控制加工过程中的相应参数，

以保征零件的机械加工表面质量。

第十一章机械加工表面质量

第一节机械加工表面质量的含义

第二节已加工表面形成机理

第三节影响加工表面质量的因

第四节机械加工过程中的振动

第五节控制加工表面质量的途径

第一节机械加工表面质量的含义

表面质量是零件机械加工质量的组成部分之一。加工表面质量

是指机械加工后零件表面层的几何结构和受加工过程的影响，表

面层金属材料与基体材料性质产生变化的情况。零件的磨损、腐

蚀和疲劳破坏都是从零件表面开始的，所以零件的表面加工质量

将直接影响零件的工作性质。特别是在高速、高应力和高温情况

下，表层的任何缺陷不仅直接影响零件的工作性能，而且还会引

起应力集中、应力腐蚀等现象，加速零件的失败。

一、表面质量的含义

二、机械加工表面质量对零件使用性能的影响

三、表面的完整性

一、表面质量的含义

机械加工后的表面，不可能是理想的光滑表面，总存在一定的微观

几何形状偏差，表面层的物理力学性能也发生变化。因此机械加工表

面质量包括：加工表面的几何特征和表面层物理力学性能的变化。

1、加工表面的几何特征：

2、表面层物理力学性能的变化

加工表面的几何特征是指其微观几何形状，主要包括表面粗糙度、刀痕方

向、和表面波度，一般情况下，当L/H（波距／波高）＜50为表面粗糙度，

L/H＝50～1000时为表面波度，L/H＞1000时为宏观的几何形状误差。波度

表面层金属物理力学性能的变化主要受表面层加工硬化、

是介于几何形状误差与表面粗糙度之间的表面偏差。

残余应力和表面层的金相组织变化的影响。机械零件在加工中

由于受切削力和热的综合作用，表面层金属的物理力学性能相

对于基体金属的物理力学性能发生了变化。

图示零件表面层沿深度方向的变化过程，表面层可分为吸附层和压缩层。

最外层是吸附层，是由氧化膜或其他化合物吸收、渗进了气体粒子而

形成的一层组织。第二层是压缩层，是由于切削力和基体金属共同作用

造成的塑性变形区域，在其上部存有纤维组织，是由于刀具摩擦挤压而

形成的。有时在切削热的作用下，表面层的材料还会产生相变和晶粒大

小的变化。

表面层的物理力学性能主要受压缩层的组织结构的影响。

表面层的物理力学性能随表面层的加工硬化程度而变化；硬化程度越

大，表面层的物理力学性能变化越大。

表面层残余应力是在加工过程中，由于弹、塑性变形及温度和金相组

织的变化造成的不均匀体积变化而在表面层中产生的残余应力。

表面层金相组织的变化是由于加工过程中产生的切削热使工件表层材

料的温度发生变化而造成的。这种变化包括相变、晶粒大小和形状的变化、

析出物的产生和再结晶等。金相组织的变化主要通过对显微组织的观察来

确定。

二、机械加工表面质量对零件使用性能的影响

1、表面质量对耐磨性的影响

1）表面粗糙度对耐磨性的影响

2）表面加工硬化对耐磨性的影响表面粗糙度对零件表面磨

2、表面质量对疲劳强度的影响损的影响很大。一般说表面

1）表面粗糙度对疲劳强度的影响粗糙度值愈小，其磨损性愈

加工表面的冷作硬化使摩擦