机电工程学院：《机械制造工艺学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 机械加工表面质量 5.1 概述 5.2 表面粗糙度及其降低的工艺措施 5.3 表面层物理、力学性能及其改善的工艺措施

第五章机械加工表面质量 5-1概述 机械加工表面质量含义 包括:微观几何形状 表层物理力学性能

第五章 机械加工表面质量 5-1 概述 一、机械加工表面质量含义 包括：微观几何形状 表层物理力学性能

显微硬度 残余应力 (b) 图5-1零件加工表面层沿深度的组成及变化

(一)加工表面的几何形状特征 表面几何误差包括: 形状误差:波长/波幅>1000 表面轮廓曲线经低通滤波获得 波纹度:50<波长/波幅<1000 表面轮廓曲线经带通滤波获得 般与刃口形状,进给,刀瘤等有关 表面微观不平度误差:波长波幅<50 表面轮廓曲线经高通滤波获得 般与工艺系统的振动有关

（一）加工表面的几何形状特征 表面几何误差包括： 形状误差： 波长/波幅>1000 表面轮廓曲线经低通滤波获得 波纹度： 50<波长/波幅<1000 表面轮廓曲线经带通滤波获得 一般与刃口形状，进给，刀瘤等有关。 表面微观不平度误差： 波长/波幅<50 表面轮廓曲线经高通滤波获得 一般与工艺系统的振动有关

mWw 粗糙度 波度 C 形状误差 图52加工表面的形状误差、表面波度与粗糙度

二)加工表面层的物理力学性能变化 受加工中力、热等因素的作用,表面金 属力学性能将发生变化: 1、表层因塑性变形而产生的冷作硬化 2、表层因受热而发生金相组织变化 表层因力,热等作用而产生残余应力 表面完整性包括:微观几何不平度、力学性能 变化、摩擦反射性能等

（二）加工表面层的物理力学性能变化 受加工中力、热等因素的作用，表面金 属力学性能将发生变化： 1、表层因塑性变形而产生的冷作硬化 2、表层因受热而发生金相组织变化 3、表层因力，热等作用而产生残余应力 表面完整性包括：微观几何不平度、力学性能 变化、摩擦反射性能等

表面质量对零件使用性能的影响 )表面质量对工作精度及其保持性的影响 零件的工作精度主要与微观几何不平度有关 精度保持性主要与表面耐磨性有关 耐磨性则与表面几何质量、表面力学性能有关 般的磨损过程分为三个阶段 初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段 初期黁磨损阶段结束时的磨损量称为初期磨损量

二、表面质量对零件使用性能的影响 （一）表面质量对工作精度及其保持性的影响 零件的工作精度主要与微观几何不平度有关 精度保持性主要与表面耐磨性有关 耐磨性则与表面几何质量、表面力学性能有关 一般的磨损过程分为三个阶段： 初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段 初期磨损阶段结束时的磨损量称为初期磨损量

初期磨损量与表面几何质量有关,一定载荷 润滑条件下初期磨损量与表面粗糙度之间的 关系如下图所示: 4初 当载荷增大、润滑条件 恶化时,曲线向右上方 移动,即:载荷增大 润滑条件恶化时,最佳 粗糙度增大。 Ral Ra Ratum) 图53初期磨损量与表面粗糙 度的关系

初期磨损量与表面几何质量有关，一定载荷、 润滑条件下初期磨损量与表面粗糙度之间的 关系如下图所示： 当载荷增大、润滑条件 恶化时，曲线向右上方 移动，即：载荷增大、 润滑条件恶化时，最佳 粗糙度增大

二)表面质量对耐腐蚀性的影响 表面质量越差,存在裂纹时,耐腐蚀性降低 图5-4表面腐蚀过程的示意图

（二）表面质量对耐腐蚀性的影响 表面质量越差，存在裂纹时，耐腐蚀性降低

)表面质量对零件疲劳强度的影响 表面缺陷会引起应力集中,降低疲劳强度。若 表面存在残余压应力,疲劳强度将会提高 衰51不同加工方法所得面的相对疲劳强度 钢的极限强度a(MPa) 加工方法 470 950 1420 相对疲劳强度(%) 精细抛光或研磨 100 抛光或超精研 精磨或精车 粗磨或粗车 990 900 0$ 轧制钢材直接使用

（三）表面质量对零件疲劳强度的影响 表面缺陷会引起应力集中，降低疲劳强度。若 表面存在残余压应力，疲劳强度将会提高

(四)表面质量对零件配合性质的影响 表面比较粗糙时,轮廓峰在工作中被逐渐磨掉, 零件尺寸发生变化,进而影响到配合性质。 般来说,表面粗糙度应与加工精度相适应: 根据实验研究的结果,可按下述关系选取 零件尺寸大于50mm时,Rz=(0.10~0.15)T 零件尺寸在18~50mm时,R=(0.15~0.20)T 零件尺寸小于18m时,Rz=(0.20~025)T 式中T——零件尺寸公差

（四）表面质量对零件配合性质的影响 表面比较粗糙时，轮廓峰在工作中被逐渐磨掉， 零件尺寸发生变化，进而影响到配合性质。 一般来说，表面粗糙度应与加工精度相适应：