2022年2022年机械加工工艺零件加工精度与表面质量 .pdf

第四章零件加工精度与表面质量备课时间： 09-4-15 上课时间： 09-4-16 教学目的： 1、掌握加工精度和经济加工精度的概念。2、熟悉获得各种加工精度的方法。教学重点、难点：获得各种加工精度的方法课时： 2 课时授课内容：4.1 概述加工质量指标包括加工精度和表面质量4.1.1 加工精度与加工误差加工精度 ：零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符合的程度。符合程度越高则加工精度就越高。加工误差 ：零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度称为加工误差。加工误差的大小表示了加工精度的高低，加工误差是加工精度的度量。“ 加工精度 ” 和 “ 加工误差 ” 是评定零件几何参数准确程度的两种不同概念。在实际生产中，加工精度的高低是以加工误差的大小来衡量的。?加工精度包括三个方面内容：?尺寸精度指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。?形状精度指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。?位置精度指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合程度。经济加工精度: 是指在正常生产条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和使用标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的公差等级。?用同一种加工方法，如欲获得较高的精度，成本就要提高；反之亦然。但上述关系只是在一定范围内才比较明显，如图中之AB 段。而 A 点左侧之曲线几乎与纵坐标平行，即使成本提高的很多，但精度提高得却很少乃至不能提高。相反，B 点右侧曲线几乎与横坐标平行，即使工件精度要求很低，也必须耗费一定的最低成本。4.2 加工精度的影响因素4.2.1 获得加工精度的方法（1）获得尺寸精度的方法1）试切法2）调整法3）定尺寸刀具法4）自动控制法1）试切法试切法：先试切出很小部分加工表面，测量试切所得的尺寸，按照加工要求适当调刀具切削刃相对工件的位置，再试切，再测量，如此经过两三次试切和测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加工表面。试切法通过 “ 试切测量调整再试切” ，反复进行直到达到要求的尺寸精度为止例如，箱体孔系的试镗加工。?试切法的特点：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - 优点：试切法达到的精度可能很高，它不需要复杂的装置。缺点：这种方法费时（需作多次调整、试切、测量、计算），效率低，依赖工人的技术水平和计量器具的精度，质量不稳定，所以只用于单件小批生产。2）调整法预先用样件或标准件调整好机床、夹具、 刀具和工件的准确相对位置，用以保证工件的尺寸精度。因为尺寸事先调整到位，所以加工时，不用再试切，尺寸自动获得，并在一批零件加工过程中保持不变，这就是调整法。例如， 采用铣床夹具时，刀具的位置靠对刀块确定。 调整法的实质是利用机床上的定程装置或对刀装置或预先整好的刀架，使刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，然后加工一批工件。?调整法的特点：优点： 调整法比试切法的加工精度稳定性好，有较高的生产率，对机床操作工的要求不高。缺点：对机床调整工的要求高，常用于成批生产和大量生产。3）定尺寸刀具法用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的方法称为定尺寸法。它是利用标准尺寸的刀具加工，加工面的尺寸由刀具尺寸决定。即用具有一定的尺寸精度的刀具（如铰刀、扩孔钻、钻头等）来保证工件被加工部位（如孔）的精度。定尺寸法特点：操作方便，生产率较高，加工精度比较稳定，几乎与工人的技术水平无关，生产率较高，在各种类型的生产中广泛应用。例如钻孔、铰孔等。4）主动测量法在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，并将所测结果与设计要求的尺寸比较后，或使机床继续工作，或使机床停止工作，这就是主动测量法。主动测量法特点：质量稳定、生产率高，是发展方向。（2）获得形状精度的方法1）轨迹法2）成形刀具法3）展成法1）轨迹法轨迹法也称刀尖轨迹法，依靠刀尖的运动轨迹获得形状精度的方法称为轨迹法。即让刀具相对于工件作有规律的运动，以其刀尖轨迹获得所要求的表面几何形状。数控车床、普通车削、刨削等均属轨迹法。2）成形法利用成形刀具对工件进行加工的方法称为成形法。即用成形刀具取代普通刀具，成形刀具的切削刃就是工件外形。成形刀具替代一个成形运动。成形法可以简化机床或切削运动，提高生产率。成形法所获得的形状精度取决于成形刀具的形状精度和其他成形运动的精度。上图所示为用成形法车球面。3）展成法（范成法）（3）获得相互位置精度的方法主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证1）划线找正法2）夹具安装定位法利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法称为展成法。展成法所得被加工表面是切削刃和工件作展成运动过程中所形成的包络面，切削刃形状必须是被加工面的共轭曲线。它所获得的精度取决于切削刃的形状和展成运动的精度等。展成法适用于各种齿轮齿廓、花键键齿、蜗轮轮齿等表面的加工。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 备课时间： 09-4-20 上课时间： 09-4-21 教学目的： 1、了解零件原始误差的来源。2、掌握机床几何误差和主轴回转精度对零件精度的影响。3、了解刀具的几何误差对零件精度的影响。4、掌握工艺系统的变形对零件精度的影响。教学重点、难点：机床几何误差和主轴回转精度对零件精度的影响课时： 2 课时授课内容：4.2.2 原始误差零件加工的误差是由于工件与刀具在切削过程中相互位置发生变动而造成。工件和刀具安装在夹具和机床上，工件、刀具、夹具、机床构成了一个完整的工艺系统。工艺系统的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为原始误差。各种原始误差的大小和方向各有不相同，而加工误差则必须在工序尺寸方向上测量。所以原始误差的方向不同时对加工误差的影响也不同。图（或观看动画） 以车削为例说明原始误差与加工误差的关系。图中实线为刀尖正确位置，虚线为误差位置。原始误差的方向不同时对加工误差的影响也不同。把对加工误差影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法线方向）称为误差敏感方向。原始误差包括加工前误差、加工中误差、加工后误差。加工前误差：加工原理误差调整误差机床误差夹具误差工件装夹误差刀具制造误差加工中误差：工艺系统受力变形工艺系统热变形刀具磨损加工后误差：残余应力引起变形测量误差4.2.3 加工原理误差加工原理误差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。例如滚齿用的齿轮滚刀，就有两种误差， 一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓近似造形误差；二是由于滚刀切削刃数有限，切削是不连续的，因而滚切出的齿轮齿形不是光滑的渐开线，而是折线。4.2.4 、机床几何误差机床几何误差的来源机床制造磨损安装机床几何误差的组成主轴回转误差：轴向窜动、径向跳动、角度摆动导轨误差：水平面内直线度、垂直面内直线度、前后导轨的平行度传动链误差：内联传动链始末两端传动元件间相对运动误差1、机床导轨导向误差机床导轨是机床中确定某些主要部件相对位置的基准，也是某些主要部件的运动基准。（1）导轨在水平面内直线度误差的影响当导轨在水平面内的直线度误差为1时, 引起工件在半径方向的误差为（图）：R= 1 由此可见： 床身导轨在水平面内如果有直线度误差，使工件在纵向截面和横向截面内分别产生形状误差和尺寸误差。（2）导轨在垂直面内直线度误差的影响名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - 床身导轨在垂直面内有直线度误差（图） ，会引起刀尖产生切向位移Z，造成工件在半径方向产生的误差为：R Z2/d 设： Z=Y=0.01mm ，R=50mm ，则由于法向原始误差而产生的加工误差 R= Y =0.01mm, 由于切向原始误差产生的加工误差 R Z2/d =0.000001mm 此值完全可以忽略不计。由于 Z2数值很小， 因此该误差对工件的尺寸精度和形状精度影响甚小。结论：原始误差引起工件相对于刀具产生相对位移，若产生在加工表面法向方向（误差敏感方向） ，对加工精度有很大的影响；产生在加工表面切向方向（误差非敏感方向），可忽略不计。对平面磨床， 龙门刨床及铣床等，导轨在垂直面内的直线度误差会引起工件相对于砂轮（刀具）产生法向位移，其误差将直接反映到被加工工件上，造成形状误差（图7-11 ） 。（ 3）前后导轨平行度误差的影响床身前后导轨有平行度误差（扭曲）时，会使车床溜板在沿床身移动时发生偏斜，从而使刀尖相对工件产生偏移，使工件产生形状误差（鼓形、鞍形、锥度）。从图可知，车床前后导轨扭曲的最终结果反映在工件上，于是产生了加工误差y。从几何关系中可得出：yH/B 一般车床 H2B/3，外圆磨床 HB ，因此该项原始误差对加工精度的影响很大。2）主轴回转精度A、主轴回转误差概念主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量三种基本形式： a. 纯径向跳动 b.纯角度摆动 c.轴向窜动B、影响主轴回转精度的主要因素轴承本身误差、轴承间隙、 轴承间同轴度误差，各段轴颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等。但它们对主轴回转精度的影响大小随加工方式而不同1、轴向窜动对车、镗削加工精度的影响主轴的轴向窜动对内、外圆的加工精度没有影响，但加工端面时， 会使加工的端面与内外圆轴线产生垂直度误差。主轴每转一周，要沿轴向窜动一次，使得切出的端面产生平面度误差（图）。当加工螺纹时，会产生螺距误差。2、主轴的纯径向跳动对车削和镗削加工精度的影响：镗削加工：镗刀回转，工件不转。 此时镗出的孔为椭圆形。3、角度摆动对车、镗削加工精度的影响主轴纯角度摆动对加工精度的影响，取决于不同的加工内容。车削加工时工件每一横截面内的圆度误差很小，但轴平面有圆柱度误差（锥度）。车外圆：得到圆形工件，但产生圆柱度误差（锥体）车端面：产生平面度误差镗孔时，由于主轴的纯角度摆动使得主轴回转轴线与工作台导轨不平行，使镗出的孔呈椭圆形，如图所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔时， 若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。提高主轴回转精度的措施1）提高主轴的轴承精度。2）减少机床主轴回转误差对加工精度的影响。3）对滚动轴承进行预紧，以消除间隙。4）提高主轴箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合的零件有关表面的加工精度。3、机床传动链的传动误差指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的误差，一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。减少传动链误差的措施： 尽可能缩短传动链，减少传动元件数目； 尽量采用降速传动，误差被缩小； 提高传动元件、特别是末端元件的制造和装配精度； 消除传动间隙；采用误差补偿机构或自动补偿装置。4.2.5 刀具的几何误差包括刀具切削部、装夹部的制造误差及刀具安装误差1、刀具的制造误差定尺寸刀具刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度成形刀具刀具形状精度直接影响工件形状精度展成刀具刀刃形状精度会影响工件加工精度一般刀具制造精度对工件加工精度无直接影响 , 但磨损后对工件尺寸或形状精度有一定影响 2 、刀具磨损的影响4.2.6 工艺系统的弹性变形1、机床刚度及其对加工精度的影响在外力作用下，工艺系统抵抗变形的能力称为工艺系统的刚度。机床结构复杂， 组成的零部件多，各零部件之间有不同的联接和运动方式，因而机床部件的刚度问题就比较复杂。它的计算至今还没有合适的方法，需要通过实验来测定。分析： 由图中可知：1） 背向力与刀架变形不是线性关系。2） 加载曲线与卸载曲线不重合。3） 加载曲线与卸载曲线不封闭（卸载后由于存在残余变形，曲线回不到原点）。4）部件的实际刚度远比按实体结构的估计值小。2、影响机床部件刚度的其他因素配合零件的接触刚度零件接触表面抵抗因外力而产生变形的能力称为接触刚度。零件表面越粗糙，形状误差越大；材料硬度低，接触刚度越小。 薄弱零件自身的变形 连接表面间的间隙；接触表面间的摩擦3、 工件的刚度及其对加工精度的影响结合教材第 118页图工艺系统受力变形不但影响工件的加工精度，而且还影响表面质量，限制切削用量和生产率名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 的提高。机械加工过程中，工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、重力和惯性力等外力作用下，会产生变形，破坏刀具和零件之间的正确位置关系，使零件产生加工误差( 见图 ) 。4、误差复映规律误差复映规律：当毛坯有形状误差或位置误差时，加工后工件仍会有同类的加工误差。但每次走刀后工误差将逐步减少。误差复映系数：定量反映毛坯误差经过加工后减少的程度当加工过程有多次走刀时，每次走刀的复映系数为1、2、3, ，则总复映系数总=12 3, 可简化为总（ 1）n 由于 1 ，所以经过多次走刀，则可能使毛坯误差复映到工件上的误差减少到公差带允许值的范围内例：一个工艺系统，其误差复映系数为0.25 ，工件在本工序前的圆度误差0.5mm ，为保证本工序 0.01mm 的形状精度，本工序最少走刀几次？解： 0.5 (0.25)n 0.01 解得 n=3 讨论：增加走刀次数 , 可减小误差复映, 提高加工精度, 但生产率降低了。提高工艺系统刚度，对减小误差复映系数具有重要意义。毛坯的各种形状误差（圆度、圆柱度、同轴度、平面度等）都会以一定的复映系数，复映成工件的加工误差。备课时间： 09-4-22 上课时间： 09-4-23 教学目的： 1、掌握加工精度和经济加工精度的概念。2、熟悉获得各种加工精度的方法。教学重点、难点：获得各种加工精度的方法课时： 2 课时授课内容：4.2.7 工艺系统中传动力、惯性力、加紧力和重力引起的变形对加工精度的影响1）传动力的影响在车床或磨床类机床上加工轴类零件时，常用单爪拨盘带动工件旋转，如图4-22 所示。在单爪拨盘传动下车削出来的工件是没有圆度误差，但产生圆柱度误差。用顶尖安装工件对同轴度要求比较高且需要调头加工的轴类工件，常用双顶尖装夹工件，如图所示，其前顶尖为普通顶尖，装在主轴孔内，并随主轴一起转动，后顶尖为活顶尖装在尾架套筒内。 工件利用中心孔被顶在前后顶尖之间，并通过拨盘和卡箍随主轴一起转动。2）惯性力的影响在高速切削时， 如果工艺系统中有不平衡的高速旋转的构件存在，就会产生离心力。它和传动力一样， 在工件的每一转中不断变更方向，引起工件几何轴线作上述相同形式的摆角运动，故理论上讲也不会造成工件园度误差。但是要注意的是当不平衡质量的离心力大于切名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 削力时， 车床主轴轴颈和轴承内孔表面的接触点就会不断地变化，轴承孔的圆度误差将传给工件地回转轴心。因此可采用配重平衡的方法来消除这种影响，必要时亦可适当降低主轴转速，以减小离心力的影响。3）工艺系统其它外力作用引起的加工误差1）由于机床部件或工件本身重量以及它们在移动中位置变化而引起的加工误差（图）2）由于夹紧力引起的加工误差（图4-23）减小工艺系统受力变形的措施（1）提高接触刚度通过提高导轨等结合面的刮研质量、形状精度并降低表面粗糙度，都能增加接触面积，有效地提高接触刚度。预加载荷，也可增大接触刚度（2）提高零部件刚度减小受力变形加工细长轴时， 采用中心架或跟刀架来提高工件的刚度。采用导套、 导杆等辅助支承来加强刀架的刚度。中心架和跟刀架当工件长度跟直径之比大于25倍（ L/d25 ）时，由于工件本身的刚性变差，在车削时，工件受切削力、 自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响其圆柱度和表面粗糙度，同时，在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，车削很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡住。此时需要用中心架或跟刀架来支承工件。（3）合理安装工件减小夹紧变形对刚性较差的工件选择合适的夹紧方法，能减小夹紧变形，提高加工精度(4) 减少摩擦防止微量进给时的“爬行”采用塑料滑动导轨，其摩擦特性好，有效防止低速爬行，运行平稳，定位精度高，具有良好的耐磨性、减振性和工艺性。此外，还有滚动导轨和静压导轨。4.2.8 、工艺系统热变形引起的加工误差工艺系统在各种热源作用下，会产生相应的热变形，从而破坏工件与刀具间正确的相对位置，造成加工误差。据统计，由于热变形引起的加工误差约占总加工误差的40%70% 。工艺系统的热变形不仅严重地影响加工精度，而且还影响加工效率的提高。实现数控加工后，加工误差不能再由人工进行补偿，全靠机床自动控制，因此热变形的影响就显得特别重要。工艺系统热变形的问题已成为机械加工技术发展的一个重大研究课题。( 一) 工艺系统的热源: 内部热源和内部热源在生产中，须注意: 机床在开始工作的一段时间内，其温度场处于不稳定状态，其精度也是很不稳定的，工作一定时间后，温度才逐渐趋于稳定，其精度也比较稳定。因此，精密加工应在热平衡状态下进行。即: 一般在工作前开动机床后空转一段时间,在达到热平衡后再进行加工; 在加工有些精密零件时, 尽管有不切削的间断时间, 但仍让机床空转 , 以保持机床的热平衡. （二）机床热变形对加工精度的影机床热变形会使机床的静态几何精度发生变化而影响加工精度，其中主轴部件、床身、导轨、立柱、工作台等部件的热变形，对加工精度影响最大。对于车、铣、钻、镗类机床，主轴箱中的齿轮、轴承摩擦发热和润滑油发热是其主要热源，使主轴箱及与之相连部分( 如床身或立柱 ) 的温度升高而产生较大变形。龙门刨床、 导轨磨床等大型机床由于它们的床身较长，如果导轨面与底面间有温差，就名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 会产生较大的弯曲变形，从而影响加工精度。（三）工件热变形对加工精度的影响1. 工件均匀受热对于一些形状简单、对称的零件，如轴、套筒等，加工时（如车削、磨削）切削热能较均匀地传入工件，使工件的尺寸发生变化. 2. 工件不均匀受热在刨削、铣削、磨削加工平面时，工件单面受热，上下平面间产生温差，导致工件向上凸起， 凸起部分被工具切去，加工完毕冷却后，加工表面就产生了中凹，造成了几何形状误差。4.2.9 工件残余应力引起的加工误差残余应力是指在没有外部载荷的情况下，存在于工件内部的应力，又称内应力。（一）内应力的产生及其对加工精度的影响产生原因：残余应力是由金属内部的相邻宏观或微观组织发生了不均匀的体积变化而产生的，促使这种变化的因素主要来自热加工或冷加工。残余应力对零件的影响：存在残余应力的零件，始终处于一种不稳定状态，其内部组织有要恢复到一种新的稳定的没有内应力状态的倾向。在内应力变化的过程中，零件产生相应的变形，原有的加工精度受到破坏。用这些零件装配成机器，在机器使用中也会逐渐产生变形，从而影响整台机器的质量。4.3 提高加工精度的途径（1） 减少误差法： 查明产生加工误差的主要因素后，设法对其直接进行消除或减弱。如细长轴加工用中心架或跟刀架会提高工件的刚度，也可采用反拉法切削，工件受拉不受压不会因偏心压缩而产生弯曲变形，如图。（2） 误差补偿法误差补偿法是人为地造出一种新的原始误差，去抵消原来工艺系统中存在的原始误差，尽量使两者大小相等、方向相反而达到使误差抵消得尽可能彻底的目的，如图（3） 误差分组法误差分组法是把毛坯或上工序加工的工件尺寸经测量按大小分为n组，每组尺寸误差就缩减为原来的 1/n 。然后按各组的误差范围分别调整刀具位置，使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。（4） 误差转移法误差转移法是把原始误差从误差敏感方向转移到误差的非敏感方向。（5） “就地加工”法就地加工法是全部零件按经济精度制造，然后装配成部件或产品，且各零部件之间具有工作时要求的相对位置，最后以一个表面为基准加工另一个有位置精度要求的表面，实现最终精加工，这就是“就地加工”法，也称自身加工修配法。“就地加工”的要点，就是要求保证部件间什么样的位置关系，就在这样的位置关系上利用一个部件装上刀具去加工另一个部件。如图（6） 误差平均法误差均分法就是利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正或者利用互为基准进行加工，以达到很高的加工精度。如“三板互易”、“易位法”等。如图。（7） 控制误差法名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - 备课时间： 09-4-27 上课时间： 09-4-28 教学目的： 1、掌握加工精度和经济加工精度的概念。2、熟悉获得各种加工精度的方法。教学重点、难点：获得各种加工精度的方法课时： 2 课时授课内容：4.4 表面质量的影响因素（一） 、概述零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且包括加工表面质量。机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、 裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米 几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的重视。（二） 、表面质量对零件使用性能的影响（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如图4-38所示。表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。（2） 、表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。2表面质量对零件疲劳强度的影响（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - （2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。3. 表面质量对零件工作精度的影响（1）表面粗糙度对零件配合精度的影响表面粗糙度较大，则降低了配合精度。（2）表面残余应力对零件工作精度的影响残余应力在经过一段时间后会自行减弱或消失，同时零件也会随之变形，引起零件尺寸和形状误差因此若表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。4表面质量对零件耐腐蚀性能的影响（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。（2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响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。4.4 表面质量的影响因素机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因素两个方面。4.4.1 切削加工表面粗糙度1、几何因素刀尖圆弧半径 r 、主偏角 kr 、副偏角 kr 、进给量 f 2、物理力学因素（1）工件材料的影响韧性材料：工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。脆性材料：加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。（2）切削速度的影响加工塑性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响（对积屑瘤和鳞刺的影响）。此外，切削速度越高，塑性变形越不充分，表面粗糙度值越小。（3）进给量的影响减小进给量 f 固然可以减小表面粗糙度值，但进给量过小， 表面粗糙度会有增大的趋势。（4）其它因素的影响此外，合理使用冷却润滑液，适当增大刀具的前角，提高刀具的刃磨质量等，均能有效地减小表面粗糙度值。4.4.2 磨削加工后的表面粗糙度1、 磨削中影响粗糙度的几何因素工件的磨削表面是由砂轮上大量磨粒刻划出无数极细的刻痕形成的，工件单位面积上通过的砂粒数越多，则刻痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。（1）砂轮的磨粒名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - 磨粒在砂轮上的分布越均匀、磨粒越细， 刃口的等高性越好。则砂轮单位面积上参加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越细密均匀，表面粗糙度值就越小。（2）砂轮修整砂轮修整除了使砂轮具有正确的几何形状外，更重要的是使砂轮工作表面形成排列整齐而又锐利的微刃（图447） 。因此，砂轮修整的质量对磨削表面的粗糙度影响很大。（3）磨削用量砂轮转速越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数越多，表面粗糙度值就越小。工件转速对表面粗糙度值的影响刚好与砂轮转速的影响相反。工件的转速增大，通过加工表面的磨粒数减少，因此表面粗糙度值增大。砂轮的纵向进给量小于砂轮的宽度时，工件表面将被重叠切削，而被磨次数越多，工件表面粗糙度值就越小。2、 磨削中影响粗糙度的物理因素（1）磨削用量（2）工件材料（3）砂轮粒度与硬度4.4.3 机械加工后表面层物理力学性能的影响因素1. 表面层的冷作硬化（1） 表面层加工硬化的产生机械加工时， 工件表面层金属受到切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲， 晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强度和硬度增加，这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。（2）影响表面层加工硬化的因素刀具影响切削用量的影响工件材料的影响2. 加工表面层的残余应力（1）定义：在没有外力作用下零件上存留的应力。机械加工中工件表面层组织发生变化时，在表面层及其与基体材料的交界处会产生互相平衡的弹性力。这种应力即为表面层的残余应力。4.5 提高表面质量的工艺途径1、减小加工表面粗糙度（1）控制磨削参数（2）采用超精加工、珩磨等光整加工方法2、改善表面层的物理力学性能（1） 滚压加工滚压加工是利用经过淬火和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，使受压点产生弹性和塑性变形，表层的凸起部分向下压，凹下部分向上挤，逐渐将前工序留下的波峰压平，降低了表面粗糙度；同时它还能使工件表面产生硬化层和残余压应力。因此提高了零件的承载能力和疲劳强度。压加工可以加工外圆、孔、平面及成型表面，通常在普通车床、转塔车床或自动车床上进行。如图为典型的滚压加工示意图。2. 喷丸强化喷丸强化是利用大量快速运动的珠丸打击被加工工件表面，使工件表面产生冷硬层和压缩残余应力 . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 4.6 机械加工中的振动现象振动对机械加工的影响：振动会在工件加工表面出现振纹，降低了工件的加工精度和表面质量；振动会引起刀具崩刃打刀现象并加速刀具或砂轮的磨损；振动使机床连接部分松动，影响运动副的工作性能，并导致机床丧失精度；强烈的振动及伴随而来的噪声，还会污染环境，危害操作者的身心健康。为减小加工过程中的振动，有时不得不降低切削用量，使机械加工生产率降低。4.6.1 强迫振动系统在外界周期性干扰力持续作用下产生的振动，称为强迫振动。1、强迫振动的振源?系统外部的周期性干扰力?旋转零件的质量偏心?传动机构的缺陷?切削过程的间隙特性2、 减小强迫振动的措施?调整振源频率?提高工艺系统的刚度和阻尼?采取隔振措施?采用减振装置4.6.2 自激振动在实际加工过程中，由于偶然的外界干扰（如工件材料硬度不均、加工余量有变化等） ，会使切削力发生变化，从而使工艺系统产生自由振动。减小和消除自振的途径1、合理选择切削参数2、增加工艺系统的抗震性3、采用减震装置（阻尼器、吸震器）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -