機械零件的破壞种樱，一般總是從表面層開始的萧求。產(chǎn)品的性能托享，尤其是它的可靠性和耐久性斑胜，在很大程度上取決于零件表面層的質(zhì)量。研究機械加工表面質(zhì)量的目的就是為了掌握機械加工中各種工藝因素對加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律嫌吠，以便運用這些規(guī)律來控制加工過程止潘，最終達到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的辫诅。  

　　一凭戴、機械加工表面質(zhì)量對機器使用性能的影響  

　　（一）表面質(zhì)量對耐磨性的影響  

　　1. 表面粗糙度對耐磨性的影響  

　　一個剛加工好的摩擦副的兩個接觸表面之間炕矮，最初階段只在表面粗糙的的峰部接觸逆酣，實際接觸面積遠小于理論接觸面積，在相互接觸的峰部有非常大的單位應(yīng)力堡它，使實際接觸面積處產(chǎn)生塑性變形殖锹、彈性變形和峰部之間的剪切破壞，引起嚴重磨損衍醒。  

　　零件磨損一般可分為三個階段席磕，初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段父驮。

　　表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大照窥。一般說表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好涎瓜。但表面粗糙度值太小羹李，潤滑油不易儲存，接觸面之間容易發(fā)生分子粘接慈宾，磨損反而增加猖驹。因此，接觸面的粗糙度有一個最佳值酗宋，其值與零件的工作情況有關(guān)积仗，工作載荷加大時，初期磨損量增大本缠，表面粗糙度最佳值也加大斥扛。  

　　2. 表面冷作硬化對耐磨性的影響  

　　加工表面的冷作硬化使摩擦副表面層金屬的顯微硬度提高，故一般可使耐磨性提高丹锹。但也不是冷作硬化程度愈高稀颁，耐磨性就愈高，這是因為過分的冷作硬化將引起金屬組織過度疏松楣黍，甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落匾灶，使耐磨性下降棱烂。  

　　（二）表面質(zhì)量對疲勞強度的影響  

　　金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面和表面冷硬層下面阶女，因此零件的表面質(zhì)量對疲勞強度影響很大颊糜。

　　1. 表面粗糙度對疲勞強度的影響  

　　在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中秃踩，產(chǎn)生疲勞裂紋衬鱼。表面粗糙度值愈大，表面的紋痕愈深酿萄，紋底半徑愈小序机，抗疲勞破壞底能力就愈差。  

　　2. 殘余應(yīng)力争峭、冷作硬化對疲勞強度的影響  

　　余應(yīng)力對零件疲勞強度的影響很大寥只。表面層殘余拉應(yīng)力將使疲勞裂紋擴大，加速疲勞破壞馍逗；而表面層殘余應(yīng)力能夠阻止疲勞裂紋的擴展冻找，延緩疲勞破壞的產(chǎn)生  

　　表面冷硬一般伴有殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，可以防止裂紋產(chǎn)生并阻止已有裂紋的擴展衩羹，對提高疲勞強度有利帜蘑。  

　　（三)表面質(zhì)量對耐蝕性的影響

　　零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度紧邑。表面粗糙度值愈大豫阻，則凹谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就愈多∩∪保抗蝕性就愈差。  

　　表面層的殘余拉應(yīng)力會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂叁丧，降低零件的耐磨性啤誊，而殘余壓應(yīng)力則能防止應(yīng)力腐蝕開裂。  

　∮德Α（四）表面質(zhì)量對配合質(zhì)量的影響  

　　表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質(zhì)量蚊锹。對于間隙配合，粗糙度值大會使磨損加大稚瘾，間隙增大牡昆，破壞了要求的配合性質(zhì)。對于過盈配合摊欠，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平丢烘，實際過盈量減小，降低了配合件間的連接強度些椒。  

　　二播瞳、影響表面粗糙度的因素  

　〉Э（一）切削加工影響表面粗糙度的因素

　　1. 刀具幾何形狀的復映  

　　刀具相對于工件作進給運動時，在加工表面留下了切削層殘留面積赢乓，其形狀時刀具幾何形狀的復映忧侧。減小進給量、主偏角子钱、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑据篇，均可減小殘留面積的高度。  

　　此外码果，適當增大刀具的前角以減小切削時的塑性變形程度担泥，合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成粘伊，也是減小表面粗糙度值的有效措施辜辰。  

　　2. 工件材料的性質(zhì)  

　　加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形惠翼，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用束敦，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好支摹，金屬的塑性變形愈大匾瓣，加工表面就愈粗糙。  

　　加工脆性材料時代郊，其切屑呈碎粒狀袱耽，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙干发。  

　　3. 切削用量

　≈炀蕖（二）磨削加工影響表面粗糙度的因素  

　　正像切削加工時表面粗糙度的形成過程一樣，磨削加工表面粗糙度的形成也時由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的枉长。  

　　影響磨削表面粗糙的主要因素有：  

　　砂輪的粒度  

　　砂輪的硬度  

　　砂輪的修整  

　　磨削速度  

　　磨削徑向進給量與光磨次數(shù)  

　　工件圓周進給速度與軸向進給量  

　　冷卻潤滑液  

　　三冀续、影響加工表面層物理機械性能的因素  

　　在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用必峰，使表面層金屬的物理機械性能產(chǎn)生變化洪唐，最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生吼蚁。由于磨削加工時所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時更嚴重凭需，因而磨削加工后加工表面層上述三項物理機械性能的變化會很大。  

　「未摇（一）表面層冷作硬化  

　　1. 冷作硬化及其評定參數(shù)  

　　機械加工過程中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形粒蜈，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移,晶粒被拉長和纖維化薪伏，甚至破碎墅瑟，這些都會使表面層金屬的硬度和強度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化(或稱為強化)疯蓄。表面層金屬強化的結(jié)果枪素，會增大金屬變形的阻力，減小金屬的塑性猩镰，金屬的物理性質(zhì)也會發(fā)生變化芹倔。  

　　被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，只有一有可能氨鹤，金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化威脯，這種現(xiàn)象稱為弱化。弱化作用的大小取決于溫度的高低何煞、溫度持續(xù)時間的長短和強化程度的大小跨略。由于金屬在機械加工過程中同時受到力和熱的作用，因此柿患，加工后表層金屬的最后性質(zhì)取決于強化和弱化綜合作用的結(jié)果烁犀。  

　　評定冷作硬化的指標有三項，即表層金屬的顯微硬度HV森枪、硬化層深度h和硬化程度N视搏。  

　　2. 影響冷作硬化的主要因素  

　　切削刃鈍圓半徑增大，對表層金屬的擠壓作用增強县袱，塑性變形加劇浑娜，導致冷硬增強。刀具后刀面磨損增大式散，后刀面與被加工表面的摩擦加劇筋遭，塑性變形增大，導致冷硬增強暴拄。  

　　切削速度增大宛畦，刀具與工件的作用時間縮短，使塑性變形擴展深度減小揍移，冷硬層深度減小。切削速度增大后反肋，切削熱在工件表面層上的作用時間也縮短樂那伐，將使冷硬程度增加。進給量增大石蔗，切削力也增大披滑，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬作用加強。  

　　工件材料的塑性愈大羹卷，冷硬現(xiàn)象就愈嚴重安芋。  

　　（二）表面層材料金相組織變化  

　　當切削熱使被加工表面的溫度超過相變溫度后淀胞，表層金屬的金相組織將會發(fā)生變化售芳。  

　　1. 磨削燒傷  

　　當被磨工件表面層溫度達到相變溫度以上時，表層金屬發(fā)生金相組織的變化两军，使表層金屬強度和硬度降低肿犁，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋备秋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷整空。在磨削淬火鋼時，可能產(chǎn)生以下三種燒傷：  

　　回火燒傷  

　　如果磨削區(qū)的溫度未超過淬火鋼的相變溫度聂祈，但已超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度偶凝，工件表層金屬的回火馬氏體組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織(索氏體或托氏體)，這種燒傷稱為回火燒傷陆爽。  

　　淬火燒傷

　　如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度什往，再加上冷卻液的急冷作用，表層金屬發(fā)生二次淬火墓陈，使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織恶守，其硬度比原來的回火馬氏體的高，在它的下層贡必，因冷卻較慢兔港，出現(xiàn)了硬度比原先的回火馬氏體低的回火組織(索氏體或托氏體)，這種燒傷稱為淬火燒傷仔拟。  

　　退火燒傷  

　　如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度衫樊，而磨削區(qū)域又無冷卻液進入，表層金屬將產(chǎn)生退火組織利花，表面硬度將急劇下降科侈，這種燒傷稱為退火燒傷。  

　　2. 改善磨削燒傷的途徑  

　　磨削熱是造成磨削燒傷的根源炒事，故改善磨削燒傷由兩個途徑：一是盡可能地減少磨削熱地產(chǎn)生臀栈；二是改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生地熱量少傳入工件仁吟。  

　　正確選擇砂輪  

　　合理選擇切削用量  

　　改善冷卻條件

　×胙痢（三）表面層殘余應(yīng)力  

　　1. 產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因  

　　a. 切削時在加工表面金屬層內(nèi)有塑性變形發(fā)生，使表面金屬的比容加大夏捣，由于塑性變形只在表層金屬中產(chǎn)生孝揉，而表層金屬的比容增大，體積膨脹，不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻止垃批，因此就在表面金屬層產(chǎn)生了殘余應(yīng)力茫步，而在里層金屬中產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。  

　　b. 切削加工中枢竟，切削區(qū)會有大量的切削熱產(chǎn)生  

　　c. 不同金相組織具有不同的密度拿豺，亦具有不同的比容 ，如果表面層金屬產(chǎn)生了金相組織的變化停濒，表層金屬比容的變化必然要受到與之相連的基體金屬的阻礙菲恢，因而就有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。  

　　2. 零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇  

　　零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要衣右，因為最終工序在該工作表面留下的殘余應(yīng)力將直接影響機器零件的使用性能锁孟。  

　　選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式茁瘦。  

　　在交變載荷作用下品抽，機器零件表面上的局部微觀裂紋，會因拉應(yīng)力的作用使原生裂紋擴大甜熔，最后導致零件斷裂圆恤。從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮，該表面最終工序應(yīng)選擇能在該表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方法腔稀。

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