8.1.2.2 对零件疲劳强度的影响
在周期性的交变载荷作用下，零件表面微观不平与表面的缺陷一 样都会产生应力集中现象，而且表面粗糙度值越大，即凹陷越深和越 尖，应力集中越严重，越容易形成和扩展疲劳裂纹而造成零件的疲劳 损坏。 零件表面的冷硬层能够阻碍裂纹的扩大和新裂纹的出现，冷硬可 以提高零件的疲劳强度。但冷硬层过深或过硬则容易产生裂纹，反而 会降低疲劳强度。所以冷硬要适当。 表面层的内应力对疲劳强度的影响很大。表面层残余的压应力能 够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹扩展，而残余拉 应力容易使已加工表面产生裂纹而降低疲劳强度。
（1） 几何因素
形成粗糙度的几何因素是由刀具相对于工件
作进给运动时在加工表面上遗留下来的切削层残留面积 ； （2） 物理因素 （3）切削用量、冷却润滑液和刀具材料等因素的影响 。
（2） 物理因素
由图8．6可知，切削加工
后表面的实际粗糙度与理论粗
糙度有比较大的差别。这主要 是与被加工材料的性能及切削 机理有关的物理因素的影响。 切削过程中刀具的刃口圆角及 后刀面对工件挤压与摩擦而产 生塑性变形。韧性越好的材料
图8.8 切削加工后表面层的冷硬 观看动画
（2）表面层冷作硬化的程度 的影响因素
表面层冷作硬化的程度决定于产生塑性变形的力、变形速度及变形
时的温度。力越大，塑性变形越大，则硬化程度越大；速度越大，塑性 变形越不充分，则硬化程度越小；变形时的温度不仅影响塑性变形程度， 还会影响变形后金相组织的恢复程度。切削加工时表面层的硬化可能有 两种情况：完全强化和不完全强化 。 机械加工时表面层的冷作硬化就是强化作用和回复作用的综合结
图8.1 表面几何形状 观看动画
表面波度：是介于加工精度（宏观几何形状误差L3/H3>1000）和表面 粗糙度之间的一种带有周期性的几何形状误差，其波高与波长的比值 在40＜L／H。＜1000的范围。如图8．l所示。
（2）表面层的物理机械性能
表面层冷作硬化（简称冷硬）：零件在机械加工中表面层金属产 生强烈的冷态塑性变形后，引起的强度和硬度都有所提高的现象。
第八章 机械加工表面质量
本章提要
机械加工表面质量决定了机器的使用性能和延长使
用寿命。机械加工表面质量是以机械零件的加工表面和
表面层作为分析和研究对象的。本章旨在研究零件表面 层在加工中的变化和发生变化的机理，掌握机械加工中 各种工艺因素对表面质量的影响规律，运用这些规律来 控制加工中的各种影响因素，以满足表面质量的要求。
图8-2表面粗糙度与初期磨损的关系观看动画
表面粗糙度对耐磨性能的影响，还与粗糙度的轮廓形状及纹路
方向有关。
表面层的冷硬可显著地减少零件的磨损。但如果表面硬化过
度，零件心部和表面层硬度差过大，会发生表面层剥落现象，使磨
损加剧。表面层产生金相组织变化时，由于改变了基体材料原来的 硬度，因而也直接影响其耐磨性。
表面层金相组织的变化：由于切削热引起工件表面温升过高，表 面层金属发生金相组织变化的现象。
表面层残余应力是由于加工过程中切削变形和切削热的影响，工 件表面层产生残余应力。
8.1.2 表面质量对零件使用性能的影响
8.1.2.1 对零件耐磨性的影响
在摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件已经确定的情况下，零件的表面质量 对耐磨性能起决定性的作用，如图8-2所示。
8.1.2.4 对零件的其它影响
表面质量对零件的配合质量、密封性能及摩擦系数都有很大的影
响。 零件表面层状态对其使用性能也有如此大的影响 。Байду номын сангаас
8.2 机械加工后的表面粗糙度
8．2．1 切削加工后的表面粗糙度 切削加工时表面粗糙度的形成，大致可归纳为三方面的原因： 几何因素、物理因素和工艺系统的振动。
为了降低表面粗糙度值，应考虑以下主要影响因素： 砂轮的粒度、 砂轮的修整、砂轮速度、工件速度、径向进给量、轴向进给量。
8.3
机械加工后的表面层物理机械性能
8.3.1 机械加工后表面层的冷作硬化 8.3.1.1 冷作硬化产生的原因 （ 1 ）切削或磨削加工时，表 面层金属由于塑性变形使晶体间产 生剪切滑移，晶格发生拉长、扭曲 和破碎而得到强化。冷作硬化的特 点是：变形抵抗力提高（屈服点提 高），塑性降低（相对延伸率降 低）。冷硬的指标通常用冷硬层的 深度h 、表面层的显微硬度 H 以及硬 化程度 N 来表示（图 8 ． 8 ），其中 N=H/H0，H0为原来的显微硬度。
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5
机械加工后的表面质量 机械加工后的表面粗糙度 机械加工后的表面层物理机械性能 控制加工表面质量的工艺途径 机械加工过程中的振动问题
8.1 机械加工后的表面质量
8.1.1 表面质量的含义 表面质量是指机器零件加工后表面层的状态。表面质量的主要 内容面两部分： （1）表面层的几何形状 表面粗糙度：是指表面微观 几何形状误差，其波高与波 长的比值在 L1／H1＜ 40的范 围内。
8.1.2.3 对零件抗腐蚀性能的影响
零件表面粗糙度值越大，潮湿空气和腐蚀介质越容易堆积在零件表 面四处而发生化学腐蚀，或在凸峰间产生电化学作用而引起电化学腐蚀， 故抗腐蚀性能越差。 表面冷硬和金相组织变化都会产生内应力。零件 在应力状态下工作时，会产生应力腐蚀，若有裂纹，则更增加了应力腐 蚀的敏感性。因此表面内应力会降低零件的抗腐蚀性能。
果。切削温度越高、高温持续时间越长、强化程度越大，则回复作用也
就越强。
8.3.1.2 影响冷作硬化的主要因素
①刀具 刀具的切削刃口圆角和后刀面的磨损量对于冷硬层有很大的影响， 此两值增大时，冷硬层深度和硬度也随之增大。前角减少时，冷硬也增
塑性变形就越大，且容易出现
积屑瘤与鳞刺，使粗糙度严重 恶化。
图8.6 塑性材料加工后的表面世纪 廓和理论轮廓 观看动画
轮
8.2.2
磨削加工后的表面粗糙度
影响磨削后表面粗糙度的因素也可归纳为三方面： （1）与磨削过程和砂轮结构有关的几何因素，砂轮上磨粒的微刃形 状和分布对于磨削后的表面粗糙度是有影响的。 （2）与磨削过程和被加工材料塑性变形有关的物理因素，大多数磨 粒只有滑擦、耕犁作用。磨削量是经过很多后继磨粒的多次挤压因疲劳 而断裂、脱落，所以加工表面的塑性变形很大，表面粗糙度值就大。 （3）工艺系统的振动因素