机械加工表面质量培训课件
1. 简介
机械加工表面质量是衡量加工工件质量的一个重要指标。优秀的表面质量能够提高工件的可靠性、延长使用寿命，同时也能够提高工件的外观，满足用户的审美需求。本课程旨在介绍机械加工表面质量的概念、影响因素以及提升方法，帮助学员全面了解并掌握机械加工表面质量的核心知识。 2. 表面质量的定义
表面质量是指工件表面的光洁度、粗糙度、平整度、硬度等特性。一个良好的表面质量应该具备以下特点：
• 光洁度高：表面应该没有明显的毛刺、挂疤等缺陷，光洁度高，反射光线能够准确反射。
• 粗糙度合适：表面的粗糙度应该适合工件所处工作环境，过高或过低的粗糙度都会对工件的性能造成影响。 • 平整度高：表面应平整，不应出现明显的凹凸不平等。
• 硬度适中：表面硬度要适合工件所需使用的环境。
机械加工表面质量主要受到材料的性质、加工工艺的选择、刀具的精度等因素的影响。接下来，我们将详细介绍这些影响因素以及相应的提升方法。 3. 影响表面质量的因素
3.1 材料的性质
材料的性质对机械加工表面质量起到重要的影响。一般来说，越容易加工的材料，其表面质量就越好。以下是一些常见材料对表面质量的影响：
• 铜、铝等软材料：这些材料具有良好的可塑性和变形性能，加工过程中容易形成光滑的表面。 • 不锈钢、合金材料等硬材料：这些材料相对较难加工，加工过程中容易产生毛刺、划痕等缺陷。
3.2 加工工艺的选择
选择合适的加工工艺对机械加工表面质量至关重要。以下是一些常见的加工工艺及对表面质量的影响：
• 铣削：铣削能够提供较好的表面质量，但由于刀具和切削刃的尺寸、锋利度等因素的不同，加工出的表面质量也会有所差异。 • 研磨：研磨是一种用砂轮对工件表面进行加工的工艺，能够获得较高的表面质量。但研磨过程中需注意砂轮的选择、磨削参数的合理设定等。
• 高速切削：高速切削是一种以大尺寸、大转速、大进给速度进行切削的工艺，能够获得较好的表面质量。 3.3 刀具的精度
第三章机械加工与装配工艺规程制定
1. 机械制造工艺过程：直接变原材料为零件的过程与产品装配的过程。
2. 机械加工工艺过程：用机械加工的方法（包括钳工的手工操作），按规定的顺序把毛坯（包括轧制材料）变成零件的全过程。
3. 工序：工序是工艺过程的基本单元。是指一个工人（或者一组工人）在一个工作地点（一般是指一台机床）对一个工件（对多轴机床来说是对多个工件）所连续完成的那一部分工艺过程。
4. 安装：一个工序有时在零件的几次装夹下完成，这时，在零件每装夹一次下所完成的那部分工作成为一次安装。
5. 工位：在多轴机床上或者在带有转位夹具的机床上加工时，工件在机床上所占有的一个位置上所完成的那部分工作成为一个工位。
6. 工步：工步是构成工序的基本单元。是指在加工表面、切削刀具、和切削用量都不变的情况下所连续完成的那一部分工作。
7. 走刀：有些工步由于余量太大，或由于其他原因，需要同一刀具在相同转速和进给量下（切削深度可能不同）对同一表面进行多次切削，这时，刀具在加工表面上对工件每一次切削所完成的那一部分工作成为一次走刀。
8. 加工工艺规程：工程技术人员结合实际制定出一个最佳的加工工艺过程，而且用一个文件加以规定，将合理的工艺过程和操作方法，按照一定的格式写成文件，用来指导生产，这个文件就叫做加工工艺规程。
9. 单件小批生产：工厂产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，工厂大多数工作地点的加工对象经常地改变，如重型机械厂，修船造船厂。
10. 中批生产：工厂产品类型基本固定，数量少品种多，需要周期性轮换生产，工厂的大多数工作地点的加工对象周期性地变换，如各种机械制造厂。
11. 大批大量生产：工厂的产品品种已经固定，每种产品数量很多，工厂内大多数工作地点的加工对象固定不变，如汽车厂，拖拉机厂等。
12. 装夹：在机床上进行加工时，必须先把工件安装在准确的加工位置上，并将其可靠地固定，以确保工件在加工过程中不发生位置的变化，才能保证加工出的表面达到对定的加工要求，工件从定位到夹紧的整个过程叫做装夹。
机械零件表面质量
磨损
零件使用中失效形式 腐蚀→从表面开始
疲劳
第一节 第一节 零件的表面质量及其对使用性能的影响
一、 一、 机械加工表面质量的含义
1、机械加工表面质量的含义：零件加工后的表面层状态或完整性的表征。具体地说：包含两个方面的内容，一是表面的微观几何特征，二是表面的物理力学特性。
2、表面质量的内容：
宏观几何→加工精度范畴
(1)、微观几何特征：
1）、表面粗糙度：指已加工表面的微观几何形状误差。
表面轮廓的算术平均偏差Ra
表面粗糙度的三种形式： 微观不平均高度Rz
轮廓最大高度Ry
2)、波度：介于宏观几何形状误差与表面粗糙度的之间的周期性几何形状误差。
3)、加工纹理
4)、划伤、人为破坏
(2)、表面物理力学特性
1)、 1)、 冷作硬化：指工件经机械加工后表面层的强度、硬度有提高的现象，也称为冷硬或强化。
2)、 2)、 表面层的金相组织变化：
3)、 3)、 加工表面层的残余应力
二、 二、 表面质量对零件使用性能的影响
耐磨性 使用性能 抗疲劳
抗腐蚀、配合性质及其它
1、表面质量对零件耐磨性的影响
磨损机理
磨损曲线（磨损三阶段）
(1)、Rn对耐磨性的影响
磨损产生的原因：F↑作用→Ra→弹性塑变
磨损曲线：初期磨损，正常磨损、破坏磨损
最佳粗糙度：Ra↓↓亲和 Ra=0.8~0.2μm
Ra↑→△↑
Ra↓→△↓ Ra↓↓→△↑
纹理：重载：交叉→△↓
轻载：交叉→△↑ 为什么？
(2)、冷作硬化
HBS↑→接触刚度↑→变形↓→咬合↓→△↓
HBS↑↑→脆↑脱落↑→△↑
机械加工表面质量及其控制
任何机械加工所得到的零件表面实际上都不是完全理想的表面。实践表明，机械零件的破坏，一般都是从表面开始的，这说明零件的机械加工表面质量是至关重要的，它对产品的质量有很大影响。
研究加工表面质量的目的就是要掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量的影响规律，以便控制加工过程，最终达到提高加工表面质量，提高产品使用性能的目的。
§4－1 加工表面质量及其对使用性能的影响
一．加工表面质量的含义
任何经过机械加工所得到的表面，虽然看起来很光亮，但实际上都存在着不同程度的凹凸不平和内部组织缺陷层，这个缺陷层虽然很薄，但它对零件使用性能的影响却很大。表面质量是指零件表面的几何形貌和表面层材料的物理、力学性能。
1．加工表面的几何特征
加工表面的几何形貌是由加工过程中刀具与被加工工件的摩擦、切削分离时的塑性变形以及加工系统的振动等因素的作用，在工件表面上留下的表面结构，图4-1是在车床上用金刚石刀具车削无氧铜光学镜面所测得的工件表面三维形貌和其中的一个表面轮廓曲线。
a）
b）
a）表面三维形貌 b）表面轮廓曲线图
图4-1 无氧铜镜面三维形貌和表面轮廓曲线图
加工表面的几何形貌（表面结构）包括表面粗糙度、表面波度、纹理方向和表面缺陷等四个方面的内容，加工后的表面几何形状总是以“峰”、“谷”交替形式出现，如图4-2所示。
图4-2 加工表面的几何形状特征
1）表面粗糙度 表面粗糙度是指加工表面的微观几何形状误差，其波
