什么是機(jī)械加工表面質(zhì)量？機(jī)械加工表面質(zhì)量含義

    機(jī)械加工表面質(zhì)量，是指零件在機(jī)械加工后表面層的微觀幾何形狀誤差和物理、化學(xué)及力學(xué)性能。產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。機(jī)器零件的損壞，在多數(shù)情況下都是從表面開(kāi)始的，這是由于表面是零件材料的邊界，常常承受工作負(fù)荷所引起的最大應(yīng)力和外界介質(zhì)的侵蝕，表面上有著引起應(yīng)力集中而導(dǎo)致破壞的根源，所以這些表面直接與機(jī)器零件的使用性能有關(guān)。在現(xiàn)代機(jī)器中，許多零件是在高速、高壓、高溫、高負(fù)荷下工作的，對(duì)零件的表面質(zhì)量，提出了更高的要求。

     任何機(jī)械加工方法所獲得的加工表面都不可能是絕對(duì)理想的表面，總存在著表面粗糙度、表面波度等微觀幾何形狀誤差。表面層的材料在加工時(shí)還會(huì)發(fā)生物理、力學(xué)性能變化，以及在某些情況下發(fā)生化學(xué)性質(zhì)的變化。圖1-15(a)表示加工表層沿深度方向的變化情況。在最外層生成氧化膜或其他化合物，并吸收、滲進(jìn)了氣體、液體和固體的粒子，稱為吸附層，其厚度一般不超過(guò)8μm。壓縮層即為表面塑性變形區(qū)，由切削力造成，厚度約為幾十至幾百微米，隨加工方法的不同而變化。其上部為纖維層，是由被加工材料與刀具之間的摩擦力所造成的。另外，切削熱也會(huì)使表面層產(chǎn)生各種變化，如同淬火、回火一樣使材料產(chǎn)生相變以及晶粒大小的變化等。因此，表面層的物理力學(xué)性能不同于基體，產(chǎn)生了如圖1-15(b)、(c)所示的顯微硬度和殘余應(yīng)力變化。

（a）        （b）          （c）

                   圖1-15  加工表面層沿深度方向的變化情況

（a）加工變質(zhì)層 （b）變質(zhì)層顯微硬度 （c）變質(zhì)層殘余應(yīng)力

       機(jī)械零件的加工質(zhì)量，除了加工精度外，還包含表面質(zhì)量（表面完整性）。了解影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的主要工藝因素及其變化規(guī)律，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義有兩方面的內(nèi)容：

（１）表面的幾何特性

如圖1-16所示，加工表面的幾何形狀，總是以“峰”“谷”形式交替出現(xiàn)，其偏差又有宏觀、微觀的差別。

①表面粗糙度  它是指加工表面的微觀幾何形狀誤差，如圖1-16所示，其波長(zhǎng)L_３與波高H₃的比值一般小于50，主要由刀具的形狀以及切削過(guò)程中塑性變形和振動(dòng)等因素決定。

②表面波度  它是介于宏觀幾何形狀誤差（L1／H₁>1000）與微觀表面粗糙度（L₃／H₃<50）之間的周期性幾何形狀誤差。它主要是由機(jī)械加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)低頻振動(dòng)所引起的，如圖1-16所示，其波長(zhǎng)L₂與波高H₂的比值一般為50～1000。一般以波高為波度的特征

                     圖1-16  表面幾何特性

 參數(shù)，用測(cè)量長(zhǎng)度上五個(gè)最大的波幅的算術(shù)平均值ω表示，即

ω＝（ω₁＋ω₂＋ω₃＋ω₄＋ω₅）／5                      （1-4）

③表面紋理方向  它是指表面刀紋的方向，取決于該表面所采用的機(jī)械加工方法及其主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。一般對(duì)運(yùn)動(dòng)副或密封件有紋理方向的要求。

④傷痕  在加工表面的一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷。它們大多是隨機(jī)分布的，例如砂眼、氣孔、裂痕和劃痕等：

（２）表面層物理、化學(xué)和力學(xué)性能

由于機(jī)械加工中切削力和切削熱的綜合作用，加工表面層金屬的物理、力學(xué)和化學(xué)性能發(fā)生一定的變化，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

●表面層加工硬化（冷作硬化）。

●表面層金相組織變化及由此引起的表層金屬?gòu)?qiáng)度、硬度、塑性及耐腐蝕性的變化。

●表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力或造成原有殘余應(yīng)力的變化。