工件表面质量的含义解析

加工表面质量包括两个方面的内容：加工表面的几何形状误差和表面层金属的力学物理性能变化。

根据加工表面轮廓特征，可将表面轮廓分为以下3种：

宏观几何形状误差，例如圆度误差、圆柱度误差等，它们属于前面章节讨论的加工精度范畴；

波纹度，是介于加工精度（宏观）与微观几何形状误差（粗糙度）之间的周期性几何形状误差，它是工艺系统的低频振动引起的；

微观几何形状误差，亦称表面粗糙度，它是由加工中的残留面积、塑性变形、积屑瘤、鳞刺以及工艺系统的高频振动等造成的。

1）加工表面的几何形状误差

加工表面的微观几何特征引起的误差，包括如下4个部分，如图5.15所示。

图5.15　加工表面的微观几何形状误差

（1）表面粗糙度

表面粗糙度是加工表面的微观几何形状误差，其波长与波高比值一般小于50。

（2）波度

加工表面不平度中波长与波高的比值介于50~1 000的几何形状误差称为波度，它是由机械加工中的振动引起的。当波长与波高比值大于1 000时，称为宏观几何形状误差。例如：圆度误差、圆柱度误差等，这时它们属于加工精度范畴。

（3）纹理方向(www.xing528.com)

纹理方向是指表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中所采用的机械加工方法。图5.16给出了各种纹理方向及其符号标注。

图5.16　加工纹理方向及其符号标注

（4）伤痕

伤痕是在加工表面上一些个别位置上出现的缺陷，例如砂眼、气孔、裂痕等。

2）表面层金属的力学物理性能变化

由于机械加工中力和热的综合作用，加工表面层金属的力学物理性能将发生一定的变化，主要反映在以下几个方面。

（1）表面层金属的冷作硬化

金属表面层硬度的变化通常用硬化程度（即硬度变化大小）和硬化层深度两个指标来衡量。在机械加工过程中，工件表面层金属都会有一定程度的冷作硬化，使表面层金属的显微硬度有所提高。一般情况下，硬化层的深度可达0.05~0.30 mm；若采用滚压加工，硬化层的深度可达几毫米。

（2）表面层金属的金相组织

机械加工过程中，由于切削热的作用会引起表面层金属的金相组织发生变化。例如在磨削淬火钢时，由于磨削热的影响会引起淬火钢中的马氏体的分解会出现回火组织等。

（3）表面层金属的残余应力

由于切削力和切削热的综合作用，表面层金属的晶格会发生不同程度的塑性变形或产生金相组织的变化，使表层金属产生残余应力。