機(jī)械加工質(zhì)量的技術(shù)

第4章機(jī)械加工質(zhì)量的技術(shù)分析一、概述(156頁)二、影響加工精度的因素及其分析(158頁)三、加工誤差的綜合分析（不要求）四、提高加工精度的措施（P170）一、

表面質(zhì)量的含義二、

對零件使用性能的影響三、

切削表面粗糙度四、

表面機(jī)械物理性能（不要求）五、

磨削表面粗糙度（不要求）4.1機(jī)械加工精度4.2機(jī)械加工表面質(zhì)量練習(xí)1練習(xí)2零件的加工精度尺寸精度形狀精度相互位置精度4.1.1概述獲得尺寸精度的方法:試切法定尺寸刀具法調(diào)整法適用于單件小批生產(chǎn)適用于各種生產(chǎn)類型適用于成批及大量生產(chǎn)自動控制法適用于批量生產(chǎn)主動測量法適用于批量生產(chǎn)獲得形狀精度的方法刀尖軌跡法成形刀具法

仿形法獲得位置精度的方法直接找正安裝劃線找正安裝夾具安裝法展成法機(jī)床控制法1.工件;2.車刀;3.拉板;4.緊固件;5.滾柱機(jī)械靠模隨動系統(tǒng)靠模原始誤差包括：1.主軸回轉(zhuǎn)誤差2.導(dǎo)軌誤差3.傳動鏈誤差外力作用點(diǎn)變化外力大小變化外力方向變化減小變形的措施機(jī)床幾何誤差工藝系統(tǒng)靜誤差原理誤差調(diào)整誤差測量誤差工藝系統(tǒng)動誤差工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形刀具幾何誤差夾具幾何誤差安裝誤差刀具磨損滾齒時(shí)就有兩種誤差：用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿；滾刀切削刃數(shù)有限，滾切出的齒輪齒形是折線。近似的加工方法、刀具輪廓等產(chǎn)生的誤差。1.加工原理誤差（理論誤差）（1）機(jī)床幾何誤差機(jī)床幾何誤差的來源機(jī)床制造安裝磨損機(jī)床幾何誤差的組成1.主軸回轉(zhuǎn)誤差2.導(dǎo)軌誤差3.傳動鏈誤差①機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線產(chǎn)生的偏移量。③減小主軸回轉(zhuǎn)誤差的措施主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式軸向竄動

純徑向跳動

純角度擺動②誤差敏感方向159頁原始誤差沿加工表面法向原始誤差沿加工表面切向誤差敏感方向:通過刀尖的加工表面的法向軸向竄動對車削加工精度的影響對內(nèi)、外圓的尺寸精度：對端面與內(nèi)外圓軸線垂直度：端面平面度：沒有影響；產(chǎn)生誤差；產(chǎn)生誤差。主軸的純純徑向跳跳動對加加工精度度的影響響鏜床上車床上對圓度影響較小小對圓度影響較大大鏜床上，，刀具旋旋轉(zhuǎn)，圓圓度誤差差大主軸的純純角度擺擺動對加加工精度度的影響響減小主軸軸回轉(zhuǎn)誤誤差的措措施1.提高軸承承精度。。2.提高主軸軸軸頸精精度4.減小主軸軸回轉(zhuǎn)誤誤差的影影響。3.提高軸承承孔的精精度、同同軸度導(dǎo)軌水平平面內(nèi)的的直線度度誤差，，沿誤差敏敏感方向向?qū)к壌怪敝泵鎯?nèi)的的直線度度誤差，，沿不敏感感方向;2、機(jī)床導(dǎo)導(dǎo)軌誤差差導(dǎo)軌水平面內(nèi)的直線線度誤差差導(dǎo)軌水平面內(nèi)的直線線度誤差差導(dǎo)軌平行度誤差以臥式車車床為例例導(dǎo)軌平行行度誤差差(扭曲)會使工件件產(chǎn)生形形狀誤差差對于刨床床等，導(dǎo)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線線度誤差差,沿誤差敏敏感方向向1.盡量縮短短傳動鏈鏈。2.提高制造造和安裝裝精度。。3.采用誤差差校正機(jī)機(jī)構(gòu)等。。減小傳動動鏈誤差差的措施施一般刀具具定尺寸刀刀具成形刀具具磨損后對對工件尺尺寸或形形狀精度度有一定定影響尺寸誤差差直接影影響被加工工件件的尺寸寸精度。。誤差主要要影響被被加工面面的形狀狀精度4）刀具誤誤差5）夾具誤誤差：1）定位位元件等等零件的的制造誤誤差。2）裝配配后元件件的相對對位置誤誤差。3）夾具具在使用用中工作作表面的的磨損。。6）調(diào)整誤誤差定程機(jī)構(gòu)構(gòu)夾具安裝裝調(diào)整靠模、凸凸輪等，，其制造造誤差產(chǎn)產(chǎn)生調(diào)整整誤差工件的安安裝誤差差、夾具的位位置誤差差等。測量誤差（1）量量具、量量儀和測測量方法法本身的誤誤差（2）環(huán)環(huán)境條件件的影響響（溫度、、振動等等）（3）測測量人員員主觀因因素的影影響（視力、、測量力力大小等等）（4）正正確選擇擇和使用用量具，，以保證測測量精度度工藝系統(tǒng)統(tǒng)：機(jī)床、夾夾具、工件、刀刀具外力：切削力、、傳動力力、慣性性力、夾夾緊力、、重力產(chǎn)生了加加工誤差差刀具、工工件間相相對位置置被破壞壞3.工藝系統(tǒng)統(tǒng)受力變變形的影影響（162頁）影響機(jī)床床部件剛剛度的因因素圖5-9連接面之之間的接接觸接觸觸情況工藝系統(tǒng)統(tǒng)整體抵抵抗變形形的能力力。工藝系統(tǒng)統(tǒng)剛度的的概念①連接表表面間的的接觸變變形②接合面面間摩擦擦力的影影響③接合面面間的間間隙、潤潤滑膜的的影響④薄弱零零件本身身的影響響整體和部部件,誰的剛度度大?1)切削力作作用位置置變化引引起的加加工誤差差車細(xì)長軸軸，工件呈鼓鼓形圖4-7163頁2)切削力大大小變化化引起的的加工誤誤差(誤差復(fù)映映)以車削短短圓柱工工件外圓圓為例毛坯的圓圓度誤差差△毛坯=a1-a2引起工件件圓度誤誤差△工件=y1-y2且△毛坯越大，△△工件越大，由于工藝藝系統(tǒng)受受力變形形的變化化而使毛毛坯形狀狀誤差復(fù)復(fù)映到加加工后工工件表面面的現(xiàn)象象稱為“誤差復(fù)映映”。一般ε<<1定義:誤差復(fù)映映系數(shù)εn次走刀后后有△工件=△毛坯εn提高工藝藝系統(tǒng)剛剛度，可可減小誤誤差復(fù)映映系數(shù)。。增加走刀刀次數(shù),可減減小誤差差復(fù)映,但生生產(chǎn)率降降低。提高毛坯坯的形狀狀精度,可減小誤誤差復(fù)映映。提高毛坯坯材料的的均勻性性，可減減小誤差差復(fù)映。。討論：例：一個(gè)個(gè)工藝系系統(tǒng)，其其誤差復(fù)復(fù)映系數(shù)數(shù)為0.25，工件在在本工序序前有圓圓度誤差差0.5mm，為保證證本工序序0.01mm的形狀精精度，本本工序最最少走刀刀幾次？？解：△工件=0.5×(0.25)n≤0.01(n=1,0.125;n=2,0.031;n=3,0.0078)解得n=33)切削過程中受受力方向變化化引起的加工工誤差(1)由于傳動力引引起的誤差在單爪撥盤傳傳動下車削出出來的工件產(chǎn)產(chǎn)生圓度誤差差，采用雙爪爪撥盤抵消（（對稱）圖5-13

單爪撥盤傳動對工件形狀誤差的影響此外重力也會會引起加工誤誤差(3)由于夾緊力引引起的加工誤誤差（1）提高接接觸剛度（2）提高工工藝系統(tǒng)剛度度（3）減小夾夾緊變形3.減小工藝系統(tǒng)統(tǒng)受力變形的的措施（4）合理安排工工藝，粗精分分開（5）采用合理安安裝和加工方方法降低Ra;預(yù)加載荷采用中心架或或跟刀架銑角形零件的的兩種安裝方方法不穩(wěn)定恢復(fù)過程中，，零件變形，，破壞精度。。零件變形，影影響整臺機(jī)器器的質(zhì)量。影響內(nèi)應(yīng)力是指在在沒有外部載載荷的情況下下，存在于工工件內(nèi)部的應(yīng)應(yīng)力，又稱殘殘余應(yīng)力。5.工件內(nèi)應(yīng)力引引起的變形(165頁)內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生生原因由金屬內(nèi)部的的相鄰宏觀或或微觀組織發(fā)發(fā)生了不均勻勻的體積變化化而產(chǎn)生。主主要來自熱加加工或冷加工工。1)毛坯制造中產(chǎn)產(chǎn)生的殘余應(yīng)應(yīng)力2)冷校直引起的的殘余應(yīng)力3)切削加工中引引起的殘余應(yīng)應(yīng)力措施:合理設(shè)計(jì)零件件結(jié)構(gòu),減小零件尺寸寸差異。時(shí)效處理,粗精分開不采用冷校直直內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生生原因由金屬內(nèi)部的的相鄰宏觀或或微觀組織發(fā)發(fā)生了不均勻勻的體積變化化而產(chǎn)生。主主要來自熱加加工或冷加工工。4.1.4提高加工精度度的工藝措施施查明原因，設(shè)設(shè)法直接消除除或減弱1.直接減小誤差差法2.誤差補(bǔ)償法造出新誤差，，抵消原來的的誤差。通過導(dǎo)軌凸起起補(bǔ)償橫梁變變形反拉法切削細(xì)細(xì)長軸a)正向進(jìn)給b)反向進(jìn)給4.誤差轉(zhuǎn)移法把誤差轉(zhuǎn)移。。5.就地加工法自身刀具加工工自身零件。。自身加工修修配法。3.誤差均化法表面相互比較較和修正，以以達(dá)到很高的的加工精度。。6.誤差分組法誤差減為原來來的1/n。－+－0.1ⅠⅠ+0.1Xmax=0.2Xmin=0軸裝配精度為0.2mm孔ⅡⅡ－0.05+0.05Xmax=0.15現(xiàn)裝配精度為為0.1mm例：通過分組組提高裝配精精度Xmin=0.05零件表面質(zhì)量量表面粗糙度表面波度,紋理,傷痕表面層的物理理力學(xué)性能表面層的幾何何形狀特征表面層冷作硬硬化表面層殘余應(yīng)應(yīng)力表面層金相組組織的變化一、表面質(zhì)質(zhì)量的含義（（內(nèi)容）二、表面質(zhì)量量對零件使用用性能的影響響零件表面質(zhì)量粗糙度太大、、太小都不耐耐磨適度冷硬能提提高耐磨性對疲勞強(qiáng)度的的影響對耐磨性的影影響對耐腐蝕性的的影響對工作精度的的影響粗糙度越大，，疲勞強(qiáng)度越越差適度冷硬、殘殘余壓應(yīng)力能能提高粗糙度越大、、工作精度降降低殘余應(yīng)力越大大，工作精度度降低粗糙度越大，，耐腐蝕性越越差壓應(yīng)力提高耐耐腐蝕性，拉應(yīng)力則降低低耐腐蝕性三、影響加工工表面粗糙度度的因素及其其控制機(jī)械加工中，，表面粗糙度度形成的原因因大致可歸納納為幾何因素素和物理力學(xué)學(xué)因素兩個(gè)方方面。1、幾何因素素刀尖圓弧半徑徑rε主偏角kr、副偏角kr′進(jìn)給量f2、物理力學(xué)學(xué)因素（1）工件材材料的影響（2）積屑瘤瘤的影響刀尖圓弧半徑徑r0：主偏角kr、副偏角kr′：進(jìn)給量f：r0越大，Ra越小。kr越小，H越小，Ra越小。f越小，Ra越小。2、物理力學(xué)學(xué)因素（1）工件材材料的影響積屑瘤嚴(yán)重影影響粗糙度精加工時(shí)一定定要設(shè)法避免免積屑瘤提高材料的硬硬度控制切削速度度切削液減小摩摩擦增大前角,減小切深韌性材料：對對中低碳鋼工工件正火。脆性材料：切切屑崩碎使表表面粗糙。（2）其他因素的的影響五、磨削加工工表面粗糙度度的影響因素素2.砂輪的影響1.磨削用量的影影響砂輪轉(zhuǎn)速↑→表面粗糙糙度值↓；磨削深度↑→表面粗糙度度值↑;初磨較大進(jìn)給給量;終磨無進(jìn)給量量磨削。3.工件材料的影影響2.砂輪的影響砂輪粒度:磨粒越細(xì)，Ra越小。但太細(xì)易被堵塞塞，燒傷工件件表面。砂輪硬度:太硬或太軟都都不好；砂輪修整:使砂輪表面磨磨粒整齊又銳銳利。砂輪材料:剛玉類,碳化硅類,金剛石等3.工件材料太硬,磨粒磨鈍→→Ra↑；太軟,堵塞砂輪→→Ra↑；太韌，使磨粒早期期崩落→Ra↑;四、表面層物物理力學(xué)性能能的影響因素素及改進(jìn)措施表面物理力學(xué)學(xué)性能影響殘余應(yīng)力力的因素影響加工硬化化的因素影響金相組織織的因素刀具形狀切削用量工件材料冷塑性變形熱塑性變形金相組織變化磨削燒傷1.影響表面層加加工硬化的因因素定義：工件表層產(chǎn)生生塑性變形，，晶格扭曲，，強(qiáng)度和硬度度增加。又稱稱冷作硬化和和強(qiáng)化。⑴刀具幾何形形狀的影響切削刃圓角r0↑→塑變↑→冷硬↑⑵切削用量的的影響切削速度v↑→塑變↓→冷硬硬↓f↑→切削力↑→塑塑變↑→冷硬硬↑⑶工件材料性性能的影響材料塑性↑→→冷硬↑磨削燒傷：磨削表層金金相組織變變化，強(qiáng)度度和硬度降降低、產(chǎn)生生殘余應(yīng)力力、甚至出出現(xiàn)微觀裂裂紋。淬火鋼在磨磨削時(shí)，磨磨削燒傷有有三種形式式。2.影響表面層層金相組織織變化與磨磨削燒傷的的因素淬火燒傷回火燒傷退火燒傷超過Ac3。冷卻好時(shí)時(shí),表層淬火。。超過原回火火溫度。超過Ac3。冷卻差時(shí)時(shí)，表層退退火。3.影響表面層層殘余應(yīng)力力的因素⑴冷態(tài)塑塑變⑵熱態(tài)塑塑變⑶金相組組織變化表層殘余壓壓應(yīng)力表層殘余拉拉應(yīng)力體積收縮，，產(chǎn)生拉應(yīng)應(yīng)力提高表面層層物理力學(xué)學(xué)性能的加加工方法1．滾壓加加工滾輪：淬火火和精研;Ra減小、硬化化、產(chǎn)生殘殘余壓應(yīng)力力。通常在車床床上進(jìn)行。。2.噴丸丸強(qiáng)化珠丸快速沖沖擊工件，，使表層冷冷硬、殘余余壓應(yīng)力。。主要用于強(qiáng)強(qiáng)化形狀復(fù)復(fù)雜的零件件,如齒輪,曲軸等單項(xiàng)選擇題題1．工藝系統(tǒng)統(tǒng)整體的剛剛度（））其其夾具的剛剛度。A．大于B．小于C．等于D．大于或等等于2．車削細(xì)長長軸時(shí)，工工件軸向截截面上的形形狀是（））。A．矩形B．梯形C．鼓形D．鞍形3．工件加工工中誤差復(fù)復(fù)映系數(shù)大大小主要取取決于……（）A.毛坯誤差大大小B.工藝系統(tǒng)的的剛度C.切削時(shí)的切切削厚度D.刀具的幾何何角度4．薄壁套筒筒零件在車車床三爪卡卡盤上加工工內(nèi)孔，發(fā)發(fā)現(xiàn)孔有較較大圓度誤誤差，其主主要原因是是（））。。A.工件夾緊變變形B.工件熱變形形C.刀具受力變變形D.刀具熱變形形1.為減小主軸軸回轉(zhuǎn)誤差差對加工的的影響，可可采取以下下措施()。A.提高主軸軸軸承精度B.提高主軸軸軸頸精度C.提高軸承孔孔精度D.刀具與主軸軸浮動聯(lián)接接3．減小誤差差復(fù)映的措措施有（））。A.提高工藝系系統(tǒng)剛度B.多次走刀C.提高毛坯形形狀精度D.減小工藝系系統(tǒng)剛度多項(xiàng)選擇題題1.誤差敏感方方向?yàn)橥ㄟ^過切削刃的