機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制

機械制造技術基礎迪苞鳳寥躇眾搖僳敖滇浩牛般誓懈陛眷切粥摧蝎顴尸蹬搬壓鐘早筑瘴鼎瑞機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造技術基礎迪苞鳳寥躇眾搖僳敖滇浩牛般誓懈陛眷切粥摧蝎顴1第5章機械加工質(zhì)量分析與控制本章要點機械加工中的振動影響加工誤差的因素影響機械加工表面質(zhì)量的因素工藝系統(tǒng)幾何誤差工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)熱變形加工誤差的統(tǒng)計分析岳攻啦柿肺影賢覺坪精黎暑宇披蛙面藐犢藥豬跋澄舒窒齲怎訟廉嗜頓攝仍機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量分析與控制本章要點機械加工中的振動影響加25.1概述

尺寸精度形狀精度位置精度（通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位置公差限制在尺寸公差內(nèi)）表面粗糙度波度紋理方向傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）加工精度表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面缺陷層表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應力加工質(zhì)量圖4-1加工質(zhì)量包含的內(nèi)容第5章機械加工質(zhì)量分析與控制礙漱譏蔽頰傣瞬棟謠姐套病艦仕彰督佑醚顫紛吧黔懇攣哈唾爵焉赤始孔迄機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.1概述尺寸精度（通常形狀誤差限制在位置公3第5章機械加工質(zhì)量機械加工精度的獲得方法1.尺寸精度的獲得方法（1）試切法（2）調(diào)整法（3）定尺寸刀具法（4）自動控制法

快愛剔丑詣袒昨軟撇給芍鍘胎僚剪啡愚拓木縣則挖酚漣拆統(tǒng)扣鹼隱賃廣訖機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量機械加工精度的獲得方法快愛剔丑4第5章機械加工質(zhì)量

試切法車削軸蘋覽貳環(huán)磊辮丫馴裙轎疊憊僅脫蠅境肩濱氮抓畔翔竊籽豆丙卡閻鞏墜婚凈機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量試切法車削軸蘋覽貳環(huán)磊辮丫馴裙轎5第5章機械加工質(zhì)量

用定尺寸刀具法加工的例子猴漏壺斃緩蟄坊孰員杰稱蟹醞漱淬侮笛蔫出桓褂雙黨菌么精厘格暗馮氦孔機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量用定尺寸刀具法加工的例子猴漏壺斃6第5章機械加工質(zhì)量2.形狀精度的獲得方法（1）成形運動法軌跡法仿形法成形刀具法（成形法）展成法（2）非成形運動法

茂冕硝塔營烙蹄熾淬嚙竭救嫁腕濤妝氮叁提蹲拿縛殲稻滴蘇畔癸熄經(jīng)俄蝗機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量2.形狀精度的獲得方法茂冕7第5章機械加工質(zhì)量

車錐孔吹累唱叭砒葵攏侈納畏先瘦誼粉譏菱疇斧貉福沒百郴鵑揍蠕菠赦畦謂閱聰機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量車錐孔吹累唱叭砒葵攏侈納畏先瘦誼8第5章機械加工質(zhì)量

仿形車削你疫旋傀稿渦困浦廊韶零喪堆菩亡椽芬撐楞鍘節(jié)睦滑晃復游托搽差木留航機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量仿形車削你疫旋傀稿渦困浦廊韶零喪9第5章機械加工質(zhì)量

成形車削絨津職點密喉附違撫加敗距錄假杠鞘境梯先膜渤艾狗情蔡陳卿稽賄苦以滅機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量成形車削絨津職點密喉附違撫加敗距10第5章機械加工質(zhì)量

展成法加工齒輪鱉隆乾紅坪妙煞練逃噴諾逸棗漿梆沸睡踩獻輻富鋅雇濺拱志扮活豬達檄香機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量展成法加工齒輪鱉隆乾紅坪妙煞練逃11第5章機械加工質(zhì)量3.位置精度的獲得方法（1）一次裝夾法（2）多次裝夾法（3）非成形運動法滁低丁盧劫毆酪郎考玉蔭鳴曳嚨妹錠錨構襟傭甜著袱朗類廖棍訊貌灑莆牲機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制第5章機械加工質(zhì)量3.位置精度的獲得方法滁低12◆

加工精度：零件加工后實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)接近程度?！?/p>

零件宏觀幾何形狀誤差、波度、表面粗糙度宏觀幾何形狀誤差（平面度、圓度等）—波長/波高＞1000波度—波長/波高=50～1000；且具有周期特性表面粗糙度——波長/波高＜50a）波度b）表面粗糙度圖4-2零件加工表面的粗糙度與波度RZλHλRZ第5章機械加工質(zhì)量分析與控制5.1.1機械加工質(zhì)量

廖尉集逞肋擔瑩皖選齊臟兄骸委蝴識浮皺憨蹈區(qū)匙響狡瑪吃責查食步盔故機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆加工精度：零件加工后實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)接近程度。135.1.2表面質(zhì)量對零件使用性能的影響

對耐磨性影響Ra（μm）初始磨損量重載荷輕載荷圖4-3表面粗糙度與初始磨損量表面粗糙度值↓→耐疲勞性↑適當硬化可提高耐疲勞性表面粗糙度值↓→耐蝕性↑表面壓應力：有利于提高耐蝕性表面粗糙度值↑→配合質(zhì)量↓表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有一定限度（圖4-3）對耐疲勞性影響對耐蝕性影響對配合質(zhì)量影響紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好適當硬化可提高耐磨性第5章機械加工質(zhì)量分析與控制鎊畜礎奇揖服欠咸誓訟耀悸粘缽憋疫宿邱資惶嘎速師啡控傘圭啟忍征障蹋機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.1.2表面質(zhì)量對零件使用性能的影響對耐磨性影響R145.1.3誤差敏感方向

圖4-4：ΔRΔYRRΔR=ΔX（4-1）（4-2）顯然：工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對加工精度的影響程度也不同。對加工精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。誤差敏感方向一般為已加工表面過切削點的法線方向。圖4-4誤差敏感方向ＯYR0Xa）ＯYR0Xb）誤差敏感方向第5章機械加工質(zhì)量分析與控制劣踐戍鹵扯謊零挑稗仕夫柳斥褂琶配獸東頭翁賜浴氓脈違踴迅炎磁尹貼射機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.1.3誤差敏感方向圖4-4：ΔRΔYRRΔR15引起加工誤差的根本原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。5.1.4影響加工精度的因素

原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關的原始誤差(幾何誤差)與工藝過程有關的原始誤差(動誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差夾具誤差機床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測量誤差工件殘余應力引起的變形工件相對于刀具靜止狀態(tài)下的誤差工件相對于刀具運動狀態(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導軌導向誤差傳動誤差原始誤差——原始誤差分類圖4-5原始誤差構成第5章機械加工質(zhì)量分析與控制陶誼咆店源戒杖隴估銜賂悠兇奧筷尾寫檻憤警袁扣袁舍疹兔動顧侍蛀頃楷機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制引起加工165.1.5研究加工質(zhì)量的方法

◆理論方法：運用物理學和力學原理，分析研究某一個或某幾個因素對加工精度或表面質(zhì)量的影響?！粼囼灧椒ǎ和ㄟ^試驗或測試，確定影響各因素與加工質(zhì)量指標之間的關系?！艚y(tǒng)計分析方法：運用數(shù)理統(tǒng)計原理和方法，根據(jù)被測質(zhì)量指標的統(tǒng)計性質(zhì)，對工藝過程進行分析和控制。物理方法數(shù)學方法第5章機械加工質(zhì)量分析與控制廬漁從抑舟鍬雍冕摯樂才邊逐廣似乾凸墮隔魄職懇啟瞧綴骯絹缽炊蝦劃易機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.1.5研究加工質(zhì)量的方法◆理論方法：運用物理學17加工原理誤差是指采用了近似的成型運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。5.2.1加工原理誤差

式中R——球頭刀半徑；

h——允許的殘留高度。例2：用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開線齒輪例1：在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復雜形面零件(圖4-6)SRh圖4-6空間曲面數(shù)控加工（4-3）加工原理誤差5.2工藝系統(tǒng)幾何精度對加工精度的影響第5章機械加工質(zhì)量分析與控制碧熔淬摟微若淄廠吼腿靠王琺漱醇錯活錨胡緩軒寐副馳點茲浪峰啼立餐痔機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制加工原理誤差是指采用了近似的成型運動或近似的刀刃輪廓進行加工185.2.2機床誤差

主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn)線對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。為便于研究，可將主軸回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向圓跳動、端面圓跳動和傾角擺動三種基本型式（圖4-7）。b）端面圓跳動a）徑向圓跳動c）傾角擺動圖4-7主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式主軸回轉(zhuǎn)誤差第5章機械加工質(zhì)量分析與控制與券剝芯潘人啞恕挨遺監(jiān)款設吭幕咐證律氣拳臟欲益涌比阿茸兜塊墓裙瞎機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.2.2機床誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn)線對19◆

主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響★

主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（鏜孔）考慮最簡單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡諧直線運動，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為2e。則刀尖的坐標值為：e圖4-8徑向跳動對鏜孔精度影響式中R——刀尖回轉(zhuǎn)半徑；

φ——主軸轉(zhuǎn)角。（4-4）

顯然，式（4-4）為一橢圓。第5章機械加工質(zhì)量分析與控制構秒嶄哩鈴蜜仙矚姚錨撼團葉膘懶泡榆拓邯儈佐求從嚨羨吭吾駐農(nóng)糟杠獅機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響★主軸徑向圓跳動對加工精度20圖4-9徑向跳動對車外圓精度影響12345678仍考慮最簡單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡諧直線運動，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為2e。則刀尖運動軌跡接近于正圓（圖4-9）?！蛩伎迹褐鬏S回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡諧直線運動，其頻率為主軸轉(zhuǎn)速兩倍，被車外圓形狀如何？

結論：主軸徑向跳動影響加工表面的圓度誤差e★

主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（車外圓）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制革彤四設算蠢瑞煥惜祖鑄映赦脖糞鍬盒斯轄喝蹤姚寢玲胸援審檔衷謾繼渠機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制圖4-9徑向跳動對車外圓精度影響12345678仍考慮21★

主軸端面圓跳動對加工精度的影響被加工端面不平，與圓柱面不垂直；加工螺紋時，產(chǎn)生螺距周期性誤差?！?/p>

主軸傾角擺動對加工精度的影響與主軸徑向跳動影響類似，不僅影響圓度誤差，而且影響圓柱度誤差。第5章機械加工質(zhì)量分析與控制磋搏叮盼獻暇搭叁耗矩問膛咎幾瀉騁豺枕薔年彩睛稠喘障往楚貫貶豌袒恃機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制★主軸端面圓跳動對加工精度的影響被加工端面不平，與圓柱面不22AB◆影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動體形狀及尺寸誤差圖4-10軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動★滑動軸承鏜床（圖4-11）——軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動圖4-11軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動★滾動軸承車床（圖4-10）——軸徑不圓引起車床主軸向跳動（注意其頻率特性）靜壓軸承——對軸承孔或軸徑圓度誤差起均化作用第5章機械加工質(zhì)量分析與控制煤焊嶼歷邑趴尺徽頸嬌暖璃曬昔旗查巷祈豈宮酬蠶脈橋坎居至拙巡溶幣咖機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制AB◆影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動體形23◆影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素★推力軸承滾道端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差（圖4-12）★其他因素軸承孔、軸徑圓度誤差；軸承孔同軸度誤差；軸肩、隔套端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差；裝配質(zhì)量等a）b）Δ≈0Δ圖4-12止推軸承端面誤差對主軸軸向竄動的影響第5章機械加工質(zhì)量分析與控制噴鷗澄淄粘硅躇蠕逝吶烈猩曳琢觀吃傀帚韭貨否如吹輥酋州剝傘齋狂能航機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素★推力軸承滾道端面平面度誤差24★傳統(tǒng)測量方法存在問題：◆主軸回轉(zhuǎn)誤差的測量圖4-13傳統(tǒng)測量方法a)b)圖4-14主軸回轉(zhuǎn)誤差測量法1—擺動盤2，4—傳感器3—精密測球5—放大器6—示波器

★準確測量方法包含心軸、錐孔誤差在內(nèi)非運動狀態(tài)。第5章機械加工質(zhì)量分析與控制瘁京囑窘遲肛鴛捷專狹墑徘鈞胃稚空冉汕爺贓胚徘悉瞅湘胰仰蔬爾撻氮竭機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制★傳統(tǒng)測量方法存在問題：◆主軸回轉(zhuǎn)誤差的測量圖4-1325◎?qū)к壐边\動件實際運動方向與理想運動方向的偏差◎包括：導軌在水平面內(nèi)的直線度，導軌在垂直面內(nèi)的直線度，前后導軌平行度（扭曲），導軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度（或垂直度）等?！魧к墝蛘`差對加工精度的影響導軌水平面內(nèi)的直線度誤差,誤差敏感方向,影響顯著導軌垂直面內(nèi)的直線度誤差,誤差非敏感方向,影響小導軌扭曲對加工精度的影響,影響顯著（圖4-15）ΔX圖4-15導軌扭曲引起的加工誤差HδΔRDαBXY（4-5）

導軌導向誤差第5章機械加工質(zhì)量分析與控制篙鬃流橡冬淆蠅壤姻露驅(qū)題牲呼瘤潘緊府參硫鍘轟脆韋僥抖色扯占炙述欄機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◎?qū)к壐边\動件實際運動方向與理想運動方向的偏差◆導軌導向誤26

導軌誤差第5章機械加工質(zhì)量分析與控制橇省醞荒淪恢烴軀傅紐謂械旋歌琵筏取磋辮大抽韋研涅烴顧韭眉派根貉鹽機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制導軌誤差第5章機械加工質(zhì)量分析與控制橇省醞荒淪恢烴軀27

導軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線位置誤差對加工精度的影響圖4-16成形運動間位置誤差對外圓和端面車削的影響fαZΔzΔzαc）HyR0fXZLfdD－ΔdΔxa）b）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制婪咒翌賬催鑄抨拷煤慘頑爍念關票茸蘸勺烹摻碴結啃午濱漫驢娃棋伐橇峪機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制導軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線位置誤差對加工精度的影響圖4-16成28◆影響導軌導向精度的主要因素機床制造誤差機床安裝誤差導軌磨損第5章機械加工質(zhì)量分析與控制材埠俄吾赴蔓俐堯餐妻疼促披絆洽諱憂散廖嵌甸霞議褐冶賺戲干核筒銷吵機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆影響導軌導向精度的主要因素機床制造誤差第5章機械加工質(zhì)29◆機床傳動誤差對加工精度的影響圖4-17齒輪機床傳動鏈z7=z8=16z1=64zn=96z5=z6=23z3=z4=23bz2=16zn-1=1icefacd（4-6）

以齒輪機床傳動鏈為例：式中Δφn

——傳動鏈末端元件轉(zhuǎn)角誤差；

kj——第j個傳動元件的誤差傳遞系數(shù)，表明第j個傳動元件對末端元件轉(zhuǎn)角誤差影響程度，其數(shù)值等于該元件至末端元件的傳動比；

ωn

——傳動鏈末端元件角速度；

αj——第j個傳動元件轉(zhuǎn)角誤差的初相角。機床傳動誤差第5章機械加工質(zhì)量分析與控制漁猖攫譜涌涅秧丸淌杖卑轍賦威吻斂俗垃坦福繞雇毯撬帖鋁斑朵腥席匙型機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆機床傳動誤差對加工精度的影響圖4-17齒輪機床傳動鏈30縮短傳動鏈長度提高末端元件的制造精度與安裝精度采用降速傳動采用頻譜分析方法，找出影響傳動精度的誤差環(huán)節(jié)對傳動誤差進行補償末端元件轉(zhuǎn)角誤差圖4-18傳動鏈誤差的頻譜分析a)ΔφΣφnA1A2Aib)ω（頻率）A（幅值）ω1ω2ωi◆提高傳動精度措施第5章機械加工質(zhì)量分析與控制永汗扣菜滾休運猙燃渾詐盯楞薊婁眨臍悄翱博寓椽蜒廈民澎唬抨斗硯奸裝機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制縮短傳動鏈長度末端元件轉(zhuǎn)角誤差圖4-18傳動鏈誤差的頻315.2.3刀具與夾具誤差

定尺寸刀具（鉆頭、絞刀等）尺寸誤差影響加工尺寸誤差成形刀具和展成刀具形狀誤差影響加工形狀誤差刀具磨損影響加工尺寸誤差或形狀誤差刀具誤差第5章機械加工質(zhì)量分析與控制詛伯藝棧鉤遇拽孵贈洶沫陀鬼擱妹葦冰觸賃鑷展篇帝歇鏟夏幟署慘鷹蔣畜機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.2.3刀具與夾具誤差定尺寸刀具（鉆頭、絞刀等）尺32L±0.05φ6F7φ10F7k6φ20H7g6YZ圖4-19鉆徑向孔的夾具夾具誤差影響加工位置精度。與夾具有關的影響位置誤差因素包括：

通常要求定位誤差和夾具制造誤差不大于工件相應公差的1/3。夾具誤差1）定位誤差；2）刀具導向（對刀）誤差；3）夾緊誤差；4）夾具制造誤差；5）夾具安裝誤差；……第5章機械加工質(zhì)量分析與控制凌櫻脂賂留爍擒扣矮淘悄掇換昨嗡崎籮逝完爹糜詐飼荷禱卜涼互榷襪滌謬機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制L±0.05φ6F7φ10F7k6φ20H7g6YZ圖4335.2.4調(diào)整誤差

測量誤差。試切時與正式切削時切削厚度不同造成的誤差。機床進給機構的位移誤差。定程機構誤差。樣件或樣板誤差。測量有限試件造成的誤差。和試切法有關的誤差。a）b）圖4-20試切法與調(diào)整法試切法（圖4-20a）調(diào)整法（圖4-20b）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制檻蕭癥擁珠菠璃煮罷銜覽汲口涎蓖喧闡伍饒盧款穢飯紉候手汀驅(qū)琴穆姑肺機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.2.4調(diào)整誤差測量誤差。定程機構誤差。a）b）圖34在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力與變形量之比

5.3工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響

5.3.1基本概念

工藝系統(tǒng)剛度（4-7）式中k——工藝系統(tǒng)剛度；

Fp——吃刀抗力；

ΔX——藝系統(tǒng)位移（切削合力作用下的位移）。第5章機械加工質(zhì)量分析與控制肢姿懷很脆持草賺案罕卸弗儈發(fā)營櫻呻泰畫功牽摟浴怔饒軍儲叔峪蔥案巍機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力與變形量之比

5.3工35（4-8）式中k——工藝系統(tǒng)剛度；

kjc

——機床剛度；

kjj——夾具剛度；

kd——刀具剛度；

kg——工件剛度。工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之迭加。由此可導出工藝系統(tǒng)剛度與工藝系統(tǒng)各組成部分剛度之間的關系：工藝系統(tǒng)剛度計算第5章機械加工質(zhì)量分析與控制夕蘸掙羊俺臍葦?shù)萌~老析攢待妨變繃禾或尺扳盼主留驟繡呻壓后導耳絳呀機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制（4-8）式中k——工藝系統(tǒng)剛度；工藝系統(tǒng)受力變形36◆機床變形引起的加工誤差5.3.2工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響

式中Xjc

——機床總變形；

Fp

——吃刀抗力；

ktj——機床前頂尖處剛度；

kwz——機床后頂尖處剛度；

kdj

——機床刀架剛度；

L——工件全長；

Z——刀尖至工件左端距離。（4-9）圖4-21變形隨受力點變化規(guī)律XtjXwzXdjΔXFpAA′BB′CC′ZLFAFBXz切削力作用點位置變化引起工件形狀誤差第5章機械加工質(zhì)量分析與控制抖慕夜懷搞趾筑范吧漚卜謾蓋碗魔注賒未巨雜了錢積窄帶蘸鐘棍脫呈畔誰機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆機床變形引起的加工誤差5.3.2工藝系統(tǒng)剛度對加工精度37工件加工后成鞍形（圖4-22）圖4-22機床受力變形引起的加工誤差（5-10）◆工件變形引起的加工誤差式中Xg

——工件變形；

E——工件材料彈性模量；

J——工件截面慣性矩；

Fp，L，Z——含義同前。由于工件變形，使工件加工后成鼓形（圖4-23）圖4-23工件受力變形引起的加工誤差第5章機械加工質(zhì)量分析與控制鐵杉過頤毗役事潭秘俗典搏琉民鋪苞嗡覽拒袁倉忘速耗向柱蝎住友遺寧笑機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制工件加工后成鞍形（圖4-22）圖4-22機床受力變形38（4-11）◆機床變形和工件變形共同引起的加工誤差

工藝系統(tǒng)剛度（4-12）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制遵掖張羽蘇淖蜘里仟測魔遞氯溜閑顴吾祖挺燎撰垢僑表常釁摘器蔚窩榨膊機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制（4-11）◆機床變形和工件變形共同引起的加工誤差工藝系39式中Δg

——工件圓度誤差；

Δm

——毛坯圓度誤差；

k——工藝系統(tǒng)剛度；

ε——誤差復映系數(shù)。（4-13）以橢圓截面車削為例說明（圖4-24）圖4-24誤差復映現(xiàn)象ap1Δ1ap2Δ2毛坯外形工件外形由于工藝系統(tǒng)受力變形，使毛坯誤差部分反映到工件上，此種現(xiàn)象稱為“誤差復映”切削力大小變化引起的加工誤差誤差復映第5章機械加工質(zhì)量分析與控制帳謝竄騁蔬膛恤菠寇頑痰締處把檻蠻抱籍孺燙棧禿勘打朵淳伎緬集頂茸告機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制式中Δg——工件圓度誤差；（4-13）以橢圓截面車40誤差復映系數(shù)機械加工中，誤差復映系數(shù)通常小于1?？赏ㄟ^多次走刀，消除誤差復映的影響。（4-15）誤差復映程度可用誤差復映系數(shù)來表示，誤差復映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比。由式（4-13）可得：（4-14）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制擱界泅壘蘸腥皿胡寨矩襲蠕親閹寢蚜猖槽崖還煌郡摩股喲刺觀咋帝丁顫埠機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制誤差復映系數(shù)機械加工中，誤差復映系數(shù)通常小于1?？赏ㄟ^多次41夾緊力、重力、傳動力和慣性力引起的加工誤差◆夾緊力影響a）b）圖4-25薄壁套夾緊變形圖4-26薄壁工件磨削【例1】薄壁套夾緊變形

解決：加開口套【例2】薄壁工件磨削

解決：加橡皮墊第5章機械加工質(zhì)量分析與控制鐐鞠休簇藥瘓巫敢角潑排詞薄麓坊房闊趣嚏雀逞錢杰恢儡蔬棱庭決螞餓孔機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制夾緊力、重力、傳動力和慣性力引起的加工誤差◆夾緊力影響a）42圖4-27龍門銑橫梁變形【例】龍門銑橫梁圖4-28龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移圖4-29龍門銑橫梁變形補償◆重力影響解決1：重量轉(zhuǎn)移

解決2：變形補償?shù)?章機械加工質(zhì)量分析與控制渣暫直胸轄護宵辭迢姓紉鑿恐遂豁潮儲孤娃嵌楔熒棱號悉徹達幟膊呵蘑畸機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制圖4-27龍門銑橫梁變形【例】龍門銑橫梁圖4-2843◆傳動力與慣性力影響理論上不會產(chǎn)生圓度誤差（但會產(chǎn)生圓柱度誤差）易會引起強迫振動圖4-30傳動力對加工精度的影響zlRXYFpFcFcdFcdxφra）O′O″r0XYFpAFcdrcd=Fcd/kcOFcFc/kcFp/kcb）O第5章機械加工質(zhì)量分析與控制釜澡丸甩甲陀熟尖技骯填布柴輝坎天霄泳舷嗓兢沼橙坦抑炒挨蠱臂腆廬尸機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆傳動力與慣性力影響理論上不會產(chǎn)生圓度誤差（但會產(chǎn)生圓柱44圖4-31車床刀架變形曲線ΔX（μm）10203040500123F（KN）5.3.3機床部件剛度及其影響因素非線形關系，不完全是彈性變形加載和卸載曲線不重合，所圍面積表示克服摩擦和接觸塑性變形所作功存在殘余變形，反復加載卸載后殘余變形→0機床部件剛度比按實體估算值小許多，表明其變形受多種因素影響機床部件變形曲線第5章機械加工質(zhì)量分析與控制銀捂浴皂牲臟佑篙丹暑逞戌氏話祥譴絹睡數(shù)津駛疲抵南困腿嗎崩疊橙嚏綁機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制圖4-31車床刀架變形曲線ΔX（μm）102030405045式中c,m——與接觸面材料、表面狀況有關的系數(shù)和指數(shù)；

p——表面壓強。組成件的實體剛度——受力產(chǎn)生拉伸、壓縮、彎曲變形；特別是薄弱件（楔條、軸套等）影響較大連接表面接觸變形——其大小與接觸面壓強有關（4-15）結合面間隙零件表面摩擦力的影響影響機床部件剛度因素圖4-31接觸變形曲線xOppΔpxΔx第5章機械加工質(zhì)量分析與控制庫譏謠織遂俄珠醛祖灣悲鴕狹邊曾釣橫繕禾贍匙踢說柯君六敖遜株貉敖洪機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制式中c,m——與接觸面材料、表面組成件的實體剛度—465.3.4減小受力變形對加工精度影響措施合理設計零部件結構和截面形狀提高連接表面接觸剛度（↓表面粗糙度，改進接觸質(zhì)量，予加載荷）采用輔助支承（中心架，跟刀架，鏜桿支承等）圖4-33支座零件不同安裝方法圖4-32轉(zhuǎn)塔車床導向桿提高工藝系統(tǒng)剛度減小載荷及其變化采用合理裝夾和加工方式圖4-28，4-29，4-56，4-58變形轉(zhuǎn)移、補償和校正第5章機械加工質(zhì)量分析與控制使坪擋行得傷哩閻粥擊么喳啞孟脯倦晉吧詩覆而憲勢畜蔗帕襖凰矩梨炭跡機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.3.4減小受力變形對加工精度影響措施合理設計零部件475.3.5工件殘余應力引起的變形圖4-34鑄件殘余應力引起變形圖4-35冷校直引起的殘余應力壓拉加載壓壓拉拉卸載設計合理零件結構粗、精加工分開避免冷校直時效處理殘余應力來源毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應力（圖4-34）減小殘余應力措施冷校直帶來的殘余應力（圖4-35）切削加工帶來的殘余應力第5章機械加工質(zhì)量分析與控制幫賜城責蘆駝籃皇琴蒲洽曉試波送嗎砷蕊豢弦鑲吁清暴鍵氮詳痢爆杏筋二機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.3.5工件殘余應力引起的變形圖4-34鑄件殘余應485.4.1概述

在精密加工和大件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約40～70%。溫度場——工藝系統(tǒng)各部分溫度分布熱平衡——單位時間內(nèi)，系統(tǒng)傳入的熱量與傳出的熱量相等，系統(tǒng)各部分溫度保持在一相對穩(wěn)定的數(shù)值上溫度場與熱平衡研究——目前以實驗研究為主工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱摩擦熱環(huán)境熱源輻射熱工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱源溫度場與工藝系統(tǒng)熱平衡5.4工藝系統(tǒng)熱變形及其對加工精度的影響第5章機械加工質(zhì)量分析與控制腎暫傷逗校汪吊礫命毋濟拆節(jié)習墓符鵬橫釁榴畜葷艙爺舔泵菜屎穴激省握機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.4.1概述在精密加工和大件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形495.4.2機床熱變形對加工精度影響

體積大，熱容量大，溫升不高，達到熱平衡時間長結構復雜，溫度場和變形不均勻，對加工精度影響顯著運轉(zhuǎn)時間/h0123450150100200位移/μm20406080溫升/℃ΔYΔX前軸承溫升圖4-36車床受熱變形a）車床受熱變形形態(tài)b）溫升與變形曲線機床熱變形特點車床熱變形（圖4-36）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制驗靖懾氮坯鈾簿祥洼賃疙淵庚彥稱縫存約杠凝網(wǎng)循頻敢輝跡篇劍液邊憂礙機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.4.2機床熱變形對加工精度影響體積大，熱容量大，50立銑（圖a）圖4-37立式銑床、外圓磨床、導軌磨床受熱變形a）銑床受熱變形形態(tài)b）外圓磨床受熱變形形態(tài)c）導軌磨床受熱變形形態(tài)外圓磨（圖b）導軌磨（圖c）其他機床熱變形（圖4-37）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制桐嚼啃偏堤曰族毗暇烈窗梗吏柳丘純糟撈芋店撞螢伐暴亭又窒敝呀孕恥幕機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制立銑（圖a）圖4-37立式銑床、外圓磨床、導軌磨床受514.4.3刀具和工件熱變形對加工精度影響

體積小，熱容量小，達到熱平衡時間較短溫升高，變形不容忽視（達0.03～0.05mm）◆特點◆變形曲線（圖4-38）（4-16）式中ξ——熱伸長量；

ξmax——達到熱平衡熱伸長量；

τ——切削時間；

τc

——時間常數(shù)（熱伸長量為熱平衡熱伸長量約63%的時間，常取3～4分鐘）。τ(min)圖4-38車刀熱變形曲線連續(xù)切削升溫曲線冷卻曲線間斷切削升溫曲線ξ（μm）ξmaxτb0τc0.63ξmax刀具熱變形第5章機械加工質(zhì)量分析與控制矩競晶初忿碰函崖牙分忠救孫蓉折搪粟拓書襪正烤肢燴輪舒六鹼果且灤終機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制4.4.3刀具和工件熱變形對加工精度影響體積小，熱52◆圓柱類工件熱變形5級絲杠累積誤差全長≤5μm，可見熱變形的嚴重性式中ΔL，ΔD——長度和直徑熱變形量；

L，D——工件原有長度和直徑；

α——工件材料線膨脹系數(shù)；

Δt——溫升。長度：（4-17）（4-18）直徑：例：長400mm絲杠，加工過程溫升1℃，熱伸長量為：工件熱變形第5章機械加工質(zhì)量分析與控制詹慣欄帥紉牲鄲輪坯的蛀棗貨句反干憋捐盂捍迂調(diào)劑吮茫鐘局驅(qū)合懇獄悠機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆圓柱類工件熱變形5級絲杠累積誤差全長≤5μm，53式中ΔX——變形撓度；

L，S——工件原有長度和厚度；

α——工件材料線膨脹系數(shù)；

Δt——溫升。（5-19）◆板類工件單面加工時的熱變形（圖4-39）圖4-39平面加工熱變形ΔXφ/4φLS此值已大于精密導軌平直度要求結果：加工時上表面升溫，工件向上拱起，磨削時將中凸部分磨平，冷卻后工件下凹。例：高600mm，長2000mm的床身，若上表面溫升為3℃，則變形量為：第5章機械加工質(zhì)量分析與控制汲戰(zhàn)蒜索滲哪瑤礫賦腐灌蔡鼓門圭薦隨痊顆秒漸郵駁逗呈尖捂盾滴簿訃縮機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制式中ΔX——變形撓度；（5-19）◆板類工件單545.4.4減小熱變形對加工精度影響的措施

例1：磨床油箱置于床身內(nèi)，其發(fā)熱使導軌中凹解決：導軌下加回油槽圖4-40平面磨床補償油溝例2：立式平面磨床立柱前壁溫度高，產(chǎn)生后傾。解決：采用熱空氣加熱立柱后壁（圖4-41）。圖4-41均衡立柱前后壁溫度場

減少切削熱和磨削熱，粗、精加工分開。

充分冷卻和強制冷卻。

隔離熱源。減少熱源發(fā)熱和隔離熱源均衡溫度場第5章機械加工質(zhì)量分析與控制蓉拴考彭躺斜羨浚復檢累爾泣昨及釬峻淹膿與孕捉正倚償場最謬齡那慧惱機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.4.4減小熱變形對加工精度影響的措施例1：磨床油55圖4-43支承距影響熱變形L1L2熱對稱結構熱補償結構（圖4-42，主軸熱補償）圖4-42雙端面磨床主軸熱補償1—主軸2—殼體3—過渡套筒熱伸長方向合理選擇裝配基準（圖4-43）高速空運轉(zhuǎn)人為加熱恒溫人體隔離采用合理結構加速達到熱平衡控制環(huán)境溫度第5章機械加工質(zhì)量分析與控制諺須削茂家憎娠必聰押滄蠶釀表仆煤叭帽閥癱氣頌終截索混隙霉私葫亦瑞機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制圖4-43支承距影響熱變形L1L2熱對稱結構圖4-4565.5.1加工誤差的性質(zhì)

系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改變，或按一定規(guī)律變化的加工誤差?！?/p>

常值系統(tǒng)誤差——其大小和方向均不改變。如機床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差，機床、夾具、量具的磨損等因素引起的加工誤差。◆

變值系統(tǒng)誤差——誤差大小和方向按一定規(guī)律變化。如機床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，刀具磨損等因素引起的加工誤差。加工誤差系統(tǒng)誤差隨機誤差常值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差加工誤差統(tǒng)計特性5.5加工誤差統(tǒng)計分析第5章機械加工質(zhì)量分析與控制臂遠抉昆限汰在披乃竄豐藐盞皿祥剪筋亮瑟癸姆碑牧鯨暇燎劈柿淡劃居孩機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.5.1加工誤差的性質(zhì)系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中57◆

在順序加工一批工件中，其大小和方向隨機變化的加工誤差?！?/p>

隨機誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機因素共同作用而引起的?！?/p>

隨機誤差服從統(tǒng)計學規(guī)律。◆

如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的隨機變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差；殘余應力引起的變形等。隨機誤差加工誤差的統(tǒng)計分析◆

運用數(shù)理統(tǒng)計原理和方法，根據(jù)被測質(zhì)量指標的統(tǒng)計性質(zhì)，對工藝過程進行分析和控制。第5章機械加工質(zhì)量分析與控制撅楔凡記訃帶柿鶴儀澄緊矯定沸歇慢注相蘋載埃飯益遂毅畸靈頌蒙詐阻乾機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆在順序加工一批工件中，其大小和方向隨機變化的加工誤差。隨585.5.2分布圖分析法

1）采集數(shù)據(jù)樣本容量通常取n=50～2002）確定分組數(shù)、組距、組界、組中值①分組數(shù)k′；②確定組距d：取整，d′→d③確定分組數(shù)k：④確定各組組界、組中值⑤統(tǒng)計各組頻數(shù)直方圖第5章機械加工質(zhì)量分析與控制協(xié)蟄曝弊男鎂栓娜顆瑟行諾嬌帆卷淺哩鈴悉夯算饅幻穩(wěn)昭速斷伎擎級厲羔機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.5.2分布圖分析法1）采集數(shù)據(jù)取整59圖4-44直方圖-14.5-8.55-3.5x

y（頻數(shù)）（偏差值）（平均偏差）-15-10-5（公差帶中心）（公差帶下限）（公差帶上限）3）計算樣本平均值和標準差:4）畫直方圖（圖4-44）（4-20）（4-21）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制曰于申擅德廓壁喳崎佛逮兵濰單蹋予瞄啊冒襲永螞泊稽新受團器國巖勺色機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制圖4-44直方圖-14.5-8.55-3.5xy60◆正態(tài)分布

式中μ和σ分別為正態(tài)分布隨機變量總體平均值和標準差。平均值μ=0，標準差σ=1的正態(tài)分布稱為標準正態(tài)分布，記為：

x~N(0,1)概率密度函數(shù)（4-22）yF（z）圖4-45正態(tài)分布曲線μ(z=0)x(z)0z-σ+σ分布曲線第5章機械加工質(zhì)量分析與控制眠裙灑悶駐蛛哦藝尋姑痙豹俯斡幾慕肆角牽覺液舍貍竣澈送膠畏尚殘耳叉機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆正態(tài)分布式中μ和σ分別為正態(tài)分布隨機變量總61分布函數(shù)（5-23）令：將z代入上式，有：則利用上式，可將非標準正態(tài)分布轉(zhuǎn)換成標準正態(tài)分布進行計算（圖4-45）。稱z為標準化變量yF（z）圖4-45正態(tài)分布曲線μ(z=0)x(z)0z-σ+σ第5章機械加工質(zhì)量分析與控制呸潮運豬狹貓攘巳隨隸疲智簽惟燭枉鉻甸說竄儉塔相杉演腥模費酸瓊梭銀機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制分布函數(shù)（5-23）令：將z代入上式，有：則利用上式，62◆非正態(tài)分布

xy0a）雙峰分布

雙峰分布：兩次調(diào)整下加工的工件或兩臺機床加工的工件混在一起（圖4-46a）xy0b）平頂分布xy0c）偏向分布

平頂分布：工件瞬時尺寸分布呈正態(tài)，其算術平均值近似成線性變化（如刀具和砂輪均勻磨損）（圖4-46b）

偏向分布：如工藝系統(tǒng)存在顯著的熱變形，或試切法加工孔時寧小勿大，加工外圓時寧大勿小（圖4-46c）圖4-46幾種非正態(tài)分布第5章機械加工質(zhì)量分析與控制茸逾扶臀褥歪近慎巒壕部辣蛙楚山稚辯砍囂戴鑰鑲幌蜂邊境扔踴垛終彥揖機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆非正態(tài)分布xy0a）雙峰分布雙峰分布：兩次63◆形位誤差的分布

差數(shù)模分布：正態(tài)分布大于零的部分與小于零的部分對零軸線映射后的迭加（圖4-47），如對稱度、直線與平面的平行度、相鄰周節(jié)誤差等

瑞利分布：二維正態(tài)分布，在只考慮平面向量模情況下轉(zhuǎn)換成為一維分布（圖4-48）,如同軸度、直線與直線平行度、端面圓跳動誤差等（不考慮系統(tǒng)誤差）xy0圖4-47差數(shù)模分布

瑞利綜合分布：上述誤差在考慮系統(tǒng)誤差的情況下，其誤差分布接近瑞利綜合分布圖4-48瑞利分布xzy0第5章機械加工質(zhì)量分析與控制揖守巧笛坷垮匿傭侶拯甄邢營暴鐘巢攣腰沿第棚謝彈問墟賜象驚陌濤郡騎機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆形位誤差的分布差數(shù)模分布：正態(tài)分布大于零的64◆判斷加工性質(zhì)判斷是否存在明顯變值系統(tǒng)誤差；判斷是否存在常值系統(tǒng)誤差，及常值系統(tǒng)誤差的大小。◆確定工序能力分布圖應用（5-24）（5-25）（5-26）工序能力工序能力系數(shù)式中TU,TL——公差帶上、下限；

Δ——公差帶中心與誤差分布中心偏移距離；

σ——誤差分布的標準差。第5章機械加工質(zhì)量分析與控制勾氦銀狂估蓮昭戒節(jié)壞鱗鐳寸籮愚趕積冰鑿企靖顧涼洱旋店衛(wèi)儡修宅裸自機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆判斷加工性質(zhì)判斷是否存在明顯變值系統(tǒng)誤差；◆確定工序65y圖4-49工藝能力系數(shù)符號含義μx03σ3σ公差帶TΔTUTL第5章機械加工質(zhì)量分析與控制代軒悶洶鼻冶鈞惡俏音氖旺魄蹈鮮擂哼較戀娜兌土路吼魔琵雪赤蛤晶鶴匈機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制y圖4-49工藝能力系數(shù)符號含義μx03σ3σ公差帶TΔ66工序能力等級工序能力系數(shù)工序等級說明CP＞1.67特級工序能力過高1.67≥CP＞1.33一級工序能力足夠1.33≥CP＞1.00二級工序能力勉強1.00≥CP＞0.67三級工序能力不足0.67≥CP四級工序能力很差表4-2工序能力等級

CP表示工藝過程本身的能力，而工藝能力系數(shù)CPK則表示過程滿足技術要求的能力，實際上是“過程能力”與“管理能力”的綜合

第5章機械加工質(zhì)量分析與控制壯糟絨爛茲廳似美都灣隕脅沁恢疑敦坍焦皆格殺芭驚組郡喳雪酥褲貸抉腦機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制工序能力等級工序能力系數(shù)工序等級6701234567樣組序號b）工件尺寸公差帶T控制限4.5.3點圖分析法

圖4-50單值點圖工件序號c）AA′B′O′OB工件尺寸工件尺寸工件序號a差帶T控制限單值點圖（圖4-49）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制畫赫捕鬃臭沖遼形頌諷牟污靈役攔秒仕撤訝萎本愈包蝶榆禍殊鮑據(jù)椿久諷機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制01234567樣組序號工件尺寸公差帶T控制限4.5.368圖是控制圖和R控制圖聯(lián)合使用的統(tǒng)稱（4-26）R圖：（4-27）A2、D1、D2數(shù)值見教材180頁表5-2。圖表示樣組平均值，R表示樣組極差圖控制限圖：第5章機械加工質(zhì)量分析與控制蘭昌截曬踏緯混韌甚完子貸例頁嘉線川配轅杉住奮診兄陛賞善揚藩屏退侄機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制圖是控制圖和R控制圖聯(lián)合使用的統(tǒng)稱（469◆工藝過程穩(wěn)定性點子正常波動→工藝過程穩(wěn)定；點子異常波動→工藝過程不穩(wěn)定圖4-51圖R圖UCL=19.67CL=8.900510樣組序號1520LCL=00510樣組序號1520x圖LCL=11.57UCL=21.89CL=16.73◆穩(wěn)定性判別——沒有點子超出控制限——大部分點子在中心線上下波動，小部分點子靠近控制限——點子變化沒有明顯規(guī)律性（如上升、下降傾向，或周期性波動）同時滿足為穩(wěn)定圖分析第5章機械加工質(zhì)量分析與控制邯車乎莆菏宵就敝都掇呀變廣彭腔樸秉絹鎢輯朝覆銳騾猖飛喚葵猜終劇育機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆工藝過程穩(wěn)定性圖4-51圖R圖U705.6.1誤差預防

合理采用先進工藝和設備◆誤差預防指減小原始誤差本身或減小原始誤差的影響減小原始誤差轉(zhuǎn)移原始誤差（圖4-53）a）b）圖4-53轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移誤差分組就地加工均化原始誤差，如研磨加工、易位加工（圖4-54）圖4-54易位法加工時誤差均化過程φ360°工件轉(zhuǎn)角累積誤差Δ1l1l2Δ25.6提高加工精度的途徑第5章機械加工質(zhì)量分析與控制夜云吹姓駐凄仇茨桂嗚鈔虹僑紋社俠憾祭咋丘奮練彎業(yè)關佳敖渝氨厭慮嶄機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.6.1誤差預防合理采用先進工藝和設備◆誤差預714.6.2誤差補償

在線測量與在線補償（圖4-55）◆指人為引入附加誤差因素，以抵消或減小原始誤差的影響圖4-55高壓油泵偶件自動配磨裝置示意圖柱塞銷柱塞第5章機械加工質(zhì)量分析與控制悍莉年簾滾撈蹋膀樸釘涼禁截借滾塊灘窒箕慫誕憨由包爾調(diào)劊小運砒玲樟機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制4.6.2誤差補償在線測量與在線補償（圖4-55）72圖4-56絲扛加工誤差補償裝置1—工件2—螺母3—母絲杠4—杠桿5—校正尺6—觸頭7—校正曲線

附加位移螺母附加轉(zhuǎn)動采用校正裝置（圖4-56）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制泡窩慘普唁踴錐饞坡嗆翁彭鈞丘媽疤輻聘誦暫雷慘仔班扣京赤痞帶旦珍敞機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制圖4-56絲扛加工誤差補償裝置附加位移螺母附加轉(zhuǎn)動73圖4-57以彈性變形補償熱變形以彈性變形補償熱變形（圖4-57）其他補償方法圖4-59以熱變形補償熱變形圖4-58龍門銑橫梁變形補償附加夾緊力以熱變形補償熱變形（圖4-59）以幾何誤差補償受力變形（圖4-58）第5章機械加工質(zhì)量分析與控制躺廠暑功龍也俊酗囑嗎厲疽拘墊撅提謬兄六罷考森信詩淳擔悍穗倉貪訟藤機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制圖4-57以彈性變形補償熱變形以彈性變形補償熱變形（圖4745.7.1切削加工表面粗糙度影響因素

圖4-60車削時殘留面積的高度直線刃車刀（圖4-60a）（4-31）圓弧刃車刀（圖4-60b）（4-32）影響因素：fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf切削殘留面積5.7影響加工表面粗糙度的工藝因素第5章機械加工質(zhì)量分析與控制共飼犯俊增蘆憾廳癬去肅糧饑捏癸陰釬盂斯則宅蠢現(xiàn)念溢潔逸宰退嘲渦惜機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.7.1切削加工表面粗糙度影響因素圖4-60車削75切削速度影響最大：v=10～50m/min范圍，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，表面粗糙度最差（圖5-53）。其他影響因素：刀具幾何角度、刃磨質(zhì)量，切削液等圖4-61切削45鋼時切削速度與粗糙度關系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（μm）481216202428收縮系數(shù)Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度h（μm）0200400600hKsRz切削表面塑性變形和積屑瘤第5章機械加工質(zhì)量分析與控制倉畝僵蛔寵抵篇駱綿蔽牟柄稻臃剁慈漸壞步描絡仟牧稗琢栓錄乞耪長弗覽機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制切削速度影響最大：v=10～50m/min范圍，易產(chǎn)生76砂輪速度v↑，Ra↓工件速度vw↑，Ra↑砂輪縱向進給f↑，Ra

↑磨削深度ap↑，Ra

↑圖4-62磨削用量對表面粗糙度的影響vw

=40(m/min)f=2.36(m/min)ap=0.01(mm)v=50(m/s)f=2.36(m/min)ap

=0.01(mm)v(m/s),vw(m/min)Ra(μm)0304050600.51.0a）ap(mm)00.010.40.8Ra(μm)00.20.60.020.030.04b）5.7.2磨削加工表面粗糙度影響因素

磨削用量影響圖4-63光磨次數(shù)-Ra關系Ra(μm)01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細粒度砂輪(WA/GCW14KB)光磨次數(shù)↑，Ra↓第5章機械加工質(zhì)量分析與控制抒感懈食飯拌趨離歡軌長榨萌訟桿魄礁馬匆焰宋喲弘痕導忘匈黑偉捌票足機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制砂輪速度v↑，Ra↓圖4-62磨削用量對表面粗糙度的影77砂輪粒度↑，Ra↓；但要適量砂輪硬度適中，Ra↓；常取中軟砂輪組織適中，Ra↓

；常取中等組織采用超硬砂輪材料，Ra

↓砂輪精細修整，Ra↓砂輪影響其他影響因素工件材料冷卻潤滑液等第5章機械加工質(zhì)量分析與控制騰纜綸書啃促舵香鄲決套孺纂產(chǎn)乃堆卯倪訣隊賽羌眠壟考盒效爆鄒聚佩郭機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制砂輪粒度↑，Ra↓；但要適量砂輪影響其他影響因素工件材料785.8.1影響表面冷作硬化的因素

切削加工

f↑，冷硬程度↑(圖4-64)◆切削用量影響◆刀具影響rε↑，冷硬程度↑其他幾何參數(shù)影響不明顯后刀面磨損影響顯著（圖4-65）00.20.40.60.81.0磨損寬度VB(mm)100180260340硬度(HV)50鋼，v

=40(m/min)f=0.12～0.2(mm/z)圖4-65后刀面磨損對冷硬影響◆工件材料材料塑性↑，冷硬傾向↑切削速度影響復雜（力與熱綜合作用結果）切削深度影響不大圖4-64f和v對冷硬的影響硬度(HV)0f(mm/r)0.20.40.60.8v=170(m/min)135(m/min)100(m/min)50(m/min)100200300400工件材料：455.8影響表層金屬力學物理性能的工藝因素第5章機械加工質(zhì)量分析與控制劫儲公降灶誨捉箍駿貧憤巳茨樞埔尊娃拄剖位證渠轄掂隸瓜叮襪臟則賃誓機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.8.1影響表面冷作硬化的因素切削加工f↑，冷硬79磨削速度↑→冷硬程度↓（弱化作用加強）工件轉(zhuǎn)速↑→冷硬程度↑縱向進給量影響復雜磨削深度↑→冷硬程度↑（圖4-66）◆磨削用量◆砂輪砂輪粒度↑→冷硬程度↓砂輪硬度、組織影響不顯著◆工件材料材料塑性↑→冷硬傾向↑材料導熱性↑→冷硬傾向↓圖4-66磨削深度對冷硬的影響ap(mm)硬度(HV)00.253003504505004000.500.75普通磨削高速磨削磨削加工第5章機械加工質(zhì)量分析與控制雅傲韭矽緩函測伸過剮幌外曰罪碰呀鏡鍍渾緝喚鉻嗚卻鮑忍臘沉式倆框爛機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制磨削速度↑→冷硬程度↓（弱化作用加強）磨削深度↑→冷硬程度↑805.8.2影響層金屬殘余應力的因素

v↑→殘余應力↑（熱應力起主導作用，圖4-67）◆切削用量◆刀具前角+→－，殘余拉應力↓刀具磨損↑→殘余應力↑◆工件材料材料塑性↑→殘余應力↑鑄鐵等脆性材料易產(chǎn)生殘余壓應力圖4-68f對殘余應力的影響工件：45，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液殘余應力(Gpa)0.2000.200100200300400距離表面深度(μm)f

=0.40mm/rf

=0.25mm/rf

=0.12mm/r僅討論切削加工

f↑→殘余應力↑（圖4-68）切削深度影響不顯著圖4-67vc對殘余應力的影響γ0=5°,α0==5°,κr=75°,rε=0.8mm,工件：45切削條件：ap=0.3mm,f=0.05mm/r,不加切削液050100150200距離表面深度(μm)殘余應力(Gpa)-0.2000.20vc

=213m/minvc

=86m/minvc

=7.7m/min第5章機械加工質(zhì)量分析與控制聾橡歐乃十羹伙站書亞荒喲淀妄蕉倘羽螞翔熟缺蝦詐差粳蕾炳廠匙體難詞機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.8.2影響層金屬殘余應力的因素v↑→殘余應力↑815.8.3磨削燒傷與磨削裂紋

合理選擇砂輪合理選擇磨削用量改善冷卻條件工件表層溫度達到或超過金屬材料相變溫度時，表層金相組織、顯微硬度發(fā)生變化，并伴隨殘余應力產(chǎn)生，同時出現(xiàn)彩色氧化膜。①回火燒傷；②淬火燒傷；③退火燒傷。磨削燒傷磨削表面殘余拉應力達到材料強度極限，在表層或表面層下產(chǎn)生微裂紋。裂紋方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，常與燒傷同時出現(xiàn)圖4-69帶空氣擋板冷卻噴嘴磨削燒傷與磨削裂紋的控制磨削裂紋第5章機械加工質(zhì)量分析與控制嶺瓷慨嚙搐蝎琴氦王鵲蝎眶聞痰纏嘩擦詢蹤煉刃謬伏猛監(jiān)鬃芋煽康漱瀾也機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.8.3磨削燒傷與磨削裂紋合理選擇砂輪工件表層溫825.8.4表面強化工藝

利用淬硬和精細研磨過的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)擠壓金屬表面，將凸起部分下壓下，凹下部分上凸，修正工件表面的微觀幾何形狀,形成壓縮殘余應力，提高耐疲勞強度（圖4-71）利用大量快速運動珠丸打擊工件表面,使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓應力,↑疲勞強度（圖4-70）噴丸強化圖4-71滾壓加工原理圖用于強化形狀復雜或不宜用其它方法強化的工件，例如板彈簧、螺旋彈簧、齒輪、焊縫等滾壓加工圖4-70珠丸擠壓引起殘余應力

壓縮拉伸塑性變形區(qū)域第5章機械加工質(zhì)量分析與控制毋狽為豹屢冉惹歲愿幽蔗覆萄伍炙芯示刮輾痰審斷嚎烴鵬潮勞恭鳥歐交疊機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.8.4表面強化工藝利用淬硬和精細研磨過的滾輪或835.9機械加工過程中的振動

5.9.1概述機械加工過程中振動的危害影響加工表面粗糙度，振動頻率較低時會產(chǎn)生波度影響生產(chǎn)效率加速刀具磨損，易引起崩刃影響機床、夾具的使用壽命產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者健康工藝系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復力來維持的振動稱為自由振動。

由于系統(tǒng)中總存在由阻尼，自由振動將逐漸衰弱，對加工影響不大。機械加工過程中振動的類型自由振動自由振動強迫振動自激振動第5章機械加工質(zhì)量分析與控制羌式洞堰培桅陪耘虛龔據(jù)員舶拽燙恿童渣勢芯比懾灘澎債林寶聲客哈龜支機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.9機械加工過程中的振動

5.9.1概述機械加工過程中845.9.2機械加工過程中強迫振動強迫振動產(chǎn)生原因由外界周期性的干擾力（激振力）作用引起強迫振動振源：機外＋機內(nèi)。機外振源均通過地基把振動傳給機床。機內(nèi)：1）回轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量的不平衡2）機床傳動件的制造誤差和缺陷3）切削過程中的沖擊

頻率特征：與干擾力的頻率相同，或是干擾力頻率整倍數(shù)

幅值特征：與干擾力幅值、工藝系統(tǒng)動態(tài)特性有關。當干擾力頻率接近或等于工藝系統(tǒng)某一固有頻率時，產(chǎn)生共振

相角特征：強迫振動位移的變化在相位上滯后干擾力一個φ角，其值與系統(tǒng)的動態(tài)特性及干擾力頻率有關。強迫振動的特征第5章機械加工質(zhì)量分析與控制星濟囂糖猙冰安麥殺粗苯堅劈淺額徹掄躍野阿粒色搬粘甭睛誓畢馳秧窖宮機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.9.2機械加工過程中強迫振動強迫振動產(chǎn)生原因由外855.9.3機械加工過程中自激振動自激振動的概念在沒有周期性外力作用下，由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期性振動自激振動過程可用傳遞函數(shù)概念說明（圖4-72）自激振動是一種不衰減振動自激振動的頻率等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率自激振動能否產(chǎn)生及振幅的大小取決于振動系統(tǒng)在每一個周期內(nèi)獲得和消耗的能量對比情況（圖4-73）。圖4-73自激振動系統(tǒng)能量關系ABC能量EQE－E＋0振幅電動機(能源)交變切削力F(t)振動位移X(t)圖4-72自激振動閉環(huán)系統(tǒng)機床振動系統(tǒng)（彈性環(huán)節(jié)）調(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削過程）自激振動的特征第5章機械加工質(zhì)量分析與控制殃檬涵疤東耽食署逼鵝隴醛湃父即述涎悍趕蒸僅佑耿絮幀晰絞熟杜燥澡碟機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制5.9.3機械加工過程中自激振動自激振動的概念在沒有86◆再生機理：切削過程，由于偶然干擾，使加工系統(tǒng)產(chǎn)生振動并在加工表面上留下振紋。第二次走刀時，刀具將在有振紋的表面上切削，使切削厚度發(fā)生變化，導致切削力周期性地變化，產(chǎn)生自激振動自激振動機理圖4-74再生自激振動原理圖f切入切出y0ya）b）φy0y切入切出fc）φfy0y切入切出d）切入切出fy0yφ◆產(chǎn)生條件（圖4-74）：a）b）c）系統(tǒng)無能量獲得；d）y滯后于y0，即0＞φ＞-π，此時切出比切入半周期中的平均切削厚度大，切出時切削力所作正功（獲得能量）大于切入時所作負功，系統(tǒng)有能量獲得，產(chǎn)生自激振動第5章機械加工質(zhì)量分析與控制煉拱隕稍祿略撣研染瘓齡屏彝岔譬自矽嘗線紫徑莽轉(zhuǎn)施徘官罵膩術妓絹茁機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制機械制造基礎課件第五章：機械加工質(zhì)量分析與控制◆再生機理：切削過程，由于偶然干擾，使加工系統(tǒng)產(chǎn)生振87◆振型耦合機理：將車床刀架簡化為兩自由度振動系統(tǒng)，等效質(zhì)量m用相互垂直的等效剛度分別為k1、k2兩組彈簧支撐（設x1為低剛度主軸，圖4-75）圖4-75車床刀架振型耦合模型Fmabcdx1x1x2x2βk2k1α1α2X◆自激振動的產(chǎn)生：①k1=k2，x1與x2無相位