機械制造工程學第五章機械加工質量

機械制造工程學第五章機械加工質量現在是1頁\一共有91頁\編輯于星期二

機械加工質量包括機械加工精度、機械加工表面質量兩個方面。§5-1概述1.機械加工精度

機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和表面間的位置）與理想零件幾何參數相符合的程度。

理想零件的幾何參數包括：尺寸—零件尺寸的公差帶中心；形狀—絕對準確的形狀（如圓柱面、平面、錐面等）；位置—絕對準確的位置（如平行、垂直、同軸等）一.加工精度和表面質量現在是2頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-1概述2.機械加工表面質量

加工表面質量，是指零件在加工后的表面層狀態(tài)。

表面粗糙度——加工表面的微觀幾何形狀誤差

表面層的物理、機械性能的變化：

a．表面層的冷作硬化

b．表面層金相組織的變化

c．表面層的殘余應力一.加工精度和表面質量現在是3頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-1概述1）對零件耐磨性的影響

2）對配合性質的影響

3）對疲勞強度的影響

4）對抗腐蝕性的影響

5）對工作精度的影響二.機械加工精度、表面質量對零件使用性能的影響現在是4頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是5頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是6頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是7頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是8頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是9頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是10頁\一共有91頁\編輯于星期二第5章機械加工質量§5－1概述§5－2加工精度的影響因素§5－3表面質量的影響因素§5－4提高加工精度和表面質量的途徑現在是11頁\一共有91頁\編輯于星期二

在機械加工中，由機床、夾具、刀具和工件所構成的系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)。

§5-2加工精度的影響因素1.工藝系統(tǒng)1)工藝系統(tǒng)的幾何誤差2）工藝系統(tǒng)受力變形所引起的誤差3）工藝系統(tǒng)受熱變形所引起的誤差4）工件內應力所引起的誤差2.工藝系統(tǒng)誤差的組成

工藝系統(tǒng)中的誤差是產生零件加工誤差的根源，因此把工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差?，F在是12頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-2加工精度的影響因素一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響

在加工中，由于采用了近似的加工方法、近似的成形運動、近似的刀具輪廓而產生的加工誤差。。1.原理誤差

如：1）在車床上車削蝸桿車床絲杠與工件速比:

i=（Z1×Z2）/（Z3×Z4）=t/T

（t=πm,工件軸向齒距；T，絲杠螺距）選擇掛輪Z1、Z2、Z3、Z4時，計算值t=πm，近似值，因此存在加工誤差?，F在是13頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-2加工精度的影響因素一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響

在加工中，由于采用了近似的加工方法、近似的成形運動、近似的刀具輪廓而產生的加工誤差。1.原理誤差

如：1）在車床上車削蝸桿現在是14頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響1.原理誤差

如：2）齒輪滾刀存在兩種誤差一是為了制造方便，采用阿基米德蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產生的刀刃齒廓近似造形誤差；二是由于滾刀切削刃數有限，切削是不連續(xù)的，因而滾切出的齒輪齒形不是光滑的漸開線，而是折線。現在是15頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差

機床的幾何誤差來自三方面：機床本身的制造、磨損、安裝、調整。1）主軸回轉誤差

2）導軌誤差

3）機床的傳動誤差“誤差的敏感方向”現在是16頁\一共有91頁\編輯于星期二“誤差的敏感方向”現在是17頁\一共有91頁\編輯于星期二“誤差的敏感方向”現在是18頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉誤差

是指主軸的實際回轉軸線與平均回轉軸線在誤差敏感方向的最大變動量。

主軸的運動可分解為三種獨立的運動：徑向跳動軸向竄動角度擺動現在是19頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉誤差主軸的徑向跳動車削時，純徑向跳動對加工精度的影響加工表面為近似正圓，對工件的圓度影響很小?，F在是20頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉誤差主軸的徑向跳動鏜削時，純徑向跳動對加工精度的影響加工表面為橢圓，對工件的圓度影響較大?，F在是21頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉誤差主軸的軸向竄動對外圓或內孔加工，無影響；對端面加工，引起端面對回轉軸線的垂直度誤差；對螺紋加工，引起螺距的小周期誤差?，F在是22頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉誤差主軸的角度擺動車削時，無圓度誤差，但引起錐度誤差；鏜削時，實際孔為橢圓形?，F在是23頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導軌誤差水平面內的直線度誤差（彎曲）垂直面內的直線度誤差（彎曲）前后導軌之間的平行度誤差（扭曲）現在是24頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導軌誤差水平面內的直線度誤差（彎曲）車削、磨削時，為誤差敏感方向；引起圓柱度誤差現在是25頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導軌誤差垂直平面內的直線度誤差（彎曲）車削、磨削時，為誤差非敏感方向；對加工精度影響很小現在是26頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導軌誤差垂直平面內的直線度誤差（彎曲）車削、磨削時，為誤差非敏感方向；刨削、平面磨削時，為誤差敏感方向。造成平面度或直線度誤差現在是27頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導軌誤差前后導軌之間的平行度誤差（扭曲）兩導軌不平行對加工精度的影響較大，引起工件的形狀誤差（鞍形、鼓形、錐形等）

現在是28頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差3）機床傳動誤差

傳動鏈的傳動誤差是指內聯(lián)系的傳動鏈中首末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。是螺紋、齒輪、蝸輪以及其它按展成原理加工時，影響加工精度的主要因素。傳動元件如齒輪、蝸輪、蝸桿、絲杠、螺母等有制造誤差（主要是影響運動精度的誤差）傳動元件的裝配誤差（主要是裝配偏心）和磨損時，就會破壞正確的運動關系，使工件產生誤差?，F在是29頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響3.工藝系統(tǒng)的調整誤差

由于工藝系統(tǒng)的任何一次調整都不可能絕對準確，所以存在誤差，這種誤差稱為調整誤差。4.刀具、夾具的制造誤差及工件的安裝誤差現在是30頁\一共有91頁\編輯于星期二一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響5.工藝系統(tǒng)磨損所引起的誤差現在是31頁\一共有91頁\編輯于星期二工藝系統(tǒng)的剛度§5-2加工精度的影響因素二、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響現在是32頁\一共有91頁\編輯于星期二工藝系統(tǒng)的剛度現在是33頁\一共有91頁\編輯于星期二工藝系統(tǒng)的剛度現在是34頁\一共有91頁\編輯于星期二工藝系統(tǒng)的剛度現在是35頁\一共有91頁\編輯于星期二剛度曲線現在是36頁\一共有91頁\編輯于星期二剛度曲線現在是37頁\一共有91頁\編輯于星期二a)車長軸b）磨內孔受力變形對工件精度的影響

現在是38頁\一共有91頁\編輯于星期二工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化現在是39頁\一共有91頁\編輯于星期二

1－理想的工件形狀；2－k頭≠k尾時車出的工件形狀剛度變化造成工件誤差現在是40頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是41頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是42頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是43頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是44頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是45頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是46頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是47頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是48頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是49頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是50頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是51頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是52頁\一共有91頁\編輯于星期二套筒夾緊變形誤差Ⅰ－工件Ⅱ－開口過渡環(huán)現在是53頁\一共有91頁\編輯于星期二薄片工件的磨削毛坯翹曲b)電磁工件臺吸緊c)磨后松開，工件翹曲d)磨削凸面e)磨削凹面f)磨后松開，工件平直現在是54頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是55頁\一共有91頁\編輯于星期二機床部件自重引起橫梁變形現在是56頁\一共有91頁\編輯于星期二3.減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施§5-2加工精度的影響因素二、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響1）提高工藝系統(tǒng)的剛度機床構件自身剛度的提高零部件之間的接觸剛度提高工件安裝的剛度2）提高零部件的剛度提高加工時刀具的剛度加預緊力現在是57頁\一共有91頁\編輯于星期二1.工藝系統(tǒng)的熱源§5-2加工精度的影響因素三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響內部熱源：如切削熱、摩擦熱外部熱源：主要來自環(huán)境熱現在是58頁\一共有91頁\編輯于星期二2.工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響§5-2加工精度的影響因素三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響1）機床熱變形對加工精度的影響現在是59頁\一共有91頁\編輯于星期二現在是60頁\一共有91頁\編輯于星期二2.工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響1）機床熱變形對加工精度的影響2）刀具熱變形對加工精度的影響小型零件：尺寸精度大型零件：形狀精度熱平衡時間短，對加工精度影響不顯著現在是61頁\一共有91頁\編輯于星期二2.工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響1）機床熱變形對加工精度的影響2）刀具熱變形對加工精度的影響3）工件熱變形對加工精度的影響均勻受熱：如車削、外圓磨削不均勻受熱：銑削、刨削、平面磨削現在是62頁\一共有91頁\編輯于星期二3.減少工藝系統(tǒng)受熱變形的措施三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響（1）減少并隔離熱源（2）采用熱補償機構（3）穩(wěn)定機床溫度場分布（達到熱平衡后在工作）（4）控制環(huán)境溫度現在是63頁\一共有91頁\編輯于星期二1.熱加工過程中產生的內應力引起的誤差§5-2加工精度的影響因素四、工件內應力對加工精度的影響如:毛坯制造過程中產生的內應力現在是64頁\一共有91頁\編輯于星期二1.熱加工過程中產生的內應力引起的誤差2.切削加工過程中產生的內應力引起的誤差§5-2加工精度的影響因素四、工件內應力對加工精度的影響冷塑變形：表面產生壓應力熱塑變形：表面產生拉應力現在是65頁\一共有91頁\編輯于星期二1.熱加工過程中產生的內應力，引起的誤差2.切削加工中產生的內應力，引起的誤差3.冷校直產生內應力，引起的誤差§5-2加工精度的影響因素四、工件內應力對加工精度的影響現在是66頁\一共有91頁\編輯于星期二4.減小或消除內應力的措施§5-2加工精度的影響因素四、工件內應力對加工精度的影響合理設計零件結構采取適當的熱處理合理安排工藝路線現在是67頁\一共有91頁\編輯于星期二第5章機械加工質量§5－1概述§5－2加工精度的影響因素§5－3表面質量的影響因素§5－4提高加工精度和表面質量的途徑現在是68頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-3表面質量的影響因素1)幾何因素

切削層殘留面積切削刃自身的表面粗糙度（定尺寸刀具、成型刀具、寬刃刀具）1.切削加工中影響表面粗糙度的因素一、影響表面粗糙度的因素車削、刨削時殘留面積高度現在是69頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-3表面質量的影響因素2)物理因素

刃口圓角、后刀面對工件材料的擠壓、摩擦，使殘留面積扭曲、溝紋加深；切削脆性材料，出現崩碎痕跡；低速切削塑性材料，產生積屑瘤或磷刺；精加工時，切削厚度過薄，刀刃打滑。1.切削加工中影響表面粗糙度的因素一、影響表面粗糙度的因素現在是70頁\一共有91頁\編輯于星期二加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響現在是71頁\一共有91頁\編輯于星期二磷刺：

在低速切削塑性材料時，切屑與前刀面強烈摩擦發(fā)生冷焊，切屑滯留在前刀面上，切削層受到推擠，從而拉裂基體金屬，在表面上留下片狀毛刺?，F在是72頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-3表面質量的影響因素1)砂輪

砂輪的粒度粒度↓

，表面粗糙度↓砂輪的硬度適宜砂輪的修整表面越光滑，表面粗糙度越小2)磨削用量砂輪的速度速度↑，表面粗糙度↓磨削深度深度↑，表面粗糙度↑工件的速度（縱向進給）速度↑，表面粗糙度↑2.磨削加工中影響表面粗糙度的因素一、影響表面粗糙度的因素現在是73頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-3表面質量的影響因素

振動引起加工表面的振動紋，加大表面粗糙度，同時還會縮短刀具和機床的壽命。

主要形式有：自由振動由工藝系統(tǒng)受到外界干擾，或材料硬度不均勻、表面層有缺陷而引起。會迅速衰減，對切削過程影響不大。強迫振動由機床運動部件不平衡、外界振動傳入等因素引起。消除振源或采取隔振措施，即可消除該振動。自激振動

由工藝系統(tǒng)自身的振動特性引起，且不衰減。3.工藝系統(tǒng)的振動對表面粗糙度的影響一、影響表面粗糙度的因素現在是74頁\一共有91頁\編輯于星期二§5-3表面質量的影響因素自由振動強迫振動自激振動

由工藝系統(tǒng)具有不穩(wěn)定性，在切削過程中受到某種激勵，在刀具與工件之間形成的不衰減振動。3.工藝系統(tǒng)的