機(jī)械加工質(zhì)量演示文稿

機(jī)械加工質(zhì)量演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五機(jī)械加工質(zhì)量現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章機(jī)械加工質(zhì)量MachiningQuality4.1

機(jī)械加工質(zhì)量概述IntroductiontoMachiningQuality現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.1.1機(jī)械加工誤差與機(jī)械加工精度

加工質(zhì)量機(jī)械加工質(zhì)量的三個(gè)內(nèi)容：

機(jī)械加工精度

機(jī)械表面加工質(zhì)量

機(jī)械加工表面變質(zhì)層現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.1.1機(jī)械加工誤差與機(jī)械加工精度加工質(zhì)量◆

零件宏觀幾何形狀誤差、表面波度、表面粗糙度a）波度b）表面粗糙度圖4-1零件加工表面的粗糙度與波度RZλHλRZ宏觀幾何形狀誤差（平面度、圓度等）—波長(zhǎng)/波高＞1000表面波度—波長(zhǎng)/波高=50～1000；且具有周期特性(因加工中的振動(dòng)形成)表面粗糙度——波長(zhǎng)/波高＜50現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五◆

加工精度：零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)接近程度。加工精度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))4.1.1機(jī)械加工誤差與機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.1.2機(jī)械加工表面質(zhì)量及其對(duì)零件使用性能的影響機(jī)械加工表面質(zhì)量圖4-2加工變質(zhì)層模型表4-1加工表面變質(zhì)層的構(gòu)成情況現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.1.2機(jī)械加工表面質(zhì)量及其對(duì)零件使用性能的影響

★影響耐磨性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(dāng)硬化可提高耐疲勞性表面粗糙度值↓→耐蝕性↑表面壓應(yīng)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）★影響疲勞強(qiáng)度★影響耐蝕性★影響配合性質(zhì)紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好適當(dāng)硬化可提高耐磨性機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)使用性能的影響★影響接合面的密封性表面粗糙度值↑→密封性↓★影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性★影響噪聲現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五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。原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差)與工藝過(guò)程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)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(cè)量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對(duì)于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差傳動(dòng)誤差原始誤差——原始誤差分類原始誤差構(gòu)成4.1.3機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的原始誤差現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.1.4誤差敏感方向

圖4-5：ΔRΔYRRΔR=ΔX（4-1）（4-2）顯然：工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對(duì)加工精度的影響程度也不同。對(duì)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(guò)切削點(diǎn)的法線方向。圖4-5誤差敏感方向ＯYR0Xa）ＯYR0Xb）誤差敏感方向現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.1.5機(jī)械加工精度的獲得方法

◆試切法

尺寸精度的獲得方法形狀精度的獲得方法◆成形運(yùn)動(dòng)法軌跡法、展成法和成形刀具法

◆非成形運(yùn)動(dòng)法利用人工對(duì)加工表面進(jìn)行檢測(cè)和修整，以獲得所要求的形狀精度。位置精度的獲得方法◆一次裝夾法◆多次裝夾法◆非成形運(yùn)動(dòng)法利用人工對(duì)加工表面進(jìn)行檢測(cè)和修整，以獲得所要求的位置精度?！舫叽绲毒叻ā粽{(diào)整法

◆自動(dòng)控制法現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章機(jī)械加工質(zhì)量MachiningQuality4.2

工藝系統(tǒng)原有誤差對(duì)加工精度的影響及控制Originalerror

ofTechnologicalSysteminfluencetomachiningPrecisionanditsControl現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五加工原理誤差是指采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。4.2.1加工原理誤差對(duì)加工精度的影響及其控制

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(kāi)線齒輪例1：在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復(fù)雜形面零件SRh空間曲面數(shù)控加工加工原理誤差現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.2量具誤差與測(cè)量誤差對(duì)加工精度的影響及其控制計(jì)量器具誤差是由示值誤差、示值穩(wěn)定性、回程誤差和靈敏度等四個(gè)方面綜合起來(lái)的極限誤差。測(cè)量者的視力、判斷能力、測(cè)量經(jīng)驗(yàn)；相對(duì)測(cè)量或間接測(cè)量中所用的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)學(xué)運(yùn)算精確度；單次測(cè)量判斷的不準(zhǔn)確等。量具誤差測(cè)量誤差現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.3裝夾誤差與夾具誤差對(duì)加工精度的影響及其控制利用夾具裝夾工件進(jìn)行加工時(shí)，造成工件加工表面之間尺寸和位置誤差的因素主要有：

工件裝夾誤差△ZJ包括定位誤差△DW和夾緊誤差△JJ。夾緊誤差是夾緊工件時(shí)引起工件和夾具變形所造成的加工誤差。

夾具對(duì)定誤差△DD

包括對(duì)刀誤差△DA和夾具位置誤差△JW。30±0.05φ6F7φ10F7k6φ20H7g6YZ圖4-7鉆徑向孔的夾具在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)上與工件加工精度有關(guān)的技術(shù)要求都要嚴(yán)格。一般精加工用夾具的有關(guān)尺寸公差取工件相應(yīng)尺寸公差的1/2~1/3；粗加工時(shí)取1/5~1/10?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.3裝夾誤差與夾具誤差對(duì)加工精度的影響及其控制定位誤差是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組成。為減小定位誤差，應(yīng)盡量選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，并要求夾具定位元件和工件定位基準(zhǔn)面的制造誤差。一般應(yīng)將定位誤差控制在≤1/3工件尺寸或位置公差。夾緊誤差是夾具和工件在夾緊力的作用下發(fā)生變形而帶來(lái)的加工誤差。通常夾具的變形影響很小，可忽略不計(jì)。對(duì)刀誤差產(chǎn)生于對(duì)刀導(dǎo)引元件的制造、裝配和使用過(guò)程。將影響刀具相對(duì)于定位元件位置的準(zhǔn)確性和一致性，造成一批工件的加工誤差?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.4刀具誤差與調(diào)整誤差對(duì)加工精度的影響及其控制刀具的制造與安裝精度刀具刃口質(zhì)量直接影響微量切削。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為提高成形刀具的刃磨和安裝精度，可采用光學(xué)曲面磨床進(jìn)行精確刃磨，通過(guò)對(duì)刀樣板或?qū)Φ讹@微鏡，實(shí)現(xiàn)成形刀具的準(zhǔn)確安裝。在分度轉(zhuǎn)位刀架上安裝刀具加工時(shí)，應(yīng)注意尺寸減少分度誤差對(duì)加工精度的影響。(誤差敏感方向?qū)庸ぞ鹊挠绊?圖4-8立軸轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五刀具的調(diào)整4.2.4刀具誤差與調(diào)整誤差對(duì)加工精度的影響及其控制生產(chǎn)中常用的刀具調(diào)整方法有：按標(biāo)準(zhǔn)樣塊或?qū)Φ秹K(導(dǎo)套)調(diào)整刀具按試切一個(gè)工件后的實(shí)測(cè)尺寸調(diào)整刀具。在成批及大量生產(chǎn)的調(diào)整法加工中，零件加工后的尺寸精度很大程度上取決于刀具的調(diào)整精度。按標(biāo)準(zhǔn)樣塊或?qū)Φ秹K(導(dǎo)套)調(diào)整刀具，影響刀具調(diào)整精度的因素：標(biāo)準(zhǔn)樣板本身的尺寸精度、對(duì)刀塊(導(dǎo)套)相對(duì)工件定位元件之間的尺寸精度、刀具調(diào)整時(shí)的目測(cè)精度、切削加工時(shí)刀具相對(duì)于工件加工表面的彈性退讓、行程擋塊的受力變形。按試切一個(gè)工件后的實(shí)測(cè)尺寸調(diào)整刀具時(shí)，可能導(dǎo)致進(jìn)給機(jī)構(gòu)的重復(fù)定位精度和按試切一個(gè)工件尺寸調(diào)整刀具的不準(zhǔn)確性，引起加工后這批零件尺寸分布中心位置的偏離。可采用試切幾個(gè)工件取平均值的方法進(jìn)行刀具調(diào)整，提高對(duì)一批工件尺寸分布中心位置判斷的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.4刀具誤差與調(diào)整誤差對(duì)加工精度的影響及其控制微量進(jìn)給精度提高微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的主要措施：盡量傳動(dòng)鏈，減小傳動(dòng)絲杠的長(zhǎng)徑比，消除各傳動(dòng)元件間的間隙，以提高進(jìn)給機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)剛度；采用滾珠絲杠螺母副、滾動(dòng)導(dǎo)軌副或靜壓導(dǎo)軌，使用性能優(yōu)越的導(dǎo)軌材料和潤(rùn)滑油，以減小進(jìn)給機(jī)構(gòu)各傳動(dòng)副間的摩擦力和靜、動(dòng)摩擦系數(shù)差；合理布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布局，防止運(yùn)動(dòng)部件受扭側(cè)力矩而增大摩擦阻力。采用新型的微量進(jìn)給原理，如電致伸縮微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)、尺蠖(huò)機(jī)構(gòu)、摩擦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制機(jī)床的幾何精度機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度的高低，以在規(guī)定測(cè)量截面內(nèi)，主軸一轉(zhuǎn)或數(shù)轉(zhuǎn)內(nèi)諸回轉(zhuǎn)中心相對(duì)于其平均位置(平均軸線)的變動(dòng)范圍來(lái)衡量。回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏移量。

主軸回轉(zhuǎn)精度的三種形式b）主軸軸向竄動(dòng)a）主軸徑向跳動(dòng)c）主軸角度擺動(dòng)圖4-10主軸回轉(zhuǎn)誤差形式現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度徑向跳動(dòng)產(chǎn)生徑向跳動(dòng)的原因主要是軸承副的制造誤差。根據(jù)不同的主軸部件布置情況影響支加工精度。主軸軸承為滑動(dòng)軸承時(shí)，主軸軸頸的誤差將在回轉(zhuǎn)過(guò)程中引起軸線產(chǎn)生瞬時(shí)變化，造成徑向跳動(dòng)。4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制圖4-11采用滑動(dòng)軸承時(shí)主軸徑向跳動(dòng)分析現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五主軸軸承為滾動(dòng)軸承時(shí)，影響徑向跳動(dòng)的因素：外環(huán)與箱體孔間的配合質(zhì)量?jī)?nèi)環(huán)與主軸軸頸的配合質(zhì)量外環(huán)滾道和內(nèi)環(huán)滾道的圓度外環(huán)滾道對(duì)其外圓的同軸度內(nèi)環(huán)滾道對(duì)其內(nèi)孔的同軸度軸承裝配引起的受力變形滾動(dòng)軸承間隙滾動(dòng)體的形狀及尺寸的一致性回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制★

由于存在誤差敏感方向，加工不同表面時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)所引起的加工誤差也不同。車床上加工外圓、內(nèi)孔時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)將引起工件圓度誤差，對(duì)工件端面加工無(wú)影響。現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度軸向竄動(dòng)滑動(dòng)軸承主軸的軸向竄動(dòng)，是主軸軸頸的軸向承載面或主軸軸承的承載面與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的垂直度誤差引起的。滾動(dòng)軸承主軸的軸向竄動(dòng)決定于止推軸承兩個(gè)滾道的精度和滾動(dòng)體的精度。★

根據(jù)誤差敏感方向分析，車端面時(shí)，主軸的軸向竄動(dòng)將造成工件端面的平面度誤差及端面相對(duì)于內(nèi)、外圓的垂直度誤差；車削螺紋時(shí)會(huì)造成螺距誤差；主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)加工外圓或內(nèi)孔影響不大。a）b）Δ≈0Δ圖4-12止推軸承端面誤差對(duì)主軸軸向竄動(dòng)的影響現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五角度擺動(dòng)4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度★

角度擺動(dòng)不僅影響加工表面的圓度誤差，而且影響工件加工表面的圓柱度誤差。車削外圓或內(nèi)孔時(shí)，角度擺動(dòng)會(huì)造成錐度誤差；在鏜孔時(shí)，會(huì)使鏜出的孔為橢圓形。現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度選用高精度的軸承，并提高主軸及箱體的制造精度和主軸部件的裝配精度。對(duì)高速主軸部件要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)精密滾動(dòng)軸承要采取預(yù)加載荷等工藝措施。采用液體或氣體靜壓軸承，由于無(wú)磨損，高剛度（是滾動(dòng)軸承的5～6倍），以及對(duì)主軸軸頸的形狀誤差的均化作用，可以大幅度地提高主軸回轉(zhuǎn)精度?！镙S類零件采用雙固定頂尖定位加工，可避開(kāi)主軸回轉(zhuǎn)精度對(duì)加工精度的直接影響，這在精密磨削加工中經(jīng)常使用。在這種情況下，工件頂尖孔的形狀誤差成為影響被加工工件形狀精度的決定因素，必須對(duì)其及時(shí)地進(jìn)行修整?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制直線運(yùn)動(dòng)精度機(jī)床的直線運(yùn)動(dòng)精度主要指導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。準(zhǔn)確的直線運(yùn)動(dòng)主要取決于：機(jī)床導(dǎo)軌的制造精度機(jī)床導(dǎo)軌與其工作臺(tái)間的接觸精度機(jī)床導(dǎo)軌精度包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度雙導(dǎo)軌間在垂直方向的平行度接觸精度以相互配合的導(dǎo)軌面間單位面積接觸斑點(diǎn)個(gè)數(shù)量。機(jī)床導(dǎo)軌誤差對(duì)刀具或工件的直線運(yùn)動(dòng)精度有直接影響。它將導(dǎo)致刀尖相對(duì)于工件加工表面的位置變化，而對(duì)工件的形狀精度產(chǎn)生影響?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五直線運(yùn)動(dòng)精度4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制△X△XΔx將直接反映在工件加工表面法線方向(加工誤差敏感方向)上，誤差ΔR=Δx，對(duì)加工精度影響最大。刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡造成工件軸向形狀誤差。導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制直線運(yùn)動(dòng)精度△Y對(duì)臥式車床Δd≈ΔY2/d若設(shè)ΔY=

0.1mm,d=40mm，則Δd

=0.00025mm，影響可忽略不計(jì)(加工誤差非敏感方向)

。而對(duì)平面磨床、龍門(mén)刨床誤差將直接反映在工件上。導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制ΔX

圖4-13導(dǎo)軌扭曲引起的加工誤差HδΔRDαBXY雙導(dǎo)軌間在垂直方向的平行度直線運(yùn)動(dòng)精度△n－車床前后縱導(dǎo)軌間存在的平行度誤差?！镆话丬嚧睭/B≈2/3，故△n對(duì)工件加工表面誤差的影響很大?，F(xiàn)在是29頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制成形運(yùn)動(dòng)間位置關(guān)系精度圖4-14成形運(yùn)動(dòng)間位置誤差對(duì)外圓和端面車削的影響fαZΔzΔzαc）HyR0fXZLfdD－ΔdΔxa）b）現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制成形運(yùn)動(dòng)間位置關(guān)系精度圖4-15成形運(yùn)動(dòng)間位置誤差對(duì)臥鏜內(nèi)孔的影響圖4-16端銑刀對(duì)稱銑削時(shí)的平面度誤差和移位加工現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五圖4-17齒輪機(jī)床傳動(dòng)鏈z7=z8=16z1=64zn=96z5=z6=23z3=z4=23bz2=16zn-1=1icefacd以齒輪機(jī)床傳動(dòng)鏈為例：式中Δφn

——傳動(dòng)鏈末端元件轉(zhuǎn)角誤差；

kj——第j個(gè)傳動(dòng)元件的誤差傳遞系數(shù)，表明第j個(gè)傳動(dòng)元件對(duì)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(dòng)比；

ωn

——傳動(dòng)鏈末端元件角速度；

αj——第j個(gè)傳動(dòng)元件轉(zhuǎn)角誤差的初相角。成形運(yùn)動(dòng)間速度關(guān)系精度4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五縮短傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度采用降速傳動(dòng)提高末端元件的制造精度與裝配精度采用頻譜分析方法，找出影響傳動(dòng)精度的誤差環(huán)節(jié)采取誤差補(bǔ)償方法末端元件轉(zhuǎn)角誤差圖4-18傳動(dòng)鏈誤差的頻譜分析a)ΔφΣφnA1A2Aib)Ω(頻率)A(幅值)ω1ω2ωi◆提高傳動(dòng)精度措施4.2.5機(jī)床幾何誤差對(duì)加工精度的影響及其控制圖4-19絲杠加工誤差補(bǔ)償裝置1—工件2—螺母3—母絲杠4—杠桿5—校正尺6—觸頭7—校正曲線現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章機(jī)械加工質(zhì)量MachiningQuality4.3

加工過(guò)程中原始誤差對(duì)加工精度的影響ProcessingtheoriginalerrorinfluencetomachiningPrecision現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五機(jī)械加工中，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、慣性力和重力等外力的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)變形,使工件產(chǎn)生加工誤差。4.3.1工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制

工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力Fn與變形量△之比4.3.1工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制

工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度指工藝系統(tǒng)在受力作用下抵抗其變形的能力。式中Ks——工藝系統(tǒng)剛度；

Fp——車削加工時(shí)的背向力；

Δx——工藝系統(tǒng)位移（切削合力作用下的位移）。車削外圓時(shí)，現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五工藝系統(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(dǎo)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(guān)系：工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算★工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)剛度的倒數(shù)之和。工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。4.3.1工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制

現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五圖4-20車削外圓時(shí)的工藝系統(tǒng)受力變形XHXTXBΔXFpAA′BB′CC′ZLFAFBXz工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算(4-18)式中，KH、KT、KB－機(jī)床床頭、尾座及刀架部件的實(shí)測(cè)平均剛度；

E－工件材料彈性模量；

J－工件截面慣性矩。機(jī)床部件的剛度主要受相關(guān)零件接合面間的間隙、接觸變形和摩擦力等因素的影響?，F(xiàn)主要依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定的方法獲得。4.3.1工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制

★工藝系統(tǒng)剛度隨刀具位置的變化而變化，使加工出來(lái)的工件產(chǎn)生圓柱度誤差?，F(xiàn)在是38頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五圖4-21誤差復(fù)映現(xiàn)象ap1x1ap2x2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(fù)映”加工過(guò)程中切削力變化產(chǎn)生的加工誤差誤差復(fù)映4.3.1工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制

在工件加工過(guò)程中，由于工件毛坯加工余量不勻或工件材料硬度不均，將會(huì)引起切削力的變化，使工藝系統(tǒng)的變形發(fā)生變化，從而造成加工誤差?，F(xiàn)在是39頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五★機(jī)械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常小于1。可通過(guò)多次走刀，消除誤差復(fù)映的影響。（4-24）4.3.1工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制

誤差復(fù)映系數(shù)誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來(lái)表示，誤差復(fù)映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比。加工過(guò)程中切削力變化產(chǎn)生的加工誤差式中，△w－工件加工前的誤差；△B－工件加工后的誤差；

CFp－徑向切削力系數(shù)；

f－進(jìn)給量；

yFp－進(jìn)給量對(duì)切削力的影響指數(shù)。現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五◆提高工件在加工時(shí)的剛度a）b）圖4-22薄壁套夾緊變形【例1】薄壁套夾緊變形

解決：加開(kāi)口套提高工藝系統(tǒng)剛度的措施4.3.1工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制

◆提高刀具在加工時(shí)的剛度◆提高機(jī)床和夾具的剛度◆盡量減少連接面數(shù)目，盡可能提高零件配合面的形狀精度，減小表面粗糙度，增大連接時(shí)的實(shí)際接觸面積，以減少總的接觸變形。裝配時(shí)，采取預(yù)緊措施，可消除接合面間的間隙和提高接觸剛度。現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五龍門(mén)銑橫梁變形【例】龍門(mén)銑橫梁龍門(mén)銑橫梁變形轉(zhuǎn)移龍門(mén)銑橫梁變形補(bǔ)償◆減小部件自重引起的機(jī)床結(jié)構(gòu)變形對(duì)加工精度的影響解決1：重量轉(zhuǎn)移

解決2：變形補(bǔ)償4.3.1工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制

現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.3.2工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制

工藝系統(tǒng)的熱源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%。工藝系統(tǒng)熱變形現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.2機(jī)床熱變形對(duì)加工精度影響

體積大，熱容量大，溫升不高，達(dá)到熱平衡時(shí)間長(zhǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變形不均勻，對(duì)加工精度影響顯著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/h0123450150100200位移/μm20406080溫升/℃ΔYΔX前軸承溫升車床受熱變形a）車床受熱變形形態(tài)b）溫升與變形曲線使機(jī)床產(chǎn)生熱變形的熱源主要是摩擦熱、傳動(dòng)熱和外界熱源傳入熱量。工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五立銑（圖a）立式銑床、外圓磨床、導(dǎo)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(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài)外圓磨（圖b）導(dǎo)軌磨（圖c）其他機(jī)床熱變形

4.3.2工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制

現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.3.2工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制

工件熱變形對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響機(jī)械加工過(guò)程中，使工件產(chǎn)生熱變形的熱源主要是切削熱或磨削熱。

對(duì)于精密零件，環(huán)境溫度變化和日光、取暖設(shè)備等外部熱源對(duì)工藝系統(tǒng)的局部輻射等也不容忽視。車削或磨削軸類工件外圓時(shí)，可近似看成是均勻受熱的情況。工件均勻受熱影響工件的尺寸精度，其變形量(mm)可按下式估算：式中：α—工件材料的熱膨脹系數(shù)1/℃)；L—工件在熱變形方向上的尺寸（mm)；△t—工件平均溫升（℃)。

現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.3.2工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制

工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響圖4-23平板磨削加工時(shí)的翹曲變形及其計(jì)算當(dāng)工件受熱不均時(shí)，如磨削零件單一表面，由于工件單面受熱而產(chǎn)生向上翹曲變形y，加工冷卻后將形成中凹的形狀誤差y’：★工件長(zhǎng)度L越大，厚度H越小，則中凹形狀誤差y’就越大。為減小工件的熱變形帶來(lái)的加工誤差，應(yīng)控制工件上下表面的溫差△θ。在精密絲杠磨削加工中，工件的熱伸長(zhǎng)將引起螺距的累積誤差。yφ/4φLH現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.3.2工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制

刀具熱變形對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響體積小，熱容量小，達(dá)到熱平衡時(shí)間較短溫升高，變形不容忽視(達(dá)0.03～0.05mm)τ(min)圖4-24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使刀具產(chǎn)生熱變形的熱源主要是切削熱。切削熱傳入刀具的比例雖然不大（車削時(shí)約為5％左右），但由于刀具體積小，熱容量小，所以刀具切削部分的溫升仍較高?，F(xiàn)在是48頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.3.2工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制

控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要措施

減少切削熱和磨削熱，粗、精加工分開(kāi)。潤(rùn)滑，減少運(yùn)動(dòng)部件間的摩擦。隔離熱源。減少熱量的產(chǎn)生和傳入加強(qiáng)散熱能力充分冷卻和強(qiáng)制冷卻。均衡溫度場(chǎng)熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu)熱變形方向?yàn)榉钦`差敏感方向控制環(huán)境溫度恒溫人體隔離現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.3.3工藝系統(tǒng)磨損對(duì)加工精度影響

工藝系統(tǒng)磨損對(duì)加工精度的影響機(jī)床磨損對(duì)加工精度的影響影響機(jī)床上工件和工具的運(yùn)動(dòng)精度及其相互間的位置關(guān)系、速比關(guān)系、破壞機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的原有精度，造成被加工零件的形狀和位置誤差。刀具磨損對(duì)加工精度的影響夾具磨損對(duì)加工精度的影響量具磨損對(duì)加工精度的影響影響被加工表面與定位基準(zhǔn)面間的尺寸精度和位置精度。造成工件的尺寸和形狀誤差。影響零件的試切精度，造成加工誤差?，F(xiàn)在是50頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五減少工藝系統(tǒng)磨損的措施4.3.3工藝系統(tǒng)磨損對(duì)加工精度影響

提高導(dǎo)軌耐磨性采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、導(dǎo)軌表面淬火、合理潤(rùn)滑等。

正確選用刀具材料，減少刀具磨損合理選擇刀具參數(shù)、切削用量，正確地刃磨刀具，合理地使用冷卻潤(rùn)滑液等。

減少夾具磨損提高夾具中易磨損件的耐磨性，并及時(shí)磨損更換超限的夾具元件。現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.3.4工件殘余應(yīng)對(duì)加工精度的影響及其控制未施加任何外力作用情況下，材料內(nèi)部保持平衡而存在的應(yīng)力。殘余應(yīng)力概念殘余應(yīng)力種類◆

殘余壓應(yīng)力◆殘余拉應(yīng)力◆熱塑變形效應(yīng)：表層張應(yīng)力，里層壓應(yīng)力◆里層金屬?gòu)椥曰謴?fù)：若里層金屬產(chǎn)生壓縮變形，則彈性恢復(fù)后表層得到壓應(yīng)力，里層為張應(yīng)力◆表層金屬相變：影響復(fù)雜，若切削區(qū)溫度超過(guò)相變溫度，則珠光體受熱轉(zhuǎn)變成奧氏體，冷卻后又轉(zhuǎn)變成馬氏體，體積膨脹，表層產(chǎn)生壓應(yīng)力◆實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)是上述各因素影響的綜合結(jié)果殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.3.4工件殘余應(yīng)對(duì)加工精度的影響及其控制圖4-25鑄件殘余應(yīng)力引起變形圖4-26冷校直引起的殘余應(yīng)力設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu)必要的熱處理粗、精加工分開(kāi)避免冷校直殘余應(yīng)力對(duì)加工精度的影響毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力（圖4-25）減小殘余應(yīng)力措施冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力(圖4-26)切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章機(jī)械加工質(zhì)量MachiningQuality4.4

加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析StatisticAnalysisofMachiningErrors現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.1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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)誤差常值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差加工誤差統(tǒng)計(jì)特性現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.1加工誤差的性質(zhì)

◆

在順序加工一批工件中，其大小和方向隨機(jī)變化的加工誤差?！?/p>

隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機(jī)因素共同作用而引起的。◆

隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。◆

如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的隨機(jī)變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差；殘余應(yīng)力引起的變形等。隨機(jī)誤差現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.2機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律

圖4-27機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.2機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律

分布曲線◆正態(tài)分布

式中，y－分布的概率密度；x－隨機(jī)變量；μ－正態(tài)分布隨機(jī)變量總體平均值；σ－正態(tài)分布隨機(jī)變量的標(biāo)準(zhǔn)差。概率密度函數(shù)（4-27）yF（z）圖4-28正態(tài)分布曲線μ(z=0)x(z)0z-σ+σ現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.2機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律

正態(tài)分布曲線的特性◆正態(tài)分布

正態(tài)分布曲線是關(guān)于x=μ的對(duì)稱曲線。當(dāng)x=μ時(shí)，曲線取得最大值：在x=μ±σ處，曲線有拐點(diǎn)；當(dāng)x→±∞，曲線接近x軸，即x軸為分布曲線的漸近線。若改變?chǔ)讨?，分布曲線將沿橫坐標(biāo)移動(dòng)而不改變其形狀，說(shuō)明μ表征分布曲線位置的參數(shù)。分布曲線的最大值ymax與σ成反比。σ是表征分布曲線形狀的參數(shù)，反映了隨機(jī)變量x取值的分散程度。現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.2機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律

◆正態(tài)分布

圖4-29μ對(duì)正態(tài)分布曲線的影響圖4-30σ對(duì)正態(tài)分布曲線的影響現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.2機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律

平均值μ=0，標(biāo)準(zhǔn)差σ=1的正態(tài)分布稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，記為：

x(z)~

N(μ,σ2)◆正態(tài)分布

由分布函數(shù)的定義，正態(tài)分布函數(shù)是正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分（4-29）令：將z代入上式，則：稱z為標(biāo)準(zhǔn)化變量現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.2機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律

◆正態(tài)分布

當(dāng)z=±3時(shí)，即x-μ=±3σ時(shí)，隨機(jī)變量x落在±3σ范圍內(nèi)的概率為99.7%，落在此范圍以外的概率僅不0.27%。故可以認(rèn)為正態(tài)分布的隨機(jī)變量的分散范圍是±3σ，即±3σ原則。6σ的大小代表了某種加工方法在一定條件下所能達(dá)到的加工精度。一般情況下，應(yīng)使所選擇加工方法的標(biāo)準(zhǔn)差σ與公差帶T間具有下列關(guān)系：6σ≤T現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五◆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(tái)機(jī)床加工的工件混在一起（圖示a）xy0b）平頂分布xy0c）偏向分布

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

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(shí)寧小勿大，加工外圓時(shí)寧大勿?。▓D示c）幾種非正態(tài)分布4.4.2機(jī)械加工誤差的分布規(guī)律

現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.4.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法

統(tǒng)計(jì)分析法是以現(xiàn)場(chǎng)觀察與實(shí)際測(cè)量所得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，確定在一定加工條件下，一批零件加工誤差的大小及其分布情況。此法既可以識(shí)別系統(tǒng)的大小與方向，也可識(shí)別各種隨機(jī)誤差因素對(duì)加工精度的綜合影響。適用于調(diào)整法加工的成批、大量生產(chǎn)。加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析分布圖法通過(guò)測(cè)量一批零件加工后的實(shí)際尺寸，做出尺寸分布曲線，然后按此曲線的位置(相對(duì)于理想尺寸)和形狀(分散范圍)判斷這種加工方法產(chǎn)生誤差的性質(zhì)和大小。現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五(1)計(jì)算平均尺寸式中，xi－各實(shí)測(cè)尺寸；

n－實(shí)測(cè)零件的總數(shù)。(2)計(jì)算常值系統(tǒng)誤差

式中，xM－工件的理想尺寸，即公差帶中心值；－所測(cè)尺寸的算術(shù)平均值。分布圖法4.4.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法

常值系統(tǒng)誤差一般可以通過(guò)對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整來(lái)消除或減小。圖4-31一批零件加工尺寸分布圖現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五(3)計(jì)算隨機(jī)誤差(4)確定工序能力系數(shù)一般情況下，工序能力不應(yīng)低于二級(jí)，即CP＞1。只有當(dāng)時(shí)，才不會(huì)出現(xiàn)不合格品。實(shí)際工藝能力系數(shù)CPK：分布圖法4.4.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法

現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五工序能力等級(jí)工序能力系數(shù)工序等級(jí)說(shuō)明CP＞1.67特級(jí)工序能力過(guò)高1.67≥CP＞1.33一級(jí)工序能力足夠1.33≥CP＞1.00二級(jí)工序能力勉強(qiáng)1.00≥CP＞0.67三級(jí)工序能力不足0.67≥CP四級(jí)工序能力很差表4-3工序能力等級(jí)分布圖法4.4.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法

工藝能力系數(shù)CP表示工藝過(guò)程本身的能力，而實(shí)際工藝能力系數(shù)CPK則表示工藝過(guò)程滿足加工質(zhì)量要求的能力，是對(duì)“工藝過(guò)程能力”和“質(zhì)量控制能力”的綜合?，F(xiàn)在是67頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五(5)計(jì)算不合格品率通常情況下，計(jì)算不合格品率需要同時(shí)考慮常值系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。尺寸過(guò)大不合格品率：尺寸過(guò)小不合格品率：(6)分析減少不合格品的措施消除常值系統(tǒng)誤差提高工序能力增大不合格品的可修復(fù)性4.4.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法

分布圖法圖4-32尺寸調(diào)整前后的不合格品率現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五點(diǎn)圖法4.4.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法

逐點(diǎn)點(diǎn)圖在一批零件加工過(guò)程中，依次測(cè)量每個(gè)零件的加工尺寸，并記入以順次加工的零件號(hào)不橫坐標(biāo)、零件加工尺寸為縱坐標(biāo)的圖表中，便構(gòu)成了逐點(diǎn)點(diǎn)圖。采用點(diǎn)圖法分析可明顯發(fā)現(xiàn)變值系統(tǒng)誤差。其隨機(jī)誤差的分布寬度為6σ’，遠(yuǎn)比6σ小。由于刀具磨損產(chǎn)生變值系統(tǒng)誤差為Δvs=ntanα，則每個(gè)零件的系統(tǒng)誤差為Δs=C+ntanα。式中，n－零件加工順序號(hào)；

tanα－直徑變化斜率；

C－常值系統(tǒng)誤差。圖4-33在車床上用調(diào)整法加工軸頸的點(diǎn)圖現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五在點(diǎn)圖上，是小樣本均值的均值線，UCL、LCL是小樣本均值的上、下控制線。在R圖上，是小樣本極差R的均值線，UR是小樣本極差的上控制線。圖是由小樣本(樣組)均值的點(diǎn)圖和小樣本極差R的點(diǎn)圖組成，橫坐標(biāo)是按時(shí)間先后采集的小樣本組序號(hào)，縱坐標(biāo)分別是小樣本均值和極差R。4.4.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法

點(diǎn)圖法圖圖4-34圖R圖UCL

0510樣組序號(hào)1520LCL0510樣組序號(hào)1520x圖LCLUCL

Ri現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五◆工藝過(guò)程穩(wěn)定性點(diǎn)子正常波動(dòng)→工藝過(guò)程穩(wěn)定；點(diǎn)子異常波動(dòng)→工藝過(guò)程不穩(wěn)定◆穩(wěn)定性判別——沒(méi)有點(diǎn)子超出控制限——大部分點(diǎn)子在中心線上下波動(dòng)，小部分點(diǎn)子靠近控制限——點(diǎn)子變化沒(méi)有明顯規(guī)律性（如上升、下降傾向，或周期性波動(dòng)）同時(shí)滿足為穩(wěn)定圖4.4.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法

點(diǎn)圖反映工藝過(guò)程質(zhì)量指標(biāo)分布中心(系統(tǒng)誤差)的變化，R圖反映工藝過(guò)程質(zhì)量指標(biāo)分散范圍(隨機(jī)誤差)的變化，兩圖必須聯(lián)合使用?，F(xiàn)在是71頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章機(jī)械加工質(zhì)量MachiningQuality4.5

機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及改善措施Surfacemachiningqualityfactorsandimprovementmeasures現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.5.1切削加工表面的形成過(guò)程

γohDΔhDΔhOBDC圖4-35已加工表面形成過(guò)程αoVBrn刀具鈍圓半徑rnrn值主要由刀具材料的晶位結(jié)構(gòu)及刃磨質(zhì)量決定。一般情況下，高速鋼rn約為10~18μm，最小可達(dá)5μm;硬質(zhì)合金rn約為18~32μm，最小可達(dá)3~6μm。刀具前角γo和后角αo越大，刃磨質(zhì)量越好，rn值會(huì)增大。切削過(guò)程中，后刀面與加工表面間的摩擦擠壓，加劇了加工表面的塑性變形，甚至引起表層的非晶質(zhì)化、纖維化及加工硬化等。圖中O點(diǎn)為切削層金屬的分流點(diǎn)?，F(xiàn)在是73頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五圖4-36表面粗糙度4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

概述經(jīng)過(guò)切(磨)削加工后的表面總會(huì)有微觀幾何形狀的不平度，其高度稱為粗糙度。

粗糙度理論(理想)粗糙度把刀具看成純幾何線時(shí)，切削刃相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)所形成表面的微觀不平度，其值取決于殘留面積的大小。RmaxⅠⅡfvf實(shí)際粗糙度遠(yuǎn)大于理論粗糙度現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

切削加工表面粗糙度產(chǎn)生的原因及其控制切削加工表面粗糙度的成因切削加工表面的實(shí)際粗糙度是由理論粗糙度、積屑瘤與鱗刺、切削機(jī)理的變化、切削刃與工件的相對(duì)位置變化(顫振)、切削刃損壞及刀具的邊界磨損等原因造成的?，F(xiàn)在是75頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五圖4-37車削時(shí)殘留面積的高度直線刃車刀(圖4-37a)圓弧刃車刀(圖4-37b)影響因素：fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf理論粗糙度4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五切削速度影響最大：v=10～50m/min范圍，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，表面粗糙度最差。其他影響因素：刀具幾何角度、刃磨質(zhì)量，切削液等切削45鋼時(shí)切削速度與粗糙度關(guān)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4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

現(xiàn)在是77頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五積屑瘤的影響及其抑制積屑瘤的形成條件工件方面一般切塑性材料且呈帶狀切屑時(shí)才有可能形成積屑瘤。刀具方面刀具前角γo=0或較小或γo<0，刀具刃磨質(zhì)量不佳，刃口附近的前后刀面粗糙度值較大、切削刃不平整，易形成積屑瘤。切削條件方面切削速度vc中等，進(jìn)給量f(或切削厚度hD)較大，不用切削液或切削液不起潤(rùn)滑減摩作用時(shí)，易形成積屑瘤。4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

圖4-38積屑瘤與過(guò)切量ΔhD

現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五◆

形成過(guò)切，造成犁溝，影響加工精度,增大了表面粗糙度?！?/p>

積屑瘤頂部周期性地生成與脫落，部分碎片鑲嵌在已加工表面上，影響了表面質(zhì)量?！舴e屑瘤脫落時(shí)，會(huì)造成刀具的粘結(jié)磨損，增大了加工表面粗糙度。積屑瘤對(duì)表面質(zhì)量的影響4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

積屑瘤的影響及其抑制鱗刺的影響在切削過(guò)程中，由于切屑在前刀面上的摩擦和冷焊作用，使切屑在前刀面上產(chǎn)生周期性停留，從而擠拉剛加工過(guò)的表面，嚴(yán)重時(shí)使表面出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象，在已加工表面上形成鱗片狀毛刺，使表面粗糙不平。是塑性金屬材料精加工的一大障礙現(xiàn)在是79頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

切削機(jī)理的變化圖4-39非連續(xù)性切屑及加工表面圖4-40切削刃兩側(cè)工件材料的隆起現(xiàn)象現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

切削刃工件相對(duì)位置變化(顫振)切削刃損壞及刀具邊界磨損運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的跳動(dòng)和切削過(guò)程的波動(dòng)，均會(huì)使刀具與工件間的位置發(fā)生變化，從而使切削厚度、寬度發(fā)生變化。這些變化的不穩(wěn)定因素會(huì)引起工藝系統(tǒng)的自激振動(dòng)，使相對(duì)位置變化的振幅加大，引起背刀量變化,即表面粗糙度值加大。圖4-43刀具邊界磨損及凸起現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

切削加工表面粗糙度的控制刀具方面適當(dāng)?shù)販p小κr，κr’，或增大rε，以減小殘留面積高度Rmax，即減小表面粗糙度。增大γo，使塑性變形減小，也可抑制積屑瘤和鱗刺的生成。采用稍大于f的修光刀(κr’=0°)能減小Rmax。提高刀面和切削刃的刃磨質(zhì)量，減小刀面和切削刃的表面粗糙度，減小與加工表面間的摩擦及表面粗糙度的復(fù)映，有利于抑制積屑瘤和鱗刺的生成。采用能減小與鋼摩擦的TiN、TiC涂層刀具，以減小粘結(jié)以及積屑瘤和鱗刺的生成。嚴(yán)格控制刀具磨損值，后刀面磨損和邊界磨損，要換刀?，F(xiàn)在是82頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

切削加工表面粗糙度的控制工件方面加工塑性較大的低碳鋼時(shí)，可預(yù)先將工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，提高其硬度、降低塑性，可以抑制積屑瘤和鱗刺的生成，減小表面粗糙度。切削條件方面切削中碳鋼時(shí)可降低切削速度(vc<5m/min)或提高切削速度(vc>30m/min)，以避開(kāi)積屑瘤生長(zhǎng)區(qū)。減小進(jìn)給量f，不僅減小了殘留面積高度Rmax，也減小了刀-屑接觸區(qū)的法向力，避免刀-屑間的粘結(jié)，從而可抑制積屑瘤和鱗刺的生成。采用加熱切削或低溫切削，以避免積屑瘤和鱗刺的生成。使用性能好的切削液，減小摩擦抑制積屑瘤和鱗刺的生成，以減小Ra。防止機(jī)床加工系統(tǒng)的高頻振動(dòng)，也可減小表面粗糙度?，F(xiàn)在是83頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

磨削加工表面粗糙度及其控制磨削表面粗糙度有沿磨削速度方向和垂直于磨削速度方向。通常所說(shuō)的磨削表面粗糙度是指垂直于磨削速度方向的。磨削表面粗糙度式中，vc、vw－分別表示砂輪和工件的速度；

Rs、Rw－分別表示砂輪和工件的半徑；m－砂輪圓周單位長(zhǎng)度的磨粒數(shù)，與粒度有關(guān)：粒度號(hào)越大，m值越大；

B/fn－砂輪寬度與軸向進(jìn)給量之比?，F(xiàn)在是84頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五砂輪速度v↑，Ra↓工件速度vw↑，Ra↑砂輪縱向進(jìn)給f↑，Ra

↑磨削深度ap↑，Ra

↑磨削用量對(duì)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）磨削用量影響圖4-46光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra(μm)01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)光磨次數(shù)↑，Ra↓4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

現(xiàn)在是85頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五砂輪粒度↑，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(xì)修整，Ra↓砂輪影響其他影響因素工件材料冷卻潤(rùn)滑液等4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

現(xiàn)在是86頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五減小磨削表面粗糙度可采取的措施4.5.2機(jī)械加工表面粗糙度

磨削加工表面粗糙度及其控制采用粒度號(hào)大的砂輪，磨粒細(xì)，m值增大，Ra減小，但磨粒不宜太細(xì)，否則會(huì)造成砂輪，使Ra增大。提高砂輪速度vc或降低工件速度vw，即vc/vw比值增大，可使Ra減小。使用直徑較大砂輪可使Ra減小。加工砂輪寬度B，使得參加工件的磨粒增多，每顆磨粒的磨削量將減少。增大徑向進(jìn)給量fr(或磨削深度ap)，會(huì)使表面粗糙度值增大。提高砂輪修整質(zhì)量，可使Ra減小?，F(xiàn)在是87頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五已加工表面表層金屬硬度高于里層金屬硬度的現(xiàn)象加工表面嚴(yán)重變形層內(nèi)金屬晶格拉長(zhǎng)、擠緊、扭曲、碎裂，使表層組織硬化◆硬化程度（4-45）式中H——硬化層顯微硬度（HV）；

H0——基體層顯微硬度（HV）?！粲不瘜由疃戎赣不瘜由钊牖w的距離Δhd（μm）加工硬化概念加工硬化產(chǎn)生原因加工硬化度量4.5.3加工表面變質(zhì)層

HV距表面深度H0hiH0圖4-47加工硬化與表面深度的關(guān)系現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五影響加工硬化的因素4.5.3加工表面變質(zhì)層

刀具方面刀具幾何參數(shù)γo、αo和rn(圖4-48、圖4-49)γo↑Δhd

↓；rn↑，硬化程度↑。刀具磨損VB↑，Δhd

↑(圖4-50)刀具刃磨質(zhì)量↑，硬化↓。工件方面工件材料硬度↓、塑性↑，加工硬化↑、加工硬化層Δhd

↑?，F(xiàn)在是89頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五切削條件方面切削用量vc、f、ap(圖4-51、圖4-52、圖4-53)f↑，硬化程度↑；切削速度vc影響復(fù)雜(力與熱綜合作用結(jié)果)；切削深度ap影響不大。切削液加工硬化↓控制加工硬化措施①選擇較大的γo、αo②合理確定VB③提高刃磨質(zhì)量④合理選擇切削用量，盡可能選擇較高的vc和較小的f⑤使用性能好的切削液。4.5.3加工表面變質(zhì)層

影響加工硬化的因素現(xiàn)在是90頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五殘余應(yīng)力概念未施加任何外力作用情況下，材料內(nèi)部保持平衡而存在的應(yīng)力。殘余應(yīng)力的影響4.5.3加工表面變質(zhì)層

刀具方面刀具幾何參數(shù)γo對(duì)殘余應(yīng)力有很大影響。刀具磨損VB↑，熱應(yīng)力引起加工表面為殘余拉應(yīng)力工件方面工件材料塑性越大，殘余拉應(yīng)力↑。切脆性材料時(shí)，加工表面易產(chǎn)生壓應(yīng)力切削條件方面切削速度vc和進(jìn)給量f對(duì)殘余應(yīng)力的影響較大。現(xiàn)在是91頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五

v↑→殘余應(yīng)力↑（熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用，圖4-57）◆切削用量◆刀具前角+→－，殘余拉應(yīng)力↓刀具磨損↑→殘余應(yīng)力↑◆工件材料材料塑性↑→殘余應(yīng)力↑鑄鐵等脆性材料易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力圖4-58f對(duì)殘余應(yīng)力的影響工件：45，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液殘余應(yīng)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(yīng)力↑（圖4-58）切削深度影響不顯著圖4-57vc對(duì)殘余應(yīng)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(yīng)力(Gpa)-0.2000.20vc

=213m/minvc

=86m/minvc

=7.7m/min4.5.3加工表面變質(zhì)層

現(xiàn)在是92頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五工件表層溫度達(dá)到或超過(guò)金屬材料相變溫度時(shí)，表層金相組織、顯微硬度發(fā)生變化，并伴隨殘余應(yīng)力產(chǎn)生，同時(shí)出現(xiàn)彩色氧化膜的現(xiàn)象。磨削燒傷4.5.3加工表面變質(zhì)層

磨削燒傷的種類回火燒傷當(dāng)磨削區(qū)溫度超過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度而未達(dá)到相變溫度時(shí)，此時(shí)表層金相組織將由原來(lái)的馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織(索氏體或屈氏體)，這種現(xiàn)象稱為回火燒傷。淬火燒傷當(dāng)磨削區(qū)溫度超過(guò)相變溫度時(shí)，由于磨削液的冷卻作用，工件最外層金屬會(huì)出現(xiàn)二次淬火,形成二次淬火馬氏體組織。其硬度比原馬氏體高,但很薄,其下因冷卻過(guò)慢則形成了比原回火馬氏體硬度低得多的過(guò)回火組織。此現(xiàn)象為淬火燒傷。退火燒傷當(dāng)磨削不用磨削液量，工件表面的磨削溫度會(huì)超過(guò)相變溫度，由于工件冷卻十分緩慢,磨后表面硬度大大降低。這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。現(xiàn)在是93頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五合理選擇磨削用量改善冷卻條件①采用高壓大流量法②安裝帶空氣擋板的噴嘴③采用磨削液霧化法或內(nèi)冷卻法合理選擇砂輪選用新結(jié)構(gòu)和新工藝磨削表面殘余拉應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)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(shí)出現(xiàn)磨削燒傷與磨削裂紋的控制磨削裂紋4.5.3加工表面變質(zhì)層

圖4-60帶空氣擋板冷卻噴嘴現(xiàn)在是94頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章機(jī)械加工質(zhì)量MachiningQuality4.6

機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)及其控制VibrationsinmachiningProcessanditsControl現(xiàn)在是95頁(yè)\一共有104頁(yè)\編輯于星期五4.6.1概述

影響加工表面粗糙度，振動(dòng)頻率較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度影響生產(chǎn)效率加速刀具磨損