三工件的機(jī)械加工質(zhì)量

17452-03a第三章工件的機(jī)械加工質(zhì)量第一節(jié)機(jī)械加工質(zhì)量的基本概念

其次節(jié)影響加工精度的因素

第三節(jié)影響表面質(zhì)量的因素

第四節(jié)表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器零件使用性能的影響17452-03a第一節(jié)機(jī)械加工質(zhì)量的基本概念一、機(jī)械加工精度

二、機(jī)械加工表面質(zhì)量

三、獲得加工精度的方法和經(jīng)濟(jì)加工精度17452-03a第一節(jié)機(jī)械加工質(zhì)量的基本概念圖3-1機(jī)械加工質(zhì)量17452-03a一、機(jī)械加工精度(1)尺寸精度是指加工后零件表面本身或表面之間的實(shí)際尺寸與抱負(fù)尺寸之間的符合程度，如長(zhǎng)度、寬度、高度、直徑等。

(2)幾何外形精度是指加工后零件各表面本身的實(shí)際外形與抱負(fù)零件表面外形之間的符合程度，如平面度、直線度、圓度、圓柱度、錐度等。

(3)位置精度是指加工后零件各表面間的實(shí)際相互位置與抱負(fù)零件各表面之間位置的符合程度，如平行度、垂直度、同軸度等。17452-03a二、機(jī)械加工表面質(zhì)量(1)表面幾何學(xué)特征是指零件最外層表面的微觀幾何外形，通常用表面粗糙度、波度表示。

(2)表面層材質(zhì)的變化是指在肯定深度的零件表面層消滅與基體材料組織不同的變質(zhì)情況，主要指表面層因塑性變形引起的冷作硬化、表面層因切削熱引起的金相組織變化、表面層產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。17452-03a三、獲得加工精度的方法和經(jīng)濟(jì)加工精度(一)獲得尺寸精度的方法

(二)獲得外形精度的方法

(三)獲得位置精度的方法

(四)經(jīng)濟(jì)加工精度17452-03a(一)獲得尺寸精度的方法(1)試切法先在工件加工表面上試切一小部分，測(cè)量試切所達(dá)到的尺寸，按加工要求作適當(dāng)調(diào)整，再試切、再測(cè)量，如此反復(fù)，當(dāng)試切尺寸達(dá)到要求時(shí)，按最后試切的位置切削整個(gè)待加工表面。

(2)定尺寸刀具法用具有肯定尺寸精度的刀具來(lái)保證工件被加工部位的尺寸，如鉆孔、鉸孔、拉孔和攻螺紋等。

(3)調(diào)整法按工件規(guī)定的尺寸，調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對(duì)位置，并在一批零件的加工過(guò)程中保持這個(gè)相對(duì)位置不變。

(4)自動(dòng)掌握法利用測(cè)量裝置、進(jìn)給裝置和掌握系統(tǒng)，使工件在加工過(guò)程中自動(dòng)測(cè)量、進(jìn)給、補(bǔ)償，當(dāng)工件達(dá)到要求的尺寸時(shí)，自動(dòng)停止加工。17452-03a(二)獲得外形精度的方法(1)軌跡法利用切削運(yùn)動(dòng)中刀具刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡以形成工件被加工表面的外形。

(2)成形法利用成形刀具切削刃的幾何外形切削出工件的外形。

(3)展成法利用刀具和工件作展成切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削刃在被加工表面上的包絡(luò)面形成工件的加工表面。17452-03a(三)獲得位置精度的方法

機(jī)械加工中，零件表面的相互位置精度主要取決于在裝夾中工件的定位方式。按生產(chǎn)批量、加工精度要求和工件大小不同，工件的安裝方式主要有兩種。詳情請(qǐng)參閱本書(shū)第四章有關(guān)內(nèi)容。17452-03a(四)經(jīng)濟(jì)加工精度

某種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度，是指在正常的生產(chǎn)條件下(機(jī)床設(shè)備、工藝裝備、切削用量、工人等級(jí)，工時(shí)定額)所能達(dá)到的公差等級(jí)。每一種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度都與肯定范圍的公差等級(jí)相對(duì)應(yīng)，而且經(jīng)濟(jì)加工精度所對(duì)應(yīng)的公差等級(jí)并不是一成不變的，它隨著機(jī)械加工水平的不斷提高、機(jī)床和工藝裝備的改進(jìn)而逐漸提高。17452-03a其次節(jié)影響加工精度的因素(1)工藝系統(tǒng)的原有誤差主要有原理誤差、機(jī)床誤差、夾具誤差、安裝誤差、刀具誤差、測(cè)量誤差、調(diào)整誤差等。

(2)加工過(guò)程中的誤差主要有工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形、磨損和殘余應(yīng)力變形等。

一、加工原理誤差

二、機(jī)床的制造誤差及磨損

三、刀具的制造誤差及磨損

四、工藝系統(tǒng)受力、受熱變形引起的誤差

五、測(cè)量誤差和調(diào)整誤差

六、工件內(nèi)應(yīng)力(殘余應(yīng)力)引起的誤差七、總加工誤差的合成17452-03a一、加工原理誤差

由于采納近似的加工方法、近似外形的刀具、近似的傳動(dòng)比進(jìn)行加工，就會(huì)產(chǎn)生加工誤差，稱為原理誤差或理論誤差。滾齒就是一種近似的加工方法。由于滾刀的齒數(shù)是有限的，所以滾切出來(lái)的漸開(kāi)線不是抱負(fù)的光滑漸開(kāi)線，而是多條趨近于該曲線的折線。不僅滾齒方法是近似的加工方法，滾刀也是近似外形的刀具，所以也會(huì)引起加工誤差。17452-03a二、機(jī)床的制造誤差及磨損(一)機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差

(二)機(jī)床導(dǎo)軌與主軸軸線的平行度誤差

(三)機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸線位置的變化

(四)機(jī)床導(dǎo)軌的磨損

(五)掌握機(jī)床誤差的措施17452-03a(一)機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差17452-03a(一)機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差圖3-2車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)有直線度誤差17452-03a(一)機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差圖3-3車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差17452-03a(二)機(jī)床導(dǎo)軌與主軸軸線的平行度誤差17452-03a(二)機(jī)床導(dǎo)軌與主軸軸線的平行度誤差圖3-4機(jī)床導(dǎo)軌與主軸軸線在

垂直面內(nèi)不平行17452-03a(二)機(jī)床導(dǎo)軌與主軸軸線的平行度誤差17452-03a(三)機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸線位置的變化圖3-5主軸旋轉(zhuǎn)正確性對(duì)

工件外形的影響17452-03a(四)機(jī)床導(dǎo)軌的磨損17452-03a(四)機(jī)床導(dǎo)軌的磨損圖3-6機(jī)床導(dǎo)軌的磨損17452-03a(五)掌握機(jī)床誤差的措施(1)減小導(dǎo)軌誤差的方法導(dǎo)軌的誤差來(lái)源于導(dǎo)軌的制造誤差、不均勻磨損和變形、機(jī)床的安裝誤差等。

(2)減小主軸旋轉(zhuǎn)誤差機(jī)床中采納精密的主軸部件，如采納靜壓軸承(格外是靜壓球軸承，其徑向和軸向跳動(dòng)可達(dá)0.04μm)，或用短三瓦自位軸承。

(3)機(jī)床磨損的危害與防止任何運(yùn)動(dòng)副、定位和導(dǎo)向元件的磨損，都會(huì)造成機(jī)床、夾具運(yùn)動(dòng)精度、導(dǎo)向精度、傳動(dòng)精度、幾何位置精度以及定位精度的下降，使加工誤差增大。17452-03a三、刀具的制造誤差及磨損1)尺寸補(bǔ)償或調(diào)整。

2)依據(jù)工件材料選用親和力小、耐磨的刀具材料，如陶瓷合金、立方氮化硼、人造金剛石、表面涂層硬質(zhì)合金等。

3)選擇相應(yīng)的切削液，要求切削液有較強(qiáng)的浸潤(rùn)性、潤(rùn)滑性、冷卻性、穩(wěn)定性、對(duì)環(huán)境的無(wú)害性、防銹性。

4)砂輪的自動(dòng)修整與補(bǔ)償。

5)適當(dāng)減小切削用量，以提高刀具耐用度。17452-03a三、刀具的制造誤差及磨損圖3-7后刀面磨損17452-03a三、刀具的制造誤差及磨損圖3-8刀具磨損與切削路程的關(guān)系17452-03a四、工藝系統(tǒng)受力、受熱變形引起的誤差(一)工藝系統(tǒng)的受力變形

(二)工藝系統(tǒng)的熱變形17452-03a(一)工藝系統(tǒng)的受力變形1.基本概念

2.機(jī)床的剛度及其對(duì)加工精度的影響

3.工件的剛度及其對(duì)加工精度的影響

4.刀具的剛度及其對(duì)加工精度的影響

5.工藝系統(tǒng)的剛度對(duì)加工精度的影響

6.誤差復(fù)映規(guī)律

7.掌握工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施17452-03a1.基本概念17452-03a2.機(jī)床的剛度及其對(duì)加工精度的影響圖3-9機(jī)床剛度的計(jì)算17452-03a2.機(jī)床的剛度及其對(duì)加工精度的影響17452-03a2.機(jī)床的剛度及其對(duì)加工精度的影響17452-03a3.工件的剛度及其對(duì)加工精度的影響圖3-10工件在車床頂尖間加工17452-03a3.工件的剛度及其對(duì)加工精度的影響圖3-11工件在車床卡盤(pán)中加工后外形17452-03a3.工件的剛度及其對(duì)加工精度的影響圖3-12工件前端夾在卡盤(pán)中后

端用頂尖支承加工后外形17452-03a3.工件的剛度及其對(duì)加工精度的影響3M13.tif圖3-13薄壁工件在三爪自定心卡盤(pán)中夾緊

a)夾緊后工件的外形b)內(nèi)孔加工完畢后的外形c)卸下工件彈性恢復(fù)后的外形17452-03a4.刀具的剛度及其對(duì)加工精度的影響圖3-14鏜床主軸同一截面內(nèi)不同方向的剛度不相等17452-03a4.刀具的剛度及其對(duì)加工精度的影響圖3-15不同鏜孔方式17452-03a5.工藝系統(tǒng)的剛度對(duì)加工精度的影響17452-03a6.誤差復(fù)映規(guī)律圖3-16車削偏心毛坯17452-03a7.掌握工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施圖3-17提凹凸剛度零件加工時(shí)剛度的措施17452-03a7.掌握工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施圖3-18提高聯(lián)接面接觸剛度的措施17452-03a(二)工藝系統(tǒng)的熱變形1)切削熱。

2)摩擦熱和傳動(dòng)熱。

3)環(huán)境熱。

1.機(jī)床熱變形及其對(duì)加工精度的影響

2.工件熱變形及其對(duì)加工精度的影響

3.刀具熱變形及其對(duì)加工精度的影響

4.掌握工藝系統(tǒng)受熱變形的主要措施17452-03a1.機(jī)床熱變形及其對(duì)加工精度的影響圖3-19車床和立式銑床的熱變形17452-03a1.機(jī)床熱變形及其對(duì)加工精度的影響圖3-20幾種磨床的熱變形

a)外圓磨床b)雙端面磨床c)導(dǎo)軌磨床17452-03a2.工件熱變形及其對(duì)加工精度的影響圖3-21切削熱的分布17452-03a2.工件熱變形及其對(duì)加工精度的影響17452-03a2.工件熱變形及其對(duì)加工精度的影響圖3-22不均勻受熱引起

外形變化17452-03a2.工件熱變形及其對(duì)加工精度的影響17452-03a3.刀具熱變形及其對(duì)加工精度的影響圖3-23車刀的熱變形曲線17452-03a4.掌握工藝系統(tǒng)受熱變形的主要措施圖3-24MB7650雙端面磨床主軸熱伸長(zhǎng)的補(bǔ)償

1—?dú)んw2—過(guò)渡套筒3—主軸17452-03a4.掌握工藝系統(tǒng)受熱變形的主要措施圖3-25牛頭刨床滑枕熱變形及改進(jìn)前后的結(jié)構(gòu)17452-03a4.掌握工藝系統(tǒng)受熱變形的主要措施圖3-26車床主軸箱兩種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的熱位移示意圖17452-03a五、測(cè)量誤差和調(diào)整誤差(一)測(cè)量誤差

(二)調(diào)整誤差17452-03a(一)測(cè)量誤差1)計(jì)量器具本身精度的影響。

2)溫度的影響。

3)人的主觀緣由。17452-03a(二)調(diào)整誤差(1)試切調(diào)整法產(chǎn)生調(diào)整誤差的主要因素

(2)按標(biāo)準(zhǔn)樣件或?qū)Φ秹K(導(dǎo)套)調(diào)整時(shí)產(chǎn)生調(diào)整誤差緣由這種因調(diào)整方法產(chǎn)生調(diào)整誤差的主要緣由有:標(biāo)準(zhǔn)樣件本身制造的尺寸誤差，對(duì)刀塊(導(dǎo)套)相對(duì)于夾具上定位元件起始基準(zhǔn)的尺寸誤差，刀具調(diào)整時(shí)的目測(cè)誤差，行程擋塊的受力變形，電氣開(kāi)關(guān)、離合器、液壓掌握閥等的靈敏度，以及切削加工中刀具相對(duì)工件加工表面的彈性退讓等。17452-03a六、工件內(nèi)應(yīng)力(殘余應(yīng)力)引起的誤差1)零件不均勻的加熱和冷卻。

2)零件材料金相組織的轉(zhuǎn)變。

3)強(qiáng)化時(shí)塑性變形的影響。

1)改善零件結(jié)構(gòu)。

2)合理支配工藝過(guò)程。

3)設(shè)立消除內(nèi)應(yīng)力的專門(mén)工序。17452-03a1)零件不均勻的加熱和冷卻。

17452-03a2)零件材料金相組織的轉(zhuǎn)變。

17452-03a3)強(qiáng)化時(shí)塑性變形的影響。圖3-27不同壁厚的鑄件

1—薄壁2—厚壁17452-03a3)強(qiáng)化時(shí)塑性變形的影響。圖3-28冷校直及產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力狀況

a)零件受力圖b)未冷校直前應(yīng)力圖

c)冷校直后應(yīng)力圖17452-03a七、總加工誤差的合成(一)分布曲線法

(二)點(diǎn)圖法17452-03a(一)分布曲線法1)分析系統(tǒng)誤差的大小和方向。

2)指出隨機(jī)誤差因素對(duì)加工精度的綜合影響。

3)分析各尺寸范圍內(nèi)的零件占總數(shù)的百分比。

4)估算產(chǎn)生廢品的可能性及數(shù)量。

5)分析削減廢品率的有效方法。17452-03a(一)分布曲線法圖3-29尺寸分布曲線與公差帶的關(guān)系圖17452-03a(一)分布曲線法表3-1正態(tài)分布概率表17452-03a(二)點(diǎn)圖法17452-03a第三節(jié)影響表面質(zhì)量的因素1)表面粗糙度及其改善的工藝措施。

2)表面層物理、力學(xué)性能及其提高的工藝措施。

3)機(jī)械加工中的振動(dòng)及其掌握。

一、表面粗糙度

二、表面強(qiáng)化和表面殘余應(yīng)力17452-03a一、表面粗糙度1.刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響

2.物理因素的影響

3.加工過(guò)程中振動(dòng)的影響17452-03a1.刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響圖3-30車削加工時(shí)影響表面粗糙度的幾何因素

a)不考慮刀尖圓弧半徑的影響b)背吃刀量和進(jìn)給量較小的影響17452-03a1.刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響17452-03a1.刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響圖3-31與、f的關(guān)系17452-03a2.物理因素的影響(1)切削用量的影響

(2)工件制造用材料的影響工件材料的韌性和塑性變形傾向越大，切削加工后的表面粗糙度值越高。17452-03a(1)切削用量的影響圖3-32h、、的關(guān)系曲線17452-03a(2)工件制造用材料的影響

工件材料的韌性和塑性變形傾向越大，切削加工后的表面粗糙度值越高。如低碳鋼工件加工后的表面粗糙度值就高于中碳鋼工件。由于黑色金屬材料中鐵素體的韌性好，塑性變形大，若能將鐵素體—珠光體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w或托氏體—馬氏體組織，就可以減小加工后的表面粗糙度值。17452-03a3.加工過(guò)程中振動(dòng)的影響(1)強(qiáng)迫振動(dòng)由外界具有肯定頻率的周期性變化的激振力所引起的振動(dòng)稱為強(qiáng)迫振動(dòng)。

(2)自激振動(dòng)沒(méi)有外界周期性激振力時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)稱為自激振動(dòng)。17452-03a3.加工過(guò)程中振動(dòng)的影響圖3-33加工表面的波紋17452-03a二、表面強(qiáng)化和表面殘余應(yīng)力(一)表面強(qiáng)化

(二)殘余應(yīng)力17452-03a(一)表面強(qiáng)化1)被加工工件材料的影響。

2)刀具的影響。

3)切削用量的影響。17452-03a(一)表面強(qiáng)化圖3-34切削狀態(tài)17452-03a(一)表面強(qiáng)化圖3-35加工表面的強(qiáng)化17452-03a(二)殘余應(yīng)力1)由于塑性變形，使金屬的組織發(fā)生變化，表面層金屬的密度減小(體積增加)，但受到與其相連的下面未變形金屬的阻礙，因此在外表面層中產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力，而里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。

2)切除切屑時(shí)，表面層纖維被拉長(zhǎng)，后刀面的摩擦又助長(zhǎng)了表面層纖維的拉長(zhǎng)，但表面層下面的未變形的金屬阻礙表面層的拉長(zhǎng)，結(jié)果在表面層產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力，而在下面未變形金屬層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。

3)切削過(guò)程中產(chǎn)生的熱，在不引起相變的情況下，使工件表面層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力，而下層產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。

4)磨削淬硬鋼時(shí)，由于切削熱的作用，工件表層還可能產(chǎn)生金相組織的變化。17452-03a第四節(jié)表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器零件使用性能的影響一、表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響

二、表面質(zhì)量對(duì)零件疲憊強(qiáng)度的影響

三、表面質(zhì)量對(duì)零件抗腐蝕性的影響

四、表面質(zhì)量對(duì)零件協(xié)作性質(zhì)的影響17452-03a一、表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響圖3-36兩表面接觸情況17452-03a一、表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響3M37.tif17452-03a二、表面質(zhì)量對(duì)零件疲憊強(qiáng)度的