機(jī)械加工工藝5

第5章機(jī)械加工質(zhì)量分析本章要點(diǎn):加工質(zhì)量的概念；機(jī)械加工精度及其影響因素；機(jī)械加工表面質(zhì)量及其影響因素

5．1機(jī)械加工精度教學(xué)重點(diǎn)：掌握機(jī)械加工精度的概念;掌握獲得加工精度的方法;掌握影響加工精度的因素;掌握提高加工精度的工藝措施教學(xué)難點(diǎn)：掌握影響加工精度的因素;提高加工精度的工藝措施。5．1機(jī)械加工精度5．1．1加工精度的基本概念

機(jī)械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越底；反之，誤差越小加工精度越高。加工精度包括三個(gè)方面：尺寸精度：指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。形狀精度：指加工后的零件表面的實(shí)際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。位置精度：指加工后零件有關(guān)表面之間的實(shí)際位置與理想位置相符合程度。5．1機(jī)械加工精度5．1．2獲得加工精度的方法1.獲得尺寸精度的方法(1)試切法(2)調(diào)整法(3)定尺寸法(4)自動(dòng)控制法5．1機(jī)械加工精度2.獲得形狀精度的方法（1）軌跡法（2）成形法（3）展成法3.獲得位置精度的方法（1）根據(jù)工件加工過的表面進(jìn)行找正的方法；（2）工件的位置精度由夾具來保證。5．1機(jī)械加工精度5．1．3影響加工精度的原始誤差1.與工藝系統(tǒng)本身初始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差（1）原理誤差即加工方法原理上存在的誤差。（2）工藝系統(tǒng)幾何誤差它可歸納為兩類：

①工件與刀具的相對(duì)位置在靜態(tài)下已存在的誤差②工件與刀具的相對(duì)位置在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下存在的誤差2.與切削過程有關(guān)的原始誤差（1）工藝系統(tǒng)力效應(yīng)引起的變形（2）工藝系統(tǒng)熱效應(yīng)引起的變形，5．1機(jī)械加工精度5．1．4加工原理誤差1.采用近似的加工運(yùn)動(dòng)造成的誤差

如在車削或磨削模數(shù)螺紋時(shí)，由于其導(dǎo)程t=πm,式中有π這個(gè)無理因子，在用配換齒輪來得到導(dǎo)程數(shù)值時(shí)，就存在原理誤差。2.采用近似的刀具輪廓造成的誤差如用滾刀滾切漸開線齒輪時(shí)，為了滾刀的制造方便，多用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿來代替漸開線基本蝸桿，從而產(chǎn)生了加工原理誤差。5．1機(jī)械加工精度5．1．5機(jī)床的幾何誤差主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差1.主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)精度的概念（2）影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素（3）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施2.導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差3．傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差5．1機(jī)械加工精度5．1．6刀具、夾具的制造誤差及磨損定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、拉刀及槽銑刀等）的尺寸誤差，直接影響被加工零件的尺寸精度2.成形刀（成形刀、成形銑刀以及齒輪滾刀等）的誤差，主要影響被加工面的形狀精度。3.夾具的制造誤差對(duì)被加工零件的精度影響較大。4.刀具的磨損會(huì)直接影響刀具相對(duì)被加工表面的位置，造成被加工零件的尺寸誤差；夾具的磨損會(huì)引起工件的定位誤差。

5．1機(jī)械加工精度5．1．7工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差1．切削過程中受力點(diǎn)位置變化引起的加工誤差。（1）在兩頂尖車削粗而短的光軸時(shí)，工藝系統(tǒng)的總變形完全取決于機(jī)床頭、尾架和刀架的變形。工件產(chǎn)生的誤差為雙曲線圓柱度誤差。（2）在兩頂尖間車削細(xì)長軸時(shí)，由于工件細(xì)長，剛度小，在切削力作用下，其變形大大超過機(jī)床、夾具和刀具的受力變形。

5．1機(jī)械加工精度工件的軸線將會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，根據(jù)材料力學(xué)的計(jì)算公式可得其變形量為：y=Fy/3EI=(L-x)2x2/L車刀車至x=L/2處時(shí)工件產(chǎn)生的變形最大，工件呈中間粗、兩頭細(xì)的腰鼓形。圖5-3車削細(xì)長軸時(shí)受力變形產(chǎn)生的加工誤差5．1機(jī)械加工精度2．切削力大小變化引起的加工誤差——誤差復(fù)映工件的毛坯外形雖然具有粗略的零件形狀，但它在尺寸、形狀以及表面層材料硬度上都有較大的誤差。毛坯的這些誤差在加工時(shí)使切削深度不斷發(fā)生變化，從而導(dǎo)致切削力的變化，進(jìn)而引起工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，使得零件在加工后還保留與毛坯表面類似的形狀或尺寸誤差。這種現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映規(guī)律”，所引起的加工誤差稱為“復(fù)映誤差”。5．1機(jī)械加工精度

3．減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（1）提高工藝系統(tǒng)各部分的剛度①提高工件加工時(shí)的剛度例如車削細(xì)長軸時(shí)：減小工件支承長度為此常采用跟刀架或中心架及其他支承架。減小工件所受法向切削力通常可采取增大前角、主偏角選為90°以及適當(dāng)減小進(jìn)給量和切削深度等措施減小。采用反向走刀法使工件從原來的軸向受壓變?yōu)檩S向受拉②提高工件安裝時(shí)的夾緊剛度

對(duì)薄壁件，夾緊時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膴A緊方法和夾緊部位，否則會(huì)產(chǎn)生很大的形狀誤差。③提高機(jī)床部件的剛度5．1機(jī)械加工精度由于工件本身有形狀誤差，用電磁吸盤吸緊時(shí)，工件產(chǎn)生彈性變形，磨削后松開工件，因彈性恢復(fù)工件表面仍有形狀誤差（翹曲）。解決辦法是在工件和電磁吸盤之間墊入一薄橡皮（0.5mm以下）。當(dāng)吸緊時(shí)，橡皮被壓縮，工件變形減小，經(jīng)幾次反復(fù)磨削逐漸修正工件的翹曲，將工件磨平。圖4—4薄板零件的磨削5．1機(jī)械加工精度5．1．8工藝系統(tǒng)受熱變形引起的加工誤差

1．工藝系統(tǒng)的熱源（1）內(nèi)部熱源：切削熱、摩擦熱、派生熱源（2）外部熱源：環(huán)境溫度、熱輻射2．工藝系統(tǒng)的熱平衡

工藝系統(tǒng)受各種熱源影響，其溫度逐步上升。但同時(shí)，它們也通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時(shí)，則認(rèn)為工藝系統(tǒng)達(dá)到熱平衡。5．1機(jī)械加工精度3．機(jī)床熱變形引起的加工誤差熱源大致分為以下三種：（1）主要熱源來自機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)如普通機(jī)床、六角機(jī)床、銑床、臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床等。（2）主要熱源來自機(jī)床導(dǎo)軌的摩擦如龍門刨床、立式車床等。（3）主要熱源來自液壓系統(tǒng)如各種液壓機(jī)床。

熱源的熱量，一部分傳給周圍介質(zhì)，一部分傳給熱源近處的機(jī)床零部件和刀具，以致產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。

5．1機(jī)械加工精度4．刀具熱變形及對(duì)加工精度的影響（1）刀具連續(xù)工作時(shí)（2）刀具間歇工作5．工件熱變形引起的加工誤差（1）工件均勻受熱（2）工件不均勻受熱6．控制溫度變化，均恒溫度場必須采取措施控制工藝系統(tǒng)溫度變化，保持溫度穩(wěn)定。使熱變形產(chǎn)生的加工誤差具有規(guī)律性，便于采取相應(yīng)措施給予補(bǔ)償。

5．1機(jī)械加工精度5．1．9工件殘余應(yīng)力引起的誤差1．基本概念2.殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因

（1）毛坯制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力（2）冷校直產(chǎn)生的殘余應(yīng)力（3）切削加工中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力3．減少或消除殘余應(yīng)力的措施（1）采取時(shí)效處理（2）合理安排工藝路線（3）合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)5．1機(jī)械加工精度5．1．10提高加工精度的工藝措施1．減少誤差法2．誤差補(bǔ)償法或誤差抵消法3．誤差分組法

（1）誤差復(fù)映，引起本工序誤差；（2）定位誤差擴(kuò)大，引起本工序誤差4．誤差轉(zhuǎn)移法5．“就地加工”法6．誤差平均法作業(yè)5-1．?dāng)⑹黾庸ぞ群图庸ふ`差的概念及它們之間的區(qū)別。5-2．表面質(zhì)量包括哪幾方面的含義？5-3．機(jī)床幾何誤差有哪幾項(xiàng)？各項(xiàng)誤差對(duì)加工精度有何影響？5-4．工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度有何影響？5-5．工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)加工精度有何影響？5-6．在車床上用兩頂尖安裝車削軸類零件時(shí)，出現(xiàn)圖4-6所示誤差的原因是什么