機械加工質(zhì)量分析和控制要求

1、機械加工質(zhì)量分析和控制要求第一節(jié) 概 述 零件的加工質(zhì)量是保證機械產(chǎn)品工作性能和產(chǎn)品壽命的基礎(chǔ)。衡量進行加工質(zhì)量的指標(biāo)有兩方面加工精度表面質(zhì)量本章的任務(wù)是討論零件的機械加工精度問題。一、加工精度和表面質(zhì)量的概念 在機械加工過程中，由于各種因素的影響，使刀具和工件間的正確位置發(fā)生偏移，因而加工出來的零件不可能與理想的要求完全符合，兩者的符合程度可用機械加工精度和加工誤差來表示。 是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。1、機械加工精度：2、加工誤差： 是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的偏離程度。加工精度越高，則加工誤差越小，反之越大

2、。 從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒有必要把每個零件都加工得絕對準(zhǔn)確，可以允許有定的加工誤差，只要加工誤差不超過圖樣規(guī)定的偏差，即為合格品。 加工精度的高低是以國家有關(guān)公差標(biāo)準(zhǔn)來表示的。保證和提高加工精度實際上就是限制和降低加工誤差。3、表面質(zhì)量 （一）加工表面幾何特征 加工表面的幾何特征，主要由表面粗糙度和表面波度兩部分組成（見圖3-1）。 （二）加工表面層物理力學(xué)性能圖3-1表面粗糙度和波度 (1)試切法應(yīng)用：單件小批生產(chǎn)中。 方法：對工件進行試切測量調(diào)整再試切，直到達到要求的精度為止。二、加工精度的獲得方法 1)測量誤差。由量具本身精度度、測量方法及使用條件引起。 2)進給機構(gòu)的位移誤差。在

3、微量調(diào)整刀具的位置、低速微量進給中，常常出現(xiàn)進給機構(gòu)的“爬行”現(xiàn)象，其結(jié)果使刀具的實際位移與刻度盤上的數(shù)值不一致、造成加工誤差。 3)試切時與正式切削時切削層厚度不同的影響。精加工時，切削刃只起擠壓作用而不起切削作用，但正式切削時的深度較大工件。這時，引起調(diào)整誤差的因素有：(2)調(diào)整法 影響調(diào)整精度的因素有： 1）上述影響試切法調(diào)整精度的因素，因為采用調(diào)整法對工藝系統(tǒng)進行調(diào)整時，也要以試切為依據(jù)。 2）用定程機構(gòu)調(diào)整時，調(diào)整精度取決于行程擋塊、靠模及凸輪等機構(gòu)的制造精度和剛度； 3）用樣件或樣板調(diào)整時，調(diào)整精度取決于祥件或樣板的制造、安裝和對刀精度； 4）工藝系統(tǒng)初調(diào)好以后，般要試切幾個工件，

4、并以其平均尺寸作為判斷調(diào)整是否準(zhǔn)確的依據(jù)。由于試切加工的工件數(shù)(稱為抽樣件數(shù))不可能太多，不能完全反映整批工件切削過程中的各種隨機誤差，故試切加工幾個工件的平均尺寸與總體尺寸不能完全符合，也造成加工誤差。三、加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響1.表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響 （1）表面粗糙度對零件耐磨性的影響 一對剛加工好的摩擦副的兩個接觸表面之間，最初階段只是在表面粗糙度的峰部接觸，實際接觸面積遠小于理論接觸面積，在相互接觸的峰部，有非常大的單位壓力，使實際接觸面積處產(chǎn)生塑性變形、彈性變形和峰部之間的剪切破壞，引起嚴重磨損。 零件磨損的特點: 零件磨損一般可分為三個階段，圖中、和三個區(qū)域分別表示

5、了這三個階段。：磨損快、時間較短。 ：隨著表面粗糙度峰部不斷被碾平和被剪切，實際接觸面積不斷加大，單位壓力也逐漸減小，摩擦副即進入正常磨損階段。正常磨損階段經(jīng)歷的時間較長。 ：隨著表面粗糙度的峰部不斷被碾平和被剪切，接觸面積越大，零件間的金屬分子親和力增大，表面間機械咬合作用增大，磨損急劇增加。區(qū)是劇烈磨損區(qū)，此時摩擦副不能正常工作。磨損量工作時間初期磨損階段 正常磨損階段劇烈磨損階段 表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般說來，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。但表面粗糙度值太小，潤滑油不易儲存，接觸面之間容易發(fā)生分子粘接，磨損反而增加。因此，接觸面的表面粗糙度有一個最佳值一般由試驗確定。平

6、均磨損量，%表面粗糙度 發(fā)動機活塞銷最合適的表面粗糙度值（2）表面冷作硬化對零件耐磨性的影響 加工表面的冷作硬化，使摩擦副表面層金屬的顯微硬度提高，減少了摩擦副接觸處的彈性和塑性變形，故一般可使耐磨性提高。 但也不是冷作硬化程度越高耐磨性也越高，這是因為過分的冷作硬化將引起金屬組織過度疏松，甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落，使耐磨性下降。磨損量HB32034036038040042044050607080902. 表面質(zhì)量對零件疲勞強度的影響 金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面或表面冷硬層下面，因此零件的表面質(zhì)量對疲勞強度影響較大。 （1） 表面粗糙度對零件疲勞強度的影響 在交變

7、載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。表面粗糙度值越大，表面的裂紋越深，紋底半徑越小，抗疲勞破壞的能力越差。零件上易產(chǎn)生應(yīng)力集中的溝槽、圓角等處的表面粗糙度，對疲勞強度的影響更大。 （2） 殘余應(yīng)力對零件疲勞強度的影響 殘余應(yīng)力對疲勞強度強度的影響較大。表面殘余拉應(yīng)力將使疲勞裂紋擴大，加速疲勞破壞；而表面殘余壓應(yīng)力能夠阻止疲勞裂紋的擴展，延緩疲勞破壞的發(fā)生，有利于提高疲勞強度。 （3） 冷作硬化對零件疲勞強度的影響 表面冷作硬化一般伴有殘余壓應(yīng)力的產(chǎn)生，可以防止裂紋產(chǎn)生并阻止已有裂紋的擴展，對提高疲勞強度有利。但表面冷作硬化過高時，可能會產(chǎn)生較大的脆性裂紋，從而降低疲

8、勞強度。 3. 表面質(zhì)量對耐腐蝕性能的影響 （1）表面粗糙度對零件耐蝕性的影響 大氣里氣體、液體與金屬工件接觸，會在金屬表面凝聚而使金屬腐蝕。表面粗糙度越大，接觸面越大，腐蝕物質(zhì)越易沉積于凹坑中，耐蝕性越差。 （2）表面層金屬力學(xué)物理性能對零件耐蝕性的影響 當(dāng)零件表面有殘余壓應(yīng)力時，有利于阻止表面裂紋的進一步擴大，耐蝕性提高； 當(dāng)零件表面有殘余拉應(yīng)力時，則會使表面裂紋的進一步擴大，耐蝕性變差。4. 表面質(zhì)量對零件配合質(zhì)量的影響 （1）間隙配合 對于間隙配合，工作表面越粗糙，磨損越大，使配合間隙很快增大，從而改變原有的配合性質(zhì)，降低配合精度。對于液壓、氣動元件，還會造成泄露量增大； （2）過盈配

9、合 對于過盈配合，由于在軸壓入孔時，表面粗糙度的部分凸峰被擠平，而使過盈量減小，降低了連接強度，影響配合的可靠性。 因此，具有配合精度要求的表面，需具有較小的表面粗糙度。三、 影響表面質(zhì)量的工藝因素1、表面粗糙度 在切削加工中刀具的幾何形狀、切削用量、切削液、振動等工藝因素，都會影響表面粗糙度。 f（1）幾何因素 在切削過程中，刀具的刃口圓角及后刀面的擠壓與摩擦使金屬材料發(fā)生塑性變形而使理論殘留面積擠歪或溝紋加深，因而增大了表面粗糙度。實際輪廓理論輪廓 （2）物理因素 切削加工后表面粗糙度的實際輪廓之所以與純幾何因素所形成的理論輪廓有很大的差異，主要是由于切削過程中塑性變形的影響。 在切削過程

10、中出現(xiàn)刀瘤（積屑瘤）積屑瘤H 積屑瘤形成后并不是穩(wěn)定不變的，而是不斷地形成、長大，然后粘附在切屑上被帶走或留在工件上。由于積屑瘤有時會伸出切削刃之外，其輪廓也很不規(guī)則，因而使加工表面上出現(xiàn)深淺和寬窄都不斷變化的刀痕，大大惡化了表面粗糙度。 積屑瘤是切削過程中切屑底層與前刀面冷焊的結(jié)果。 加工塑性材料時，切削速度為中、低速，易產(chǎn)生積屑瘤。 在切削過程出現(xiàn)鱗刺 鱗刺是已加工表面上出現(xiàn)的鱗片狀毛刺般的缺陷。切削過程中出現(xiàn)鱗刺是由于切屑在前刀面上的摩擦和冷焊作用造成周期性地停留，代替刀具推擠切削層，造成切削層和工件之間出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。撕裂 I.抹拭 II.沉積 III.導(dǎo)裂 IV.刮成鱗刺的形成過程2.

11、表面層的冷作硬化 （1）加工硬化（或冷作硬化）定義 機械加工時，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)生強烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長、纖維化甚至碎化，從而使表面層的強度和硬度增加，這種現(xiàn)象稱為加工硬化，又稱冷作硬化和強化。 但在加工過程中所產(chǎn)生的切削熱又將使冷作硬化弱化，故硬化程度取決于強化和弱化的綜合。（2）衡量表面層加工硬化的指標(biāo)表面層的顯微硬度HR；硬化層深度h；硬化程度N HR0：工件原表面層的顯微硬度。 （1）表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機理 當(dāng)切削及磨削過程中加工表面相對于基體材料發(fā)生形狀、體積變化或金相組織變化時，在加工后表面層中將殘留有應(yīng)力，應(yīng)力大小隨深度而變化，

12、其最外層的應(yīng)力和表面層與基體材料交界處（以下簡稱里層）的應(yīng)力符號相反，并相互平衡。 表面層組織發(fā)生變化時，在表面層及其與基體材料的交界處會產(chǎn)生互相平衡的彈性力。這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。3. 表層金屬的殘余應(yīng)力冷塑性變形的影響 在切削加工過程中，工件表面層受切削力的作用，會拉長表層金屬的纖維，產(chǎn)生塑性變形，使表層金屬的比容增大，導(dǎo)致體積膨脹；刀具后刀面與已加工表面的摩擦，會加大這種拉伸作用。 但表層金屬體積膨脹會受到與之相連的里層金屬的阻礙。故：在加工時，表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，里層處于彈性變形狀態(tài)下。0-距表層深度+加工時0-距表層深度+加工后 （1）冷塑性變形的影響 當(dāng)切削加工完成后，切削力已

13、去除，里層金屬趨向復(fù)原（彈性恢復(fù)），但受到已產(chǎn)生塑性變形的表面層限制，回復(fù)不到原狀，因而在表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，里層則為拉應(yīng)力與之相平衡。0-距表層深度+ （2）熱塑性變形的影響 表面層在切削熱的作用下產(chǎn)生熱膨脹，此時基體溫度較低，因此表面熱膨脹受到基體的限制而產(chǎn)生熱壓縮應(yīng)力。當(dāng)表面層的溫度超過材料的彈性變形的溫度范圍時，就會產(chǎn)生熱塑性變形（在壓力作用下材料相對縮短）。當(dāng)切削過程結(jié)束，溫度下降至與基體溫度一致時，因為表面層已產(chǎn)生熱塑性變形，但受到基體的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力，里層則為殘余壓應(yīng)力。距表層深度加工后0-距表層深度+0-+加工時 4. 金相組織變化的影響 切削時產(chǎn)生的高溫會引起表面層的相變。

14、由于不同的金相組織有不同的比重，表面層金相組織變化的結(jié)果造成了體積的變化。表面層體積膨脹時，因為受到基體的限制，產(chǎn)生壓應(yīng)力；反之表面層體積縮小，則產(chǎn)生拉應(yīng)力。各種金相組織中，馬氏體比重最小，奧氏體比重最大。 磨削淬火鋼時若表面產(chǎn)生回火現(xiàn)象，馬氏體轉(zhuǎn)變成索氏體或屈氏體（這兩者組織均為擴散程度很高的珠光體），因體積縮小，表面層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。若表面層產(chǎn)生二次淬火現(xiàn)象，則表面層產(chǎn)生二次淬火馬氏體，其體積比里層的回火組織大，因而表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，里層產(chǎn)生拉應(yīng)力。 四、 提高零件疲勞強度的加工方法 （1） 噴丸強化 噴丸強化是利用大量快速運動的珠丸打擊被加工工件表面，使工件表面產(chǎn)生冷硬

15、層和殘余壓應(yīng)力，可顯著提高零件的疲勞強度。 珠丸可以是鑄鐵的，也可以是切成小段的鋼絲（使用一段時間后，自然變成球狀）。噴丸強化主要用于強化形狀復(fù)雜或不宜用其它方法強化的工件，如板彈簧、螺旋彈簧、連桿、齒輪、焊縫等。經(jīng)噴丸加工后的表面，硬化層深度可達，零件表面粗糙度值可由52.5m 減小到0.630.32m （Ra），可幾倍甚至幾十倍地提高零件的使用壽命。滾壓加工原理 （2）滾壓加工 滾壓加工是利用經(jīng)過淬火和精細研磨過的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)下對金屬表面進行擠壓，使受壓點產(chǎn)生彈性和塑性變形，表層的凸起部分向下壓，凹下部分向上擠，逐漸將前工序留下的波峰壓平，降低了表面粗糙度；同時它還能使工件表面產(chǎn)

16、生硬化層和殘余壓應(yīng)力。因此提高了零件的承載能力和疲勞強度。Pf單滾柱滾壓 滾壓加工可以加工外圓、孔、平面及成型表面，通常在普通車床、轉(zhuǎn)塔車床或自動車床上進行。 五、機械加工過程的中振動 機械加工過程中產(chǎn)生的振動，是一種十分有害的現(xiàn)象。它將導(dǎo)致： 刀具與工件產(chǎn)生位移而使加工表面產(chǎn)生波紋； 加劇刀具磨損，甚至崩刃； 機床聯(lián)接特性受到破壞； 危害人的健康； （一）、機械加工精度 1. 機械加工精度：零件加工以后的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的接近程度。（宏觀幾何特征）六、機械加工精度及其控制機械加工質(zhì)量機械加工精度加工表面質(zhì)量尺寸精度、形狀精度、位置精度理想零件尺 寸：零件尺寸的公差帶中心。表面形狀：

17、絕對準(zhǔn)確的圓柱面、圓錐面、平面等。表面位置：絕對的平行、垂直、同軸等。2. 加工誤差 所謂加工誤差是指實際零件與理想零件在幾何參數(shù)上的偏離程度。 由此可見：加工精度和加工誤差這兩個概念是從兩個觀點來評定零件幾何參數(shù)這個同一事物的。 目前，還沒有加工手段可以將零件的幾何參數(shù)制作成百分百的準(zhǔn)確存在誤差。 只要能保證零件在機器中的功能，把零件的加工精度保持在一定的范圍之內(nèi)是完全允許的合理規(guī)定公差。尺寸精度的高低用尺寸公差來體現(xiàn)：國家標(biāo)準(zhǔn)分為20級IT1、 IT2、 IT3、 IT4、 IT5、 IT6、 IT7、 IT8、 IT9 、IT10、 IT01、 IT02 （備用）IT11、 IT12 、

18、IT13、 IT14、 IT15、 IT16、 IT17、 IT18高精度較高精度中等精度低精度自由尺寸精度（1）數(shù)字越小、精度越高；（2）同一尺寸，精度等級越高，公差越小；（3）同一精度等級，尺寸越大，公差越大。形狀精度（國家標(biāo)準(zhǔn)，用公差來規(guī)定）平行度垂直度同軸度圓度直線度平面度 位置精度（國家標(biāo)準(zhǔn)，用公差來規(guī)定）圓柱度傾斜度對稱度分：012級分：112級分：112級(二)、 影響機械加工精度的主要因素 在機械加工中，零件的尺寸、形狀和表面間的相對位置的形成，歸結(jié)到一點，就是取決于工件和刀具在切削過程中的相互位置關(guān)系，而工件和刀具又安裝在夾具和機床上，并受到機床和夾具的約束。 在機械加工中，

19、由機床、刀具、工件、夾具構(gòu)成的系統(tǒng)，被稱之為工藝系統(tǒng)。 因此，加工精度問題也就牽涉到整個工藝系統(tǒng)的精度問題。鏜桿滑臺1. 機床、刀具、夾具的制造誤差及磨損2. 機床、刀具、夾具、工件的受力變形、熱變形3. 安裝誤差、測量誤差、調(diào)整誤差4. 原理誤差鏜刀工件安裝 工藝系統(tǒng)中的種種誤差，在不同的具體條件下，以不同的程度反映為加工誤差。工藝系統(tǒng)的誤差是“因”，是根源；加工誤差是“果”，是表現(xiàn)。因此，把工藝系統(tǒng)的誤差稱之為原始誤差。原理誤差工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動誤差原始誤差工件安裝誤差機床誤差夾具誤差刀具誤差調(diào)整誤差度量誤差刀具磨損工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)熱變形工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形分析思路： 在機械

20、加工中，由于工藝系統(tǒng)中各組成部分自身的誤差，導(dǎo)致刀具相對于工件在切削過程中的位置關(guān)系發(fā)生變化，從而引起加工誤差。1. 產(chǎn)生零件加工誤差的原因？2. 誤差的大小？3. 誤差的性質(zhì)？分析方法：1. 單因素分析法2. 統(tǒng)計分析法 如用范成法加工漸開線齒輪，滾刀的刀齒的軸剖面形狀為直線，滾切成近似的漸開線齒面，即漸開線齒形為無數(shù)直線包絡(luò)而成。一）、加工原理誤差(四）、工藝系統(tǒng)的幾何精度對加工精度的影響 采用了近似的加工運動或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的幾何軌跡誤差。工件齒輪滾刀包絡(luò)線例：車削螺紋固定傳動掛輪傳動如果車削模數(shù)螺紋、徑節(jié)螺紋，則導(dǎo)程涉及因子。二）、調(diào)整誤差 在切削加工時，為獲得規(guī)定的尺寸，就必須

21、對機床、刀具和夾具進行必要的調(diào)整，由于調(diào)整不可能絕對的準(zhǔn)確，也就帶來了一項原始誤差調(diào)整誤差。 （1）度量誤差（2）加工余量的影響 （3）微量進給誤差 1.試切法調(diào)整（單件、小批量） 2. 調(diào)整法（大批量） （1）定程機構(gòu)誤差 （2）樣件或樣板的誤差 （3）測量有限試件造成的誤差三）、機床誤差 機床誤差來之三個方面：機床本身的制造、安裝和磨損。 機床在出廠之前要通過精度檢驗。例如：導(dǎo)軌的直線度、主軸的回轉(zhuǎn)精度等。這些都是在沒有切削載荷的情況下進行的反映靜誤差。 合格的機床在使用了一段時間后，將會產(chǎn)生磨損，機床原有的精度也將會降低，并可能產(chǎn)生這樣或那樣的加工精度問題。 評價一臺機床精度的高低，除了

22、看它在靜態(tài)下的情況，還需看它在切削載荷下的動態(tài)情況。1. 導(dǎo)軌誤差 導(dǎo)軌是機床中確定主要部件相對位置的基準(zhǔn)，也是運動部件的基準(zhǔn)，它的各項誤差直接影響被加工工件的精度。例如車床的導(dǎo)軌：（1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)有直線度誤差 導(dǎo)軌的直線度誤差將導(dǎo)致刀具在水平內(nèi)沿工件徑向產(chǎn)生相應(yīng)的位移，即： R =1 1 1 （2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差 忽略高階無窮小例：被車削工件的直徑：D=40mm，車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差：1、在垂直面內(nèi)的直線度誤差：2，非誤差敏感方向則：切線方向法線方向注意：誤差敏感方向加工表面的法線方向。若原始誤差發(fā)生在誤差敏感方向，則對工件的加工精度影響較大。例：刨床刨削平面導(dǎo)軌在

23、垂直面內(nèi)的直線度誤差對加工精度影響大。（3）車床主軸旋轉(zhuǎn)軸線與導(dǎo)軌的平行度誤差導(dǎo)軌主軸理想回轉(zhuǎn)軸線討論：不平行發(fā)生在：水平面內(nèi)垂直面內(nèi) 對工件的加工影響如何？例：鏜孔（4） 前后導(dǎo)軌的平行度誤差（扭曲） 臥式車床或外圓磨床若前后導(dǎo)軌存在平行度誤差時，刀具和工件之間相對位置發(fā)生變化，刀尖運動軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。HB 若扭曲誤差為3，工件誤差R(H/B)3 ，一般車床H/B2/3，外圓磨床H/B1，誤差對加工精度影響很大。H：機床主軸中心高B：前后導(dǎo)軌的跨度2. 主軸回轉(zhuǎn)誤差誤差 （1）主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本概念 所謂主軸回轉(zhuǎn)誤差，是指主軸實際回轉(zhuǎn)軸線對理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。 徑向圓

24、跳動 軸向圓跳動（竄動） 角度擺動（2）主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響 徑向跳動對于鏜削：橢圓方程刀尖到實際回轉(zhuǎn)軸線的距離為定值。 若主軸幾何軸線作偏心運動，則鏜削的孔為真圓，半徑為刀尖到平均回轉(zhuǎn)軸線間距離。徑向跳動若坐標(biāo)起點為： 車削出的表面為近似真圓。對于車削，主軸的誤差運動為： 軸向跳動 無論是車削還是鏜削，對圓柱面的加工精度沒有影響。車端面：車螺紋：將產(chǎn)生周期性螺距誤差。 角度擺動 從各截面看：幾何軸線作偏心運動。 無論車削還是鏜削，都能獲得正圓錐。 車削：圓柱； 鏜削：橢圓柱。 當(dāng)擺動頻率與主軸回轉(zhuǎn)頻率相同（3）影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素滑動軸承 軸承誤差滾動軸承滑動或滾動軸承滾道的圓度誤

25、差車削鏜削主軸軸頸有圓度誤差1.對車削的影響？2.對鏜削的影響？（3）影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素 軸承誤差滑動或滾動軸承滾道的圓度誤差；滑動軸承的間隙、滾動軸承的游隙滾動軸承外圈內(nèi)滾道、內(nèi)圈外滾道的同軸度誤差；滾動體本身的誤差（尺寸、形狀）。 軸承定位端面與軸心線的垂直度誤差 主軸軸徑的圓度誤差 受力、熱變形等（4）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施 提高主軸部件的制造精度 對滾動軸承進行預(yù)緊 誤差轉(zhuǎn)移 3. 機床傳動鏈誤差 滾刀 傳動鏈的傳動誤差是指內(nèi)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。滾刀例：末端件轉(zhuǎn)角誤差：第j個元件的轉(zhuǎn)角誤差傳至末端件的誤差提高制造精度，特別是末端件的精度。 四）、夾具的

26、制造誤差與磨損1. 定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機構(gòu)、夾具體等的制造誤差。2. 夾具裝配后，上述各元件工作面間的相對尺寸誤差。3. 夾具在使用中工作表面的磨損。0.020.02 五）、刀具的制造誤差與磨損1. 切削刀具決定工件的最終尺寸和形狀例如：定尺寸刀具鉆頭、絞刀、圓孔拉刀等。刀具的尺寸誤差直接影響工件的尺寸精度；成形刀具成形車刀、成形銑刀、成形砂輪等。刀具的形狀誤差直接影響工件的形狀精度；展成法刀具齒輪滾刀、插齒刀等。切削刃的幾何形狀及刀具有關(guān)尺寸精度會直接影響工件的形狀精度。2. 一般刀具（普通車刀、單刃鏜刀、面銑刀等）刀具的制造誤差對加工精度無直接影響。磨損量工作時間初期磨損階段、

27、正常磨損階段、劇烈磨損階段3. 刀具的磨損(1)刀具的磨損（特別是誤差敏感方向上）將引起工件的尺寸和形狀誤差。(2)刀具的不斷磨損將會引起切削力沿加工表面的法線方向的分力逐漸增大，導(dǎo)致工藝系統(tǒng)受力變形工件的尺寸和形狀誤差增大，工件的尺寸和形狀因而產(chǎn)生額外的變化。 若工藝系統(tǒng)的剛度不足，則受力變形引起的加工誤差更嚴重。一）、基本概念剛度：工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力。工藝系統(tǒng)的受力變形一般是彈性變形工藝系統(tǒng)的剛度可由下式表示：法向切削力位移（四）、工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響y：Fy、Fx、Fz共同作用的綜合結(jié)果。而切削分力Fy對加工精度的影響最大（誤差敏感方向）FyFyFzFz二）、工藝系統(tǒng)剛

28、度的計算yxyywzytj三）、工藝系統(tǒng)的剛度對加工精度的影響 1. 切削力作用點位置的變化對加工精度的影響（1）假定工件短而粗，其受力變形可忽略不計，車刀懸伸也很短，受力后的彎曲變形在法向的分量也可忽略不計，即工藝系統(tǒng)的變形完全取決于機床的變形。由系統(tǒng)剛度的定義：BAf nFyCCBAxLyxBAf nCyywzytjBAxLFyC工藝系統(tǒng)的變形yx是一個二次拋物線方程，變形大小隨刀具在方向位置的變化而變化，使車出的工件沿軸向呈鞍形。（2）工件變形引起的加工誤差 若考慮工件本身的剛度（假設(shè)此時不考慮機床和刀具的變形），即可由材料力學(xué)公式計算工件在切削點的變形量：E：工件的彈性模量； I ：工

29、件截面的慣性矩。 顯然，加工后的工件呈鼓形。 （3）刀具的剛度不足引起的加工誤差可以認為刀具在工件全長上，其變形量近似不變，即由于其變形引起的加工誤差為尺寸誤差（直徑變大）。（4）工藝系統(tǒng)剛度所引起的加工誤差注意： 工件的裝夾方式與工件的剛度2. 復(fù)映誤差 毛坯加工余量和材料硬度的不均勻，會引起切削力大小的變化。工藝系統(tǒng)由于受力大小的不同，變形的大小也相應(yīng)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致工件尺寸和幾何形毛坯需要切削的軌跡狀的誤差，加工出的工件形狀與毛坯形狀相類似，這種規(guī)律稱為誤差復(fù)映規(guī)律，所產(chǎn)生的誤差為復(fù)映誤差。毛坯直徑誤差： 車削后工件直徑誤差： 當(dāng)材料硬度均勻、切削條件及進給量一定的條件下： 車削時：

30、由此引伸的問題：1. 當(dāng)工件毛坯有形狀誤差（如：圓度、圓柱度、直線度等）或相互位置誤差（如偏心、徑向跳動等）時，加工后仍然有相類似的加工誤差出現(xiàn)。2. 當(dāng)材料硬度不均勻或者有硬質(zhì)點，同樣會造成加工誤差。3. 復(fù)映現(xiàn)象產(chǎn)生的加工誤差，可通過增加走刀次數(shù)加以糾正。例（P95、2-8）：設(shè)已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為，工件在本工序前有圓度誤差，若本工序形狀精度規(guī)定為 ，問：至少進給幾次方能使形狀精度合格？解：由題設(shè)知：一次進給后：二次進給后：三次進給后：所以，經(jīng)過三次進給后，能使形狀精度合格。3. 夾緊力和重力電磁吸力電磁吸力電磁吸力由于機床部件或工件本身重量以及它們在移動中位置變化而引起的加工誤

31、差機床部件自重引起地橫梁變形四）、機床部件剛度加力器測力環(huán)千分表一次加載二次加載三次加載1. 特點（1）變形與作用力非線性關(guān)系，反映刀架部件的變形不純粹是彈性變形。（2）加載與卸載曲線不重合，所包圍的面積代表了加卸載循環(huán)中所損失的能量（塑性變形、摩擦）。（3）卸載后曲線不回到原點，說明有殘留變形。（4）部件的實際剛度遠比實體所估算的小。（3）機床零部件制造與裝配質(zhì)量對加工精度的影響 接觸剛度 機床薄弱零件的剛度 聯(lián)結(jié)件的剛度零件的間隙實際接觸面積小于理論接觸面積。 機床上個別薄弱零件常會大大降低整個部件的剛度 螺栓聯(lián)結(jié)的預(yù)緊、軸承的預(yù)緊，當(dāng)外力超過其預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力時，剛度明顯降低。五）、減

32、小工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響的措施從二個方面考慮：提高系統(tǒng)剛度；減小載荷及變化。1. 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計 減少連接面 合理的截面形狀 加強筋 2. 提高聯(lián)接表面的接觸剛度 提高質(zhì)量 預(yù)加載荷 提高精度、減低粗糙度 3. 采用合理的裝夾方式和加工方式 安裝：提高剛度 加工：反向進給5. 切削載荷6. 誤差轉(zhuǎn)移 梁的變形 鏜模等 刀具的幾何參數(shù) 毛坯精度及余量（五）、工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的熱變形。 在熱作用下，工件、刀具及機床的許多部分因溫度的升高而產(chǎn)生復(fù)雜的變形，從而改變它們之間的相互位置關(guān)系，破壞工件和刀具之間相對運動的正確性，改變已調(diào)整好的加工尺寸，引起切削深度和切削力的改變，造成加工誤差。 據(jù)統(tǒng)計，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的40%70%。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴重地影響加工精度，而且還影響加工效率的提高。 工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機械加工技術(shù)發(fā)展的一個重大研究課題。 一、工藝系統(tǒng)的熱源熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱摩擦熱和傳動熱環(huán)境溫度熱輻射被加工材料切削層的彈性、塑性變形，前、后刀面與切