機(jī)械加工質(zhì)量課件

第6章機(jī)械加工質(zhì)量?jī)?nèi)容提綱6.1機(jī)械加工精度的基本概念6.2影響加工精度的因素6.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析6.4提高加工精度的途徑第6章機(jī)械加工質(zhì)量?jī)?nèi)容提綱6.1機(jī)械加工精度的基本概念66.1加工精度的基本概念

1.加工精度與加工誤差

加工精度指零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)相符的程度。符合程度愈高，加工精度愈高。實(shí)際值與理想值之差稱為加工誤差。

加工誤差零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度稱為加工誤差。加工誤差的大小表示加工精度的高低，加工誤差是加工精度的度量?！凹庸ぞ取焙汀凹庸ふ`差”是評(píng)定零件幾何參數(shù)準(zhǔn)確程度的兩種不同概念。生產(chǎn)實(shí)際中用控制加工誤差的方法或現(xiàn)代主動(dòng)適應(yīng)加工方法來(lái)保證加工精度。6.1加工精度的基本概念1.加工精度與加工誤差2.零件的加工精度包括

尺寸精度、形狀精度、位置精度通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高3.獲得加工精度的方法

（1）獲得尺寸精度的方法1）試切法用于單件小批生產(chǎn)2）調(diào)整法用于成批大量生產(chǎn)3）定尺寸刀具法生產(chǎn)率高，刀具制造復(fù)雜4）自動(dòng)控制法切削測(cè)量補(bǔ)償調(diào)整2.零件的加工精度包括3.獲得加工精度的方法（2）獲得形狀精度的方法1）軌跡法利用刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡形成工件表面形狀2）成形刀具法由刀刃的形狀形成工件表面形狀3）展成法由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀（3）獲得相互位置精度的方法主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來(lái)保證（2）獲得形狀精度的方法（3零件加工的誤差是由于工件與刀具在切削過(guò)程中相互位置發(fā)生變動(dòng)而造成。工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上，工件、刀具、夾具、機(jī)床構(gòu)成了一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)的種種誤差，是造成零件加工誤差的根源，故稱之為原始誤差。6.2影響加工精度的因素零件加工的誤差是由于工件與刀具在切削過(guò)程中相互位置發(fā)生變動(dòng)而

原始誤差

加工前誤差加工中誤差加工后誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差刀具制造誤差?yuàn)A具誤差加工原理誤差工件裝夾誤差工藝系統(tǒng)受力變形刀具磨損殘余應(yīng)力引起變形測(cè)量誤差工藝系統(tǒng)熱變形原始誤差加工前誤差加工中誤差加工后誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差刀6.2.1加工原理誤差

加工原理誤差是由于采用了近似的切削運(yùn)動(dòng)或近似的切削刃形狀所產(chǎn)生的加工誤差。為了獲得規(guī)定的加工表面，要求切削刃完全符合理論曲線的形狀，刀具和工件之間必須作相對(duì)準(zhǔn)確的切削運(yùn)動(dòng)。但往往為了簡(jiǎn)化機(jī)床或刀具的設(shè)計(jì)與制造，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率和方便使用而采用了近似的加工原理，在允許的范圍內(nèi)存在一定的原理誤差。6.2.1加工原理誤差加工原理誤差是由于采用了近似的切

1.主軸回轉(zhuǎn)誤差①主軸回轉(zhuǎn)誤差概念理論上機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)軸線的空間位置是固定不變的，即它的瞬時(shí)速度為零。而實(shí)際主軸系統(tǒng)中存在著各種影響因素，使主軸回轉(zhuǎn)軸線的位置發(fā)生變化。將主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)理想回轉(zhuǎn)軸線漂移在誤差敏感方向上的最大變動(dòng)量稱為主軸回轉(zhuǎn)誤差。6.2.1機(jī)床的誤差機(jī)床誤差是指在無(wú)切削負(fù)荷下，來(lái)自機(jī)床本身的制造誤差、安裝誤差和磨損。1.主軸回轉(zhuǎn)誤差6.2.1機(jī)床的誤差機(jī)床誤差是指在主軸回轉(zhuǎn)誤差分為三類:純徑向跳動(dòng)：實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線始終平行于理想回轉(zhuǎn)軸線，在一個(gè)平面內(nèi)作等幅的跳動(dòng)。純軸向竄動(dòng)：實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線始終沿理想回轉(zhuǎn)軸線作等幅的竄動(dòng)純角度擺動(dòng)：實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線始終成一傾角，在一個(gè)平面上作等幅擺動(dòng)，且交點(diǎn)位置不變。圖6-1機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的類型I—理想回轉(zhuǎn)軸線II—實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線主軸回轉(zhuǎn)誤差分為三類:圖6-1機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的類型②影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素

軸承本身誤差、軸承間隙、軸承間同軸度誤差，各段軸頸、軸孔的同軸度誤差主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形等。

但它們對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式而不同主軸采用滑動(dòng)軸承的車(chē)床類，主軸受力方向一定，主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒(méi)影響。鏜床主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化軸承孔誤差影響大②影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素主軸采用滑動(dòng)軸承的車(chē)床類圖6-2采用滑動(dòng)軸承時(shí)主軸的徑向跳動(dòng)圖6-2采用滑動(dòng)軸承時(shí)主軸的徑向跳動(dòng)滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜除軸承本身精度外，與配合件精度有很大關(guān)系如主軸軸頸、支承座孔等精度。圖6-3滾動(dòng)軸承的幾何誤差滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜除軸承本身精度外，產(chǎn)生軸向竄動(dòng)主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。主軸不同形式的回轉(zhuǎn)誤差引起的加工誤差不同車(chē)床上加工外圓內(nèi)孔時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)引起工件圓度和圓柱度誤差，對(duì)工件端面無(wú)影響；

軸向竄動(dòng)對(duì)圓柱表面影響不大，對(duì)端面垂直度平面度影響大，車(chē)削螺紋時(shí)會(huì)造成導(dǎo)程的周期性誤差；

純角度擺動(dòng)會(huì)造成車(chē)削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔時(shí)，會(huì)使鏜出的孔為橢圓形。產(chǎn)生軸向竄動(dòng)主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸提高主軸及支承座孔的加工精度，選用高精度軸承，提高主軸部件裝配精度、預(yù)緊和平衡等可以提高主軸回轉(zhuǎn)精度。圖5-5

圖6-4純角度擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)鏜削加工精度的影響提高主軸及支承座孔的加工精度，選用高精度軸承，提高主軸部件裝2.機(jī)床導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌精度要求主要有以下三方面：

①在水平面內(nèi)的直線度（以臥式車(chē)床為例）Δ1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）上，誤差ΔR=Δ1，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。圖6-52.機(jī)床導(dǎo)軌誤差Δ1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤②在垂直面內(nèi)的直線度

Δ２對(duì)工件的尺寸和形狀誤差影響比Δ1小得多對(duì)臥式車(chē)床ΔR≈Δ22/D

若設(shè)Δ2=0.1mm,D=40mm，則ΔR=0.00025mm，影響可忽略不計(jì)。而對(duì)平面磨床、龍門(mén)刨床誤差將直接反映在工件上。圖6-6②在垂直面內(nèi)的直線度對(duì)臥式車(chē)床ΔR≈Δ22/D若設(shè)Δ導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度的特殊情況為斜坡?tīng)?，加工的工件軸向形狀為鞍形。圖6-7導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度的特殊情況為斜坡?tīng)?，加工的工件軸向形狀③前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）臥式車(chē)床或外圓磨床若前后導(dǎo)軌存在平行度誤差時(shí)，刀具和工件之間相對(duì)位置發(fā)生變化，刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。若扭曲誤差為Δ3,工件誤差ΔR≈(H/B)Δ3，一般車(chē)床H/B≈2/3，外圓磨床H/B≈1，誤差對(duì)加工精度影響很大除導(dǎo)軌制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一?？刹捎媚湍ズ辖痂T鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌表面淬火等措施。③前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）除導(dǎo)軌制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻3.機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差

指機(jī)床內(nèi)傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥说膫鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差，一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。產(chǎn)生的原因是傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件的制造誤差、裝配誤差及磨損等。若傳動(dòng)齒輪i在某一時(shí)刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差為Δφi，則它所造成傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差：Δφwi=KiΔφiKi

為該軸到末端元件的總傳動(dòng)比，稱為誤差傳遞系數(shù)，若Ki大于1則誤差被擴(kuò)大；反之，若Ki小于1誤差被縮小。各傳動(dòng)件對(duì)工件精度影響的總和為：

Δφ∑=∑Δφwi=∑KiΔφi3.機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差若傳動(dòng)齒輪i在某一時(shí)刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差減少傳動(dòng)鏈誤差的措施：①盡可能縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)元件數(shù)目；②盡量采用降速傳動(dòng)，誤差被縮??；③提高傳動(dòng)元件、特別是末端元件的制造和裝配精度；④消除傳動(dòng)間隙；⑤采用誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)或自動(dòng)補(bǔ)償裝置。減少傳動(dòng)鏈誤差的措施：①盡可能縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)元件數(shù)目2.刀具的幾何誤差

包括刀具切削部、裝夾部的制造誤差及刀具安裝誤差①定尺寸刀具刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度②成形刀具刀具形狀精度直接影響工件形狀精度③展成刀具刀刃形狀精度會(huì)影響工件加工精度④一般刀具制造精度對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響2.刀具的幾何誤差①定尺寸刀具刀具尺寸精度直接影4.夾具的幾何誤差

包括夾具制造誤差、安裝誤差及磨損

對(duì)工件尺寸精度和位置精度影響很大5.定位誤差

包括基準(zhǔn)不重合誤差、定位副制造不準(zhǔn)確誤差

直接影響工件的尺寸精度和位置精度4.夾具的幾何誤差5.定位誤差6.調(diào)整誤差

加工中不產(chǎn)生廢品的條件：Δfb+Δt≤T在工序的調(diào)整工作中所存在的誤差即調(diào)整誤差一次調(diào)整后存在的誤差對(duì)這一批零件的影響是不變的。但大批量加工中存在多次調(diào)整，不可能每次完全相同。對(duì)全部零件來(lái)說(shuō)，每次調(diào)整誤差為偶然性誤差。機(jī)床調(diào)整誤差可理解為零件尺寸分布曲線中心的最大偏移量。圖6-86.調(diào)整誤差加工中不產(chǎn)生廢品的在工序的6.2.3工藝系統(tǒng)的受力變形基本概念：圖6-9工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差6.2.3工藝系統(tǒng)的受力變形基本概念：圖6-9工藝系統(tǒng)受2.零件剛度1.工藝系統(tǒng)剛度

工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力，可用工藝系統(tǒng)剛度k系來(lái)描述。垂直作用于工件加工表面的徑向切削分力Fy與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y之間的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度k系

k系=Fy/yy=yFx+yFy+yFz

柔度w=1/k若零件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來(lái)說(shuō)比較低，其變形對(duì)加工精度影響比較大，最大變形量按材料力學(xué)公式估算。長(zhǎng)軸兩頂尖裝夾按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，三爪卡盤(pán)裝夾按懸臂梁計(jì)算。2.零件剛度1.工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)抵抗3.刀具剛度（1）機(jī)床部件剛度機(jī)床結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，剛度計(jì)算主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。變形與載荷不成線性關(guān)系；加載與卸載曲線不重合；有殘余變形存在；實(shí)際剛度比估算的小。4.機(jī)床部件剛度外圓刀具在加工表面法線方向上的剛度很大變形可忽略；鏜小孔刀桿剛度很差，變形對(duì)加工精度影響很大，刀桿變形按材料力學(xué)公式估算。3.刀具剛度（1）機(jī)床部件剛度4.機(jī)床部件剛度外圓刀具在（2）影響機(jī)床部件剛度的因素①結(jié)合面接觸變形接觸表面間的名義壓強(qiáng)的增量與接觸變形的增量之比稱為接觸剛度。零件表面越粗糙，形狀誤差越大，材料硬度低，接觸剛度越小。

圖6-10（2）影響機(jī)床部件剛度的因素接觸表面間的名義壓強(qiáng)的增量與接觸

②低剛度零件本身的變形③連接表面間的間隙④接觸表面間的摩擦變形滯后現(xiàn)象

⑤受力方向及作用力y是Fx、Fy、Fz綜合結(jié)果圖6-11②低剛度零件本身的變形③連接表面間的間隙④（1）工藝系統(tǒng)的變形總變形y系=y機(jī)+y夾+y刀+y工

k系=Fy/y系，k機(jī)=Fy/y機(jī)

，k夾=Fy/y夾

，

k刀=Fy/y刀

，k工=Fy/y工所以，k系=1/(1/k機(jī)+1/k夾+1/k刀+1/k工)工藝系統(tǒng)剛度比剛度最小環(huán)節(jié)的剛度還要差。5.工藝系統(tǒng)受力變形及其對(duì)加工精度的影響（1）工藝系統(tǒng)的變形5.工藝系統(tǒng)受力變形及其對(duì)加工精度的影（2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響圖6-12車(chē)削外圓時(shí)工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度度的影響

①切削力位置的變化對(duì)加工精度的影響設(shè)刀具工件剛度很大,總變形

y系=y刀架+yx（2）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響圖6-12車(chē)削外圓y主=FA/k主=Fy(l-x)

/(lk主)，y尾=FB/k尾=Fyx

/(lk尾)

y系=y刀架+yx=Fy

當(dāng)x=0時(shí)，y系=？;當(dāng)x=l時(shí)，y系=？當(dāng)x=k尾l/(k主+k尾)時(shí)，y系min=Fy

ly尾-y主xyx-y主=yx=y尾xll-xl+y主1

k刀架+1

k主1

k尾xl2l-x

l2+若工件剛性較差應(yīng)考慮其變形，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算

y工=y系=y刀架+yx+y工Fy

3EI(l-x)2x2l1

k刀架+1

k主+k尾y主=FA/k主=Fy(l-x)/(lk主)，y討論：1.在x處工件半徑Rx=R+y刀架+yx+y工

半徑誤差ΔR=Rx-R=y刀架+yx+y工=y系2.一次走刀中若y系為常量，不會(huì)造成工件形狀誤差和尺寸不一3.若工件剛性大l/D≤5，可不考慮y工，y系是x

的二次函數(shù)圓柱度誤差Δ=ymax-ymin4.若工件為細(xì)長(zhǎng)軸剛性很差，系統(tǒng)變形主要是工件變形，當(dāng)x=l/2時(shí)，y工max=Fyl3/(48EI)討論：1.在x處工件半徑Rx=R+y刀架+②切削力大小變化對(duì)加工精度的影響Δ毛=ap1–ap2Δ工=y1–y2誤差復(fù)映系數(shù)ε=Δ工/Δ毛

Fy=CyfyapxHBSn=C

apx≈C

apFy1=C

(ap1–

y1)≈C

ap1Fy2=C

(ap2–

y2)≈C

ap2

Δ工=y1–y2=(Fy1-Fy2)/k系=(C

ap1–

C

ap2)/k系ε=Δ工/Δ毛=C(ap1–ap2)/(k系(ap1–ap2))=C/k系圖6-13②切削力大小變化對(duì)加工精度的影響Δ毛=ap1–apε=Δ工/Δ毛=C/k系

ε總是小于1，有修正誤差的能力多次進(jìn)給ε=ε1ε2ε3…2.k系越大，ε就越小，復(fù)映到工件上的誤差越小3.C減小，ε就越小，應(yīng)采取減小Fy的措施討論：ε=Δ工/Δ毛=C/k系討論：③夾緊變形對(duì)加工精度的影響工件剛性差（薄件、圓環(huán)）裝夾不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生受力變形圖6-14③夾緊變形對(duì)加工精度的影響工件剛性差（薄件、圓環(huán)）裝夾不當(dāng)④機(jī)床部件、工件重量對(duì)加工精度的影響⑤其它作用力對(duì)加工精度的影響

傳動(dòng)力（撥桿）、離心力改變方向會(huì)使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)變形（3）減少工藝系統(tǒng)受力變形的途徑①減小切削力及其變化；②提高系統(tǒng)中零件的配合質(zhì)量；縮短切削力作用點(diǎn)和支撐點(diǎn)的距離，設(shè)置輔助支承提高部件剛度④機(jī)床部件、工件重量對(duì)加工精度的影響⑤其它作用力對(duì)加工精度的6.2.4工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下會(huì)產(chǎn)生很復(fù)雜的變形，導(dǎo)致工件產(chǎn)生加工誤差。1.工藝系統(tǒng)的熱源

（1）內(nèi)部熱源包括切削熱、摩擦熱源

（2）外部熱源包括環(huán)境溫度、輻射熱6.2.4工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下會(huì)產(chǎn)（1）工件均勻受熱車(chē)鏜軸套類零件圓柱面，長(zhǎng)度及徑向受熱變形。若在受熱時(shí)測(cè)量達(dá)到規(guī)定尺寸，冷卻后尺寸變小，可能出現(xiàn)尺寸超差。（2）工件不均勻受熱銑、刨、磨平面等，工件單面受熱產(chǎn)生彎曲變形磨削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)工件溫生逐漸增加2.工件熱變形對(duì)加工精度的影響圖6-15長(zhǎng)軸熱變形引起的形狀誤差（1）工件均勻受熱2.工件熱變形對(duì)加工精度的影3.刀具熱變形對(duì)加工精度的影響圖6-16車(chē)刀的熱變形曲線3.刀具熱變形對(duì)加工精度的影響圖6-16車(chē)刀的熱變主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對(duì)位置的熱變形4.機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響圖6-17主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對(duì)位置的熱變形4.機(jī)床熱圖6-18圖6-185.熱變形的控制（1）減少發(fā)熱和采取隔熱；（2）強(qiáng)制冷卻，均衡溫度場(chǎng)；（3）從結(jié)構(gòu)上采取措施減少熱變形；（4）控制環(huán)境溫度。5.熱變形的控制（1）減少發(fā)熱和采取隔熱；5.2.5工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因及消除措施1.鑄鍛焊、熱處理等因工件壁厚不均熱脹冷縮不均及金相組織變化等導(dǎo)致體積變化，毛坯產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，處于暫時(shí)平衡狀態(tài)，切削時(shí)平衡狀態(tài)被打破。2.冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力可在熱處理后進(jìn)行時(shí)效處理來(lái)消除殘余應(yīng)力。常用人工時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效和天然時(shí)效等方法。

工件若產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)會(huì)逐漸變形圖6-19床身內(nèi)應(yīng)力引起的變形5.2.5工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因及消除措6.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析6.3.11.加工誤差的分類（1）系統(tǒng)誤差

常值系統(tǒng)誤差：原理機(jī)床刀夾量具制造調(diào)整誤差

變值系統(tǒng)誤差：機(jī)床刀具熱變形、刀具磨損（2）隨機(jī)誤差:誤差復(fù)映定位夾緊操作誤差內(nèi)應(yīng)力變形對(duì)系統(tǒng)誤差可循其規(guī)律加以調(diào)整或補(bǔ)償來(lái)消除對(duì)隨機(jī)誤差只能縮小其變動(dòng)范圍無(wú)法完全消除6.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析6.3.11.加工誤差的分類（2.正態(tài)分布（1）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型、特征參數(shù)和特殊點(diǎn)正態(tài)分布曲線方程：兩個(gè)特征參數(shù)：算術(shù)平均值x和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ圖6-202.正態(tài)分布（1）正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型、特征參數(shù)和特殊點(diǎn)圖正態(tài)分布的特殊點(diǎn)①

處概率密度函數(shù)有最大值②x=x±σ處為拐點(diǎn)=0，σ=1實(shí)際生產(chǎn)中為非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布需轉(zhuǎn)換令z=(x-)/σxxx標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布圖6-21正態(tài)分布曲線的特殊點(diǎn)正態(tài)分布的特殊點(diǎn)①處概率密度=即圖中陰影面積可利用概率密度積分表計(jì)算3.工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率工件尺寸落在±3σ范圍內(nèi)的概率為99.73%若尺寸分布中心與公差中心重合，不產(chǎn)生廢品的條件是：T≥6σQ廢=0.5–φ(x)若中心不重合存在常值系統(tǒng)誤差Δ系，T≥6σ＋Δ系x圖6-22工件尺寸概率分布即圖中陰影面積3.工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率工件尺寸落在例：軸Φ20-0.1，σ=0.025，xT=-ε(0.03)

求常值系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差，合格率、不合格率x0解：①公差帶中心xT=19.95②尺寸分布中心=xT+ε=19.95+0.03=19.98③常值系統(tǒng)誤差Δ系=-xT=ε=0.03④隨機(jī)誤差6σ=6×0.025=0.15或±3σ=±0.075xx⑤計(jì)算合格率、不合格率

6σ=0.15＞T=0.1，Cp=T/6σ=0.1/0.15=0.67工件極限尺寸xmin=xA=19.9，xmax=xB=20zA=(-xA)/σ=(19.98-19.9)/0.025=3.2ψ(zA)=0.49931zB=(xB-)/σ=(20-19.98)/0.025=0.8ψ(zB)=0.2881合格率=ψ(zA)+ψ(zB)=0.49931+0.2881=0.78741=78.741%廢品率0.5-0.49931=0.069%0.5-0.2881=21.19%可修復(fù)xx例：軸Φ20-0.1，σ=0.025，xT=-

6.3.2工藝過(guò)程的分布圖分析1.工藝過(guò)程的穩(wěn)定性指均值和標(biāo)準(zhǔn)差穩(wěn)定不變的性能，取決于變值系統(tǒng)誤差2.工藝過(guò)程分布圖分析制作分布圖了解質(zhì)量指標(biāo)分布、加工能力、是否有廢品1）樣本容量的確定

通常取n=50～2002）樣本數(shù)據(jù)整理與計(jì)算

剔除異常數(shù)據(jù)，確定尺寸分散范圍R、尺寸間隔數(shù)j、

區(qū)間寬度Δx3）繪制實(shí)際分布圖

縱坐標(biāo)為頻數(shù)：同間隔尺寸工件數(shù)目6.3.2工藝過(guò)程的分布圖分析1.工藝過(guò)程的穩(wěn)定4）繪制理論分布圖

縱坐標(biāo)將概率密度轉(zhuǎn)換成頻數(shù)，分散范圍±3σ

理論最大頻數(shù)f′max=ymaxn

Δx對(duì)應(yīng)x=處拐點(diǎn)處頻數(shù)f′σ=yσn

Δx對(duì)應(yīng)x=±σ處xx5）工藝過(guò)程分布圖分析

①判斷加工誤差性質(zhì)系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差②確定工序能力及等級(jí)

工序能力系數(shù)Cp指滿足加工精度的程度：Cp=T/6σ③確定不合格率

4）繪制理論分布圖xx5）工藝過(guò)程分布圖分析

2.分布圖分析法特點(diǎn)1）采用大樣本，較接近實(shí)際地反映工藝過(guò)程總體；2）能將常值系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分開(kāi)；3）在全部樣本加工后繪出曲線，不能反映先后順序，不能將變值系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分開(kāi)；4）不能及時(shí)提供工藝過(guò)程精度的信息，事后分析；5）計(jì)算復(fù)雜，只適合工藝過(guò)程穩(wěn)定的場(chǎng)合。點(diǎn)圖分析法計(jì)算簡(jiǎn)單，能及時(shí)提供主動(dòng)控制信息，可用于穩(wěn)定過(guò)程、也可用于不穩(wěn)定過(guò)程。2.分布圖分析法特點(diǎn)點(diǎn)圖分析法計(jì)算簡(jiǎn)單，能及時(shí)提供5.3.3工藝過(guò)程的點(diǎn)圖分析2.均值-極差點(diǎn)圖

采用順序小樣本（4～6），由小樣本均值點(diǎn)圖和極差點(diǎn)圖組成，橫坐標(biāo)為小樣本組序號(hào)。具體作法如下：①定期測(cè)小樣本尺寸；②計(jì)算均值和極差R：R=xmax-xmin

③確定中心線和R小樣本組20～30④確定上下控制線ES、EI、UCL、LCL，定期描點(diǎn)xx1.逐點(diǎn)點(diǎn)圖依次測(cè)量每件尺寸記入橫坐標(biāo)為零件號(hào)縱為尺寸的圖表中。5.3.3工藝過(guò)程的點(diǎn)圖分析2.均值-極差點(diǎn)圖xx1.均值點(diǎn)圖上下控制線的確定：極差點(diǎn)圖上下控制線的確定：均值點(diǎn)圖上下控制線的確定：極差點(diǎn)圖上下控制線的確定：均值點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布中心(系統(tǒng)誤差)的變化極差點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布范圍(隨機(jī)誤差)的變化均值點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布中心(系統(tǒng)誤差)的變化極差點(diǎn)圖反3.均值-極差點(diǎn)圖分析

生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定的標(biāo)志：①?zèng)]有點(diǎn)子超出控制線；②大部分點(diǎn)在中線附近波動(dòng)，小部分點(diǎn)在控制線附近；③點(diǎn)子無(wú)明顯規(guī)律性

生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定的標(biāo)志：①點(diǎn)子超出控制線或密集在控制線附近；②連續(xù)７點(diǎn)以上出現(xiàn)在中線一側(cè)；③明顯規(guī)律性，如上升或下降傾向；④點(diǎn)子有周期性波動(dòng)3.均值-極差點(diǎn)圖分析生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定的標(biāo)志：根據(jù)點(diǎn)子分布情況及時(shí)查找原因采取措施1.若極差R未超控制線，說(shuō)明加工中瞬時(shí)尺寸分布較穩(wěn)定。2.若均值有點(diǎn)超出控制線，甚至超出公差界限，說(shuō)明存在某種占優(yōu)勢(shì)的系統(tǒng)誤差，過(guò)程不穩(wěn)定。若點(diǎn)圖緩慢上升，可能是系統(tǒng)熱變形；若點(diǎn)圖緩慢下降，可能是刀具磨損。3.采取措施消除系統(tǒng)誤差后，隨機(jī)誤差成主要因素，分析其原因，控制尺寸分散范圍。根據(jù)點(diǎn)子分布情況及時(shí)查找原因采取措施6.4提高加工精度的途徑1.消除或減小原始誤差如加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)易產(chǎn)生彎曲和振動(dòng)，增大主偏角減小背向力，使用跟刀架或中心架增加工件剛度。但在進(jìn)給力作用下，會(huì)因“壓桿失穩(wěn)”而被壓彎；在切削熱的作用下，工件會(huì)變長(zhǎng)，也將產(chǎn)生變形。

采取措施：采用反向進(jìn)給的切削方法，使用彈性的尾座頂尖。6.4提高加工精度的途徑1.消除或減小原始誤差如加Fig.5-32raisethestiffnessbyauxiliarysupporttodecreasethemachiningerrorFig.5-32raisethestiffness2.轉(zhuǎn)移原始誤差鏜孔時(shí)鏜桿與主軸采用浮動(dòng)連接，使用鏜模將機(jī)床誤差轉(zhuǎn)移到新裝置上加以控制；轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位誤差轉(zhuǎn)移到誤差不敏感方向圖6-232.轉(zhuǎn)移原始誤差鏜孔時(shí)鏜桿與主軸采用浮動(dòng)連接，使用3.誤差分組法4.誤差補(bǔ)償法如精密孔軸配合將公差擴(kuò)大加工再測(cè)量分組裝配；上道工序誤差太大，將工件分組再分別調(diào)整加工利用原有誤差或制造誤差來(lái)抵消原始誤差。如龍門(mén)銑床因銑削頭自重產(chǎn)生下凹變形，刮研橫梁導(dǎo)軌使上凸；加工曲軸時(shí)前后刀架同時(shí)切削，徑向力方向相反；精磨磨床床身導(dǎo)軌預(yù)加載荷，用配重代替工作時(shí)的部件3.誤差分組法4.誤差補(bǔ)償法如精密孔軸配合將公差擴(kuò)大加工再5.就地加工（自干自）6.自動(dòng)測(cè)量補(bǔ)償、恒溫控制等機(jī)床零件裝到工作位置上再精加工，消除誤差影響。如牛頭刨、龍門(mén)刨工作臺(tái)面裝配在自身機(jī)床上進(jìn)行“自刨自”精加工，以保證對(duì)滑枕、橫梁的平行度；平面磨床工作臺(tái)面在裝配后作“自磨自”精加工；在機(jī)床上修正卡盤(pán)平面的平直度，卡爪的同軸度5.就地加工（自干自）6.自動(dòng)測(cè)量補(bǔ)償、恒溫控制等機(jī)床零6.5已加工表面質(zhì)量?jī)?nèi)容提要6.5.1已加工表面質(zhì)量的概念6.5.2已加工表面質(zhì)量的形成過(guò)程6.5.3已加工表面粗糙度6.5.4加工硬化6.5.5殘余應(yīng)力概述：

已加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器零件的使用性能以及機(jī)器的可靠性能有著重要的影響，要保證工件的表面質(zhì)量，必須研究已加工表面的形成過(guò)程，以及影響表面質(zhì)量的各種因素。6.5已加工表面質(zhì)量?jī)?nèi)容提要概述：6.5.1已加工表面質(zhì)量的概念一、已加工表面質(zhì)量的內(nèi)涵

已加工表面質(zhì)量（Surfacequality），也成為表面完整性（Surfaceintegrity）,包含兩方面內(nèi)容：

1.表面的幾何形狀特征（1）表面粗糙度：微觀誤差波距＜1mm。（2）表面波度：微觀與宏觀之間波距1～10mm。圖6-24表面幾何形狀6.5.1已加工表面質(zhì)量的概念一、已加工表面質(zhì)量的內(nèi)涵圖62、表面層材質(zhì)的變化零件加工后在一定深度表面層內(nèi)出現(xiàn)變質(zhì)層，其特性可以用塑性變形、微觀裂紋、加工硬化、殘余應(yīng)力、晶粒變化等來(lái)描述。二、已加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響零件磨損三個(gè)階段：初期磨損階段正常磨損階段劇烈磨損階段表面金相組織的變化會(huì)導(dǎo)致表層硬度發(fā)生變化，影響零件的耐磨性。圖6-252、表面層材質(zhì)的變化二、已加工表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響表2.表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響表面粗糙度值越大，抗疲勞破壞能力越差；表面殘余拉應(yīng)力促使裂紋擴(kuò)展，壓應(yīng)力阻止裂紋擴(kuò)展；表層加工硬化適度會(huì)提高疲勞強(qiáng)度，過(guò)大易產(chǎn)生裂紋。3.表面質(zhì)量對(duì)耐腐蝕性的影響表面粗糙度值越大，抗腐蝕性越差；表層加工硬化及金相組織變化易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，降低零件腐蝕性，而壓應(yīng)力有利微裂紋閉合。4.表面質(zhì)量對(duì)配合質(zhì)量的影響表面粗糙度值越大，零件配合精度越低。2.表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響3.表面質(zhì)量對(duì)耐腐蝕性的影響4.三、已加工表面面質(zhì)量的評(píng)定指標(biāo)1.表面粗糙度。2.表面層的加工硬化程度和硬化層深度。3.表面層以及一定深度層的殘余應(yīng)力大小及分布。4.表面層金相組織的變化情況。由于第4項(xiàng)的變化結(jié)果均反映在表層的加工硬化和殘余應(yīng)力上，故已加工表面質(zhì)量的評(píng)定指標(biāo)就是1、2、3項(xiàng)。三、已加工表面面質(zhì)量的評(píng)定指標(biāo)6.5.2已加工表面質(zhì)量的形成過(guò)程一、已加工表面質(zhì)量形成的條件二、已加工表面的形成過(guò)程1.當(dāng)切削層金屬以速度v逐漸接近刀刃時(shí)，便發(fā)生壓縮與剪切變形，最終沿剪切面方向剪切滑移而形成切屑；6.5.2已加工表面質(zhì)量的形成過(guò)程一、已加工表面質(zhì)量形成的2.由于刀刃鈍圓半徑的關(guān)系，切削層金屬發(fā)生了分離，上部分沿前刀面流出，下部分受到刀刃的擠壓留在加工表面上；3.留在加工表面受到擠壓的金屬層再一次受到后刀面被磨損的棱面的擠壓、摩擦，彈性變形并恢復(fù)，繼續(xù)與后刀面擠壓摩擦，最終形成已加工表面。2.由于刀刃鈍圓半徑的關(guān)系，切削層金屬發(fā)生了分離，上部分沿前6.5.3已加工表面粗糙度一、表面粗糙度產(chǎn)生的原因

（1）幾何因素產(chǎn)生的粗糙度。主要取決于殘留面積的高度；（2）由于切削過(guò)程的不穩(wěn)定性產(chǎn)生的粗糙度。其中包括積屑瘤、鱗刺、切削變形、刀具的邊界磨損等。

1.殘留面積

切削時(shí)，由于刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及刀具幾何形狀的關(guān)系，有一小部分金屬未被切削下來(lái)而留在已加工表面上，直接影響到已加工表面的橫向粗糙度。6.5.3已加工表面粗糙度一、表面粗糙度產(chǎn)生的原因（a）（b）圖6-26（a）（b）圖6-262.積屑瘤的成長(zhǎng)與分裂對(duì)表面粗糙度的影響3.鱗刺鱗刺現(xiàn)象：在已加工表面出現(xiàn)的鱗片狀的毛刺。產(chǎn)生條件：中低切削速度，切削塑性金屬。鱗刺形貌：其晶粒和基體材料的晶粒相互交錯(cuò)，鱗刺與基體材料之間沒(méi)有分界線，其表面微觀特征是鱗片狀。積屑瘤與鱗刺的關(guān)系：積屑瘤的頂部不穩(wěn)定的成長(zhǎng)與分裂，形成了鱗刺；鱗刺是由積屑瘤經(jīng)過(guò)抹拭、導(dǎo)裂、層積、切頂四