加工質(zhì)量課件

第四章機(jī)械加工質(zhì)量河南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)試用魏冰陽主講

§1機(jī)械加工質(zhì)量概述§2產(chǎn)生加工誤差的主要因素§3表面質(zhì)量的形成及影響因素§4加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響第四章機(jī)械加工質(zhì)量河南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)試用本章提要

機(jī)器零件的加工質(zhì)量是整臺(tái)機(jī)器質(zhì)量的基礎(chǔ)。機(jī)器零件的加工質(zhì)量一般用機(jī)械加工精度和加工表面質(zhì)量兩個(gè)重要指標(biāo)表示，它的高低將直接影響整臺(tái)機(jī)器的使用性能和壽命。本章研究機(jī)械加工精度的問題。本章討論的內(nèi)容有機(jī)械加工精度的基本概念、影響加工精度的因素、加工誤差的綜合分析及提高加工精度的途徑四個(gè)方面。本章提要機(jī)器零件的加工質(zhì)量是整臺(tái)機(jī)器質(zhì)量的基礎(chǔ)。一機(jī)械加工質(zhì)量概述1.1產(chǎn)品質(zhì)量的概念產(chǎn)品質(zhì)量，通常是指產(chǎn)品功能及其可靠性的優(yōu)劣程度。是人們對產(chǎn)品滿意程度的總體評價(jià)。機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)質(zhì)上是指機(jī)械產(chǎn)品在其全壽命周期表現(xiàn)出的優(yōu)劣程度。也就是說，機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量本身，已經(jīng)涵蓋了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用、服務(wù)、報(bào)廢全過程。而機(jī)械加工質(zhì)量，則是指零件機(jī)械加工的優(yōu)劣程度。一機(jī)械加工質(zhì)量概述1.1產(chǎn)品質(zhì)量的概念1.2零件加工質(zhì)量的構(gòu)成1)加工精度:尺寸精度,形狀精度,位置精度;2)表面質(zhì)量:表面粗糙度及波度，

表層物理機(jī)械性能。

見零件加工質(zhì)量列表1.2零件加工質(zhì)量的構(gòu)成1)加工精度:二產(chǎn)生加工誤差的主要因素由機(jī)床-夾具-刀具-工件構(gòu)成一個(gè)完整的加工系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)的各因素，加工過程中可能會(huì)以不同的形式、程度反映在工件上，形成加工誤差，稱為原始誤差。產(chǎn)生加工誤差的工藝因素可概括為七個(gè)方面，即：工藝系統(tǒng)的制造精度與磨損、原理誤差、安裝誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形、工藝系統(tǒng)的受熱變形、調(diào)整誤差和度量誤差。二產(chǎn)生加工誤差的主要因素由機(jī)床-夾具-刀具-工件構(gòu)成一個(gè)完

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)的符合程度。

1）零件的尺寸精度：加工后零件的實(shí)際尺寸與零件理想尺寸相符的程度。

2）零件的形狀精度：加工后零件的實(shí)際形狀與零件理想形狀相符的程度。

3）零件的位置精度：加工后零件的實(shí)際位置與零件理想位置相符的程度。加工精度和加工誤差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）與一、位置精度的獲得方法——裝夾

工件的裝夾與獲得加工精度的方法裝夾有三種主要的方法：直接裝夾、找正裝夾、夾具裝夾二、獲得工件尺寸精度的方法獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調(diào)整法、定尺寸刀具法、自動(dòng)控制法三、獲得工件形狀精度的方法獲得工件形狀精度的方法有：軌跡法、成形法、展成法一、位置精度的獲得方法——裝夾工件的裝夾與獲得加

加工誤差：實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小不同的偏差，零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。

加工誤差的大小表示了加工精度的高低。生產(chǎn)實(shí)際中用控制加工誤差的方法來保證加工精度。加工精度和加工誤差是從兩種觀點(diǎn)來評定零件幾何參數(shù)，所謂保證和提高加工精度問題就是限制和降低加工誤差問題。

加工精度和加工誤差加工誤差：實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小因素分析法：通過分析、計(jì)算或?qū)嶒?yàn)、測試等方法，研究某一確定因素對加工精度的影響。一般不考慮其它因素的同時(shí)作用，主要是分析各項(xiàng)誤差單獨(dú)的變化規(guī)律。統(tǒng)計(jì)分析法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對生產(chǎn)中一批工件的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正常進(jìn)行。主要是研究各項(xiàng)誤差綜合的變化規(guī)律，只適合于大批、大量的生產(chǎn)條件。

研究機(jī)械加工精度的方法因素分析法：通過分析、計(jì)算或?qū)嶒?yàn)、測試等方法，研究某一確定因在機(jī)械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置的形成，取決于工件和刀具在切削運(yùn)動(dòng)過程中相互位置的關(guān)系。零件的機(jī)械加工是在由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的系統(tǒng)中進(jìn)行的。該系統(tǒng)即為工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)存在的誤差稱之為原始誤差；原始誤差是造成加工誤差的根源。原始誤差的存在，使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關(guān)系或速度關(guān)系偏離了理想狀態(tài)，致使加工后的零件產(chǎn)生了加工誤差。

影響加工精度的因素及其分析在機(jī)械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置的形成，取若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負(fù)荷的情況下檢驗(yàn)的，稱為工藝系統(tǒng)靜誤差；若在有切削負(fù)荷情況下產(chǎn)生的則稱為工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差。

影響加工精度的因素及其分析原理誤差：是指由于采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)、近似的刀刃形狀等原因而產(chǎn)生的加工誤差。測量誤差：是工件的測量尺寸與實(shí)際尺寸的差值。加工一般精度的零件時(shí)，可占工序尺寸公差的1/5～1/10；加工精密零件時(shí)，可占工序尺寸公差的1/3左右。若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負(fù)荷的情況下檢驗(yàn)的，稱原始誤差工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)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)力引起變形測量誤差工藝系統(tǒng)熱變形

影響加工精度的因素及其分析加工前加工中加工后原始誤差工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差刀具制造

影響加工精度的因素及其分析影響加工精度的因素及其分析4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度1）車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差

1:1反映到工件圓柱度誤差上；1:2反映到直徑誤差2）車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差

影響較小4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度1）車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差

1:1反映到工件圓柱度誤差上；1:2反映到直徑誤差4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度2）車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差

影響較小4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度4.1機(jī)床誤差（二）機(jī)床主軸軸線與導(dǎo)軌平行度（1）水平面內(nèi)不平行，引起加工誤差大,工件呈錐體,錐度誤差為K=2a/L例如，平行度誤差a=0.03/300mm長度L=50mm的零件,產(chǎn)生直徑誤差4.1機(jī)床誤差（二）機(jī)床主軸軸線與導(dǎo)軌平行度例如，平行度誤4.1機(jī)床誤差（二）機(jī)床主軸軸線與導(dǎo)軌平行度（2）垂直面內(nèi)不平行，引起加工誤差小,工件呈雙曲面回轉(zhuǎn)體，半徑方向的誤差為4.1機(jī)床誤差（二）機(jī)床主軸軸線與導(dǎo)軌平行度4.1機(jī)床誤差（三）機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸線位置的變化主軸回轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動(dòng)誤差可以分解為三種形式：徑向圓跳動(dòng)；端面圓跳動(dòng)；傾角擺動(dòng)。b）端面圓跳動(dòng)a）徑向圓跳動(dòng)c）傾角擺動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式4.1機(jī)床誤差（三）機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸線位置的變化主軸回轉(zhuǎn)軸4.1機(jī)床誤差徑向跳動(dòng):主軸回轉(zhuǎn)軸線相對于平均回轉(zhuǎn)軸線在徑向的變動(dòng)量。車外圓時(shí)它使加工面產(chǎn)生圓度和圓柱度誤差。產(chǎn)生徑向圓跳動(dòng)誤差的主要原因有：主軸支承軸頸的圓度誤差、軸承工作表面的圓度誤差等。車削或鏜削圓柱面時(shí)將會(huì)造成圓柱度誤差，但對加工精度的影響不同。主軸徑向跳動(dòng)4.1機(jī)床誤差徑向跳動(dòng):主軸回轉(zhuǎn)軸線相對于平均回轉(zhuǎn)軸線在徑4.1機(jī)床誤差對于工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床，如車床、外圓磨床等，因切削力的方向不變，主軸回轉(zhuǎn)時(shí)作用在支承上的作用力也不變，此時(shí)，主軸的支承軸頸的圓度誤差影響較大，而軸承孔圓度誤差影響較小。對于刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床，如鉆床、銑鏜床等，切削力的方向隨旋轉(zhuǎn)方向改變，此時(shí)，主軸的支承軸頸的圓度誤差影響較小，而軸承孔圓度誤差影響較大。4.1機(jī)床誤差對于工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床，如車床、外圓磨床等，因切4.1機(jī)床誤差車、磨類（工件回轉(zhuǎn)）：切削力的方向大體上是不變的，主軸在切削力的作用下，主軸頸以不同部位和軸承內(nèi)孔的某一固定部位相接觸。因此，影響主軸回轉(zhuǎn)精度的，主要是主軸軸頸的圓度和波度，而軸承孔的形狀誤差影響較小。

4.1機(jī)床誤差車、磨類（工件回轉(zhuǎn)）：4.1機(jī)床誤差鏜床類（刀具回轉(zhuǎn)）：切削力方向隨主軸的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，主軸頸在切削力作用下總是以其某一固定部位與軸承孔內(nèi)表面的不同部位接觸。因此對主軸回轉(zhuǎn)精度影響較大的是軸承孔的圓度。

4.1機(jī)床誤差鏜床類（刀具回轉(zhuǎn)）：4.1機(jī)床誤差內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動(dòng)體形狀及尺寸誤差?；瑒?dòng)軸承鏜床（圖B）—軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng)。滾動(dòng)軸承車床（圖A）—軸徑不圓引起車床主軸向跳動(dòng)（注意其頻率特性）。靜壓軸承—對軸承孔或軸徑圓度誤差起均化作用。AB圖A軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動(dòng)圖B軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng)4.1機(jī)床誤差內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動(dòng)體形狀主軸的端面圓跳動(dòng)：主軸瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線作直線運(yùn)動(dòng)。加工圓柱面：無影響加工端面：左右螺旋面---垂直度誤差被加工端面不平，與圓柱面不垂直；加工螺紋：產(chǎn)生螺距周期性誤差。4.1機(jī)床誤差主軸的端面圓跳動(dòng)：4.1機(jī)床誤差4.1機(jī)床誤差4.1機(jī)床誤差4.1機(jī)床誤差情況一，平面擺動(dòng)：主軸軸線在某一平面內(nèi)在平均軸線附近作純角度擺動(dòng)。車，圓柱；鏜，橢圓柱。

情況二，錐角擺動(dòng)：主軸軸線繞其平均軸線沿圓錐軌跡公轉(zhuǎn)。車，正圓錐；鏜；正圓錐。主軸角度擺動(dòng)4.1機(jī)床誤差情況一，平面擺動(dòng)：主軸角度擺動(dòng)4.1機(jī)床誤差（四）機(jī)床導(dǎo)軌的磨損車床前山形導(dǎo)軌比后平導(dǎo)軌磨損嚴(yán)重5倍引起刀尖在水平方向的偏離使工件半徑產(chǎn)生ΔR=Δy的誤差，對加工精度影響較大。4.1機(jī)床誤差（四）機(jī)床導(dǎo)軌的磨損使工件半徑產(chǎn)生ΔR=Δy4.2刀具誤差1）刀具制造誤差刀具制造誤差對加工精度的影響隨刀具類型而異。影響較大的刀具類型是：定尺寸刀具（鉆、鉸刀）；成形刀具（成形車刀、成形銑刀）；展成法加工刀具(插齒刀、滾齒刀)等。4.2刀具誤差1）刀具制造誤差4.2刀具誤差2）刀具的磨損規(guī)律及其影響刀具的磨損與工件材料、刀具材料、切削用量等因素有關(guān)，但其磨損規(guī)律相似，均可分為三個(gè)階段：I.初期磨損階段刀具磨損較快，切削刃上應(yīng)力集中，刀后面很快磨損出一狹窄面。II.正常磨損階段磨損量大小隨時(shí)間均勻增長，此階段為刀具工作的有效范圍。III.劇烈磨損階段刀具變鈍，切削力增加，溫度升高，磨損加劇，加工中應(yīng)避免使用此階段。

4.2刀具誤差2）刀具的磨損規(guī)律及其影響4.2刀具誤差3）刀具磨損對精度的影響精加工中，刀具磨損引起的誤差占加工誤差較大比重；刀具的尺寸磨損不僅影響工件的尺寸精度，而且影響工件的形狀精度；如車長軸，鏜深孔時(shí)，刀具磨損會(huì)使工件出現(xiàn)錐度；成形刀具磨損會(huì)使工件的輪廓發(fā)生變化；刀具磨損使刀刃變鈍，引起的切削力變大，導(dǎo)致工藝系統(tǒng)的彈性變形，會(huì)較刀具本身磨損引起更大的加工誤差。4.2刀具誤差3）刀具磨損對精度的影響（一）工藝系統(tǒng)的剛度（動(dòng)、靜剛度）在外力作用下(切削力/夾緊力)，工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力，稱為工藝系統(tǒng)的剛度

對加工誤差影響最大的是工藝系統(tǒng)沿加工表面法線方向的變形。4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度（一）工藝系統(tǒng)的剛度（動(dòng)、靜剛度）4.3工藝系統(tǒng)的變形與工4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度提高工藝系統(tǒng)剛度的意義：（1）提高系統(tǒng)的加工精度；（2）提高系統(tǒng)抵抗變形與振動(dòng)的能力；（3）可以提高切削用量，提高生產(chǎn)效率。

4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度提高工藝系統(tǒng)剛度的意義

機(jī)床的剛度決定于各有關(guān)部件的剛度，且與刀具所處的位置有關(guān)：（二）機(jī)床的剛度及其對加工精度的影響機(jī)床的剛度決定于各有關(guān)部件的剛度，且與刀具所處的位置有關(guān)4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度（二）機(jī)床的剛度及其對加工精度的影響影響機(jī)床剛度的因素：配合零件的接觸剛度；機(jī)床零件的本身剛度；零件間的間隙；連接件剛度；（二）機(jī)床的剛度及其對加工精度的影響影響機(jī)床剛度的因素工件在兩頂尖間加工：呈腰鼓形

工件在卡盤中加工：近錐或雙曲面形

工件在卡盤中與后頂尖：帶錐度偏腰鼓形

（三）工件的剛度及其對加工精度的影響工件在兩頂尖間加工：呈腰鼓形工件在卡盤中加工：近錐或（三）工件的剛度及其對加工精度的影響薄壁工件在卡盤間進(jìn)行孔加工

——孔呈梅花形（三）工件的剛度及其對加工精度的影響薄壁工件在卡盤間進(jìn)行孔刀具的剛度與刀具本身及其安裝組件有關(guān)以鏜床為例：1）刀桿懸伸長度不變：橫剖面圓度誤差

（四）刀具的剛度對加工精度的影響刀具的剛度與刀具本身及其安裝組件有關(guān)（四）刀具的剛度對加工精（四）刀具的剛度對加工精度的影響2）刀桿懸伸長度逐漸增加：孔橫剖面圓度、沿軸向直徑均不一致

（四）刀具的剛度對加工精度的影響2）刀桿懸伸長度逐漸增加：孔機(jī)械加工中，毛坯的誤差（主要為形狀和位置誤差），會(huì)以一定的程度反映到工件上，這就是誤差復(fù)映。（五）誤差復(fù)映規(guī)律原因：由于加工余量和材料硬度的變化會(huì)造成切削深度的變化，進(jìn)而造成切削力的變化。變化的切削力作用在工藝系統(tǒng)上，使它的受力變形也發(fā)生相應(yīng)變化。機(jī)械加工中，毛坯的誤差（主要為形狀和位置誤差），會(huì)以一定的程（五）誤差復(fù)映規(guī)律誤差復(fù)映系數(shù)為CFy—徑向切削力系數(shù)f—進(jìn)給量0.75—進(jìn)給量指數(shù)J-工藝系統(tǒng)剛度（五）誤差復(fù)映規(guī)律誤差復(fù)映系數(shù)為CFy—徑向切削力系數(shù)注意：1）工藝系統(tǒng)剛度越大，誤差復(fù)映越小；2）進(jìn)給量越小，誤差復(fù)映越小3）隨著加工次數(shù)增多，誤差復(fù)映減小4）誤差復(fù)映系數(shù)與材料，刀具幾何形狀有關(guān)（五）誤差復(fù)映規(guī)律當(dāng)工件表面加工精度要求高時(shí)，須經(jīng)多次切削才能達(dá)到加工要求。第一次切削的復(fù)映系數(shù)為ε1；第二次切削的復(fù)映系數(shù)為ε2；則該加工表面總的復(fù)映系數(shù)為：ε

=ε1ε2ε3…注意：（五）誤差復(fù)映規(guī)律當(dāng)工件表面加工精度要求高時(shí)，須經(jīng)多次（五）誤差復(fù)映規(guī)律由于ε<1，所以經(jīng)過多次走刀，則可能使毛坯誤差復(fù)映到工件上的誤差減少到公差帶允許值的范圍內(nèi)例：一個(gè)工藝系統(tǒng)，其誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本工序前的圓度誤差0.5mm，為保證本工序0.01mm的形狀精度，本工序最少走刀幾次？解：0.5×(0.25)n≤0.01解得n=3（五）誤差復(fù)映規(guī)律由于ε<1，所以經(jīng)過多次走刀，則可能使毛第二章加工質(zhì)量課件工藝系統(tǒng)熱的主要來源：切削熱，由材料塑性變形、前后刀面摩擦產(chǎn)生，對工件/刀具影響較大；摩擦熱和傳動(dòng)熱，由機(jī)床運(yùn)動(dòng)副的摩擦、電動(dòng)機(jī)的溫升引起，對機(jī)床影響較大；環(huán)境熱源輻射，對精密加工影響較大。4.4工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)熱的主要來源：4.4工藝系統(tǒng)的熱變形機(jī)床熱變形主要表現(xiàn)為：主軸膨脹伸長，軸線位置變化，床身床體扭曲；（一）機(jī)床熱變形引起的誤差機(jī)床熱變形主要表現(xiàn)為：主軸膨脹伸長，軸線位置變化，床身床體扭工件受熱主要來自切削區(qū)域；環(huán)境溫度變化對精密零件/細(xì)長件、薄壁件精度有較大影響；均勻溫度變化，使工件尺寸變化，不均勻溫度變化，使工件形狀變化（例如，單面加工薄壁零件，大尺寸齒輪加工）（二）工件熱變形引起的誤差工件受熱主要來自切削區(qū)域；（二）工件熱變形引起的誤差刀具的熱源主要來自切削熱；（三）刀具熱變形引起的誤差刀具的熱源主要來自切削熱；（三）刀具熱變形引起的誤差車刀的熱變形主要與下列因素有關(guān)：1)提高切削用量，會(huì)使車刀的熱深長量增加；2)車刀熱伸長量與刀桿橫剖面尺寸近似成反比；3)硬質(zhì)合金刀片越厚，車刀熱伸長量越小；4)車刀的熱伸長量與被加工材料的強(qiáng)度極限近似地成正比；5)有冷卻液時(shí)，車刀的熱伸長量可大為減?。ㄈ┑毒邿嶙冃我鸬恼`差車刀的熱變形主要與下列因素有關(guān)：（三）刀具熱變形引起的誤差內(nèi)應(yīng)力總是拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力并存處于平衡狀態(tài)。當(dāng)外界條件發(fā)生變化，則原來的內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，工件將發(fā)生形狀變化，形成新的平衡狀態(tài)——內(nèi)應(yīng)力重新分布。（1）零件不均勻的加熱冷卻（鑄造）；（2）零件材料金相組織變化（淬火）；（3）表面塑性變形、硬化；4.5工件內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力）內(nèi)應(yīng)力總是拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力并存處于平衡狀態(tài)。當(dāng)外界條件發(fā)生

（1）原理誤差（滾齒）；（2）測量誤差（溫度、人為）；（3）調(diào)整誤差（對刀）；4.6其它原因4.6其它原因

（一）誤差的分類:根據(jù)誤差出現(xiàn)的規(guī)律握，加工誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差（又稱偶然誤差）。

1）系統(tǒng)誤差：誤差的大小和方向不變或按一定規(guī)律變化。系統(tǒng)誤差又可分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。

常值系統(tǒng)誤差的數(shù)值不變（導(dǎo)軌歪斜）；

變值系統(tǒng)誤差的大小、方向按一定規(guī)律變化。（例，刀具磨損引起工件尺寸變化）4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法（一）誤差的分類:4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法

2）隨機(jī)誤差（偶然誤差）：誤差出現(xiàn)是偶然的，沒有明顯規(guī)律。系統(tǒng)誤差可以用代數(shù)和進(jìn)行綜合。隨機(jī)誤差不能用代數(shù)和形式綜合，只能用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法處理。（二）分布曲線法

以每種尺寸工件數(shù)與工件總數(shù)（樣本數(shù)）之比為縱坐標(biāo)；工件實(shí)際尺寸為橫坐標(biāo)，得到近似正態(tài)分布曲線圖。例圖4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法2）隨機(jī)誤差（偶然誤差）：誤

（二）分布曲線法隨機(jī)誤差σ引起尺寸分散，常值系統(tǒng)誤差x決定分散帶中心位置，而變值系統(tǒng)誤差如刀具磨損等則使中心位置隨著時(shí)間按一定規(guī)律移動(dòng)。（二）分布曲線法隨機(jī)誤差σ引起尺寸分散，常

（二）分布曲線法利用正態(tài)分布曲線可以分析產(chǎn)品質(zhì)量；可以判斷加工方法是否合適；可以判斷廢品率的大小，從而指導(dǎo)下一批的生產(chǎn)。(x-x)/σ=z，則當(dāng)z=3，即x-x=±3σ時(shí)，則2F(z)=0.9973，即當(dāng)x-x=±3σ時(shí)，零件出現(xiàn)的概率已達(dá)99.73%，在此尺寸范圍之外的零件只占0.27%（二）分布曲線法利用正態(tài)分布曲線可以分析產(chǎn)品質(zhì)量；可以判斷正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)：（例圖）1）曲線相對平均尺寸對稱；2）中間尺寸多、極限尺寸數(shù)極少；3）平均尺寸變動(dòng)僅使曲線整體位移，對曲線形狀無影響；4）參數(shù)б影響曲線形狀。

（二）分布曲線法正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)：（例圖）（二）分布曲線法1）當(dāng)公差T≥6б且公差帶對平均尺寸對稱分布時(shí)，則基本不出現(xiàn)廢品;否則可能會(huì)出廢品。2）若公差T<6б則一定會(huì)出廢品。3）曲線最高點(diǎn)與公差帶中間位置越接近說明加工質(zhì)量越穩(wěn)定。4）曲線越陡峭，說明誤差分布范圍越小，質(zhì)量越穩(wěn)定。5）如果分布曲線中心對公差帶中心發(fā)生了變化，說明出現(xiàn)了常值系統(tǒng)誤差。6）分布曲線形狀發(fā)生了變化，說明出現(xiàn)了偶然性誤差，或誤差干擾因素。正態(tài)分布曲線的應(yīng)用（例圖）1）當(dāng)公差T≥6б且公差帶對平均尺寸對稱分布時(shí)，則基本不4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法（三）點(diǎn)圖法分布曲線法應(yīng)用舉例

4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法（三）點(diǎn)圖法一、表面粗糙度切削加工表面粗糙度形成，主要與以下因素有關(guān)：切削的殘留痕跡；積屑瘤；鱗刺；機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)（一）切削殘留痕跡切削殘留痕跡對表面粗糙度的影響很大，造成切削殘留痕跡的直接原因是切削加工中一些幾何因素的影響。包括：刀具和工件相對運(yùn)動(dòng)軌跡，刀具刀刃的幾何角度與粗糙度，切削加工參數(shù)以及不均勻切削等。（例）

§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度§5表面質(zhì)量的形成及影響因素§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度（一）切削殘留痕跡（1）減小進(jìn)給量f；（2）減小刀具的主、副偏角；（3）增大刀尖圓角半徑；都能減小殘留面積高度，減小表面粗糙度。但（2）和（3）會(huì)增大切削力。例如，寬刃刨刀可獲得較小的表面粗糙度。

§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度（二）積屑瘤的影響1、積屑瘤及其形成1）形成滯留層：由于高溫、高壓和摩擦阻力的作用，與前刀面接觸的切屑底層流動(dòng)緩慢，稱為滯留層；2）粘附：在一定條件下滯留層停滯不前，脫離切屑粘附在前刀面上形成積屑瘤；3）生長：積屑瘤硬度很高，可代替刀刃切削，并逐漸生長增大；4）破碎：積屑瘤增大到一定程度，外力失去平衡，破碎，一部份被切屑帶走，一部分粘附在工件表面。周而復(fù)始，重復(fù)以上過程。

§5表面質(zhì)量的形成及影響因素1、積屑瘤及其形成§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度（二）積屑瘤的影響2、積屑瘤的作用1）代替刀刃切削，保護(hù)刀刃；2）改變工件法線尺寸；3）加大表面粗糙度。3、影響積屑瘤的因素1）與切削速度有關(guān)，過大過小都不易形成積屑瘤；2）和工件材料塑性和硬度有關(guān)，塑性大易形成積屑瘤；3）與冷卻潤滑有關(guān)，冷卻潤滑好不易形成積屑瘤?！?表面質(zhì)量的形成及影響因素2、積屑瘤的作用§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度（三）鱗刺在已加工表面上出現(xiàn)鱗片狀毛刺，加大表面粗糙度；在節(jié)狀、粒狀切屑時(shí)出現(xiàn)1、切屑分類（1）粒狀（2）節(jié)狀（3）帶狀2、鱗刺的形成（1）磨拭階段；（2）導(dǎo)裂階段；（3）層積階段；（4）刮成階段§5表面質(zhì)量的形成及影響因素（三）鱗刺§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度（四）工藝系統(tǒng)振動(dòng)機(jī)械加工中的振動(dòng)，是指刀具對工件產(chǎn)生周期性位移，使加表面形成波紋似的痕跡。振動(dòng)影響工件表面波度、生產(chǎn)率、刀具壽命，影響零件的使用壽命，同時(shí)產(chǎn)生燥音，污染環(huán)境。但是，振動(dòng)也可利用于更好地切削，如振動(dòng)磨削、拋光和超聲波加工等。1.強(qiáng)迫振動(dòng)：外界激振力引起，如旋轉(zhuǎn)件偏心、齒輪誤差2.自激振動(dòng):由切削運(yùn)動(dòng)本身引起，切削停止，自己振動(dòng)停止?！?表面質(zhì)量的形成及影響因素（四）工藝系統(tǒng)振動(dòng)§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度（四）工藝系統(tǒng)振動(dòng)3.減輕或消除自振的措施：（1） 提高工藝系統(tǒng)的抗振能力，如提高系統(tǒng)剛度，加固機(jī)床地基，機(jī)床部件中用泥芯封空腔，合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)固有頻率等。（2）正確選擇刀具和切削用量；（3）采用殊的消振裝置，如各種消振器；（4）減少及消除切削過程中的振動(dòng)干擾，如消除回轉(zhuǎn)件的不平衡和加工余量不均、材質(zhì)不均、硬度不均以及非連續(xù)表面的存在等?！?表面質(zhì)量的形成及影響因素3.減輕或消除自振的措施：§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面強(qiáng)化加工過程中，刀具與加工表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠壓和摩擦，表層材料塑性變形嚴(yán)重，使表層顯微組織受到破壞，晶格畸變，晶粒在變形方向被拉伸，晶界面增加，晶粒間咬合，使晶粒滑移困難，表面硬度、強(qiáng)度提高，延伸率降低，從而在表面形成硬化層，這種情況稱之為表面強(qiáng)化（或冷作硬化）現(xiàn)象。切削溫度很高時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)材料再結(jié)晶，即表面弱化。塑性變形與切削熱同時(shí)產(chǎn)生，在切削溫度不是很高表面硬化占主導(dǎo)。

§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面強(qiáng)化§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、殘余應(yīng)力切削加工過程中，由于表層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠壓和摩擦，表層材料發(fā)生形狀或組織變化，使表層及其與基體材料交界處產(chǎn)生互相平衡的彈性應(yīng)力，稱之為表面殘余應(yīng)力。產(chǎn)生殘余應(yīng)力的主要原因是：1.塑性變形（組織變化、密度變化）使外層產(chǎn)生壓內(nèi)層產(chǎn)生拉應(yīng)力。2.切削熱使表層在冷卻時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力。3.切削時(shí)表層金相組織變化。*表層為拉或壓應(yīng)力決定于主導(dǎo)因素。*當(dāng)表層出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力大于材料斷裂強(qiáng)度時(shí)，金屬表面形成顯微裂紋。

§5表面質(zhì)量的形成及影響因素切削加工過程中，由于表層金屬產(chǎn)零件的加工質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)器的使用性能、可靠性及其使用壽命。要提高其壽命及其的速度載荷必須提高機(jī)器零件的制造精度。一、表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響接觸面磨損：初期磨損——穩(wěn)定磨損階段原因：實(shí)際接觸面積總是小于理想接觸面積（比例系數(shù)K），細(xì)磨K=0.3~0.5，精研K=0.9~0.97；1.糙度?。ㄍǔＳ幸缓线m的值），接觸面大，壓強(qiáng)小，減小磨損速度；2.表層加工痕跡方向（垂直或平行看工況）；3.零件表層的硬化程度與深度（看表層的穩(wěn)定性）。

§6加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響零件的加工質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)器的使用性能、可靠性及其使用壽命。§6加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響

二、表面質(zhì)量對零件疲勞強(qiáng)度的影響1.表面粗糙度和表層缺陷易引起應(yīng)力集中，小的表面粗糙度可以使疲勞強(qiáng)度提高；2.與表面強(qiáng)化程度有關(guān)，表面強(qiáng)化可以消除外部缺陷與微觀不平度；3.表層形成殘余壓應(yīng)力時(shí)，能阻礙已有裂紋的擴(kuò)大與新裂紋的產(chǎn)生。*噴丸和滾擠壓加工；表面滲碳、氮和淬火在工件表面形成壓縮應(yīng)力。

§6加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響二、表面質(zhì)量§6加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響

三、表面質(zhì)量對零件抗腐蝕性的影響1.表面粗糙度凹處易吸附聚集腐蝕性物質(zhì)，使零件易于腐蝕，因此小的表面粗糙度可以使提高抗腐蝕性；2.表層存在殘余壓應(yīng)力；3.表面一定程度的強(qiáng)化；可提高零件抗腐蝕性

§6加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響三、表面質(zhì)量§6加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響

四、表面質(zhì)量對零件配合性的影響1.表面粗糙度大，配合間隙增大，有效過盈減?。?.表層適度硬化，有助于提高接觸強(qiáng)度；

§6加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響四、表面質(zhì)量特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)應(yīng)用第四章機(jī)械加工質(zhì)量河南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)試用魏冰陽主講

§1機(jī)械加工質(zhì)量概述§2產(chǎn)生加工誤差的主要因素§3表面質(zhì)量的形成及影響因素§4加工質(zhì)量對機(jī)器零件使用性能的影響第四章機(jī)械加工質(zhì)量河南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)試用本章提要

機(jī)器零件的加工質(zhì)量是整臺(tái)機(jī)器質(zhì)量的基礎(chǔ)。機(jī)器零件的加工質(zhì)量一般用機(jī)械加工精度和加工表面質(zhì)量兩個(gè)重要指標(biāo)表示，它的高低將直接影響整臺(tái)機(jī)器的使用性能和壽命。本章研究機(jī)械加工精度的問題。本章討論的內(nèi)容有機(jī)械加工精度的基本概念、影響加工精度的因素、加工誤差的綜合分析及提高加工精度的途徑四個(gè)方面。本章提要機(jī)器零件的加工質(zhì)量是整臺(tái)機(jī)器質(zhì)量的基礎(chǔ)。一機(jī)械加工質(zhì)量概述1.1產(chǎn)品質(zhì)量的概念產(chǎn)品質(zhì)量，通常是指產(chǎn)品功能及其可靠性的優(yōu)劣程度。是人們對產(chǎn)品滿意程度的總體評價(jià)。機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)質(zhì)上是指機(jī)械產(chǎn)品在其全壽命周期表現(xiàn)出的優(yōu)劣程度。也就是說，機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量本身，已經(jīng)涵蓋了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用、服務(wù)、報(bào)廢全過程。而機(jī)械加工質(zhì)量，則是指零件機(jī)械加工的優(yōu)劣程度。一機(jī)械加工質(zhì)量概述1.1產(chǎn)品質(zhì)量的概念1.2零件加工質(zhì)量的構(gòu)成1)加工精度:尺寸精度,形狀精度,位置精度;2)表面質(zhì)量:表面粗糙度及波度，

表層物理機(jī)械性能。

見零件加工質(zhì)量列表1.2零件加工質(zhì)量的構(gòu)成1)加工精度:二產(chǎn)生加工誤差的主要因素由機(jī)床-夾具-刀具-工件構(gòu)成一個(gè)完整的加工系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)的各因素，加工過程中可能會(huì)以不同的形式、程度反映在工件上，形成加工誤差，稱為原始誤差。產(chǎn)生加工誤差的工藝因素可概括為七個(gè)方面，即：工藝系統(tǒng)的制造精度與磨損、原理誤差、安裝誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形、工藝系統(tǒng)的受熱變形、調(diào)整誤差和度量誤差。二產(chǎn)生加工誤差的主要因素由機(jī)床-夾具-刀具-工件構(gòu)成一個(gè)完

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)的符合程度。

1）零件的尺寸精度：加工后零件的實(shí)際尺寸與零件理想尺寸相符的程度。

2）零件的形狀精度：加工后零件的實(shí)際形狀與零件理想形狀相符的程度。

3）零件的位置精度：加工后零件的實(shí)際位置與零件理想位置相符的程度。加工精度和加工誤差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）與一、位置精度的獲得方法——裝夾

工件的裝夾與獲得加工精度的方法裝夾有三種主要的方法：直接裝夾、找正裝夾、夾具裝夾二、獲得工件尺寸精度的方法獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調(diào)整法、定尺寸刀具法、自動(dòng)控制法三、獲得工件形狀精度的方法獲得工件形狀精度的方法有：軌跡法、成形法、展成法一、位置精度的獲得方法——裝夾工件的裝夾與獲得加

加工誤差：實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小不同的偏差，零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。

加工誤差的大小表示了加工精度的高低。生產(chǎn)實(shí)際中用控制加工誤差的方法來保證加工精度。加工精度和加工誤差是從兩種觀點(diǎn)來評定零件幾何參數(shù)，所謂保證和提高加工精度問題就是限制和降低加工誤差問題。

加工精度和加工誤差加工誤差：實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小因素分析法：通過分析、計(jì)算或?qū)嶒?yàn)、測試等方法，研究某一確定因素對加工精度的影響。一般不考慮其它因素的同時(shí)作用，主要是分析各項(xiàng)誤差單獨(dú)的變化規(guī)律。統(tǒng)計(jì)分析法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對生產(chǎn)中一批工件的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正常進(jìn)行。主要是研究各項(xiàng)誤差綜合的變化規(guī)律，只適合于大批、大量的生產(chǎn)條件。

研究機(jī)械加工精度的方法因素分析法：通過分析、計(jì)算或?qū)嶒?yàn)、測試等方法，研究某一確定因在機(jī)械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置的形成，取決于工件和刀具在切削運(yùn)動(dòng)過程中相互位置的關(guān)系。零件的機(jī)械加工是在由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的系統(tǒng)中進(jìn)行的。該系統(tǒng)即為工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)存在的誤差稱之為原始誤差；原始誤差是造成加工誤差的根源。原始誤差的存在，使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關(guān)系或速度關(guān)系偏離了理想狀態(tài)，致使加工后的零件產(chǎn)生了加工誤差。

影響加工精度的因素及其分析在機(jī)械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置的形成，取若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負(fù)荷的情況下檢驗(yàn)的，稱為工藝系統(tǒng)靜誤差；若在有切削負(fù)荷情況下產(chǎn)生的則稱為工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差。

影響加工精度的因素及其分析原理誤差：是指由于采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)、近似的刀刃形狀等原因而產(chǎn)生的加工誤差。測量誤差：是工件的測量尺寸與實(shí)際尺寸的差值。加工一般精度的零件時(shí)，可占工序尺寸公差的1/5～1/10；加工精密零件時(shí)，可占工序尺寸公差的1/3左右。若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負(fù)荷的情況下檢驗(yàn)的，稱原始誤差工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)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)力引起變形測量誤差工藝系統(tǒng)熱變形

影響加工精度的因素及其分析加工前加工中加工后原始誤差工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差刀具制造

影響加工精度的因素及其分析影響加工精度的因素及其分析4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度1）車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差

1:1反映到工件圓柱度誤差上；1:2反映到直徑誤差2）車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差

影響較小4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度1）車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差

1:1反映到工件圓柱度誤差上；1:2反映到直徑誤差4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度2）車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差

影響較小4.1機(jī)床誤差（一）機(jī)床刀軌的直線度4.1機(jī)床誤差（二）機(jī)床主軸軸線與導(dǎo)軌平行度（1）水平面內(nèi)不平行，引起加工誤差大,工件呈錐體,錐度誤差為K=2a/L例如，平行度誤差a=0.03/300mm長度L=50mm的零件,產(chǎn)生直徑誤差4.1機(jī)床誤差（二）機(jī)床主軸軸線與導(dǎo)軌平行度例如，平行度誤4.1機(jī)床誤差（二）機(jī)床主軸軸線與導(dǎo)軌平行度（2）垂直面內(nèi)不平行，引起加工誤差小,工件呈雙曲面回轉(zhuǎn)體，半徑方向的誤差為4.1機(jī)床誤差（二）機(jī)床主軸軸線與導(dǎo)軌平行度4.1機(jī)床誤差（三）機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸線位置的變化主軸回轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動(dòng)誤差可以分解為三種形式：徑向圓跳動(dòng)；端面圓跳動(dòng)；傾角擺動(dòng)。b）端面圓跳動(dòng)a）徑向圓跳動(dòng)c）傾角擺動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式4.1機(jī)床誤差（三）機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)軸線位置的變化主軸回轉(zhuǎn)軸4.1機(jī)床誤差徑向跳動(dòng):主軸回轉(zhuǎn)軸線相對于平均回轉(zhuǎn)軸線在徑向的變動(dòng)量。車外圓時(shí)它使加工面產(chǎn)生圓度和圓柱度誤差。產(chǎn)生徑向圓跳動(dòng)誤差的主要原因有：主軸支承軸頸的圓度誤差、軸承工作表面的圓度誤差等。車削或鏜削圓柱面時(shí)將會(huì)造成圓柱度誤差，但對加工精度的影響不同。主軸徑向跳動(dòng)4.1機(jī)床誤差徑向跳動(dòng):主軸回轉(zhuǎn)軸線相對于平均回轉(zhuǎn)軸線在徑4.1機(jī)床誤差對于工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床，如車床、外圓磨床等，因切削力的方向不變，主軸回轉(zhuǎn)時(shí)作用在支承上的作用力也不變，此時(shí)，主軸的支承軸頸的圓度誤差影響較大，而軸承孔圓度誤差影響較小。對于刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床，如鉆床、銑鏜床等，切削力的方向隨旋轉(zhuǎn)方向改變，此時(shí)，主軸的支承軸頸的圓度誤差影響較小，而軸承孔圓度誤差影響較大。4.1機(jī)床誤差對于工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床，如車床、外圓磨床等，因切4.1機(jī)床誤差車、磨類（工件回轉(zhuǎn)）：切削力的方向大體上是不變的，主軸在切削力的作用下，主軸頸以不同部位和軸承內(nèi)孔的某一固定部位相接觸。因此，影響主軸回轉(zhuǎn)精度的，主要是主軸軸頸的圓度和波度，而軸承孔的形狀誤差影響較小。

4.1機(jī)床誤差車、磨類（工件回轉(zhuǎn)）：4.1機(jī)床誤差鏜床類（刀具回轉(zhuǎn)）：切削力方向隨主軸的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，主軸頸在切削力作用下總是以其某一固定部位與軸承孔內(nèi)表面的不同部位接觸。因此對主軸回轉(zhuǎn)精度影響較大的是軸承孔的圓度。

4.1機(jī)床誤差鏜床類（刀具回轉(zhuǎn)）：4.1機(jī)床誤差內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動(dòng)體形狀及尺寸誤差?；瑒?dòng)軸承鏜床（圖B）—軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng)。滾動(dòng)軸承車床（圖A）—軸徑不圓引起車床主軸向跳動(dòng)（注意其頻率特性）。靜壓軸承—對軸承孔或軸徑圓度誤差起均化作用。AB圖A軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動(dòng)圖B軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng)4.1機(jī)床誤差內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動(dòng)體形狀主軸的端面圓跳動(dòng)：主軸瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線作直線運(yùn)動(dòng)。加工圓柱面：無影響加工端面：左右螺旋面---垂直度誤差被加工端面不平，與圓柱面不垂直；加工螺紋：產(chǎn)生螺距周期性誤差。4.1機(jī)床誤差主軸的端面圓跳動(dòng)：4.1機(jī)床誤差4.1機(jī)床誤差4.1機(jī)床誤差4.1機(jī)床誤差情況一，平面擺動(dòng)：主軸軸線在某一平面內(nèi)在平均軸線附近作純角度擺動(dòng)。車，圓柱；鏜，橢圓柱。

情況二，錐角擺動(dòng)：主軸軸線繞其平均軸線沿圓錐軌跡公轉(zhuǎn)。車，正圓錐；鏜；正圓錐。主軸角度擺動(dòng)4.1機(jī)床誤差情況一，平面擺動(dòng)：主軸角度擺動(dòng)4.1機(jī)床誤差（四）機(jī)床導(dǎo)軌的磨損車床前山形導(dǎo)軌比后平導(dǎo)軌磨損嚴(yán)重5倍引起刀尖在水平方向的偏離使工件半徑產(chǎn)生ΔR=Δy的誤差，對加工精度影響較大。4.1機(jī)床誤差（四）機(jī)床導(dǎo)軌的磨損使工件半徑產(chǎn)生ΔR=Δy4.2刀具誤差1）刀具制造誤差刀具制造誤差對加工精度的影響隨刀具類型而異。影響較大的刀具類型是：定尺寸刀具（鉆、鉸刀）；成形刀具（成形車刀、成形銑刀）；展成法加工刀具(插齒刀、滾齒刀)等。4.2刀具誤差1）刀具制造誤差4.2刀具誤差2）刀具的磨損規(guī)律及其影響刀具的磨損與工件材料、刀具材料、切削用量等因素有關(guān)，但其磨損規(guī)律相似，均可分為三個(gè)階段：I.初期磨損階段刀具磨損較快，切削刃上應(yīng)力集中，刀后面很快磨損出一狹窄面。II.正常磨損階段磨損量大小隨時(shí)間均勻增長，此階段為刀具工作的有效范圍。III.劇烈磨損階段刀具變鈍，切削力增加，溫度升高，磨損加劇，加工中應(yīng)避免使用此階段。

4.2刀具誤差2）刀具的磨損規(guī)律及其影響4.2刀具誤差3）刀具磨損對精度的影響精加工中，刀具磨損引起的誤差占加工誤差較大比重；刀具的尺寸磨損不僅影響工件的尺寸精度，而且影響工件的形狀精度；如車長軸，鏜深孔時(shí)，刀具磨損會(huì)使工件出現(xiàn)錐度；成形刀具磨損會(huì)使工件的輪廓發(fā)生變化；刀具磨損使刀刃變鈍，引起的切削力變大，導(dǎo)致工藝系統(tǒng)的彈性變形，會(huì)較刀具本身磨損引起更大的加工誤差。4.2刀具誤差3）刀具磨損對精度的影響（一）工藝系統(tǒng)的剛度（動(dòng)、靜剛度）在外力作用下(切削力/夾緊力)，工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力，稱為工藝系統(tǒng)的剛度

對加工誤差影響最大的是工藝系統(tǒng)沿加工表面法線方向的變形。4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度（一）工藝系統(tǒng)的剛度（動(dòng)、靜剛度）4.3工藝系統(tǒng)的變形與工4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度提高工藝系統(tǒng)剛度的意義：（1）提高系統(tǒng)的加工精度；（2）提高系統(tǒng)抵抗變形與振動(dòng)的能力；（3）可以提高切削用量，提高生產(chǎn)效率。

4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度提高工藝系統(tǒng)剛度的意義

機(jī)床的剛度決定于各有關(guān)部件的剛度，且與刀具所處的位置有關(guān)：（二）機(jī)床的剛度及其對加工精度的影響機(jī)床的剛度決定于各有關(guān)部件的剛度，且與刀具所處的位置有關(guān)4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度4.3工藝系統(tǒng)的變形與工藝系統(tǒng)的剛度（二）機(jī)床的剛度及其對加工精度的影響影響機(jī)床剛度的因素：配合零件的接觸剛度；機(jī)床零件的本身剛度；零件間的間隙；連接件剛度；（二）機(jī)床的剛度及其對加工精度的影響影響機(jī)床剛度的因素工件在兩頂尖間加工：呈腰鼓形

工件在卡盤中加工：近錐或雙曲面形

工件在卡盤中與后頂尖：帶錐度偏腰鼓形

（三）工件的剛度及其對加工精度的影響工件在兩頂尖間加工：呈腰鼓形工件在卡盤中加工：近錐或（三）工件的剛度及其對加工精度的影響薄壁工件在卡盤間進(jìn)行孔加工

——孔呈梅花形（三）工件的剛度及其對加工精度的影響薄壁工件在卡盤間進(jìn)行孔刀具的剛度與刀具本身及其安裝組件有關(guān)以鏜床為例：1）刀桿懸伸長度不變：橫剖面圓度誤差

（四）刀具的剛度對加工精度的影響刀具的剛度與刀具本身及其安裝組件有關(guān)（四）刀具的剛度對加工精（四）刀具的剛度對加工精度的影響2）刀桿懸伸長度逐漸增加：孔橫剖面圓度、沿軸向直徑均不一致

（四）刀具的剛度對加工精度的影響2）刀桿懸伸長度逐漸增加：孔機(jī)械加工中，毛坯的誤差（主要為形狀和位置誤差），會(huì)以一定的程度反映到工件上，這就是誤差復(fù)映。（五）誤差復(fù)映規(guī)律原因：由于加工余量和材料硬度的變化會(huì)造成切削深度的變化，進(jìn)而造成切削力的變化。變化的切削力作用在工藝系統(tǒng)上，使它的受力變形也發(fā)生相應(yīng)變化。機(jī)械加工中，毛坯的誤差（主要為形狀和位置誤差），會(huì)以一定的程（五）誤差復(fù)映規(guī)律誤差復(fù)映系數(shù)為CFy—徑向切削力系數(shù)f—進(jìn)給量0.75—進(jìn)給量指數(shù)J-工藝系統(tǒng)剛度（五）誤差復(fù)映規(guī)律誤差復(fù)映系數(shù)為CFy—徑向切削力系數(shù)注意：1）工藝系統(tǒng)剛度越大，誤差復(fù)映越??；2）進(jìn)給量越小，誤差復(fù)映越小3）隨著加工次數(shù)增多，誤差復(fù)映減小4）誤差復(fù)映系數(shù)與材料，刀具幾何形狀有關(guān)（五）誤差復(fù)映規(guī)律當(dāng)工件表面加工精度要求高時(shí)，須經(jīng)多次切削才能達(dá)到加工要求。第一次切削的復(fù)映系數(shù)為ε1；第二次切削的復(fù)映系數(shù)為ε2；則該加工表面總的復(fù)映系數(shù)為：ε

=ε1ε2ε3…注意：（五）誤差復(fù)映規(guī)律當(dāng)工件表面加工精度要求高時(shí)，須經(jīng)多次（五）誤差復(fù)映規(guī)律由于ε<1，所以經(jīng)過多次走刀，則可能使毛坯誤差復(fù)映到工件上的誤差減少到公差帶允許值的范圍內(nèi)例：一個(gè)工藝系統(tǒng)，其誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本工序前的圓度誤差0.5mm，為保證本工序0.01mm的形狀精度，本工序最少走刀幾次？解：0.5×(0.25)n≤0.01解得n=3（五）誤差復(fù)映規(guī)律由于ε<1，所以經(jīng)過多次走刀，則可能使毛第二章加工質(zhì)量課件工藝系統(tǒng)熱的主要來源：切削熱，由材料塑性變形、前后刀面摩擦產(chǎn)生，對工件/刀具影響較大；摩擦熱和傳動(dòng)熱，由機(jī)床運(yùn)動(dòng)副的摩擦、電動(dòng)機(jī)的溫升引起，對機(jī)床影響較大；環(huán)境熱源輻射，對精密加工影響較大。4.4工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)熱的主要來源：4.4工藝系統(tǒng)的熱變形機(jī)床熱變形主要表現(xiàn)為：主軸膨脹伸長，軸線位置變化，床身床體扭曲；（一）機(jī)床熱變形引起的誤差機(jī)床熱變形主要表現(xiàn)為：主軸膨脹伸長，軸線位置變化，床身床體扭工件受熱主要來自切削區(qū)域；環(huán)境溫度變化對精密零件/細(xì)長件、薄壁件精度有較大影響；均勻溫度變化，使工件尺寸變化，不均勻溫度變化，使工件形狀變化（例如，單面加工薄壁零件，大尺寸齒輪加工）（二）工件熱變形引起的誤差工件受熱主要來自切削區(qū)域；（二）工件熱變形引起的誤差刀具的熱源主要來自切削熱；（三）刀具熱變形引起的誤差刀具的熱源主要來自切削熱；（三）刀具熱變形引起的誤差車刀的熱變形主要與下列因素有關(guān)：1)提高切削用量，會(huì)使車刀的熱深長量增加；2)車刀熱伸長量與刀桿橫剖面尺寸近似成反比；3)硬質(zhì)合金刀片越厚，車刀熱伸長量越??；4)車刀的熱伸長量與被加工材料的強(qiáng)度極限近似地成正比；5)有冷卻液時(shí)，車刀的熱伸長量可大為減?。ㄈ┑毒邿嶙冃我鸬恼`差車刀的熱變形主要與下列因素有關(guān)：（三）刀具熱變形引起的誤差內(nèi)應(yīng)力總是拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力并存處于平衡狀態(tài)。當(dāng)外界條件發(fā)生變化，則原來的內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，工件將發(fā)生形狀變化，形成新的平衡狀態(tài)——內(nèi)應(yīng)力重新分布。（1）零件不均勻的加熱冷卻（鑄造）；（2）零件材料金相組織變化（淬火）；（3）表面塑性變形、硬化；4.5工件內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力）內(nèi)應(yīng)力總是拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力并存處于平衡狀態(tài)。當(dāng)外界條件發(fā)生

（1）原理誤差（滾齒）；（2）測量誤差（溫度、人為）；（3）調(diào)整誤差（對刀）；4.6其它原因4.6其它原因

（一）誤差的分類:根據(jù)誤差出現(xiàn)的規(guī)律握，加工誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差（又稱偶然誤差）。

1）系統(tǒng)誤差：誤差的大小和方向不變或按一定規(guī)律變化。系統(tǒng)誤差又可分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。

常值系統(tǒng)誤差的數(shù)值不變（導(dǎo)軌歪斜）；

變值系統(tǒng)誤差的大小、方向按一定規(guī)律變化。（例，刀具磨損引起工件尺寸變化）4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法（一）誤差的分類:4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法

2）隨機(jī)誤差（偶然誤差）：誤差出現(xiàn)是偶然的，沒有明顯規(guī)律。系統(tǒng)誤差可以用代數(shù)和進(jìn)行綜合。隨機(jī)誤差不能用代數(shù)和形式綜合，只能用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法處理。（二）分布曲線法

以每種尺寸工件數(shù)與工件總數(shù)（樣本數(shù)）之比為縱坐標(biāo)；工件實(shí)際尺寸為橫坐標(biāo)，得到近似正態(tài)分布曲線圖。例圖4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法2）隨機(jī)誤差（偶然誤差）：誤

（二）分布曲線法隨機(jī)誤差σ引起尺寸分散，常值系統(tǒng)誤差x決定分散帶中心位置，而變值系統(tǒng)誤差如刀具磨損等則使中心位置隨著時(shí)間按一定規(guī)律移動(dòng)。（二）分布曲線法隨機(jī)誤差σ引起尺寸分散，常

（二）分布曲線法利用正態(tài)分布曲線可以分析產(chǎn)品質(zhì)量；可以判斷加工方法是否合適；可以判斷廢品率的大小，從而指導(dǎo)下一批的生產(chǎn)。(x-x)/σ=z，則當(dāng)z=3，即x-x=±3σ時(shí)，則2F(z)=0.9973，即當(dāng)x-x=±3σ時(shí)，零件出現(xiàn)的概率已達(dá)99.73%，在此尺寸范圍之外的零件只占0.27%（二）分布曲線法利用正態(tài)分布曲線可以分析產(chǎn)品質(zhì)量；可以判斷正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)：（例圖）1）曲線相對平均尺寸對稱；2）中間尺寸多、極限尺寸數(shù)極少；3）平均尺寸變動(dòng)僅使曲線整體位移，對曲線形狀無影響；4）參數(shù)б影響曲線形狀。

（二）分布曲線法正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)：（例圖）（二）分布曲線法1）當(dāng)公差T≥6б且公差帶對平均尺寸對稱分布時(shí)，則基本不出現(xiàn)廢品;否則可能會(huì)出廢品。2）若公差T<6б則一定會(huì)出廢品。3）曲線最高點(diǎn)與公差帶中間位置越接近說明加工質(zhì)量越穩(wěn)定。4）曲線越陡峭，說明誤差分布范圍越小，質(zhì)量越穩(wěn)定。5）如果分布曲線中心對公差帶中心發(fā)生了變化，說明出現(xiàn)了常值系統(tǒng)誤差。6）分布曲線形狀發(fā)生了變化，說明出現(xiàn)了偶然性誤差，或誤差干擾因素。正態(tài)分布曲線的應(yīng)用（例圖）1）當(dāng)公差T≥6б且公差帶對平均尺寸對稱分布時(shí)，則基本不4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法（三）點(diǎn)圖法分布曲線法應(yīng)用舉例

4.7加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法（三）點(diǎn)圖法一、表面粗糙度切削加工表面粗糙度形成，主要與以下因素有關(guān)：切削的殘留痕跡；積屑瘤；鱗刺；機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)（一）切削殘留痕跡切削殘留痕跡對表面粗糙度的影響很大，造成切削殘留痕跡的直接原因是切削加工中一些幾何因素的影響。包括：刀具和工件相對運(yùn)動(dòng)軌跡，刀具刀刃的幾何角度與粗糙度，切削加工參數(shù)以及不均勻切削等。（例）

§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度§5表面質(zhì)量的形成及影響因素§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度（一）切削殘留痕跡（1）減小進(jìn)給量f；（2）減小刀具的主、副偏角；（3）增大刀尖圓角半徑；都能減小殘留面積高度，減小表面粗糙度。但（2）和（3）會(huì)增大切削力。例如，寬刃刨刀可獲得較小的表面粗糙度。

§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度§5表面質(zhì)量的形成及影響因素一、表面粗糙度（二）積屑瘤的影響1、積屑瘤及其形成1）形成滯留層：由于高溫、高壓和摩擦阻力的作用，與前刀面接觸的切屑底層流動(dòng)緩慢，稱為滯留層；2）粘附：在一定條件下滯留層停滯不前，脫離切屑粘附在前刀面上