機械制造工程學(xué)第五章機械加工質(zhì)量

機械制造工程學(xué)第五章機械加工質(zhì)量當(dāng)前1頁，總共91頁。

機械加工質(zhì)量包括機械加工精度、機械加工表面質(zhì)量兩個方面。§5-1概述1.機械加工精度

機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的位置）與理想零件幾何參數(shù)相符合的程度。

理想零件的幾何參數(shù)包括：尺寸—零件尺寸的公差帶中心；形狀—絕對準確的形狀（如圓柱面、平面、錐面等）；位置—絕對準確的位置（如平行、垂直、同軸等）一.加工精度和表面質(zhì)量當(dāng)前2頁，總共91頁?！?-1概述2.機械加工表面質(zhì)量

加工表面質(zhì)量，是指零件在加工后的表面層狀態(tài)。

表面粗糙度——加工表面的微觀幾何形狀誤差

表面層的物理、機械性能的變化：

a．表面層的冷作硬化

b．表面層金相組織的變化

c．表面層的殘余應(yīng)力一.加工精度和表面質(zhì)量當(dāng)前3頁，總共91頁。§5-1概述1）對零件耐磨性的影響

2）對配合性質(zhì)的影響

3）對疲勞強度的影響

4）對抗腐蝕性的影響

5）對工作精度的影響二.機械加工精度、表面質(zhì)量對零件使用性能的影響當(dāng)前4頁，總共91頁。當(dāng)前5頁，總共91頁。當(dāng)前6頁，總共91頁。當(dāng)前7頁，總共91頁。當(dāng)前8頁，總共91頁。當(dāng)前9頁，總共91頁。當(dāng)前10頁，總共91頁。第5章機械加工質(zhì)量§5－1概述§5－2加工精度的影響因素§5－3表面質(zhì)量的影響因素§5－4提高加工精度和表面質(zhì)量的途徑當(dāng)前11頁，總共91頁。

在機械加工中，由機床、夾具、刀具和工件所構(gòu)成的系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)。

§5-2加工精度的影響因素1.工藝系統(tǒng)1)工藝系統(tǒng)的幾何誤差2）工藝系統(tǒng)受力變形所引起的誤差3）工藝系統(tǒng)受熱變形所引起的誤差4）工件內(nèi)應(yīng)力所引起的誤差2.工藝系統(tǒng)誤差的組成

工藝系統(tǒng)中的誤差是產(chǎn)生零件加工誤差的根源，因此把工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。當(dāng)前12頁，總共91頁。§5-2加工精度的影響因素一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響

在加工中，由于采用了近似的加工方法、近似的成形運動、近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的加工誤差。。1.原理誤差

如：1）在車床上車削蝸桿車床絲杠與工件速比:

i=（Z1×Z2）/（Z3×Z4）=t/T

（t=πm,工件軸向齒距；T，絲杠螺距）選擇掛輪Z1、Z2、Z3、Z4時，計算值t=πm，近似值，因此存在加工誤差。當(dāng)前13頁，總共91頁。§5-2加工精度的影響因素一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響

在加工中，由于采用了近似的加工方法、近似的成形運動、近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的加工誤差。1.原理誤差

如：1）在車床上車削蝸桿當(dāng)前14頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響1.原理誤差

如：2）齒輪滾刀存在兩種誤差一是為了制造方便，采用阿基米德蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造形誤差；二是由于滾刀切削刃數(shù)有限，切削是不連續(xù)的，因而滾切出的齒輪齒形不是光滑的漸開線，而是折線。當(dāng)前15頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差

機床的幾何誤差來自三方面：機床本身的制造、磨損、安裝、調(diào)整。1）主軸回轉(zhuǎn)誤差

2）導(dǎo)軌誤差

3）機床的傳動誤差“誤差的敏感方向”當(dāng)前16頁，總共91頁?！罢`差的敏感方向”當(dāng)前17頁，總共91頁。“誤差的敏感方向”當(dāng)前18頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉(zhuǎn)誤差

是指主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線在誤差敏感方向的最大變動量。

主軸的運動可分解為三種獨立的運動：徑向跳動軸向竄動角度擺動當(dāng)前19頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸的徑向跳動車削時，純徑向跳動對加工精度的影響加工表面為近似正圓，對工件的圓度影響很小。當(dāng)前20頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸的徑向跳動鏜削時，純徑向跳動對加工精度的影響加工表面為橢圓，對工件的圓度影響較大。當(dāng)前21頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸的軸向竄動對外圓或內(nèi)孔加工，無影響；對端面加工，引起端面對回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差；對螺紋加工，引起螺距的小周期誤差。當(dāng)前22頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差1）主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸的角度擺動車削時，無圓度誤差，但引起錐度誤差；鏜削時，實際孔為橢圓形。當(dāng)前23頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導(dǎo)軌誤差水平面內(nèi)的直線度誤差（彎曲）垂直面內(nèi)的直線度誤差（彎曲）前后導(dǎo)軌之間的平行度誤差（扭曲）當(dāng)前24頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導(dǎo)軌誤差水平面內(nèi)的直線度誤差（彎曲）車削、磨削時，為誤差敏感方向；引起圓柱度誤差當(dāng)前25頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導(dǎo)軌誤差垂直平面內(nèi)的直線度誤差（彎曲）車削、磨削時，為誤差非敏感方向；對加工精度影響很小當(dāng)前26頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導(dǎo)軌誤差垂直平面內(nèi)的直線度誤差（彎曲）車削、磨削時，為誤差非敏感方向；刨削、平面磨削時，為誤差敏感方向。造成平面度或直線度誤差當(dāng)前27頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差2）機床導(dǎo)軌誤差前后導(dǎo)軌之間的平行度誤差（扭曲）兩導(dǎo)軌不平行對加工精度的影響較大，引起工件的形狀誤差（鞍形、鼓形、錐形等）

當(dāng)前28頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響2.機床的幾何誤差3）機床傳動誤差

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。是螺紋、齒輪、蝸輪以及其它按展成原理加工時，影響加工精度的主要因素。傳動元件如齒輪、蝸輪、蝸桿、絲杠、螺母等有制造誤差（主要是影響運動精度的誤差）傳動元件的裝配誤差（主要是裝配偏心）和磨損時，就會破壞正確的運動關(guān)系，使工件產(chǎn)生誤差。當(dāng)前29頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響3.工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差

由于工藝系統(tǒng)的任何一次調(diào)整都不可能絕對準確，所以存在誤差，這種誤差稱為調(diào)整誤差。4.刀具、夾具的制造誤差及工件的安裝誤差當(dāng)前30頁，總共91頁。一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響5.工藝系統(tǒng)磨損所引起的誤差當(dāng)前31頁，總共91頁。工藝系統(tǒng)的剛度§5-2加工精度的影響因素二、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響當(dāng)前32頁，總共91頁。工藝系統(tǒng)的剛度當(dāng)前33頁，總共91頁。工藝系統(tǒng)的剛度當(dāng)前34頁，總共91頁。工藝系統(tǒng)的剛度當(dāng)前35頁，總共91頁。剛度曲線當(dāng)前36頁，總共91頁。剛度曲線當(dāng)前37頁，總共91頁。a)車長軸b）磨內(nèi)孔受力變形對工件精度的影響

當(dāng)前38頁，總共91頁。工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化當(dāng)前39頁，總共91頁。

1－理想的工件形狀；2－k頭≠k尾時車出的工件形狀剛度變化造成工件誤差當(dāng)前40頁，總共91頁。當(dāng)前41頁，總共91頁。當(dāng)前42頁，總共91頁。當(dāng)前43頁，總共91頁。當(dāng)前44頁，總共91頁。當(dāng)前45頁，總共91頁。當(dāng)前46頁，總共91頁。當(dāng)前47頁，總共91頁。當(dāng)前48頁，總共91頁。當(dāng)前49頁，總共91頁。當(dāng)前50頁，總共91頁。當(dāng)前51頁，總共91頁。當(dāng)前52頁，總共91頁。套筒夾緊變形誤差Ⅰ－工件Ⅱ－開口過渡環(huán)當(dāng)前53頁，總共91頁。薄片工件的磨削毛坯翹曲b)電磁工件臺吸緊c)磨后松開，工件翹曲d)磨削凸面e)磨削凹面f)磨后松開，工件平直當(dāng)前54頁，總共91頁。當(dāng)前55頁，總共91頁。機床部件自重引起橫梁變形當(dāng)前56頁，總共91頁。3.減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施§5-2加工精度的影響因素二、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響1）提高工藝系統(tǒng)的剛度機床構(gòu)件自身剛度的提高零部件之間的接觸剛度提高工件安裝的剛度2）提高零部件的剛度提高加工時刀具的剛度加預(yù)緊力當(dāng)前57頁，總共91頁。1.工藝系統(tǒng)的熱源§5-2加工精度的影響因素三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響內(nèi)部熱源：如切削熱、摩擦熱外部熱源：主要來自環(huán)境熱當(dāng)前58頁，總共91頁。2.工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響§5-2加工精度的影響因素三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響1）機床熱變形對加工精度的影響當(dāng)前59頁，總共91頁。當(dāng)前60頁，總共91頁。2.工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響1）機床熱變形對加工精度的影響2）刀具熱變形對加工精度的影響小型零件：尺寸精度大型零件：形狀精度熱平衡時間短，對加工精度影響不顯著當(dāng)前61頁，總共91頁。2.工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響1）機床熱變形對加工精度的影響2）刀具熱變形對加工精度的影響3）工件熱變形對加工精度的影響均勻受熱：如車削、外圓磨削不均勻受熱：銑削、刨削、平面磨削當(dāng)前62頁，總共91頁。3.減少工藝系統(tǒng)受熱變形的措施三、工藝系統(tǒng)受熱變形對加工精度的影響（1）減少并隔離熱源（2）采用熱補償機構(gòu)（3）穩(wěn)定機床溫度場分布（達到熱平衡后在工作）（4）控制環(huán)境溫度當(dāng)前63頁，總共91頁。1.熱加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的誤差§5-2加工精度的影響因素四、工件內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響如:毛坯制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力當(dāng)前64頁，總共91頁。1.熱加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的誤差2.切削加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的誤差§5-2加工精度的影響因素四、工件內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響冷塑變形：表面產(chǎn)生壓應(yīng)力熱塑變形：表面產(chǎn)生拉應(yīng)力當(dāng)前65頁，總共91頁。1.熱加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，引起的誤差2.切削加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，引起的誤差3.冷校直產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起的誤差§5-2加工精度的影響因素四、工件內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響當(dāng)前66頁，總共91頁。4.減小或消除內(nèi)應(yīng)力的措施§5-2加工精度的影響因素四、工件內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)采取適當(dāng)?shù)臒崽幚砗侠戆才殴に嚶肪€當(dāng)前67頁，總共91頁。第5章機械加工質(zhì)量§5－1概述§5－2加工精度的影響因素§5－3表面質(zhì)量的影響因素§5－4提高加工精度和表面質(zhì)量的途徑當(dāng)前68頁，總共91頁?！?-3表面質(zhì)量的影響因素1)幾何因素

切削層殘留面積切削刃自身的表面粗糙度（定尺寸刀具、成型刀具、寬刃刀具）1.切削加工中影響表面粗糙度的因素一、影響表面粗糙度的因素車削、刨削時殘留面積高度當(dāng)前69頁，總共91頁?！?-3表面質(zhì)量的影響因素2)物理因素

刃口圓角、后刀面對工件材料的擠壓、摩擦，使殘留面積扭曲、溝紋加深；切削脆性材料，出現(xiàn)崩碎痕跡；低速切削塑性材料，產(chǎn)生積屑瘤或磷刺；精加工時，切削厚度過薄，刀刃打滑。1.切削加工中影響表面粗糙度的因素一、影響表面粗糙度的因素當(dāng)前70頁，總共91頁。加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響當(dāng)前71頁，總共91頁。磷刺：

在低速切削塑性材料時，切屑與前刀面強烈摩擦發(fā)生冷焊，切屑滯留在前刀面上，切削層受到推擠，從而拉裂基體金屬，在表面上留下片狀毛刺。當(dāng)前72頁，總共91頁?！?-3表面質(zhì)量的影響因素1)砂輪

砂輪的粒度粒度↓

，表面粗糙度↓砂輪的硬度適宜砂輪的修整表面越光滑，表面粗糙度越小2)磨削用量砂輪的速度速度↑，表面粗糙度↓磨削深度深度↑，表面粗糙度↑工件的速度（縱向進給）速度↑，表面粗糙度↑2.磨削加工中影響表面粗糙度的因素一、影響表面粗糙度的因素當(dāng)前73頁，總共91頁?！?-3表面質(zhì)量的影響因素

振動引起加工表面的振動紋，加大表面粗糙度，同時還會縮短刀具和機床的壽命。

主要形式有：自由振動由工藝系統(tǒng)受到外界干擾，或材料硬度不均勻、表面層有缺陷而引起。會迅速衰減，對切削過程影響不大。強迫振動由機床運動部件不平衡、外界振動傳入等因素引起。消除振源或采取隔振措施，即可消除該振動。自激振動

由工藝系統(tǒng)自身的振動特性引起，且不衰減。3.工藝系統(tǒng)的振動對表面粗糙度的影響一、影響表面粗糙度的因素當(dāng)前74頁，總共91頁。§5-3表面質(zhì)量的影響因素自由振動強迫振