第五章-機械制造質量分析與控制

第五章機械制造質量分析與控制AnalysisandControlofMachiningQuality第一節(jié)機械加工精度的基本概念第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析第三節(jié)加工誤差的綜合分析第四節(jié)機械加工表面質量第五節(jié)機械加工過程中振動的基本概念主要內容內容提要一、加工精度與加工誤差二、加工經(jīng)濟精度三、零件獲得加工精度的方法 第一節(jié)機械加工精度的基本概念質量是企業(yè)的靈魂質量的三層含義：設計質量、制造質量、服務質量第一節(jié)機械加工精度的基本概念第一節(jié)機械加工精度的基本概念優(yōu)質、高產(chǎn)、低消耗機械制造企業(yè)的追求：產(chǎn)品的質量是第一位的，沒有質量，高效率、低消耗就失去了意義?？吹竭@些產(chǎn)品，第一印象是高質量第一節(jié)機械加工精度的基本概念產(chǎn)品質量的基礎是零件的加工質量加工精度加工表面質量加工質量的指標：本章主題：加工精度及表面質量的分析與控制三坐標測量加工精度表面質量要求高第一節(jié)機械加工精度的基本概念一、加工精度和加工誤差概念：加工誤差：零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度。實際加工中只要求滿足規(guī)定的公差要求即可。加工精度：零件加工后的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符合程度。第一節(jié)機械加工精度的基本概念加工精度是由零件圖紙或工藝文件以公差T給定的，而加工誤差則是零件加工后的實際測得的偏離值。一般說，當加工誤差<T時，就保證了加工精度。一批零件尺寸的加工誤差分布與加工精度要要求加工誤差與加工成本C成反比關系。用同一種加工方法，如欲獲得較高的精度，就會降低生產(chǎn)率，增加生產(chǎn)成本；反之亦然。

第一節(jié)機械加工精度的基本概念二、加工經(jīng)濟精度加工成本與加工誤差之間的關系第一節(jié)機械加工精度的基本概念上述成本與誤差反比關系在一定范圍內才比較明顯，如右圖中AB段。成本增加，加工誤差較小不明顯誤差增大，加工最低成本不變在A點左側，即使成本提高的很多，但精度提高很少乃至不能提高。在B點右側，即使工件精度要求很低，也必須耗費一定的最低成本。

一種加工方法介于A、B之間的精度為經(jīng)濟加工精度尺寸精度宏觀幾何形狀精度：圓度、圓柱度、平面度等位置精度：同軸度、平行度、圓跳動等加工精度表面質量物理機械性能表層冷作硬化表層金相組織變化表層殘余應力制造質量微觀幾何形狀誤差：表面粗糙度波度第一節(jié)機械加工精度的基本概念第一節(jié)機械加工精度的基本概念三、零件獲得加工精度的方法尺寸精度、形狀精度和位置精度。零件加工精度包括：加工精度：零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和表面間相互位置)，與理想幾何參數(shù)的符合程度。其偏離程度稱為加工誤差。

獲得加工精度的方法：試切法：適用于單件、小批生產(chǎn)調整法：適用于成批、大量生產(chǎn)定尺寸刀具法：常用于孔、螺紋和成形表面的加工自動控制法：尺寸精度位置精度劃線找正法獲得加工精度的方法軌跡法：刀具與工件相對運動軌跡直接找正法形狀精度夾具定位法成形刀具法：成形刀具展成法：刀具與工件作展成運動第一節(jié)機械加工精度的基本概念第一節(jié)機械加工精度的基本概念一）獲得形狀精度的方法利用切削運動中刀具刀尖的運動軌跡形成被加工表面的形狀。這種加工方法所能達到的精度，主要取決于這種成形運動的精度。1)軌跡法：車刀刀尖1的運動軌跡形成了工件的表面形狀，車刀運動的精度決定了工件的形狀精度。第一節(jié)機械加工精度的基本概念利用成形刀具刀刃的幾何形狀切出工件的形狀。這種方法所能達到的精度，主要取決于刀刃的形狀精度和刀具的裝夾精度。

2)成形法：成形銑刀刀刃幾何形狀銑出工件表面形狀；精度由刀具形狀和裝夾決定。典型：齒輪成形加工第一節(jié)機械加工精度的基本概念利用刀具和工件作展成切削運動，刀刃在被加工面上的包絡面形成的成形表面。這種加工方法所能達到的精度，主要取決于機床展成運動的傳動鏈精度與刀具的制造精度。3)展成法：滾齒法加工齒輪，滾刀刀刃在被切齒輪上形成的包絡線即為齒形，滾刀主運動與被切齒輪轉速必須符合設定要求，以保證加工精度。第一節(jié)機械加工精度的基本概念二）獲得位置精度的方法零件位置精度的獲得主要取決于工件的定位（裝夾）和加工方法。工件在一次裝夾下加工多個表面時，這些表面之間的相互位置精度一般較高，主要取決于機床的精度。利用組合刀具或一把刀具上的幾個刀刃，同時加工工件上的多個表面，則這些表面之間的相互位置精度一般也較高，主要取決于刀具的精度。第一節(jié)機械加工精度的基本概念三）獲得尺寸精度的方法先試切部分加工表面，測量后，適當調整刀具相對工件的位置，再試切，再測量，當被加工尺寸達到要求后，再切削整個待加工面。

1)試切法：試切法效率低，精度主要取決于工人技術，用于單件小批生產(chǎn)試切測量調整車刀第一節(jié)機械加工精度的基本概念用具有一定尺寸精度的刀具（如絞刀、擴孔鉆、鉆頭等）來保證被加工工件尺寸精度的方法（如鉆孔）。2)定尺寸刀具法：定尺寸刀具法生產(chǎn)率較高，操作簡便，加工精度較穩(wěn)定。鉆頭的尺寸保證了加工孔的尺寸第一節(jié)機械加工精度的基本概念利用機床上的定程裝置、對刀裝置或預先調整好的刀架，使刀具相對機床或夾具滿足位置精度要求，然后加工一批工件。該法需要采用夾具實現(xiàn)裝夾。3)調整法：調整法生產(chǎn)效率高，加工精度較穩(wěn)定，常用于中批以上的生產(chǎn)調整法銑槽第一節(jié)機械加工精度的基本概念工件達到要求的尺寸時，自動停止加工。又分自動測量和數(shù)字控制兩種，前者機床上具有自動測量工件尺寸的裝置，在達到要求時，停止進刀。后者是根據(jù)預先編制好的機床數(shù)控程序實現(xiàn)進刀的。4)自動控制法：自動控制法生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，目前機械加工的發(fā)展方向數(shù)控機床自動控制原理框圖第五章機械制造質量分析與控制第一節(jié)機械加工精度的基本概念第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析

第三節(jié)加工誤差的綜合分析第四節(jié)機械加工表面質量內容概要原理誤差；機床誤差； 調整誤差； 工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響；工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差；內應力引起的變形；保證和提高加工精度的途徑。

影響加工精度的因素：工藝系統(tǒng)：機床、夾具、刀具和工件等組成的系統(tǒng)。原始誤差：工藝系統(tǒng)中直接引起加工誤差的因素。

工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動誤差與初始狀態(tài)有關與工藝過程有關原始誤差第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析一、原理誤差采用近似的加工運動或近似的刀具輪廓產(chǎn)生原因為了得到規(guī)定的零件表面，在工件和刀具的運動之間建立的某種聯(lián)系加工原理螺紋加工，主軸轉速與車刀進給速度的聯(lián)系由傳動機構保證成形銑削，銑刀軌跡由靠模保證第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析如果采用理想的加工原理，完全準確的運動聯(lián)系，完美的刀刃或靠模形狀，則不存在原理誤差，但其成本過高，并非完全必要原理誤差合理性磨凸輪軸，砂輪進給精度不能無限提高，存在近似滾齒時，滾刀包絡線形成折線表面，并非光滑漸開線第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析二、機床誤差

靜誤差：在沒有切削載荷的情況下測得的各項誤差;

靜誤差對加工精度影響的分析導軌誤差主軸誤差傳動鏈誤差主要分析對加工精度影響重要的以下三點：

機床誤差來源：機床本身的制造、磨損和安裝。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析1)導軌誤差導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。尾架導軌刀架導軌第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析在垂直面內的直線度（彎曲）在水平面內的直線度（彎曲）前后導軌的平行度（扭曲）

車床和磨床的床身導軌誤差的三個方面導軌在垂直面內的直線度導軌在水平面內的直線度導軌扭曲形成的加工誤差

此項誤差使刀尖在水平面內產(chǎn)生移Δy

,造成工件在半徑方向的誤差ΔRy

(這時ΔRy=Δy),使工件表面產(chǎn)生圓柱度誤差.第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析

－導軌誤差第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析

－導軌誤差前后導軌的平行度誤差（扭曲度）

3

由于導軌發(fā)生了扭曲,使刀尖相對于工件在水平和垂直兩個方向上產(chǎn)生偏移.設車床中心高為H,導軌寬度為B,則導軌扭曲量Δ引起工件半徑的變化量ΔRy為:

通常,車床H/B≈2/3；外圓磨床H/B≈1,可見此項誤差對加工精度影響很大,會導致工件產(chǎn)生圓柱度誤差.第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析

－導軌誤差第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析原始誤差所引起的刀刃與工件間的相對位移，如果產(chǎn)生在加工表面的法線方向，則對加工誤差有直接的影響；如果產(chǎn)生在加工表面的切線方向，就可以忽略不計。把加工表面的法向稱之為誤差的敏感方向。誤差的敏感方向臥式車床刀架導軌直線度誤差

為水平面誤差；為垂直面誤差；橋形平尺千分表床身橋板磁力表座推拉橋板在床身之外，平行于導軌面放置一橋型平尺，將磁力表座固定在橋板上，千分表表頭抵向橋型平尺的工作表面上，在導軌的全長上推拉橋板，千分表讀數(shù)的最大代數(shù)差就是導軌的綜合原始誤差。一種檢測機床導軌精度的方法第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析

－導軌誤差

影響導軌誤差的其它因素：導軌導向精度,除受導軌制造誤差的影響外,還受機床安裝是否正確,地基是否堅固,導軌的潤滑狀況,磨損的均勻性,導軌的熱變形以及運動部件的重心移動和過大切削力引起的導軌彈性變形等因素的影響.提高機床導軌精度的措施：提高機床導軌、溜板的制造精度及安裝精度，采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導軌、貼塑導軌、滾動導軌、靜壓導軌、導軌表面淬火等措施提高導軌的耐磨性，正確安裝機床和定期檢修等。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析

－導軌誤差第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析2)主軸誤差概念后軸承前軸承軸頸圓心稱主軸軸心主軸軸心連線稱幾何軸線理想軸線對于主軸的要求，就是在運轉的情況下，能保持軸心線的位置穩(wěn)定不變，也就是回轉精度；實際上主軸在每一瞬時回轉軸線的空間位置都是變動的，即存在著回轉誤差。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析主軸旋轉過程中，幾何軸線的位置不斷變化，在任何瞬間，主軸一方面繞自己的幾何軸線旋轉，另一方面這根幾何軸線還相對于主軸理想回轉軸線作相對運動。主軸誤差的描述運動形式可分解為：純軸向竄動純徑向移動純角度擺動純軸向竄動：影響車端面時工件端面的垂直度、平面度和工件的軸向尺寸；影響車螺紋時的螺距。徑向圓跳動：影響工件圓柱面的圓度和圓柱度。角度擺動：影響工件圓柱面的圓柱度和端面的形狀。主軸回轉誤差實際上是上述三種誤差形式的合成。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析主軸回轉誤差的基本形式車床上車削鏜床上鏜削內、外圓端面螺紋孔端面徑向圓跳動近似真圓（理論上為心臟線形）無影響橢圓孔（每轉跳動一次時）無影響純軸向竄動無影響平面度、垂直度（端面凸輪形）螺距誤差無影響平面度垂直度純角度擺動近似圓柱（理論上為錐形）影響極小橢圓柱孔（每轉擺動一次時）平面度（馬鞍形）

機床主軸回轉誤差產(chǎn)生的加工誤差

不同的加工方法，主軸回轉誤差所引起的加工誤差也不同

在車床一類機床上，主軸的受力方向一定，孔表面接觸點幾乎不變。這時主軸軸頸的圓度誤差將傳給工件，而軸套孔的誤差則對加工精度的影響較小。在鏜床一類機床上，作用在主軸上的切削力是隨鏜刀而旋轉的，軸表面接觸點變，因此軸套孔的圓度誤差將傳給工件，而與軸頸圓度誤差對加工精度影響較小

影響主軸回轉誤差的因素：主軸支撐軸頸的誤差、軸承的誤差、軸承的間隙、箱體支撐孔的誤差、與軸承相配合零件的誤差及主軸剛度和熱變形等。對于不同類型的機床，其影響因素也是不相同的。

提高主軸回轉精度的措施：提高軸承精度，提高主軸軸頸、箱體支撐孔及與軸承相配合零件有關表面的加工精度和裝配精度，對高速主軸部件進行動平衡，對滾動軸承進行預緊等。

第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析主軸回轉精度的測量傳統(tǒng)測量方法：將一根精密心棒插入主軸孔，在其周圍表面的兩處及端部打表。傳統(tǒng)方法存在一定不足，當前先進的測量方法是通過傳感器在主軸以工作速度旋轉的情況下進行采樣，然后進行分析處理，得出主軸的各項誤差

第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析2)傳動鏈誤差齒輪、蝸輪、螺紋、絲桿等表面的形成，要求刀具和工件之間有嚴格的運動關系。這種相連的運動關系是由機床的傳動系統(tǒng)即傳動鏈來保證的傳動鏈誤差的概念：傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析如此復雜的傳動機構，各零件加工誤差，安裝誤差都將造成傳動鏈誤差第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析盡可能縮短傳動鏈，減少誤差源數(shù)n。盡可能采用降速傳動；盡可能使末端傳動副采用大的降速比；末端傳動元件應盡可能地制造得精確些。提高傳動元件的制造精度和裝夾精度，盡可能地提高傳動鏈中升速傳動元件的精度。提高傳動鏈的傳動精度的措施：第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析三、調整誤差在機械加工的每一個工序中，總是要進行這樣或那樣的調整工作。由于調整不可能絕對地準確，也就帶來了一項原始誤差，即調整誤差；在活塞加工中，就存在著許多工藝系統(tǒng)的調整問題，例如：

機床的調整；夾具的調整；刀具的調整。1）試切法調整

——在小批量生產(chǎn)中廣泛采用。誤差來源有三種：1.測量誤差2.加工余量的影響3.微進給誤差第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析微進給誤差——在試切的最后一刀時，總是要微量調整一下車刀（或砂輪）的徑向進給量。這時常會出現(xiàn)進給機構的“爬行”現(xiàn)象，結果刀具的實際徑向移動比手輪上轉動的刻度數(shù)要偏大或偏小些，以致難于控制尺寸的精度，造成了加工誤差。

操作工人深刻了解爬行現(xiàn)象是在極低的進給速度下才產(chǎn)生的，因此常常采用了兩種措施：一種是在微量進給以前先退出刀具，然后再快速引進刀具到新的手輪刻度值，中間不加停頓，使進給機構滑動面間不產(chǎn)生靜摩擦；另一種是輕輕敲擊手輪，用振動消除靜摩擦。

第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析2）按定程機構調整——在大批量生產(chǎn)中廣泛采用行程擋塊、靠模、凸輪等機構保證加工精度。這時候，這些機構的制造精度和調整，以及與它們配合使用離合器、電氣開關、控制閥等的靈敏度就成了影響誤差的主要因素；3）按樣件或樣板調整——在大批量生產(chǎn)中用多刀加工時，常用專門樣件來調整刀刃間的相對位置，如活塞槽半精車和精車時就是如此。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析四、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響1、現(xiàn)場加工中工藝系統(tǒng)受力變形的現(xiàn)象：第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析四、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響1、現(xiàn)場加工中工藝系統(tǒng)受力變形的現(xiàn)象：在車床上加工一根細長軸時，可以看到在縱向走刀過程中切屑的厚度起了變化，越到中間，切屑層越薄，加工出來的工件出現(xiàn)了兩頭細中間粗的腰鼓形誤差；舊車床上加工剛性很好的工件時，經(jīng)過粗車一刀后，再要精車的話，有時候不但不把刀架橫向進給一點，反而要把它反向退回一點，才能保證精車時切去極薄的一層以滿足加工精度和表面粗糙度的要求；第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析2、機床部件剛度及其特點在切削力的作用下，刀具(由于工藝系統(tǒng)的受力變形)和工件相對退讓；設讓刀距離為y，則工藝系統(tǒng)在Y方向的剛度是：由于切削過程中切削力是不斷地變化的，工藝系統(tǒng)在動態(tài)下產(chǎn)生的變形不同于靜態(tài)下的變形，這樣就有靜剛度和動剛度的區(qū)別。

工藝系統(tǒng)的剛度第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析工藝系統(tǒng)的剛度的計算若有一根棒料裝夾在卡盤中，則可以按照材料力學中的懸臂梁公式，把這根棒料的剛度k，直接計算出來：如圖表示在頂尖間加工棒料時工件的受力變形。根據(jù)經(jīng)驗得知，可以把它近似地當作兩端架在自由支承上的梁。由材料力學可知，當載荷施加在梁的中間時，產(chǎn)生的彈性位移為最大：第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析遇到由若干零件組成的部件時，剛度問題就比較復雜。迄今還沒有合適的計算方法，需要用實驗的方法來加以測定。

在車床兩頂尖之間，安裝一根短而粗的心軸，并在刀架上裝上一個螺旋加力器，在加力器和心軸之間放一個測力環(huán)；轉動加力器的加力螺釘，刀架與心軸之間便產(chǎn)生了作用力，力的大小由測力環(huán)中的千分表3讀出；在這個力的作用下，刀架的位移可以由裝在床身上的千分表4直接測出，頭架和尾架的位移則可由千分表1和2測出。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析接觸變形(零件與零件間接觸點的變形）；表面的接觸情況一般情況下，表面愈粗糙，接觸剛度愈小，表面宏觀幾何形狀誤差愈大，實際接觸面積愈小，接觸剛度愈小；材料硬度高，屈服極限也高，塑性變形就小，接觸剛度就大；表面紋理方向相同時，接觸變形較小，接觸剛度就大。

第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析薄弱零件本身的變形；（a）所示為刀架和其它溜板中常用的楔鐵。由于結構薄而長，剛度很差，再加上不易做得平直，接觸不良，因此在外力作用下，楔鐵容易發(fā)生很大的變形，使刀架的剛度大為降低；b)所示為軸承套和軸頸、殼體的接觸情況。由于軸承套本身的形狀誤差而形成局部接觸。在外力的作用下，軸承套就象彈簧一樣，產(chǎn)生了較大的變形，使這個軸承部件的剛度大為降低；只有在薄弱環(huán)節(jié)完全壓平以后，部件的剛度才逐漸提高，這類部件的剛度曲線如圖（c）所示，其剛度具有先低后高的特征。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析間隙的影響：在剛度試驗中如果在正反兩個方向加載荷，便可發(fā)現(xiàn)間隙對變形的影響，如圖所示。在加工過程中，如果是單向受力，使零件始終靠在一面，那么間隙對位移沒有什么影響。但如果象鏜頭、行星式內圓磨頭等受力方向經(jīng)常改變的軸承，則間隙引起的位移對加工精度的影響就比較重要了。先不考慮的影響，圖中所示的刀架在切削時受到兩個方向的力、，產(chǎn)生了兩個方向的變形y、z；部件的變形和單個零件的變形不同，Y方向的位移，不但和

有關，而且和切削分力、的大小都有關系；施力方向的影響a) b)第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析3、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)在受力情況下的總位移是各個組成部分位移y機床、y夾具、y刀具、y工件的迭加：當知道了工藝系統(tǒng)的各個組成部分的剛度以后，就可以求出整個工藝系統(tǒng)的剛度。

第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析由于受力點位置的變化而產(chǎn)生的工件形狀誤差；工藝系統(tǒng)的剛度除了受到各組成部分的剛度的影響之外，還有一個很大的特點，那就是隨著受力點的位置的變化而變化；為了說明這個問題，以在車床頂尖間加工的光軸為例。先假定工件短而粗，剛度很高，它在受力下的變形比之機床、夾具、刀具的變形小到可以忽略不計，則工藝系統(tǒng)的總位移完全取決于機床頭尾座(包括頂尖)和刀架（包括刀具)的位移；第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析當車刀走到如圖示的位置時，在切削力的作用下（圖中僅表示出)，頭座由A位移到A′，尾座由B位移到B′，刀架由C位移到C′，它們的位移分別為y頭座、y尾座、y刀架。此時工件的軸心線由AB位移到A′B′，則在切削點處的位移yx為：由于所以第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析設FA、FB為所引起的在頭、尾座處的作用力，則代入上式，得到又因第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析可見:工藝系統(tǒng)的剛度在沿工件軸向的各個位置是不同的，所以加工后工件各個橫截面上的直徑尺寸也不相同，造成了加工后工件的形狀誤差(如錐度、鼓形、鞍形等)。圖(a)、(b)、(c)表示在內圓磨床、單臂龍門刨床和臥式鏜床上加工時工藝系統(tǒng)中對加工精度起決定性作用的部件的變形狀況。它們都是隨著施力點位置的變化而變化的。圖(d)表示同樣的鏜孔加工，采用了工件進給而鏜桿不進給的方式，工藝系統(tǒng)剛度不隨施力點位置的變動而起變化，同時，鏜桿受力情況從懸臂梁變成簡支梁，從而大大地提高了加工精度。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析由于切削力變化引起的加工誤差-誤差復映規(guī)律由于毛坯加工余量和材料硬度的變化，在加工過程中引起了切削力的變化，進而引起工藝系統(tǒng)受力變形的變化，產(chǎn)生了工件的尺寸誤差和形狀誤差。在工件每一轉的過程中，切削深度將從最小值增加到最大值，然后再減小，切削深度的變化引起了切削力變化；偏心毛坯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)生了相應的變化。切削力大時，變形也大；切削力小時，變形相應地變小；誤差復映加工偏心毛坯之后得到的工件仍然是略有偏心的。這種現(xiàn)象在工藝學中稱為誤差復映。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析上式表示了加工誤差與毛坯誤差之間的比例關系，說明了“誤差復映”的規(guī)律，定量地反映了毛坯誤差經(jīng)加工所減小的程度，稱之為“誤差復映系數(shù)”；可以看出：工藝系統(tǒng)剛度越高，ε越小，也即是復映在工件上的誤差越小。當加工過程分成幾次走刀進行時，每次走刀的復映系數(shù)為：、、，則總的復映系數(shù)

由于總是小于，復映系數(shù)總是小于1，經(jīng)過幾次走刀后，降到很小的數(shù)值，加工誤差也就降到允許的范圍以內。其它作用力引起工藝系統(tǒng)受力變形的變化所產(chǎn)生的加工誤差：機械加工中除了切削力作用于工藝系統(tǒng)之外，還作用著其它的力，如夾緊力、工件的重量、機床移動部件的重量、傳動力以及慣性力等，這些力也能使工藝系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)的受力變形發(fā)生變化，也會產(chǎn)生加工誤差：1)、夾緊力引起的影響:對于剛性較差的工件，若是夾緊時施力不當，也常引起工件的形狀誤差；第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析最常見的是用三爪卡盤夾持薄壁套筒鏜孔。夾緊后套筒成為棱圓狀

[圖(a)]，雖然鏜出的孔成正圓形[圖(b)]，但松夾后，套筒的彈性恢復使孔產(chǎn)生了三角棱圓形[圖(c)]。所以在生產(chǎn)中采用在套筒外加上一個厚壁的開口過渡環(huán)[圖8(d)]，使夾緊力均勻地分布在薄壁套筒上，從而減少了變形；

第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析由于機床部件和工件本身重量及它們在移動中位置的變化而引起的加工誤差；在大型機床上，機床部件在加工中位置的移動改變了部件自重對床身、橫梁、立柱的作用點位置，也會引起加工誤差。機床部件和工作自重所引起的誤差第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析圖(a)、(b)表示大型立車在刀架的自重下引起了橫梁的變形，形成了工件端面的不平度和外圓上的錐度。工件的直徑愈大，加工誤差也愈大；第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析4、減少工藝系統(tǒng)受力變形的途徑減少工藝系統(tǒng)受力變形是機械加工中保證質量和提高效率的有效途徑。根據(jù)生產(chǎn)實際的經(jīng)驗，可以歸納為下列幾個方面：提高工藝系統(tǒng)中零件間的配合表面質量，以提高接觸剛度;設置輔助支承提高部件剛度;當工件剛度成為產(chǎn)生加工誤差的薄弱環(huán)節(jié)時，縮短切削力作用點和支承點的距離也可以提高工件的剛度;第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析在卡盤加工中用了后頂尖支承后，比不用后頂尖時，工件剛度的提高更為顯著[圖(c)]。不用后頂尖時(當力作用在工件自由端時)；用后頂尖時（當力作用在工件中心時）。五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差在機械加工中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下，常產(chǎn)生復雜的變形，破壞工件與刀具的相對位置和運動的準確性，造成工件的加工誤差。熱變形對加工精度的影響較大，特別是精密加工和大件加工中，熱變形所引起的加工有時占到加工誤差的40%-70%。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)的熱變形及其熱源機床的熱變形及其對加工精度的影響減少機床熱變形對加工精度影響的基本途徑刀具的熱變形及其對加工精度的影響工件的熱變形第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析工藝系統(tǒng)的熱變形及其熱源工藝系統(tǒng)的熱源工藝系統(tǒng)內部產(chǎn)生的內部熱源工藝系統(tǒng)外部產(chǎn)生的外部熱源切屑、摩擦、派生熱環(huán)境溫度、輻射熱第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析工藝系統(tǒng)的熱變形及其熱源切屑、摩擦、派生熱切削過程中,切削金屬層的彈性、塑性變形及刀具、工件、切屑間摩擦消耗的能力絕大多數(shù)轉化為切削熱。這些熱能量以不同的比例傳給工件、刀具、切屑以及周圍的介質。切削中的部分切削熱由切屑、切削液傳給機床機身,摩擦熱由潤滑油傳給機床各處,從而使機床產(chǎn)生熱變形。這部分熱源稱為派生熱源。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析工藝系統(tǒng)的熱變形及其熱源環(huán)境溫度、輻射熱一般來說,工作地周圍環(huán)境隨氣溫而變化,而且不同位置處的溫度也各不相同,這種環(huán)境溫度的差異有時也會影響加工密度。如加工大型精密件往往需要較長時間(有時時甚至需要同個晝夜)。由于晝夜溫差使工藝系統(tǒng)熱變形不均勻,從而產(chǎn)生加工誤差。來自陽光、照明燈、暖氣設備及人體等。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析機床的熱變形及其對加工精度的影響由于各類機床的結構和工作條件相差很大，所以引起機床熱變形的熱源和變形形式也是多種多樣的。機床的主傳動系統(tǒng)機床導軌的摩擦液壓系統(tǒng)根據(jù)機床的熱源分類如各種液壓機床。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析機床的熱變形及其對加工精度的影響熱源的熱量,一部分傳給周圍介質,一部分傳給熱源近處的機床零部件和刀具,以致產(chǎn)生熱變形,影響加工密度。由于機床各部分的體積較大,熱容量也大,因而機床熱變形進行得緩慢(車床主軸箱一般不高于60℃)。實踐表明,車床部件中受熱最多變形最大的是主軸箱,其他部分如刀架、尾座等溫升不高,熱變形較小。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析車床主軸前軸承的溫升最高。對加工精度影響最大的因素是主軸軸線的抬高和傾斜。實踐表明主軸抬高是主軸軸承溫度升高引起主軸箱變形的結果,它約占總抬高量的70%。由床身熱變形所引起的抬高一般小于30%。影響主軸傾斜的主要原因是床身的受熱彎曲,它約占總傾斜量的75%。主軸前后軸承的溫差所引起的主軸傾斜只占25%。機床的熱變形及其對加工精度的影響機床在工作狀況下熱變形趨勢圖

車床的熱變形

萬能銑床的熱變形第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析機床的熱變形及其對加工精度的影響平面磨床的熱變形雙端面磨床的熱變形機床在工作狀況下熱變形趨勢圖第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析減少機床熱變形對加工精度影響的基本途徑

結構措施熱對稱結構在設計上使關鍵件的熱變形避開加工誤差的敏感方向合理安排支承的位置，使產(chǎn)生熱位移的有效部分縮短均衡關鍵件的溫升，避免彎曲變形隔離熱源可以從根本上減少機床的熱變形對發(fā)熱量大的熱源采用足夠冷卻的措施第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析刀具的熱變形及其對加工精度的影響切削過程中，一部分切削熱傳給刀具，盡管這部分熱量很少(高速車削時只占1%~2%)，但由于刀體較小，熱容量較小，因此，刀具的溫度仍然很高

高速鋼車刀的工作表面溫度可達700~800℃。刀具受熱伸長量一般情況下可達到0.03~0.05mm。從而產(chǎn)生加工誤差,影響加工精度。

總的來說，刀具能夠迅速達到熱平衡，刀具的磨損又能與刀具的受熱伸長進行部分的補償，故刀具熱變形對加工質量影響并不顯著。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析刀具連續(xù)工作時的熱變形引起的加工誤差；刀具間歇工作時的熱變形引起的加工誤差；刀具連續(xù)工作時，如車削長軸或在立車床車大端面，傳給刀具的切削熱隨時間不斷增加，刀具產(chǎn)生熱變形而逐漸伸長，工件產(chǎn)生圓度誤差或平面度誤差。刀具的熱變形及其對加工精度的影響工件的熱變形

工件在機械加工中所產(chǎn)生的熱變形，主要是由于切削熱的作用。有些大型零件同時還受環(huán)境溫度變化的影響（如機床床身導軌）。對于不同的加工方式，切削熱傳入工件的比例是不同的。對于車、銑、刨、立鏜、外拉削等切削流暢、切削和刀具的摩擦較小的情況，大部分切削熱被切屑帶走，傳入工件的熱量為10%左右對于鉆孔，由于鉆頭橫刃的擠壓作用，切屑與排屑溝的摩擦以及散熱條件不好等原因，鉆孔是所產(chǎn)生的熱量約50%進入工件磨削時，約有84%的磨削熱傳入工件在臥鏜鑄鐵工件時，切屑幾乎全部留在孔內，傳給切屑的熱量又傳給了工件四種不同的加工方式第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析工件的熱變形

即使是同一加工方式，同樣的熱量，由于工件受熱體積不同，引起溫升的熱變形也不一樣。工件的裝夾方式對工件熱變形也有影響內圓磨床磨短薄壁套內孔時，雖可看作均勻受熱，但由于在夾壓點處的散熱條件好，該處的溫升較其它部分低，故加工完畢冷卻后工件出現(xiàn)棱圓形的圓度誤差在兩死頂尖間加工軸件，因頂尖不能軸向移動，則工件的熱升長受阻導致兩頂尖間產(chǎn)生軸向力，使工件彎曲變形，加工后呈鞍形形狀誤差。工件受熱的均勻與否，對熱變形的影響也很大，若工件單面受熱，就容易產(chǎn)生彎曲第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析工件的熱變形另外，在某些情況下，工件熱變形對粗加工精度的影響也必須注意。例如，在工序集中的組合機床上、在流水線、自動生產(chǎn)線以及數(shù)控機床上進行加工時，就必須從熱變形的角度來考慮工序和工步的順序安排。若粗加工工序以后，緊接著是精加工工序，必須引起工件的尺寸和和形狀誤差。第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析工件的熱變形

減少工件熱變形對加工精度的影響采取的措施在切削區(qū)域施加充分的冷卻液；提高切削速度或進給量，使傳入工件的熱量減少；工件在精加工前有充分時間間隙，使它得到足夠的冷卻；勿讓刀具和砂輪過分磨鈍就進行刃磨和修正，以減少切削熱和磨削熱；使工件在夾緊狀態(tài)下有伸縮的自由如高速切削和高速磨削如采用彈簧后頂尖氣動后頂尖第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑：減小發(fā)熱加強散熱能力在結構設計中采取措施控制溫度變化均衡溫度場雙立柱例子縮短機床預熱期在機床適當位置加附加熱源主軸前軸承等隔離發(fā)熱源強制冷卻加工前機床高速空轉第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析六、內應力引起的變形毛坯制造中產(chǎn)生的內應力冷校直帶來的內應力切削（磨削）帶來的內應力在主軸和箱體加工中，都安排有時效處理的工序，目的是為了消除工件的內應力。當外部的載荷去除以后，仍殘存在工件內部的應力。內應力是由于金屬內部宏觀的或微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。其外界因素就來自熱加工和冷加工。切削（磨削）過程中形成的力和熱，使被加工工件的表面層產(chǎn)生了內應力第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析六、內應力引起的變形毛坯制造中產(chǎn)生的內應力在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程中，由于各部分冷熱收縮不均勻以及金相組織轉變的體積變化，使毛坯內部產(chǎn)生了相當大的內應力。具有內應力的毛坯由于內應力暫時處于相對平衡的狀態(tài)，在短時期內還看不出有什么變動。但在切削去某些表面部分以后，就打破了這種平衡，內應力重新分布，零件就明顯地出現(xiàn)了變形。六、內應力引起的變形毛坯制造中產(chǎn)生的內應力(a)(b)鑄件因內應力而引起的變形一個內外壁厚相差較大的鑄件冷卻過程大致如下：由于壁1和2比較薄，散熱較易，所以冷卻較快；壁3比較厚，所以冷卻較慢。冷卻完成之后，壁3受到了拉應力，壁1和2受到壓應力，形成了相互平衡的狀態(tài)。在這個鑄件的璧2上開一個口，，則壁2的壓應力消失，鑄件在壁3和1的內應力作用下，壁3收縮，壁1伸長，鑄件就發(fā)生彎曲變形，直至內應力重新分布達到新的平衡為止。六、內應力引起的變形冷校直帶來的內應力絲枉一類的細長軸經(jīng)過車削以后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內應力要重新分布，產(chǎn)生彎曲，如右圖（a）所示。冷校直就是在原有變形的相反方向加力F，使工件向反方向彎曲，產(chǎn)生塑性變形，以達到校直的目的第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析七、保證和提高加工精度的途徑（自學）第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析第五章機械制造質量分析與控制第一節(jié)機械加工精度的基本概念第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析第三節(jié)加工誤差的綜合分析第四節(jié)機械加工表面質量第三節(jié)加工誤差的綜合分析一、加工誤差的性質：系統(tǒng)性誤差——連續(xù)加工一批零件時，這類誤差的大小和方向保持不變，或是按一定的規(guī)律而變化。前者稱為常值系統(tǒng)性誤差，后者稱為變值系統(tǒng)性誤差。隨機性誤差——在加工一批零件中，這類誤差的大小和方向是不規(guī)律地變化著的。毛坯誤差（余量大小不一，硬度不勻等)的復映、定位誤差（基準面尺寸不一，間隙影響等)、夾緊誤差（夾緊力大小不一）、多次調整的誤差、內應力引起的變形誤差等等都是隨機性誤差項目系統(tǒng)性誤差隨機性誤差常值性系統(tǒng)性誤差變值性系統(tǒng)性誤差定義連續(xù)加工一批零件時，誤差的大小和方向保持不變或基本不變連續(xù)加工一批零件時，誤差的大小和方向按一定的規(guī)律變化連續(xù)加工一批零件時，誤差的大小和方向是隨機變化的特點與加工順序無關；預先可以估計；較易完全消除；不會引起工件尺寸波動；不會影響尺寸分布曲線的形狀與加工順序有關；預先可以估計；較難完全消除；會造成工件尺寸的增大或縮?。挥绊懗叽绶植记€的形狀預先不能估計；不能完全消除，只能減??；工件尺寸忽大忽小，造成一批工件的尺寸分散；機械加工中，工件的尺寸誤差是由很多相互獨立的隨機誤差綜合作用的結果，如果其中沒有一個隨機誤差是起決定作用的，則加工后工件的尺寸將呈正態(tài)分布

σ—均方根偏差－算術平均值對正態(tài)分布曲線的影響標準正態(tài)分布:

當=0，σ=1時的正態(tài)分布稱為標準正態(tài)分布，其概率密度為：在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常需要把非標準正態(tài)分布進行轉化，以便于查表計算。令，可得

為標準正態(tài)分布的積分，可通過查表求得。工件尺寸在某區(qū)間（范圍）內的頻率:

生產(chǎn)上感興趣的往往是工件為某一尺寸的概率是多大，而是加工工件尺寸落在某一區(qū)間（x1≤x≤x2）的概率是多大。第三節(jié)加工誤差的綜合分析兩類誤差解決途徑：系統(tǒng)性誤差——可以在查明其大小和方向后，通過相應的調整或檢修工藝裝備的辦法來解決，有時候還可以人為地用一種常值誤差去抵償本來的常值誤差。例如：刀具的調整誤差引起的工件的加工誤差就是常值系統(tǒng)性誤差，可以通過重新調整刀具加以消除;變值系統(tǒng)性誤差——可以在摸清其變化規(guī)律后，通過自動連續(xù)補償、自動周期補償?shù)绒k法來解決。例如：磨床上對砂輪磨損和砂輪修正的自動補償；機床熱變形則采用空車運轉使機床達到熱平衡后再加工的方法來減少熱變形的影響。第三節(jié)加工誤差的綜合分析二、加工誤差的統(tǒng)計分析方法常用的統(tǒng)計分析有如下兩種：分布曲線法點圖法第三節(jié)加工誤差的綜合分析分布曲線法例1

檢查一批精鏜后的活塞銷孔直徑（尚未采用滾擊法前的數(shù)據(jù)），圖紙規(guī)定的尺寸及公差為，抽查件數(shù)為100。測量時發(fā)現(xiàn)它們的尺寸是各不相同的，這種現(xiàn)象稱之為尺寸分散。把測量所得的數(shù)據(jù)按尺寸大小分組，每組的尺寸間隔為，則可列表如表5-1所示第三節(jié)加工誤差的綜合分析表中是測量的工件數(shù)。如果用每組的件數(shù)或頻率作為縱坐標，以尺寸范圍的中點為橫坐標，就可以作成如右圖所示的折線圖。活塞銷孔實際直徑尺寸分布折線圖

表5-1活塞銷孔直徑測量結果

第三節(jié)加工誤差的綜合分析分散范圍=最大孔徑-最小孔徑=28.004-27.992=0.012mm分散范圍中心（即平均孔徑）公差范圍中心第三節(jié)加工誤差的綜合分析實際測量的結果表示：一部分工件已超出了公差范圍(占18%)，成了廢品，如圖5-61中陰影部分就表示了廢品部分。但是，從圖中也可以看出，這批工件的分散范圍比公差帶小，但還是有18%的工件尺寸超出了公差上限?；钊N孔實際直徑尺寸分布折線圖

第三節(jié)加工誤差的綜合分析造成這種結果的原因是分散范圍中心與公差帶中心不重合，如果能夠設法將分散中心調整到與公差范圍中心重合，所有工件將全部合格。具體地講，鏜孔時要將鏜刀伸出量調整得短一些才好。因次解決這道工序的精度問題是消除常值系統(tǒng)性誤差。活塞銷孔實際直徑尺寸分布折線圖第三節(jié)加工誤差的綜合分析例2在無心磨床上用貫穿法磨削活塞銷，其公差為，公差范圍為27.999-27.990=0.009mm。設加工后量得的工件尺寸分布如圖5-62所示，則尺寸分散范圍0.016大于公差范圍0.009，常值系統(tǒng)誤差為27.9980-27.9945=0.0035mm，即使把分散范圍中心調整到與公差范圍中心重合,也還是要產(chǎn)生不合格品的(如圖陰影部分所示)。活塞銷實際直徑尺寸分布折線圖第三節(jié)加工誤差的綜合分析實際分布曲線：在繪制一批工件的尺寸分布圖時，若所取的工件數(shù)量增加而尺寸間隔取得很小時，則作出的折線圖就非常接近光滑的曲線，這就是所謂實際分布曲線，如上圖中點劃線所示。正態(tài)分布曲線：在正常條件下加工一批工件，其尺寸分布情況常和上述曲線相似。在研究加工誤差問題時，我們常常應用數(shù)理統(tǒng)計學中一些“理論分布曲線”來近似地代替實際分布曲線，這樣做有很大的方便和好處，其中應用最廣的便是正態(tài)分布曲線(或稱高斯曲線)，它的方程式用概率密度函數(shù)y(x)來表示：

第三節(jié)加工誤差的綜合分析當采用這個理論分布曲線來代表加工尺寸的實際分布曲線時，上列方程各個參數(shù)的含義為：

——工件尺寸；

——工件平均尺寸（分散范圍中心），

——均方根誤差

——工件總數(shù)（工件數(shù)目應足夠多，例如100-200件）第三節(jié)加工誤差的綜合分析正態(tài)分布曲線下面所包含的全部面積代表了全部工件，即100%，而下圖（a）中陰影部分的面積F為尺寸從到x間的工件的頻率：第三節(jié)加工誤差的綜合分析(a)(b)

正態(tài)分布曲線的性質第三節(jié)加工誤差的綜合分析在實際計算時，我們可以直接采用前人已經(jīng)作好的積分表第三節(jié)加工誤差的綜合分析實踐證明：在調整好了的機床（例如自動機床）上加工，引起誤差的因素中沒有特別顯著的因素，而且加工情況正常（機床、夾具、刀具在良好的狀態(tài)下）則一批工件的實際尺寸分布可以看作是正態(tài)分布；也就是說，若引起系統(tǒng)性誤差的因素不變，引起隨機性誤差的多種因素的作用都微小且在數(shù)量級上大致相等，則加工所得的尺寸將按正態(tài)分布曲線分布。第三節(jié)加工誤差的綜合分析正態(tài)分布曲線具有下列特點：曲線成鐘形，中間高，兩邊低。這表示尺寸靠近分散中心的工件占大部分，而尺寸遠離分散中心的工件是極少數(shù)。工件尺寸大于和小于的同間距范圍內的頻率是相等的。第三節(jié)加工誤差的綜合分析表示正態(tài)分布曲線形狀的參數(shù)是。如圖(b)所示，越大，曲線越平坦，尺寸越分散，也就是加工精度越低；越小，曲線越陡峭，尺寸越集中，也就是加工精度越高。從附表中可以查出，時，F(xiàn)=49.865%，2F=99.73%。即工件尺寸在以外的頻率只占0.27%,可以忽略不計。因此，一般都取正態(tài)分布曲線的分散范圍為第三節(jié)加工誤差的綜合分析(或)的概念在研究加工誤差問題時應用很廣，是一個很重要的概念。的大小代表了某一種加工方法在規(guī)定的條件下(毛坯余量、切削用量、正常的機床、夾具、刀具等)所能達到的加工精度。所以在一般情況下我們應該使公差帶的寬度T和均方根誤差之間具有下列關系:考慮到變值系統(tǒng)性誤差(如刀具磨損)及其他因素的影響，總是使公差帶的寬度大于。第三節(jié)加工誤差的綜合分析在上述檢查活塞銷孔的例子中，由表5-1所列的測量數(shù)值來計算

通常就以作為在正常生產(chǎn)條件下（一次調整、同一機床、同一切削用等）整批活塞銷孔的尺寸分散范圍。試比較一下上面所抽查100件測量的結果，尺寸分散范圍為，可見是頗為接近的。第三節(jié)加工誤差的綜合分析正態(tài)分布曲線除了用來進行加工誤差性質的判斷外，還常常用來進行工藝能力(工序能力)的計算。所謂工藝能力是用工藝能力系數(shù)來表示的，它是公差范圍和實際加工誤差之比，即：第三節(jié)加工誤差的綜合分析根據(jù)工藝能力系數(shù)的大小，可以將工藝分為5個等級：為特級，說明工藝力過高，不一定經(jīng)濟；為一級，說明工藝能力足夠，可以允許一定的波動；為二級，說明工藝能力勉強，必須密切注意；為三級，說明工藝能力不足，可能出少量不合格品；為四級，說明工藝能力不行，必須加以改進。一般情況下，工藝能力不應低于二級第三節(jié)加工誤差的綜合分析在機械加工中，工件實際尺寸的分布情況，有時也出現(xiàn)并不近似于正態(tài)的分布。(a)兩次調整下加工的零(b)砂輪磨損下加工的(c)形位誤差分布曲線件的尺寸分布曲線零件分布曲線第三節(jié)加工誤差的綜合分析點圖法

要點：按加工的先后順序作出尺寸的變化圖，以暴露整個加工過程中誤差變化的全貌。具體方法：按工件的加工順序定期測量工件的尺寸，以其序號為橫坐標，以量得的尺寸為縱坐標，則可得到如圖所示的點圖。第三節(jié)加工誤差的綜合分析自動車床的點圖

第三節(jié)加工誤差的綜合分析點圖的用法有多種，下面主要闡述點圖在工藝穩(wěn)定性的判定和工序質量控制方面的應用。所謂工藝的穩(wěn)定，從數(shù)理統(tǒng)計的原理來說，一個過程(工序)的質量參數(shù)的總體分布，其平均值和均方根差在整個過程(工序)中若能保持不變，則工藝是穩(wěn)定的。為了驗證工藝的穩(wěn)定性，需要應用和兩張點圖。是將一批工件依照加工順序分成m個為一組、第i組的平均值，共K組；是第i組數(shù)值的極差。兩張圖常常合在一起應用，通稱為圖(圖5-66)。第三節(jié)加工誤差的綜合分析第三節(jié)加工誤差的綜合分析在圖上分別畫出中心線和控制線，控制線就是用來判斷工藝是否穩(wěn)定的界限線。圖的中心線為

圖的中心線為

圖的上控制界限為圖的下控制界限為圖的上控制界限為第三節(jié)加工誤差的綜合分析任何一種產(chǎn)品點圖上的點子總是有波動的。但要區(qū)別兩種不同的情況：第一種情況是只有隨機的波動，屬正常波動，這表明工藝過程是穩(wěn)定的；第二種情況為異常波動，這表明工藝過程是不穩(wěn)定的。一旦出現(xiàn)異常波動，就要及時尋找原因，使這種不穩(wěn)定的趨勢得到消除。表5-11是根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計學原理確定的正常波動與異常波動的標志。第三節(jié)加工誤差的綜合分析表5-11正常波動與異常波動的標志

與工藝過程加工誤差分布圖分析法比較，點圖分析法的特點是：1)所采用的樣本為順序小樣本；2)能在工藝過程進行中及時提供主動控制的資料；3)計算簡單。第五章機械制造質量分析與控制第一節(jié)機械加工精度的基本概念第二節(jié)影響加工精度的因素及其分析第三節(jié)加工誤差的綜合分析第四節(jié)機械加工表面質量第四節(jié)機械加工表面質量一.概述

機器零件的機械加工質量，除了加工精度之外，表面質量也是極其重要而不容忽視的一個方面。產(chǎn)品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性、在很大程度上取決于其主要零件的表面質量。TDM

－1150型超精密車床可以對直徑最大為300mm、長度最大為1500mm、晶體結構尺寸為3mm～200mm的成形輥筒進行結構加工可以達到4nm～5nm的表面光潔度第四節(jié)機械加工表面質量機械加工的表面不可能是理想的光滑表面，而是存在著表面粗糙度、波度等表面幾何形狀誤差以及劃痕、裂紋等表面缺陷的。表面層的材料在加工時也會產(chǎn)生物理性質的變化，有些情況下還會產(chǎn)生化學性質的變化，該層總稱為加工變質層。右圖表示了加工表面層沿深度的變化，在最外層生成有氧化膜或其他化合物，并吸收、滲進了氣體、液體和固體的粒子，故稱為吸附層，該層的總厚度通常不超過8nm（1nm=10-9m)機械加工表面質量的主要內容：第四節(jié)機械加工表面質量1.表面的幾何形狀特性，主要由以下兩個部分組成：(1)表面粗糙度：表面的微觀幾何形狀誤差；(2)波度：介于加工精度（宏觀）和表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差，它主要是加工過程中工藝系統(tǒng)的振動所引起的。第四節(jié)機械加工表面質量表面粗糙度對耐磨性的影響

零件磨損的三個階段：初期磨損階段，正常磨損階段，急劇磨損階段。磨損過程的基本規(guī)律第四節(jié)機械加工表面質量表面粗糙度的輪廓形狀及加工紋路方向也對耐磨性有顯著的影響;表面層產(chǎn)生金相組織變化時由于改變了基本材料的原來硬度，因而也直接影響耐磨性。第四節(jié)機械加工表面質量三、機械加工表面的粗糙度及其影響因素（一）切削加工后的表面粗糙度1.切削加工表面粗糙度的形成在切削加工表面上，垂直于切削速度方向的粗糙度稱為橫向粗糙度，在切削速度方向上測量的粗糙度稱為縱向粗糙度。一般來說，橫向粗糙度較大，它主要由幾何因素和物理因素兩方面形成，縱向粗糙度則主要由物理因素形成。第四節(jié)機械加工表面質量（1）幾何因素：在理想的切削條件下，刀具相對工件作進給運動時，在加工表面上遺留下來的切削層殘留面積，形成理論粗糙度，其最大高度，可由刀具形狀、進給量f按幾何關系求得。切削層殘留面積第四節(jié)機械加工表面質量在刀尖圓弧半徑為零時，

可由下式求得：

式中：f—工件每轉的進給量；、

—車刀的主偏角和副偏角。實際車刀刀尖總有圓角半徑

，此時

可由下式求得:第四節(jié)機械加工表面質量（2）物理因素：

1)在切削過程中刀具的刃口圓角及后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。圖中的表面實際輪廓形狀由幾何因素與物理因素綜合形成，因而與由純幾何因素所形成的理論輪廓有較大的差別。加工后表面的實際輪廓和理論輪廓第四節(jié)機械加工表面質量2)切削過程中出現(xiàn)刀瘤與鱗刺，會使表面粗糙度嚴重地惡化，在加工塑性材料(如低碳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金等)時，常是影響粗糙度的主要因素。刀瘤是切削過程中切屑底層與前刀面發(fā)生冷焊的結果，刀瘤形成后并不是穩(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，圖說明了這種情況。由于刀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，大大增加了表面粗糙度。刀瘤對工件表面質量的影響第四節(jié)機械加工表面質量鱗刺是已加工表面上出現(xiàn)的鱗片狀毛刺般的缺陷。加工中出現(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，造成切削層與工件之間出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象，如圖所示。如此連續(xù)發(fā)生，就在加工表面上出現(xiàn)一系列的鱗刺，構成已加工表面的