專題四加工精度和表面質(zhì)量.ppt

1、機(jī)械加工精度和加工誤差概述,一、機(jī)械加工精度和加工誤差 1、 機(jī)械加工精度,加工精度是指：零件加工后的幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面間相互位置等參數(shù)）的實(shí)際值與理論值相符合的程度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。,表面絕對(duì)平面、圓柱面 等； 位置絕對(duì)平行、垂直、同 軸等； 尺寸位于公差帶中心。,2、 加工誤差,加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度，所以，加工誤差的大小反映了加工精度的高低。,實(shí)際加工時(shí)不可能也沒(méi)有必要把零件做得與理想零件完全一致，而總會(huì)有一定的偏差，即加工誤差。只要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機(jī)器使用性能的要求。,二、尺寸、形狀和位置精度間的

2、關(guān)系,獨(dú)立原則是處理形位公差和尺寸公差關(guān)系的基本原則，即尺寸精度和形位精度按照使用要求分別滿足； 在一般情況下，尺寸精度高，其形狀和位置精度也高；通常，零件的形狀誤差約占相應(yīng)尺寸公差的3050；位置誤差約為尺寸公差的6585。,三、獲得加工精度的方法,獲得尺寸精度的方法,通過(guò)試切小段測(cè)量調(diào)刀再試切，達(dá)到規(guī)定尺寸的加工方法。,先調(diào)正好刀具，然后以不變的刀具位置加工一批零件的方法。,通過(guò)刀具的尺寸來(lái)保證加工表面的尺寸精度,通過(guò)自動(dòng)測(cè)量和數(shù)字控制裝置,三、獲得加工精度的方法,獲得形狀精度的方法,通過(guò)刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)獲得形狀精度。,利用成型刀具對(duì)工件加工萊獲得形狀精度。,利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動(dòng)形

3、成包絡(luò)線。,三、獲得加工精度的方法,獲得位置精度的方法,用劃針或百分表直接在機(jī)床上找正位置,先按圖樣在毛坯上劃好線，再以所劃線為基準(zhǔn)找正它在機(jī)床中的位置,工件在夾具中定位,四、原始誤差,由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱之為原始誤差。,工藝系統(tǒng)的幾何誤差 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差 工件的殘余應(yīng)力引起的誤差 伺服進(jìn)給系統(tǒng)位移誤差等,按照工藝系統(tǒng)誤差的性質(zhì)可歸納為：,工藝系統(tǒng)靜誤差,工藝系統(tǒng)幾何誤差,工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差,機(jī)床幾何誤差,刀具幾何誤差,夾具幾何誤差,原理誤差,調(diào)整誤差,測(cè)量誤差,定位誤差,工藝

4、系統(tǒng)力變形,工藝系統(tǒng)熱變形,工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形,主軸回轉(zhuǎn)誤差 導(dǎo)軌誤差 傳動(dòng)鏈誤差,一般刀具 定尺寸刀具 成形刀具 展成法刀具,試切法 調(diào)整法,機(jī)床熱變形 工件熱變形 刀具熱變形,五、常值系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差,加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變或基本不變的系統(tǒng)誤差。,特點(diǎn)：與加工（順序）時(shí)間無(wú)關(guān)；預(yù)先可以估計(jì)；較易完全消除；不會(huì)引起工件尺寸波動(dòng)（常值系統(tǒng)誤差對(duì)于同批工件的影響是一致的，不會(huì)引起各工件之間的差異）；不影響尺寸分布曲線形狀。,例如 ：鉸刀的直徑偏大0.02mm，加工后一批孔的尺寸也都偏大0.02mm。,2、隨機(jī)誤差,特點(diǎn)：預(yù)先不能估計(jì)到；較難完全消除，只能減小到最小限度

5、；工件尺寸忽大忽小，造成一批工件的尺寸在一定的加工條件下隨機(jī)誤差的數(shù)值總在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。,隨機(jī)誤差加工一批零件時(shí)，由無(wú)規(guī)律變化的因素所引起的加工誤差。,例如：熱變形、受力變形、刀具磨損引起的加工誤差。,常值系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差,說(shuō)明： 誤差性質(zhì)不同，解決的途徑也不同。 對(duì)于常值系統(tǒng)誤差，若能掌握其大小和方向。就可以通過(guò)調(diào)整消除； 對(duì)于隨機(jī)誤差，只能縮小它們的變動(dòng)范圍，而不可能完全消除。,加工誤差產(chǎn)生的原因,一、工藝系統(tǒng)的幾何軌跡誤差 1、 原理性誤差 例如滾齒用的齒輪滾刀，就有兩種誤差，一是為了制造方便，采用阿基米德蝸桿代替漸開(kāi)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，

6、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(kāi)線，而是折線（見(jiàn)下圖）。,原理誤差是指由于采用了近似的刀具輪廓、近似的成形運(yùn)動(dòng)軌跡或近似的傳動(dòng)比而產(chǎn)生的誤差。,原理性誤差,圖： 原理性加工誤差,2、機(jī)床的幾何誤差,機(jī)床幾何誤差,機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差,機(jī)床導(dǎo)軌誤差,機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差,軸向竄動(dòng) 徑向跳動(dòng) 角度擺動(dòng),水平面內(nèi)直線度 垂直面內(nèi)直線度 前后導(dǎo)軌的平行度,內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差,2、機(jī)床的幾何誤差,機(jī)床本身各部件的制造誤差 安裝誤差 使用過(guò)程的磨損,機(jī)床的幾何誤差包括：, 主軸的回轉(zhuǎn)誤差,主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均回轉(zhuǎn)軸線來(lái)代替）產(chǎn)生的偏移量。,軸向竄動(dòng)

7、純徑向跳動(dòng) 純角度擺動(dòng),實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的位移（即誤差）是一個(gè)瞬時(shí)值。,機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念,主軸的回轉(zhuǎn)誤差的基本形式,主軸的回轉(zhuǎn)誤差,主軸孔、主軸軸頸以及軸承等零部件的制造誤差，使主軸的回轉(zhuǎn)軸心線在空間的位置在每一瞬間都是變動(dòng)的。 主軸回轉(zhuǎn)誤差：是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量。 主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的形狀精度和位置精度。,主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響,鏜削加工：鏜刀回轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn) 假設(shè)由于主軸的純徑向跳動(dòng)而使軸線在y坐標(biāo)方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相

8、同，簡(jiǎn)諧幅值為A； 則: Y = Acos （ t） 且主軸中心偏移最大（等于A）時(shí)，鏜刀尖正好通過(guò)水平位置1處。 當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角時(shí)（位置1），刀尖軌跡的水平分量和垂直分量分別計(jì)算得： y=Acos+Rcos=(A+R)cos Z=Rsin 將上兩式平方相加得: / + / =1 表明此時(shí)鏜出的孔為橢圓形。,鏜孔時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響,.,A,A,R,Om,1,1，,Acos,O,2,3,4,O,Rsin,(A+R）cos,主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響,車外圓時(shí)：工件回轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng),假設(shè)主軸軸線沿y軸作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（如下圖所示），在工件的1處（主軸中心偏移最大之處）切出的半徑

9、比在工件的2、4處切出的半徑小一個(gè)幅值A(chǔ)；在工件的3處切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑大一個(gè)幅值A(chǔ)。,主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響,這樣，上述四點(diǎn)工件的直徑都相等，其它各點(diǎn)直徑誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個(gè)真圓。,由此可見(jiàn)，主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削加工工件的圓度影響很小。,誤差的敏感方向,誤差的敏感方向： 加工誤差對(duì)加工精度影響最大的方向，為誤差的敏感方向。 例如：車削外圓柱面，加工誤差敏感方向?yàn)橥鈭A的直徑方向,主軸軸線角度擺動(dòng),主軸純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響，取決于不同的加工內(nèi)容： 車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體） 車端面：產(chǎn)生平面度誤差 鏜孔時(shí)：

10、由于主軸的純角度擺動(dòng)使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺(tái)導(dǎo)軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，如下圖所示。,主軸軸線角度擺動(dòng),主軸軸向竄動(dòng),加工端面時(shí):會(huì)使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差和平面度誤差； 當(dāng)加工螺紋時(shí)：會(huì)產(chǎn)生螺距誤差。,主軸軸承誤差分析,主軸部件采用滑動(dòng)軸承作為支承時(shí)：主軸軸徑在滑動(dòng)軸承的軸瓦孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)（如下圖所示）：,主軸軸承誤差分析,對(duì)于車床主軸,車削外圓時(shí)：由于切削力的方向不變，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸軸頸始終被壓向軸瓦孔的某一側(cè)如上圖(a)所示，故主軸軸頸的圓度誤差將直接傳給被切削的工件。 而軸瓦孔的圓度誤差基本不影響主軸軸線的回轉(zhuǎn)精度。,主軸軸承誤差分析,.,主軸上的切削力的方向是隨鏜刀的旋

11、轉(zhuǎn)而改變,如上圖(b)所示，在切削力F的作用下，主軸總是以其軸頸某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位接觸，部分軸頸表面在軸瓦孔的孔壁上滑動(dòng)，故軸瓦孔的形狀誤差將直接傳給工件 而軸頸的形狀誤差將不影響加工精度。,主軸軸承誤差分析,.,提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施,1）提高主軸制造精度高精度的滾動(dòng)軸承、多油楔動(dòng)壓軸承和靜壓軸承、箱體支承孔、主軸軸頸 2）滾動(dòng)軸承預(yù)緊消除間隙，產(chǎn)生微量過(guò)盈 3）誤差轉(zhuǎn)移法外圓磨床:采用固定頂尖支承工件, 機(jī)床導(dǎo)軌誤差,導(dǎo)軌精度要求主要有以下三方面：, 在水平面內(nèi)的直線度（以臥式車床為例）,機(jī)床導(dǎo)軌誤差,.,誤差1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）上，對(duì)加工精度

12、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。, 在垂直面內(nèi)的直線度,對(duì)工件的尺寸和形狀誤差影響比1小得多（如下圖）：,在垂直面內(nèi)的直線度,對(duì)臥式車床R 2/D ,若設(shè)2= 0.1mm,D=40mm，則R =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。,.,將使工件與刀具的正確位置在誤差敏感方向產(chǎn)生偏移量，使工件半徑產(chǎn)生R=y的誤差，對(duì)加工精度影響較大。,導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的平行度,導(dǎo)軌磨損,導(dǎo)軌磨損,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。 可采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、

13、導(dǎo)軌表面淬火等措施。,3、刀具的制造誤差,例如：用螺紋車刀車削絲杠的梯形牙形時(shí)，當(dāng)螺紋車刀實(shí)際刀寬小于規(guī)定齒槽槽寬時(shí)，工件將產(chǎn)生槽寬的加工誤差齒寬大于齒槽寬。,4、機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差,間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差,在車螺紋、插齒、滾齒等加工時(shí)，刀具與工件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求。要滿足這一要求，機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。,（1）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差定義,指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藞?zhí)行元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。,（2）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差描述,傳動(dòng)鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。它的大小對(duì)車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會(huì)影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。,機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差,例如，

14、車螺紋時(shí)，要求主軸與傳動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示），即,減少傳動(dòng)鏈誤差的措施,1）盡量縮短傳動(dòng)鏈。 2）提高傳動(dòng)件的制造和安裝精度，尤其是末端 零件的精度。 3）盡可能采用降速運(yùn)動(dòng)，且傳動(dòng)比最小的一級(jí) 傳動(dòng)件應(yīng)在最后。 4）消除傳動(dòng)鏈中齒輪副的間隙。 5）采用誤差校正機(jī)構(gòu),二、工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的加工誤差,1、工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象,工藝系統(tǒng)的變形現(xiàn)象,機(jī)械加工中，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、慣性力和重力等的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)變形, 使工件產(chǎn)生加工誤差。,由此看來(lái)，為了保證和提高工件的加工精度，就必須深入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng)及其有關(guān)組成部分的變形。,2、工藝系統(tǒng)的剛度,工藝系統(tǒng)整體抵

15、抗其變形的能力。其大小為： 徑向切削分力Fy與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y的比值，即： =,1)工藝系統(tǒng)剛度的概念,工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定的。工藝系統(tǒng)的總變形量為： 各環(huán)節(jié)的剛度： 代入上式，可得： 由此可知，工藝系統(tǒng)的剛度的倒數(shù)等于系統(tǒng)各環(huán)節(jié)剛度的倒數(shù)之和。工藝系統(tǒng)的剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。,2)系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度,工藝系統(tǒng)的剛度,.,（1）零件剛度 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。,工藝系統(tǒng)的剛度,（2）刀具剛度 外圓刀具在加工表面法線

16、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）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。,3、支承剛度不足引起的加工誤差,例如：用雙頂尖支承短圓柱形工件，當(dāng)左頂尖與主軸錐 孔之間由于不干凈而造成支承剛度不足，右頂尖由于套筒 有間隙也會(huì)造成支承剛度不足，車削時(shí)，由于頂尖帶動(dòng)工 件讓刀而產(chǎn)生加工誤差。誤差形狀如下圖所示：,圖： 雙曲線形狀誤差,4、毛坯加工余量不均產(chǎn)生的加工誤差,圖：毛坯形狀誤差的復(fù)映 1毛坯孔表面 2工件表面,毛坯形狀的復(fù)映誤差,復(fù)映現(xiàn)象產(chǎn)生的加工誤差，可通過(guò)增加走刀次數(shù)加以消除。,當(dāng)毛坯孔的

17、加工余量不均時(shí)，鏜出孔的誤差的形狀與毛坯孔的誤差形狀相似，即：毛坯的誤差將復(fù)映到加工過(guò)程中去，這種規(guī)律稱為誤差復(fù)映規(guī)律。,毛坯形狀的復(fù)映誤差,5、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,6.工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形,1）毛坯制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,在鑄造、鍛造、焊接及熱處理過(guò)程中，由于工件各部分冷卻收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化，在毛坯內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。(如圖所示）,毛坯的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各部分壁厚越不均勻以及散熱條件相差越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力就越大。 內(nèi)應(yīng)力重新分布，工件就會(huì)產(chǎn)生變形。,鑄件內(nèi)應(yīng)力分布情況,下圖所示為一個(gè)內(nèi)外壁厚相差較大的鑄件，在澆鑄

18、后的冷卻過(guò)程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力的情況。,工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形,2）冷校直引起的殘余應(yīng)力,現(xiàn) 象,冷校直工藝方法是在一些長(zhǎng)棒料或細(xì)長(zhǎng)零件彎曲的反方向施加外力F以達(dá)到校直目的，如下圖a)所示。,原 因,在外力F的作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，如下b)所示，在軸心線以上的部分產(chǎn)生壓應(yīng)力（用負(fù)號(hào)表示），在軸心線以下的部分產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號(hào)表示）。在軸心線和兩條虛線之間，是彈性變形區(qū)域，在虛線以外是塑性變形區(qū)域。,冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力,冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力,1,影 響,當(dāng)外力F去除后，彈性變形本可完全恢復(fù)，但因塑性變形部分的阻止而恢復(fù)不了，使殘余應(yīng)力重新分布而達(dá)到平衡，如上圖所示。,措 施,對(duì)精度要求較高的細(xì)

19、長(zhǎng)軸（如精密絲杠），不允許采用冷校直來(lái)減小彎曲變形，而采用加大毛坯余量，經(jīng)過(guò)多次切削和時(shí)效處理來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力，或采用熱校直。,工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形,3）切削加工中引起的殘余應(yīng)力,工件在切削加工時(shí)，其表面層在切削力和切削熱的作用下，會(huì)產(chǎn)生不同程度的塑性變形，引起體積改變，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力的分布情況由加工時(shí)的工藝因素決定。,內(nèi)部有殘余應(yīng)力的工件在切去表面的一層金屬后，殘余應(yīng)力要重新分布，從而引起工件的變形。 在擬定工藝規(guī)程時(shí)，要將加工劃分為粗、精等不同階段進(jìn)行，以使粗加工后內(nèi)應(yīng)力重新分布所產(chǎn)生的變形在精加工階段去除。,機(jī)床熱變形,主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對(duì)位置的熱變形,機(jī)床熱變

20、形,減小加工誤差的主要措施,1、合理設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu),提高零件的剛度的措施：,一、減少加工工藝系統(tǒng)受力變形的措施,采用空心截面；,采用封閉圖形截面；,增設(shè)加強(qiáng)筋。,減少加工工藝系統(tǒng)受力變形的措施,2、合理采用裝夾和加工方式,工件的裝夾方式,3、車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)防止切削變形的措施,加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)易產(chǎn)生彎曲和振動(dòng)?？刹扇∠铝写胧?,使用跟刀架或中心架，增 加工件剛度；,采用反向進(jìn)給的切削方法（在進(jìn)給力作用下，會(huì)因“壓桿失穩(wěn)”而被壓彎）,使用彈性的尾座頂尖（在切削熱的作用下，工件會(huì)變長(zhǎng)，防止工件產(chǎn)生彎曲變形）,增大主偏角減小徑向力；,3、車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)防止切削變形的措施,4、轉(zhuǎn)移原始誤差,如鏜孔時(shí)鏜桿與主軸采用浮

21、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：,5、誤差補(bǔ)償法,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。,二、減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要措施,1、減少熱源的發(fā)熱量：將熱源從機(jī)床分離,圖： 精密機(jī)床的布局示意圖,減少加工工藝系統(tǒng)熱變形的措施,不能分離的發(fā)熱部件，可采用風(fēng)冷、水冷等措施。2、采用熱補(bǔ)償方法減少熱變形 如：精密機(jī)床的床頭箱是主要的熱源，床頭與床尾溫差大，而使機(jī)床導(dǎo)軌產(chǎn)生熱變形?？稍诖采碇胁俊⑽膊吭O(shè)置升溫裝置，使整個(gè)導(dǎo)軌基本處于熱平衡狀態(tài)。 3、控制環(huán)境溫度 精密機(jī)床一般都在恒溫車間內(nèi)安裝

22、、加工。,機(jī)械加工表面質(zhì)量,機(jī)械加工表面質(zhì)量決定了機(jī)器的使用性能和延長(zhǎng)使用壽命。 本章主要研究零件表面層在加工中的變化和發(fā)生變化的機(jī)理，掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)表面質(zhì)量的影響規(guī)律，運(yùn)用這些規(guī)律來(lái)控制加工中的各種影響因素，以滿足表面質(zhì)量的要求。,一、表面質(zhì)量的含義,表面質(zhì)量,表面層的幾何形狀 表面層的物理機(jī)械性能,1、表面層的表面粗糙度,是指表面微觀幾何 形狀誤差,2、表面層的物理機(jī)械性能,表面層冷作硬化 表面層金相組織的變化 表面層殘余應(yīng)力,表面質(zhì)量的含義, 表面層冷作硬化,零件在加工中表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形后，引起的強(qiáng)度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。, 表面層金相組織的變化,由于切削熱引

23、起工件表面溫升過(guò)高，表面層金屬發(fā)生金相組織變化的現(xiàn)象。,表面質(zhì)量的含義, 表面層殘余應(yīng)力,由于加工過(guò)程中切削變形和切削熱的影響，工件表面層產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。,3、對(duì)零件抗腐蝕性能的影響,二、表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響,在摩擦副的材料、熱處理情況和潤(rùn)滑條件已經(jīng)確定的情況下，零件的表面質(zhì)量對(duì)耐磨性能起決定性的作用，如圖所示。,1、對(duì)零件耐磨性的影響,表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響,表面層的冷硬可顯著地減少零件的磨損，但如果表面硬化過(guò)度，會(huì)發(fā)生表面層剝落現(xiàn)象，使磨損加劇。 表面層產(chǎn)生金相組織變化時(shí)，由于改變了基體材料原來(lái)的硬度，因而也直接影響其耐磨性。,2、對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響,零件表面微觀不平會(huì)產(chǎn)生

24、應(yīng)力集中現(xiàn)象，而且表面粗糙度值越大，即凹陷越深和越尖，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，越容易形成和擴(kuò)展疲勞裂紋,表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響,表面質(zhì)量對(duì)零件的配合質(zhì)量、密封性能及摩擦系數(shù)都有很大的影響。,零件表面粗糙度值越大，潮濕空氣和腐蝕介質(zhì)越容易堆積在零件表面四處而發(fā)生化學(xué)腐蝕,三、影響表面粗糙度的因素,1、刀具刀尖的幾何形狀的影響,圖: 理論表面粗糙度,工件表面的殘留面積,車外圓：,理論表面粗糙度,如右上圖所示，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的表面粗糙度定義， 輪廓的算術(shù)平均偏差： 陰影部分面積 / 測(cè)量長(zhǎng)度 同理，如右下圖所示，取測(cè)量長(zhǎng)度為f的一段工件輪廓，則 理論表面粗糙度： 陰影部分面積 / 測(cè)量長(zhǎng)度=,理論表面

25、粗糙度,而三角形底邊長(zhǎng)度 即 故工件外圓的輪廓的算術(shù)平均偏差（理論表面粗糙度）為：,由上式分析可知：刀具的幾何形狀影響工件的表面粗糙度。生產(chǎn)中，一般應(yīng)減小 f 和 來(lái)提高表面粗糙度精度。,影響表面粗糙度的因素,鱗刺：工件表面上微小的魚(yú)鱗狀倒刺。,2、積屑瘤的影響,3、鱗刺的影響,4、切削振動(dòng)的影響,積屑瘤將嚴(yán)重影響工件的表面粗糙度。,切削過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)，刀具將在工件上切出波紋，嚴(yán)重影響工件的表面粗糙度。,鱗刺的生成機(jī)理：在中低速切削塑性金屬材料且較大時(shí)，刀屑之間由于冷焊而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，切屑在前刀面上流動(dòng)時(shí)周期性地受阻而瞬時(shí)停留，切屑代替前刀面推擠切削層，造成已加工表面上出現(xiàn)拉應(yīng)力而導(dǎo)裂，生成鱗刺。,四 、加工表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力的機(jī)理,如上右圖所示，具有鈍圓刃的刀具切削工件時(shí)，有一厚度為的薄層金屬無(wú)法被鈍圓刃切離工件而被強(qiáng)烈擠壓成為已加工表面。,1、由于刀具鈍圓刃切削時(shí)的金屬塑性變形所產(chǎn)生的