第4章機(jī)械加工質(zhì)量分析本章要點(diǎn):加工質(zhì)量的概念；機(jī)械加工精度及其影響因素；機(jī)械加工表面質(zhì)量及其影響因素

4．1機(jī)械加工精度教學(xué)重點(diǎn)：掌握機(jī)械加工精度的概念;掌握獲得加工精度的方法;掌握影響加工精度的因素;掌握提高加工精度的工藝措施教學(xué)難點(diǎn)：掌握影響加工精度的因素;提高加工精度的工藝措施。4．1機(jī)械加工精度4．1．1加工精度的基本概念

機(jī)械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)相符合程度。它們之間的差異稱(chēng)為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越底；反之，誤差越小加工精度越高。加工精度包括三個(gè)方面：尺寸精度：指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。形狀精度：指加工后的零件表面的實(shí)際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。位置精度：指加工后零件有關(guān)表面之間的實(shí)際位置與理想位置相符合程度。4．1機(jī)械加工精度4．1．2獲得加工精度的方法1.獲得尺寸精度的方法(1)試切法(2)調(diào)整法(3)定尺寸法(4)自動(dòng)控制法4．1機(jī)械加工精度2.獲得形狀精度的方法（1）軌跡法（2）成形法（3）展成法3.獲得位置精度的方法（1）根據(jù)工件加工過(guò)的表面進(jìn)行找正的方法；（2）工件的位置精度由夾具來(lái)保證。4．1機(jī)械加工精度4．1．3影響加工精度的原始誤差1.與工藝系統(tǒng)本身初始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差（1）原理誤差即加工方法原理上存在的誤差。（2）工藝系統(tǒng)幾何誤差它可歸納為兩類(lèi)：

①工件與刀具的相對(duì)位置在靜態(tài)下已存在的誤差②工件與刀具的相對(duì)位置在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下存在的誤差2.與切削過(guò)程有關(guān)的原始誤差（1）工藝系統(tǒng)力效應(yīng)引起的變形（2）工藝系統(tǒng)熱效應(yīng)引起的變形，4．1機(jī)械加工精度4．1．4加工原理誤差1.采用近似的加工運(yùn)動(dòng)造成的誤差

如在車(chē)削或磨削模數(shù)螺紋時(shí)，由于其導(dǎo)程t=πm,式中有π這個(gè)無(wú)理因子，在用配換齒輪來(lái)得到導(dǎo)程數(shù)值時(shí)，就存在原理誤差。2.采用近似的刀具輪廓造成的誤差如用滾刀滾切漸開(kāi)線(xiàn)齒輪時(shí)，為了滾刀的制造方便，多用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿來(lái)代替漸開(kāi)線(xiàn)基本蝸桿，從而產(chǎn)生了加工原理誤差。4．1機(jī)械加工精度

4．1．5機(jī)床的幾何誤差主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差1.主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)精度的概念（2）影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素（3）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施2.導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差3．傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差4．1機(jī)械加工精度4．1．6刀具、夾具的制造誤差及磨損定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、拉刀及槽銑刀等）的尺寸誤差，直接影響被加工零件的尺寸精度2.成形刀（成形刀、成形銑刀以及齒輪滾刀等）的誤差，主要影響被加工面的形狀精度。3.夾具的制造誤差對(duì)被加工零件的精度影響較大。4.刀具的磨損會(huì)直接影響刀具相對(duì)被加工表面的位置，造成被加工零件的尺寸誤差；夾具的磨損會(huì)引起工件的定位誤差。

4．1機(jī)械加工精度4．1．7工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差1．切削過(guò)程中受力點(diǎn)位置變化引起的加工誤差。（1）在兩頂尖車(chē)削粗而短的光軸時(shí)，工藝系統(tǒng)的總變形完全取決于機(jī)床頭、尾架和刀架的變形。工件產(chǎn)生的誤差為雙曲線(xiàn)圓柱度誤差。（2）在兩頂尖間車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于工件細(xì)長(zhǎng)，剛度小，在切削力作用下，其變形大大超過(guò)機(jī)床、夾具和刀具的受力變形。

4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度工件的軸線(xiàn)線(xiàn)將會(huì)產(chǎn)生生彎曲變形形，根據(jù)材材料力學(xué)的的計(jì)算公式式可得其變變形量為：：y=Fy/3EI=(L-x)2x2/L車(chē)刀車(chē)至x=L/2處時(shí)工件產(chǎn)產(chǎn)生的變形形最大，工工件呈中間間粗、兩頭頭細(xì)的腰鼓鼓形。圖4-3車(chē)車(chē)削細(xì)細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)受受力變形產(chǎn)產(chǎn)生的加工工誤差4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度2．切削力力大小變化化引起的加加工誤差———誤差復(fù)復(fù)映工件的毛坯坯外形雖然然具有粗略略的零件形形狀，但它它在尺寸、、形狀以及及表面層材材料硬度上上都有較大大的誤差。。毛坯的這這些誤差在在加工時(shí)使使切削深度度不斷發(fā)生生變化，從從而導(dǎo)致切切削力的變變化，進(jìn)而而引起工藝藝系統(tǒng)產(chǎn)生生相應(yīng)的變變形，使得得零件在加加工后還保保留與毛坯坯表面類(lèi)似似的形狀或或尺寸誤差差。這種現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)為“誤差差復(fù)映規(guī)律律”，所引引起的加工工誤差稱(chēng)為為“復(fù)映誤誤差”。4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度3．減小小工藝系統(tǒng)統(tǒng)受力變形形的措施（1）提提高工藝系系統(tǒng)各部分分的剛度①提高工件件加工時(shí)的的剛度例如車(chē)削細(xì)細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)：：減小工件支支承長(zhǎng)度為為此常常采用跟刀刀架或中心心架及其他他支承架。。減小工件所所受法向切切削力通通?？刹刹扇≡龃笄扒敖?、主偏偏角選為90°以及及適當(dāng)減小小進(jìn)給量和和切削深度度等措施減減小。采用反向走走刀法使使工件從從原來(lái)的軸軸向受壓變變?yōu)檩S向受受拉②提高工件件安裝時(shí)的的夾緊剛度度對(duì)薄壁件，，夾緊時(shí)應(yīng)應(yīng)選擇適當(dāng)當(dāng)?shù)膴A緊方方法和夾緊緊部位，否否則會(huì)產(chǎn)生生很大的形形狀誤差。。③提高機(jī)床床部件的剛剛度4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度由于工件本本身有形狀狀誤差，用用電磁吸盤(pán)盤(pán)吸緊時(shí)，，工件產(chǎn)生生彈性變形形，磨削后后松開(kāi)工件件，因彈性性恢復(fù)工件件表面仍有有形狀誤差差（翹曲））。解決辦法是是在工件和和電磁吸盤(pán)盤(pán)之間墊入入一薄橡皮皮（0.5mm以下下）。當(dāng)吸吸緊時(shí)，橡橡皮被壓縮縮，工件變變形減小，，經(jīng)幾次反反復(fù)磨削逐逐漸修正工工件的翹曲曲，將工件件磨平。圖4—4薄薄板板零件的磨磨削4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度4．1．8工工藝系統(tǒng)統(tǒng)受熱變形形引起的加加工誤差1．工藝系系統(tǒng)的熱源源（1）內(nèi)部部熱源：切切削熱、、摩擦熱、、派生熱源源（2）外部部熱源：環(huán)環(huán)境溫度、、熱輻射2．工藝系系統(tǒng)的熱平平衡工藝系統(tǒng)受受各種熱源源影響，其其溫度逐步步上升。但但同時(shí)，它它們也通過(guò)過(guò)各種傳熱熱方式向周周?chē)l(fā)熱熱量。當(dāng)單單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)傳入和散散發(fā)的熱量量相等時(shí)，，則認(rèn)為工工藝系統(tǒng)達(dá)達(dá)到熱平衡衡。4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度3．機(jī)床熱熱變形引起起的加工誤誤差熱源大致分分為以下三三種：（1）主要要熱源來(lái)自自機(jī)床的主主傳動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)如普普通機(jī)床、、六角機(jī)床床、銑床、、臥式鏜床床、坐標(biāo)鏜鏜床等。（2）主要要熱源來(lái)自自機(jī)床導(dǎo)軌軌的摩擦如如龍門(mén)門(mén)刨床、立立式車(chē)床等等。（3）主要要熱源來(lái)自自液壓系統(tǒng)統(tǒng)如各各種液壓機(jī)機(jī)床。熱源的熱量量，一部分分傳給周?chē)鷩橘|(zhì)，一一部分傳給給熱源近處處的機(jī)床零零部件和刀刀具，以致致產(chǎn)生熱變變形，影響響加工精度度。4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度4．刀具熱熱變形及對(duì)對(duì)加工精度度的影響（1）刀具具連續(xù)工作作時(shí)（2）刀具具間歇工作作5．工件熱熱變形引起起的加工誤誤差（1）工件件均勻受熱熱（2）工件件不均勻受受熱6．控制溫溫度變化，，均恒溫度度場(chǎng)必須采取措措施控制工工藝系統(tǒng)溫溫度變化，，保持溫度度穩(wěn)定。使使熱變形產(chǎn)產(chǎn)生的加工工誤差具有有規(guī)律性，，便于采取取相應(yīng)措施施給予補(bǔ)償償。4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度4．1．9工工件殘余余應(yīng)力引起起的誤差1．基本本概念2.殘殘余應(yīng)應(yīng)力產(chǎn)生的的原因（1）毛坯坯制造中產(chǎn)產(chǎn)生的殘余余應(yīng)力（2）冷校校直產(chǎn)生的的殘余應(yīng)力力（3）切削削加工中產(chǎn)產(chǎn)生的殘余余應(yīng)力3．減減少或消除除殘余應(yīng)力力的措施（1）采取取時(shí)效處理理（2）合理理安排工藝藝路線(xiàn)（3）合理理設(shè)計(jì)零件件結(jié)構(gòu)4．1機(jī)機(jī)械械加工精度度4．1．10提提高加工工精度的工工藝措施1．減少少誤差法2．誤差差補(bǔ)償法或或誤差抵消消法3．誤差差分組法（1）誤差差復(fù)映，引引起本工序序誤差；（2）定位位誤差擴(kuò)大大，引起本本工序誤差差4．誤誤差差轉(zhuǎn)移移法5．““就就地加加工””法6．誤誤差差平均均法作業(yè)業(yè)4-1．?dāng)⑹黾蛹庸ぞ群秃图庸すふ`差差的概概念及及它們們之間間的區(qū)區(qū)別。。4-2．表表面質(zhì)質(zhì)量包包括哪哪幾方方面的的含義義？4-3．機(jī)機(jī)床幾幾何誤誤差有有哪幾幾項(xiàng)？？各項(xiàng)項(xiàng)誤差差對(duì)加加工精精度有有何影影響？？4-4．工工藝系系統(tǒng)受受力變變形對(duì)對(duì)加工工精度度有何何影響響？4-5．工工藝系系統(tǒng)受受熱變變形對(duì)對(duì)加工工精度度有何何影響響？4-6．在在車(chē)床床上用用兩頂頂尖安安裝車(chē)車(chē)削軸軸類(lèi)零零件時(shí)時(shí)，出出現(xiàn)圖圖4-6所所示誤誤差的的原因因是什什么？？應(yīng)分分別采采取何何種工工藝措措施以以減小小或消消除誤誤差？？4-7．在在磨削削錐孔孔時(shí)，，用檢檢驗(yàn)錐錐度的的塞規(guī)規(guī)著色色檢驗(yàn)驗(yàn)，發(fā)發(fā)現(xiàn)只只在塞塞規(guī)的的中部部接觸觸或在在塞規(guī)規(guī)的兩兩端接接觸，，如圖圖4-7所所示。。試分分析產(chǎn)產(chǎn)生誤誤差的的因素素。作業(yè)業(yè)4-8．在在臥式式銑床床上銑銑削鍵鍵槽，，如圖圖4-11所示示，經(jīng)經(jīng)測(cè)量量發(fā)現(xiàn)現(xiàn)靠工工件兩兩端深深度大大于中中間，，且都都比調(diào)調(diào)整地地深度度尺寸寸小。。分析析產(chǎn)生生這一一現(xiàn)象象的原原因。。題4-6題4-7題4-84．2機(jī)機(jī)械械加工工表面面質(zhì)量量教學(xué)重重點(diǎn)：：掌握機(jī)機(jī)械加加工表表面質(zhì)質(zhì)量的的概念念；掌握表表面質(zhì)質(zhì)量對(duì)對(duì)零件件使用用性能能的影影響；；掌握影影響表表面質(zhì)質(zhì)量的的因素素。教學(xué)難難點(diǎn)：：影響表表面質(zhì)質(zhì)量的的因素素4．2機(jī)機(jī)械械加工工表面面質(zhì)量量4．2．1表表面面質(zhì)量量的基基本概概念1．表表面層層的幾幾何形形狀特特性（1））表面面粗糙糙度它它是指指加工工表面面的微微觀(guān)幾幾何形形狀誤誤差。。表面粗粗糙度度通常常是由由機(jī)械械加工工中切切削刀刀具的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡跡所形形成。。（2））表面面波度度它它是是介于于宏觀(guān)觀(guān)幾何何形狀狀誤差差與微微觀(guān)幾幾何形形狀誤誤差之之間的的周期期性幾幾何形形狀誤誤差。。2．表表面層層物理理機(jī)械械性能能（1））表面面層冷冷作硬硬化表表面面冷作作硬化化是由由于機(jī)機(jī)械加加工時(shí)時(shí)，工工件表表面層層金屬屬受到到切削削力的的作用用，產(chǎn)產(chǎn)生強(qiáng)強(qiáng)烈的的塑性性變形形，使使金屬屬的晶晶格被被拉長(zhǎng)長(zhǎng)、扭扭曲，，甚至至破壞壞而引引起的的。（2））表面面層金金相組組織的的變化化磨削時(shí)時(shí)約80%的熱熱量將將傳給給工件件，所所以磨磨削是是一種種典型型的容容易產(chǎn)產(chǎn)生加加工表表面金金相組組織變變化（（磨削削燒傷傷）的的加工工方法法（3））表面面層殘殘余應(yīng)應(yīng)力表表面面層殘殘余應(yīng)應(yīng)力是是指工工件經(jīng)經(jīng)機(jī)械械加工工后，，由于于表面面層組組織發(fā)發(fā)生形形狀或或組織織變化化導(dǎo)致致在表表面層層與基基體材材料的的交界界處產(chǎn)產(chǎn)生互互相平平衡的的內(nèi)部部應(yīng)力力。4．2機(jī)機(jī)械械加工工表面面質(zhì)量量4．2．2表表面面質(zhì)量量對(duì)零零件使使用性性能的的影響響1．表表面質(zhì)質(zhì)量對(duì)對(duì)零件件耐磨磨性的的影響響圖4-10零零件件的磨磨損過(guò)過(guò)程4．2機(jī)機(jī)械械加工工表面面質(zhì)量量2．表表面質(zhì)質(zhì)量對(duì)對(duì)零件件疲勞勞強(qiáng)度度的影影響零件由由于疲疲勞而而破壞壞都是是從表表面開(kāi)開(kāi)始的的，因因此表表面層層的粗粗糙度度對(duì)零零件的的疲勞勞強(qiáng)度度影響響很大大。在在交變變載荷荷作用用下，，由于于表面面上微微觀(guān)不不平的的凹谷谷處，，容易易形成成應(yīng)力力集中中，產(chǎn)產(chǎn)生和和加劇劇疲勞勞裂紋紋以致致疲勞勞損壞壞。零件表表面的的冷硬硬層，，有助助于提提高疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度。。3．表表面質(zhì)質(zhì)量對(duì)對(duì)零件件耐腐腐蝕性性的影影響零件的的耐腐腐蝕性性在很很大程程度上上取決決于表表面粗粗糙度度。表表面粗粗糙度度值越越大，，越容容易積積聚腐腐蝕性性物質(zhì)質(zhì)，凹凹谷越越深，，滲透透與腐腐蝕作作用越越強(qiáng)烈烈。故故減小小表面面粗糙糙度值值，可可提高高零件件的耐耐蝕性性。此此外，，殘余余壓應(yīng)應(yīng)力使使零件件表面面緊密密腐蝕蝕性物物質(zhì)不不易進(jìn)進(jìn)入，，可增增強(qiáng)零零件的的耐蝕蝕性。。4．表表面質(zhì)質(zhì)量對(duì)對(duì)配合合性質(zhì)質(zhì)的影影響在間隙隙配合合中，，如果果配合合表面面粗糙糙，則則在初初期磨磨損階階段由由于配配合表表面迅迅速磨磨損，，使配配合間間隙增增大，，改變變了配配合性性質(zhì)。。在過(guò)過(guò)盈配配合中中，如如果配配合表表面粗粗糙，，則裝裝配后后表面面的凸凸峰將將被擠擠壓，，而使使有效效過(guò)盈盈量減減少，，降低低了配配合強(qiáng)強(qiáng)度。。4．2機(jī)機(jī)械械加工工表面面質(zhì)量量4．2．3影影響響表面面粗糙糙度的的因素素1．切切削削加工工中影影響表表面粗粗糙度度的因因素（1））幾何何因素素（2））物理理因素素積屑瘤瘤刀具表表面對(duì)對(duì)工件件表面面的擠擠壓與與摩擦擦工件材材料性性質(zhì)4．2機(jī)機(jī)械械加工工表面面質(zhì)量量2．磨磨削削加工工中影影響表表面粗粗糙度度的因因素（1））磨削削用量量砂輪輪速度度對(duì)表表面粗粗糙度度的影影響較較大，，提高高有利利于降降低表表面粗粗糙度度。磨磨削深深度與與進(jìn)給給速度度增大大時(shí)，，將使使工件件表面面塑性性變形形加劇劇，因因而使使表面面粗糙糙度值值增大大。（2））砂輪輪砂輪的的粒度度愈細(xì)細(xì)，使使加工工表面面刻痕痕細(xì)密密，則則表面面粗糙糙度值值愈小小。但但粒度度過(guò)細(xì)細(xì)，容容易堵堵塞砂砂輪而而使工工件表表面塑塑性變變形增增加，，影響響表面面粗糙糙度。。砂輪硬硬度應(yīng)應(yīng)適宜宜，使使磨粒粒在磨磨鈍后后及時(shí)時(shí)脫落落，露露出新新的磨磨粒來(lái)來(lái)繼續(xù)續(xù)切削削，即即具有有良好好的““自礪礪性””，工工件就就能獲獲得較較細(xì)的的表面面粗糙糙度。。（3））工件件材料料工件材材料的的硬度度、塑塑性、、韌性性和導(dǎo)導(dǎo)熱性性能等等對(duì)表表面粗粗糙度度有顯顯著影影響，，工件件材料料太硬硬時(shí)，，磨粒粒易鈍鈍化；；太軟軟時(shí)上上易堵堵塞；；韌性性大和和導(dǎo)熱熱性差差的材材料，，使磨磨粒早早期崩崩落而而破壞壞了微微刃的的等高高性，，因此此均使使表面面粗糙糙度值值增大大。（4））冷卻卻潤(rùn)滑滑液磨削冷冷卻潤(rùn)潤(rùn)滑液液對(duì)減減少磨磨削力力、溫溫度及及砂輪輪磨損損等都都有良良好的的效果果。正正確選選用冷冷卻液液有利利于減減小表表面粗粗糙度度值。。4．2機(jī)機(jī)械械加工工表面面質(zhì)量量4．2．4影影響表表面層層物理理機(jī)械械性能能的因因素１．影影響表表面層層冷作作硬化化的因因素（1））切削削用量量①切削削速度度：隨隨著切切削速速度的的增大大，被被加工工金屬屬塑性性變形形減小小，同同時(shí)由由于切切削溫溫度上上升使使回復(fù)復(fù)作用用加強(qiáng)強(qiáng)，因因此冷冷硬程程度下下降。。②進(jìn)給給量：：進(jìn)進(jìn)給給量增增大使使切削削厚度度增大大，切切削力力增大大，工工件表表面層層金屬屬的塑塑性變變化增增大，，故冷冷硬程程度增增加。。（2））刀具具①刀具具刃口口圓弧弧半徑徑增增大，，表面面層金金屬的的塑性性變形形加劇劇，冷冷硬程程度增增大。。②刀具具后刀刀面磨磨損寬寬度VB增大，，刀具具后刀刀面與與工作作表面面摩擦擦加劇劇，塑塑性變變形增增大，，導(dǎo)致致表面面層冷冷硬程程度增增大。。③前角角增大大，可可減小小加工工表面面的變變形，，故冷冷硬程程度減減小。。刀具具后角角、主主偏角角、副副偏角角及刀刀尖圓圓角半半徑等等對(duì)表表面層層冷硬硬程度度影響響不大大。（3））工件件材料料工件材材料的的塑性性越大大，加加工表表面層層的冷冷硬程程度越越嚴(yán)重重，碳碳鋼中中含碳碳量越越高，，強(qiáng)度度越高高，其其冷硬硬程度度越小小。4．2機(jī)機(jī)械械加工工表面面質(zhì)量量2．影影響響加工工表面面的金金相組組織變變化的的因素素（1））磨削削用量量①磨磨削深深度增增加時(shí)時(shí)，無(wú)無(wú)論是是工件件表面面溫度度，，還是是表面面層下下不同同深度度的溫溫度，，都隨隨之升升高，，故燒燒傷的的可能能性增增大。。②縱縱向進(jìn)進(jìn)給量量增大大，熱熱作用用時(shí)間間減少少，使使金相相組織織來(lái)不不及變變化，，磨削削燒傷傷減輕輕。但但大時(shí)時(shí)，加加工表表面的的粗糙糙度增增大，，一般般可采采用寬寬砂輪輪來(lái)彌彌補(bǔ)。。③工件件線(xiàn)速速度增增大，，雖使使發(fā)熱熱量增增大，，但熱