機械加工質量第2章2.1機械加工精度

2.2機械加工的表面質量第2章機械加工質量機器零件的加工質量決定了機器的：

1.性能2.質量3.壽命機器產品加工質量的內容：

1.加工精度——宏觀的零件幾何參數(shù)

2.加工表面質量——零件表面層的物理機械性能@加工表面質量粗糙度方面已獲得小于0.0005μm的粗糙度。

@加工質量與設備、工藝方法、工藝措施有關。2.1機械加工精度2.1.1概述

1、機械加工精度(簡稱加工精度)：是指零件在機械加工后的幾何參數(shù)(尺寸、幾何形狀和表面間相互位置)的實際值和理論值相符合的程度。

2、加工誤差：實際參數(shù)與理論參數(shù)的差值2.1機械加工精度2.1.2影響加工精度的因素及其分析

在機械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相互位置的形成，取決于工件和刀具在切削運動過程中的相互位置關系，而工件和刀具又安裝在夾具和機床上。

1）工藝系統(tǒng)：機械加工中，機床、夾具、刀具和工件構成的完整系統(tǒng)

2）工藝系統(tǒng)中的誤差產生零件加工誤差的根源，稱為原始誤差2.1機械加工精度1.加工原理誤差2.1機械加工精度原理誤差：由于采用了近似的加工運動或近似的刀具輪廓而產生的原始誤差。例:①滾刀用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿

（近似的刀具輪廓）；②模數(shù)銑刀銑齒（近似的刀具輪廓）；③用公制絲桿車蝸桿或英制螺紋。

（近似的加工運動）2.1機械加工精度例1.在公制車床上車模數(shù)為2mm蝸桿時，掛輪計算式為：

，若P=6mm，求加工后蝸桿螺距誤差是多少？P1=2P=6

i而理論螺距應該為：

P=mπ=2×3.14159=6.2832mm所以螺距誤差為：

△p=P1－P=6.2857－6.2832=0.0025mm解：(1)機床幾何誤差

2.機床、刀具、夾具的制造誤差與磨損2.1機械加工精度機床誤差來自機床本身各部件三方面：

①制造；②安裝；③磨損。對加工誤差影響大的機床誤差有三個部分：

1）主軸回轉誤差;

2）導軌誤差;

3）傳動鏈誤差。1））主主軸軸回回轉轉誤誤差差。。純徑徑向向跳跳動動誤誤差差軸向向竄竄動動誤誤差差純角角度度擺擺動動誤誤差差車外外圓圓時時它它使使加加工工面面產產生生圓圓度度和和圓圓柱柱度度誤誤差差。。①主主軸軸純純徑徑向向跳跳動動誤誤差差對對加加精精度度的的影影響響。。產生生的的主主要要原原因因：：主軸軸支支承承軸軸頸頸的的圓圓度度誤誤差差、、軸軸承承工工作作表表面面的的圓圓度度誤誤差差等等。。a.切削削力力F的作作用用方方向向不不變變（（見見圖圖2-5車外外圓圓的的情情形形)R△RR1R33241理論位置實際位置Roo′b.切削削力力F的作作用用方方向向變變化化（（見見圖圖2-4鏜床床鏜鏜孔孔)在切切削削力力F的作作用用下下，，主主軸軸總總是是以以其其支支承承軸軸頸頸某某一一固固定定部部位位與與軸軸承承內內表表面面的的不不同同部部位位接接觸觸，，因因此此，，軸承承內內表表面面的的圓圓度度誤誤差差將將直直接接反反映映為為主主軸軸徑徑向向圓圓跳跳動動δd，而而主主軸軸支支承承軸軸頸頸的的圓圓度度誤誤差差則則影影響響不不大大。。②主主軸軸軸軸向向竄竄動動誤誤差差對對加加工工精精度度的的影影響響主軸軸的的純純軸軸向向竄竄動動對對內、、外外圓圓加加工工沒沒有有影影響響，但但所所加加工工的的端端面面卻卻與與內內外外圓圓軸軸線線不不垂垂直直。。主主軸軸每每轉轉一一周周，，就就要要沿沿軸軸向向竄竄動動一一次次，，向向前前竄竄動動的的半半周周中中形形成成右右螺螺旋旋面面，，向向后后竄竄動動的的半半周周中中形形成成左左螺螺旋旋面面，，最最后后切切出出如如同同端端面面凸凸輪輪一一樣樣的的形形狀狀，，并并在在端端面面中中心心附附近近出出現(xiàn)現(xiàn)一一個個凸凸臺臺。。當加加工工螺螺紋紋時時，，則則會會產產生生單單個個螺螺距距內內的的周周期期誤誤差差。。③純純角角度度擺擺動動誤誤差差對對加加工工精精度度的的影影響響。。主軸軸的的純純角角度度擺擺動動也也因因加加工工方方法法而而異異。。車車外外圓圓時時，，會會產產生生圓圓柱柱度度誤誤差差(錐錐體體)；；鏜鏜孔孔時時，，孔孔將將成成橢橢圓圓形形如如圖圖2-6所所示示。。④影影響響主主軸軸回回轉轉精精度度的的因因素素及及提提高高回回轉轉精精度度的的措措施施。。主軸軸回回轉轉軸軸線線的的運運動動誤誤差差不不僅僅和和主主軸軸部部件件的的制制造造精精度度有有關關，，而而且且還還和和切切削削過過程程中中主主軸軸受受力力、、受受熱熱后后的的變變形形有有關關。。但但主主軸軸部部件件的的制制造造精精度度是是主主要要的的，，是是主主軸軸回回轉轉精精度度的的基基礎礎，，它它包包含含軸承承誤誤差差、、軸軸承承間間隙隙、、與與軸軸承承相相配配合合零零件件的的誤誤差差等。。圖2-7軸軸頸頸與與軸軸套套孔孔圓圓度度誤誤差差引引起起的的徑徑向向跳跳動動2）導導軌軌誤誤差差使刀刀尖尖在在水水平平面面內內產產生生位位移移ΔΔY，造造成成工工件件在在半半徑徑方方向向上上的的誤誤差差ΔΔR。①導導軌軌在在水水平平面面內內有有直直線線度度誤誤差差。。此項項誤誤差差對于于普普通通車車床床和和外外圓圓磨磨床床，，將將直直接接反反映映在在被被加加工工工工件件表表面面的的法法向向方方向向，，所所以以對對加加工工精精度度影影響響極極大大，，使使工工件件產產生生圓圓柱柱度度誤誤差差(鞍鞍形形或或鼓鼓形形)。。②導導軌軌在在垂垂直直平平面面內內有有直直線線度度誤誤差差。。如圖圖2-9所所示示，，使使刀刀尖尖產產生生ΔΔZ的位位移移，，造造成成工工件件在在半半徑徑方方向向上上產產生生誤誤差差ΔΔR=(ΔΔZ））2/2R，除加加工工圓圓錐錐形形表表面面外外，，它它對對加加工工精精度度的的影影響響不不大大，，可可以以忽忽略略不不計計。。圖2-10龍龍門門刨刨床床導導軌軌在在垂垂直直平平面面內內直直線線度度引引起起的的誤誤差差但對對于于龍門門刨刨床床、、龍龍門門銑銑床床及及導導軌軌磨磨床床來說說，，導導軌軌在在垂垂直直面面內內的的直直線線度度誤誤差差將將直直接接反反映映到到工工件件上上。。如如圖圖2-10所所示示龍龍門門刨刨床床，，工工作作臺臺為為薄薄長長件件，，剛剛性性很很差差，，如如果果床床身身導導軌軌為為中中凹凹形形，，刨刨出出的的工工件件也也是是中中凹凹形形。。(3)導軌間的平行行度誤差對加加工精度的影影響當前后導軌在在垂直平面內內有有平行度誤誤差（扭曲誤誤差）時，刀刀尖的運動動軌跡是一條條空間曲線線，，使工件產生圓圓柱度誤差。。導軌間在垂直直方向有平行行度度誤差Δl3時，如圖2-11所示，將將使工工件與刀具的的正確位置在在誤誤差敏敏感方向產生生Δy≈（H/B)××δ的偏移量，使使工件半徑產產生生ΔR＝Δy的誤差，對加加工精度度影響較大大。除了導軌本身的制制造誤差之外，導軌磨損是造成機床精精度下降的主主要原因。選選用合理的導導軌形狀和導導軌組合形式式，采用耐磨磨合金鑄鐵導導軌、鑲鋼導導軌、貼塑導導軌、滾動導導軌以及對導導軌進行表面面淬火處理等等措施均可提提高導軌的耐耐磨性。3．傳動鏈誤差差：指由于傳動鏈鏈中的傳動元元件存在制造造誤差、裝配配誤差及使用用過程中的磨磨損引起的誤誤差。即始末末兩端傳動元元件間相對運運動的誤差。。通過諧波分析判斷誤差來自自哪個元件。。措施：①減少傳動鏈鏈中的元件數(shù)數(shù)目，縮短傳傳動鏈，以減減少誤差來源源。②提高傳動元元件，特別是是末端傳動元元件的制造精精度和裝配精精度。③傳動鏈齒輪輪間存在間隙隙，同樣會產產生傳動鏈誤誤差，因此要要消除間隙。。④采用誤差校校正機構來提提高傳動精度度。影響：有些加工方法法（如車螺紋紋，滾齒，插插齒等），要要求刀具與工工件之間必須須具有嚴格的的傳動比關系系。機床傳動動鏈誤差是影影響這類表面面加工精度的的主要原因之之一。滾齒機傳動系系統(tǒng)圖：（2）刀具誤差1)刀具的制造造誤差a.采用定尺寸刀具（例如鉆頭、、鉸刀、鍵槽槽銑刀、圓拉拉刀等）加工工時，刀具的尺寸誤誤差和磨損將將直接影響工工件尺寸精度度。b.采用成形刀具（例如成形車車刀、成形銑銑刀、齒模數(shù)數(shù)銑刀、成形形砂輪等）加加工時，刀具的形狀誤誤差和磨損將將直接影響工工件的形狀精精度。c.對于一般刀具（例如車刀、、鏜刀、銑刀刀等），其制造誤差對工工件加工精度度無直接影響響刀具的尺寸磨磨損量NB：NB是在被加工表表面的法線方方向上測量的的。刀具的尺寸磨磨損量可用下下式計算NBo為初期磨損量量；KNB為正常磨損階階段曲線的斜斜率，稱為相相對磨損。圖2-12刀具的尺寸磨磨損圖圖2-13刀刀具磨損量量與切削路程程的關系（3）夾具的制造造誤差與磨損損夾具誤差包括括工件的定位誤差和夾緊變形誤差差、夾具的安裝誤差和分度誤差以及夾具的磨損等。圖2-14夾夾具誤差的的影響1—夾具體2—鉆模板板3—鉆模模套4—襯襯套5—定定位軸在設計夾具時時，對夾具上上直接影響工工件加工精度度的有關尺寸寸的制造公差差一般取為工工件上相應尺尺寸公差的1/2～1/5。夾具元件磨損損將使夾具的的誤差增大。。為保證工件件加工精度，，夾具中的定定位元件、導導向元件、對對刀元件等關關鍵易損元件件均需選用高高性能耐磨材材料制造。3、工藝系統(tǒng)受受力變形及其其對加工精度度的影響圖2-15車車床各部位位彈性連接(1)工藝系統(tǒng)受力力變形的現(xiàn)象象由機床、夾具具、工件、刀刀具所組成的的工藝系統(tǒng)是是一個彈性系系統(tǒng)，在加工工過程中由于于切削力、夾夾緊力、重力力、傳動力、、慣性力等外外力的作用，，將引起工藝藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)節(jié)產生彈性變變形，此變形形造成位移。。圖2-16細細長軸車削削時的受力變變形圖2-17切切入式磨孔孔時磨頭軸的的受力變形(2)工藝系統(tǒng)受力力變形對加工工精度的影響響工件的加工精精度除受切削削力大小的影影響外，還受受切削力作用用點位置變化化的影響。(3)誤差復映規(guī)律律在加工過程中中，由于工件件毛坯加工余余量或材料硬硬度的變化，，引起切削力力和工藝系統(tǒng)統(tǒng)受力變形的的變化，因而而產生工件的的尺寸誤差和和形狀誤差。。毛坯（余量、、硬度）不均均勻切削力變化變形變化尺寸和形狀誤差工藝系統(tǒng)剛度度越高，“誤誤差復映系數(shù)數(shù)”ε越小，即復映映到工件上的的誤差越小。。誤差復映系數(shù)數(shù)ε：加工前后誤差差之比值。它它代表誤差復復映的程度。。4.工藝系統(tǒng)熱變變形及其對加加工精度的影影響(1)工藝系統(tǒng)熱源源加工過程中，，工藝系統(tǒng)的的熱源主要有有兩大類：切削熱和摩擦擦熱。(2)機床熱變形不同類型的機機床因其結構構與工作條件件的差異而使使熱源和變形形形式各不相相同。圖2-19(3)工件熱變形由切削熱引起起，熱伸長量量：△L=ααL△t當工件能夠自自由伸長時，，工件熱變形形主要影響尺尺寸精度，否否則，還會產產生圓柱度誤誤差。式中L—工件變形方向向的長度（或或直徑）(mm);α—工件的熱膨脹脹系數(shù)（1/℃),鋼的熱膨脹系系數(shù)為1.2×10－5/℃，鑄鐵為1×10－5/℃，黃銅為1.7×10－5/℃；Δt—工件的平均溫溫升（℃）。。例：6級絲杠的螺距距累積誤差在在全長上不許許超過0.02mm，現(xiàn)磨一根長長3m的絲杠，每磨磨一次溫升3℃，能否達到到要求？△L=αL△△t=12×10-6×3000××3=0.1mm火車導軌有縫縫嗎？減少工件熱變變形對加工精精度影響的措措施1)在切削區(qū)施加加充足的切削削液。2)提高切削速度度或進給量，，以減少傳入入工件熱量。。3)粗、精加工分分開，使粗加加工的余熱不不帶到精加工工工序中。4)刀具和砂輪勿勿讓過分的磨磨鈍才進行刃刃磨和修正，，以減少切削削熱和磨削熱熱。5)使工件在夾緊緊狀態(tài)下有伸伸縮的自由(如采用彈簧后后頂尖等)。（4）刀具熱熱變形刀具熱變形的的熱源主要是是切削熱由于刀體小,熱容量小,刀具溫升非常常高。例如,用高速鋼車刀刀切削時：刀刃部分溫升升可達700--800度；刀具伸長量可可達0.03～0.05mm補充：減小工工藝系統(tǒng)熱變變形的途徑1．減少發(fā)熱量量2．改善散熱條條件3．均衡溫度場場4．改進機床結結構5.工件內應力引引起的變形內應力：亦稱稱殘余應力，，是指在沒有有外力作用下下或去除外力力作用后殘留留在工件內部部的應力。工件一旦有內內應力產生，，就會使工件件材料處于一一種高能位的的不穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，它本能地地要向低能位位轉化，轉化化速度或快或或慢，但遲早早總是要轉化化的，轉化的的速度取決于于外界條件。。當帶有內應應力的工件受受到力或熱的的作用而失去去原有的平衡衡時，內應力力就將重新分分布以達到新新的平衡，并并伴隨有變形形發(fā)生，使工工件產生加工工誤差。（1）內應力產產生的原因1）熱加工（毛毛坯制造）中中產生的內應應力以鑄造為例，，由于壁厚不不均，冷卻速速度不一致，，內應力的狀狀態(tài)為厚壁或心部受受拉應力，薄壁或外表層層受壓應力。2）冷校直產生生的內應力塑性變形是物質-包括流體及固體在一定定的條件下，在外力的作用下產生生形變，當施加的外力撤除或消消失后該物體不能恢恢復原狀的一種物理現(xiàn)象。彈性變形材料在外力作用下產生變形，當外力力取消后，材料變形即可可消失并能完全恢復原來來形狀的性質稱為彈性性。這種可恢復的變形稱稱為彈性變形形。3）切削加工產產生的內應力力（2）減小或消除除內應力變形形誤差的途徑徑1)采用適當?shù)臒釤崽幚砉ば?。?)給工件足夠的的變形時間。。精密零件粗、、精加工應分分開；大型零件，粗粗、精加工安安排在一個工工序內，粗加加工后應先將將工件松開，，使其自由變變形。3)零件結構要合合理。6.調整誤差：機械加加工中中，由由于工工藝系系統(tǒng)““機床床-夾具-工件-夾具””沒有有調整整到正正確的的位置置而產產生的的加工工誤差差。(1)試切法法調整整試切法法調整整就是是對被被加工工零件件進行行試切切-測量-調整-再試切切，直直到符符合規(guī)規(guī)定的的尺寸寸要求求時，，再正正式切切出整整個加加工表表面。。1)測量誤誤差。。測量時時由測測量器器具誤誤差、、測量量溫度度變化化、測測量力力及視視覺偏偏差等等引起起的誤誤差，，使加加工誤誤差擴擴大。。2)微微量進進給的的影響響?！啊芭佬小薄?)切切削厚厚度影影響。。銳利的的切削削刃最最小切切削厚厚度5um，鈍刀刀20~50um。圖2-23試試切調調整(2)按定定程機機構調調整在半自自動機機床、、自動動機床床和自自動線線上，，廣泛應應用行行程擋擋塊、、靠模模及凸凸輪等等機構構來保保證加加工精精度。。(3)用樣件件或樣樣板調調整在各種種仿形形機床床、多多刀機機床和和專用用機床床的加加工中中，常常采用用專門門的樣樣件或或樣板板來調調整刀刀具、、機床床與工工件之之間的的相對對位置置，這這樣樣樣件或或樣板板本身身的制制造誤誤差、、安裝裝誤差差、對對刀誤誤差就就成了了影響響調整整誤差差的主主要因因素。。1.加工誤誤差的的性質質按照加加工誤誤差的的性質質，加加工誤誤差可可分為為系統(tǒng)統(tǒng)性誤誤差和和隨機機性誤誤差。。（1）系統(tǒng)統(tǒng)性誤誤差系統(tǒng)性性誤差差可分分為常常值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差和變變值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差兩種種。常值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差：在順序序加工工一批批工件件時，，加工工誤差差的大大小和和方向向皆不不變，，此誤誤差稱稱為常常值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差；例例如原原理誤誤差，，定尺尺寸刀刀具的的制造造誤差差等。。變值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差：在順序序加工工一批批工件件時，，按一一定規(guī)規(guī)律變變化的的加工工誤差差，稱稱為變變值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差；例例如，，當?shù)兜毒咛幪幱谡Ｄツp階階段車車外圓圓時，，由于于車刀刀尺寸寸磨損損所引引起的的誤差差。2.1.3加工誤誤差的的綜合合分析析不講特點：：常值值性系系統(tǒng)誤誤差與與加工工順序序無關關，變變值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差與加加工順順序有有關。。對于常常值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差，若若能掌掌握其其大小小和方方向，，可以以通過過調整整消除除；對于變變值性性系統(tǒng)統(tǒng)誤差差，若若能掌掌握其其大小小和方方向隨隨時間間變化化的規(guī)規(guī)律，，也可可通過過采取取自動動補償償措施施加以以消除除。（2）隨機機性誤誤差概念：：在順序序加工工一批批工件件時，，加工工誤差差的大大小和和方向向都是是隨機機變化化的，，這些些誤差差稱為為隨機機性誤誤差。。例如，，由于于加工工余量量不均均勻、、材料料硬度度不均均勻等等原因因引起起的加加工誤誤差，，工件件的裝裝夾誤誤差、、測量量誤差差和由由于內內應力力重新新分布布引起起的變變形誤誤差等等均屬屬隨機機性誤誤差。。特點：：可以通通過分分析隨隨機性性誤差差的統(tǒng)統(tǒng)計規(guī)規(guī)律，，對工工藝過過程進進行控控制。。2.加加工誤誤差的的數(shù)理理統(tǒng)計計方法法(1)實際際分布布曲線線用調整整法加加工出出來的的一批批工件件，尺尺寸總總是在在一定定范圍圍內變變化的的，這這種現(xiàn)現(xiàn)象稱稱為尺寸分分散。表2-1活活塞塞銷孔孔直徑徑頻數(shù)數(shù)統(tǒng)計計表1)尺尺寸分分散范范圍(28.004mm-27.992mm=0.012mm)小于于公差差帶寬寬度(T=0.015mm)，表表示本本工序序能滿滿足加加工精精度要要求。。圖2-24活活塞銷銷孔直直徑尺尺寸分分布圖圖1—理理論分分布位位置2——公差差范圍圍中心心(27.9925)3—分分散范范圍中中心(27.9979)4—實實際分布位位置5——廢品品區(qū)(2)直方圖圖和分分布折折線圖圖的作作法1)收集數(shù)數(shù)據(jù)。。（樣樣本容容量））2）分組組。（（每組組至少少4~5個數(shù)據(jù)據(jù)）3)計算組組距：：h=(Xmax-Xmin)/(k-1)4)計算組組界：：各組組組界界：Xmin±±(j-1)h±h/25)統(tǒng)計頻頻數(shù)mi。6)繪繪制直直方圖圖和分布布折線線圖。。(3)正態(tài)分分布曲曲線實踐表表明，，在正正常生生產條條件下下，無無占優(yōu)優(yōu)勢的的影響響因素素存在在，而而加工工的零零件數(shù)量又又足夠夠多時時，其尺尺寸分分布總總是按按正態(tài)態(tài)分布布的。。1)正態(tài)分分布曲曲線圖2-25正正態(tài)分分布曲曲線①曲線線呈鐘鐘形，，中間間高、、兩邊邊低；；這表表示尺尺寸靠靠近分分散中中心的的工件件占大大部分分，而而尺寸寸遠離離分散散中心心的工工件是是極少少數(shù)。。②曲曲線線以以為軸軸對對稱稱分分布布，，表表示示工工件件尺尺寸寸大大于于和和小小于于的的頻頻率率相相等等。。③工工序序標標準準差差σ是決決定定曲曲線線形形狀狀的的重重要要參參數(shù)數(shù)。。如如圖圖2-26所示示，，σ越大大，，曲曲線線越越平平坦坦，，尺尺寸寸越越分分散散，，也也就就是是加加工工精精度度越越低低；；σ越小小，，曲曲線線越越陡陡峭峭，，尺尺寸寸越越集集中中，，也也就就是是加加工工精精度度越越高高。。2)正正態(tài)態(tài)分分布布曲曲線線的的特特點點：：圖2-26正正態(tài)態(tài)分分布布曲曲線線的的性性質質④曲曲線線分分布布中中心心改改變變時時，，整整個個曲曲線線將將沿沿X軸軸平平移移，，但但曲曲線線的的形形狀狀保保持持不不變變，，如如圖圖2-27所所示示。。這這是是常常值值系系統(tǒng)統(tǒng)性性誤誤差差影影響響的的結結果果。。均方方差差不不變變時時平平均均尺尺寸寸使使分分布布曲曲線線移移動動.TIF3）非非正正態(tài)態(tài)分分布布平頂頂分分布布在影影響響機機械械加加工工的的諸諸多多誤誤差差因因素素中中，，如如果果刀刀具具尺寸寸磨磨損損的影影響響顯顯著著，，變變值值性性系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差占占主主導導地地位位時時，，工工件件的的尺尺寸寸誤誤差差將將呈呈現(xiàn)現(xiàn)平平頂頂分分布布。。平平頂頂分分布布曲曲線線可可以以看看成成是是隨隨著著時時間間而而平平移移的的眾眾多多正正態(tài)態(tài)分分布布曲曲線線組組合合的的結結果果。。雙峰峰分分布布若將將兩臺臺機機床床所所加加工工的的同同一一種種工工件件混在在一一起起，，由由于于兩兩臺臺機機床床的的調調整整尺尺寸寸不不盡盡相相同同，，兩兩臺臺機機床床的的精精度度狀狀態(tài)態(tài)也也有有差差異異，，工工件件的的尺尺寸寸誤誤差差呈呈雙雙峰峰分分布布。。偏態(tài)態(tài)分分布布1））采采用用試試切切法法車車削削工工件件外外圓圓或或鏜鏜內內孔孔時時，，為為避避免免產產生生不不可可修修復復的的廢廢品品，，操操作作者者主主觀觀上上有有使使軸徑徑加工工得得寧大大勿勿小小(偏偏右右））、使使孔徑徑加工工得得寧小小勿勿大大（（偏偏左左））的意意向向，，按按照照這這種種加加工工方方式式加加工工得得到到的的一一批批零零件件的的加加工工誤誤差差呈呈偏偏態(tài)態(tài)分分布布。。2））工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)顯顯著著的的熱熱變變形形刀具具熱熱變變形形嚴嚴重重：：加工工軸軸時時偏偏左左（（尺尺寸寸偏偏小?。┘庸すた卓讜r時偏偏右右（（尺尺寸寸偏偏大大））4)正態(tài)態(tài)分分布布曲曲線線的的應應用用：：①計計算算合合格格率率和和廢廢品品率率。。②判判斷斷加加工工誤誤差差的的性性質質。。如果果加加工工過過程程中中沒有有變變值值系統(tǒng)統(tǒng)性性誤誤差差，，那那么么它它的的尺寸寸分分布布應應服服從從正正態(tài)態(tài)分分布布；；如果果實實際際尺尺寸寸分分布布與與正正態(tài)態(tài)分分布布有有較較大大出出入入，，說說明明存存在在變變值值系系統(tǒng)統(tǒng)性性誤誤差差。。如果果尺尺寸寸分分散散中中心心與與公公差差帶帶中心心重重合合，則則說說明明不存存在在常常值值系系統(tǒng)統(tǒng)性性誤誤差差，若若不不重重合合則則兩兩中中心心之之間間的的距距離離即即常常值值系系統(tǒng)統(tǒng)性性誤誤差差；；③判判斷斷工工序序的的工工藝藝能能力力能能否否滿滿足足加加工工精精度度的的要要求求。所謂謂工工藝藝能能力力是是指指處處于于控控制制狀狀態(tài)態(tài)的的加加工工工工藝藝所所能能加加工工出出產產品品質質量量的的實實際際能能力力，，可可以以用用工工序序的的尺寸寸分分散散范范圍圍來表表示示其其工工藝藝能能力力，，大大多多數(shù)數(shù)加加工工工工藝藝的的分分布布都都接接近近正正態(tài)態(tài)分分布布，，而而正正態(tài)態(tài)分分布布的的尺尺寸寸分分散散范范圍圍是是6σ，故故一一般般工工藝藝能能力力都都取取6σ。用工藝藝能能力力系系數(shù)數(shù)判斷斷式中中T——工件件公公差差。。T值一一定定時時，，σ愈小小，，Cp就愈愈大大。。工序序能能力力共共分分五五級級，，其其工工序序能能力力系系數(shù)數(shù)Cp值詳詳見見表表2-4。。生產產中中工工序序能能力力等等級級不不得得低低于于二二級級。。5）分布布曲線的的缺點：：隨機性誤誤差和系系統(tǒng)性誤誤差同時時存在時時——“難”例2-1已知σ=0.005mm零件公差差帶T=0.02mm，且公差差對稱于于分散范范圍中心心，X=0.01mm。試求此此時的廢廢品率。。（73頁）例2-3在臥式鏜鏜床上鏜鏜削一批箱體零零件的內內孔，孔孔徑尺寸寸要求為φ70mm，已知孔孔徑尺寸按正態(tài)態(tài)分布，，=70.08mm,σ=0.04mm，試計算算這批加加工件的合格品品率和不不合格品品率。解：作右右圖，作作標準化化變換，，令z右＝(x-)/σ＝(70.2-70.08)/0.04=3z左＝(x-)/σ＝(70.08-70.00)/0.04＝2查表4-2得：φ(2)=0.4772；φ(3)=0.49865。偏大不合合格品率率P大=0.5－φ(3)=0.5－0.49865=0.00135=0.135%，這些不不合格品品不可修修復。偏小不合合格品率率P小=0.5－φ(2)＝0.5－0.4772＝0.0228＝2.28%，這些不不合格品品可修復復。合格品率率為P=1－0.135％－2.28%=97.585%。前面分析析和討論論了各種種原始誤誤差因素素對加工工精度的的影響，，并提出出了一些些解決單單個問題題的措施施。1.直接接消除和和減少原原始誤差差2.1.4提提高加工工精度的的工藝措措施1）以車車細長軸軸為例：：①采用跟刀刀架或中中心架；；②采用反向向進給；；③大主偏角角大進給給；④伸縮性的的彈性活活頂尖。。進給方向a)Fy進給方向Fy

跟刀架活頂尖b)2)在卡卡盤一端端的工件件上車出出一個縮縮頸，以以增加工工件柔性性，減少少了因坯料彎曲曲而在卡盤盤強制夾夾持下產產生軸線線歪斜的的影響。。圖2-31夾夾持端車車出縮頸頸加工剛性性不足的的圓環(huán)零零件或磨磨削精度度薄片零零件時，，采取如如下措施施：1)采用用彈性夾夾緊機構構，使工工件在自自由狀態(tài)態(tài)下定位位和夾緊緊。2)采用用臨時性性加強工工件剛性性的方法法。圖2-32兩兩種夾緊緊方式工工件變形形狀態(tài)的的比較2.補償償或抵消消原始誤誤差：人為地造造出一種種新的誤誤差去抵抵消工藝藝系統(tǒng)中中出現(xiàn)的的關鍵性性的原始始誤差。。圖2-33龍龍門銑床床橫梁變變形與刮刮研3.轉移移變形或或轉移誤誤差圖2-34用用附加梁梁轉移橫橫梁的變變形誤差轉移移法是把把影響加加工精度度的原始始誤差轉轉移到誤誤差不敏敏感的方方向或者者不影響響加工精精度的方方向上。。4.均分分原始誤誤差均分原始始誤差就是當坯坯件精度度太低，，引起的的定位誤誤差或復復映誤差差太大時時，將坯坯件誤差差均分成成n組，每組組坯件的的誤差縮縮小為原原來誤差差的1/n。a)頭架頂尖“自磨自”

5.就地加工達到到最終精度方法：把各相相關零件，部部件先行裝配配，使它們處處于工作要求求的相互位置置，然后就地地進行最終加加工。目的：消除機機器和部件裝裝配后累積誤誤差。返回本章目錄錄b)三點不同軸引起絲桿彎曲和接觸不良c)導套內孔"自鏜自"返回本章目錄錄圖2-35六六角車床轉轉塔上六個孔孔和平面加工與檢檢驗1、加工表面質質量的概念（1）表面粗糙度度與波度L/H>1000稱為宏觀幾幾何形狀誤差差，例如圓度誤誤差、圓圓柱度誤差等等，它們們屬于加工精精度范疇；L/H＝50～1000，稱為波紋度，它是由機械械加工振動引引起的；L/H<50，稱為微觀幾幾何形狀誤差差，亦稱表面粗糙度。2.2機械械加工的表面面質量（2）表面層材料料的物理力學學性能1)表面層的冷作作硬化機械加工過程程中表面層金金屬產生強烈烈的塑性變形形，使晶格扭扭曲、畸變，，晶粒間產生生剪切滑移，，晶粒被拉長長，這些都會會使表面層金金屬的硬度增增加，塑性減減小，統(tǒng)稱為為冷作硬化。。2)表面層殘余應應力機械加工過程程中由于切削削變形和切削削熱等因素的的作用在工件件表面層材料料中產生的內內應力,稱為表面層殘余應應力。它是在加工工表面材料中中平衡的應力力，它的重新新分布不會引引起工件變形形，但它對機機器零件表面面質量有重要要影響。3)表面層金相組組織變化機械加工過程程中，在工件件的加工區(qū)域域，溫度會急急劇升高,當溫度升高到到超過工件材材料金相組織織變化的臨界界點時，就會會發(fā)生金相組組織變化。(1)表面質質量對零件耐磨性的影響零件件的耐磨性是是一項很重要要的性能指標標，當零件的的材料、潤滑滑條件和加工工精度決定之之后，表面質質量對耐磨性性起著關鍵的的作用。(2)零件表表面質量對零零件疲勞強度的影響零件件在交變載荷荷的作用下，，其表面微觀觀不平的凹谷谷處和表面層層的缺陷處容容易引起應力力集中而產生生疲勞裂紋，，造成零件的的疲勞破壞。。(3)零件表表面質量對零零件耐蝕性能的影響零件件的耐蝕性在在很大程度上上取決于零件件的表面粗糙糙度。(4)零件表表面質量對配配合性質及其其他性能的影影響由于零零件表面粗糙糙度的存在，，將影響配合精度和配配合性質。2.表面質量量對零件使用用性能的影響響零件經(jīng)過機械械加工之后所所獲得的表面面，其質量的的好壞，影響響因素很多，，一般來說，，最主要的是是幾何因素、、物理因素和和加工中工藝藝系統(tǒng)的振動動等。1.影響機械械加工表面粗粗糙度的幾何何因素圖2-38切切削層殘留留面積a)尖刀切削削b)帶圓圓角半徑刀刀的切削2.2.2影影響機械加加工表面粗糙糙度的因素2.影響機械械加工表面粗粗糙度的物理理因素3.影響磨削削加工表面粗粗糙度的因素素(1)磨削加加工的特點1)磨削過程程比金屬切削削刀具的切削削過程要復雜雜得多。2)砂輪的磨磨削速度高。。3)磨削時砂砂輪的線速度度高，參與切切削的磨粒多多，所以，單單位時間內切切除金屬的量量大。①砂輪速度。。隨著砂輪線速速度的增加，，在同一時間間里參與切削削的磨粒數(shù)也也增加，每顆磨粒切去去的金屬厚度度減少，殘留面積也也減少，而且且高速磨削可可減少材料的的塑性變形，，減小表面粗粗糙度值。(2)影響磨磨削加工表面面粗糙度的因因素1)磨削用量量的影響。②工件速度。。在其他磨削條條件不變的情情況下，隨工工件線速度的的降低，每顆顆磨粒每次接接觸工件時切切去的切削厚厚度減少，殘殘留面積也小小，因而表面面粗糙度值小小。但必須指指出，工件線線速度過低時，工件與砂輪輪接觸的時間間長，傳到工工件上的熱量量增多，甚至至會造成工件件表面金屬微微熔，反而增增大表面粗糙糙度值，而且且還增加了表表面燒傷的可可能性。因此，通常取取工件線速度度等于砂輪線線速度的1/60左右。③磨削深度和和光磨次數(shù)。。磨削深度增加加，則磨削力力和磨削溫度度都增加，磨磨削表面塑性性變形程度增增大，從而增增大表面粗糙糙度值。為提提高磨削效率率又能獲得較較小的表面粗粗糙度值，一一般開始采用用較大的磨削削深度，然后后采用較小的的磨削深度，，最后進行無無進給磨削，，即光磨。光光磨次數(shù)增加加，可減小表表面粗糙度值值。2)砂輪的影影響。①砂輪的粒度度。粒度越細，則則砂輪單位面面積上的磨粒粒越多，每顆顆磨粒切去的的金屬厚度越越少，刻痕也也細，表面粗粗糙度就越小小。但粒度過細切屑屑容易堵塞砂砂輪，使工件件表面溫度增增高，塑性變變形加大，表表面粗糙度值值反而會增大大，同時還容容易引起燒傷傷，所以常用用的砂輪粒度度在80＃以內。②砂輪的硬度度。砂輪太軟，則則磨粒易脫落落，有利于保保持砂輪的鋒鋒利，但很難難保證砂輪的的等高性。砂砂輪如果太硬硬，磨損了的的磨粒也不易易脫落，這些些磨損了的磨磨粒會加劇與與工件表面的的擠壓和摩擦擦作用，造成成工件表面溫溫度升高，塑塑性變形加大大，并且還容容易使工件產產生表面燒傷傷。所以砂輪輪的硬度以適適中為好，主主要根據(jù)工件件的材料和硬硬度進行選擇擇。③砂輪的修整整。砂輪使用一段段時間后就必必須進行修整整，及時修整整砂輪有利于于獲得鋒利和和等高的微刃刃。慢的修整整進給量和小小的修整深度度，還能大大大增加切刃數(shù)數(shù)，這些均有有利于降低被被磨工件的表表面粗糙度值值。④砂輪材料。。砂輪材料即指指磨料，它可可分為氧化物物類(剛、玉玉)、碳化物物類(碳化硅硅、碳化硼)和高硬磨料料類(人造金金剛石、立方方碳化硼)。。鋼類零件用用剛玉砂輪磨磨削可得到滿滿意的表面粗粗糙度；鑄鐵鐵、硬質合金金等工件材料料用碳化物砂砂輪磨削時表表面粗糙度值值較??；用金金剛石砂輪磨磨削可得到極極小的表面粗粗糙度值，但但加工成本也也比較高。3)被加工材材料的影響。。影響材料表面面物理力學性性能的工藝因因素有三項：：表面層殘留留應力；冷作作硬化；金相相組織變化。。2.2.3影影響材料表表面物理力學學性能的工藝藝因素1.表面殘留留應力(1)冷塑性性變形的影響響切削過程程中，表面層層材料受切削削力的作用引引起塑性變形形，使工件材材料的晶格拉拉長和扭曲。。(2)熱塑性性變形的影響響工件加工工表面在切削削熱作用下產產生熱膨脹，，此時基體金金屬溫度較低低，因此表層層金屬的熱膨膨脹受到基體體的限制而產產生熱壓縮應應力。(3)金相組組織變化的影影響切削加加工時，切削削區(qū)的高溫將將引起工件表表層金屬的相相變。(1)切削用用量切削用用量中切削速速度和進給量量的影響最大大。(2)刀具刀刀具的刃口口圓角大、后后(刀)面的的磨損、前后后(刀)面不不光潔都將增增加刀具對工工件表面層金金屬的擠壓和和摩擦作用，，使得冷硬層層的程度和深深度都增加。。(3)工件材材料工件材材料的硬度越越低、塑性越越大時，切削削后的冷硬現(xiàn)現(xiàn)象越嚴重。。3.表面層金金相組織變化化與磨削燒傷傷2.2.4機機械加工中中的振動2.表面層加加工硬化3.表面層金金相組織變化化與磨削燒傷傷加工表面溫度度超過相變溫溫度時，表層層金屬的金相相組織將會發(fā)發(fā)生相變。磨削淬火鋼時時，會產生三三種不同類型型的燒傷：①如果磨削區(qū)區(qū)溫度超過馬馬氏體轉變溫溫度而未超過過相變臨界溫