第5章

機械加工質(zhì)量控制機械制造技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)：產(chǎn)品質(zhì)量控制是企業(yè)生產(chǎn)永恒的主題。了解加工質(zhì)量控制的基本原理和方法是一名機械工藝師必備的基本技能之一。機器設(shè)備都是由許多相互關(guān)聯(lián)的零件裝配而成，零件的加工質(zhì)量是整臺機器質(zhì)量的基礎(chǔ)。通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)在掌握加工精度（加工誤差）基本概念的基礎(chǔ)上，了解影響零件加工精度的主要因素，掌握各項原始誤差物理、力學(xué)本質(zhì)和對加工誤差影響規(guī)律，學(xué)會綜合分析加工誤差的基本方法，并能根據(jù)誤差分析結(jié)果，初步判斷產(chǎn)生加工誤差的原因，提出解決加工質(zhì)量問題的方法和途徑。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)概述5.1影響機械加工精度的因素5.2加工誤差的綜合分析5.3影響機械加工表面質(zhì)量的因素5.4機械加工過程中的振動5.5第5章

機械加工質(zhì)量控制5.1.1機械加工精度5.1概述

零件的機械加工質(zhì)量一般用機械加工精度和機械加工表面質(zhì)量兩個指標(biāo)表示。1.基本概念：表面質(zhì)量是指零件加工后的表面層狀態(tài)；表面質(zhì)量影響零件的工作性能、可靠性、壽命。加工精度：是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的接近程度。加工誤差：生產(chǎn)實踐證明，由于加工中的種種原因，實際上不可能把零件做得絕對精確并和理想的完全符合，總會產(chǎn)生一些偏離，這種偏離，就是所謂的加工誤差。“加工精度”和“加工誤差”這兩個概念是從兩種不同角度來評定零件幾何參數(shù)這個同一事物，加工精度的高低就是通過加工誤差的大小來表示的。所謂保證和提高加工精度的問題，實際上也就是限制和降低加工誤差的問題。5.1.1機械加工精度獲得加工精度的方法試切法;調(diào)整法；定尺寸刀具法；自動控制法要點：概念、特點、適用場景舉例：獲得尺寸精度的方法：5.1.1機械加工精度獲得形狀精度的方法：軌跡法成形刀具法展成法（范成法）要點：概念、特點、適用場景舉例：5.1.1機械加工精度獲得相互位置精度的方法：直接找正法；劃線找正法；夾具定位法。5.1.1機械加工精度5.1.2機械加工表面質(zhì)量相關(guān)概念：表面變質(zhì)層成因加工表面層沿深度變化5.1.2機械加工表面質(zhì)量加工表面質(zhì)量的主要內(nèi)容：1.表面層的幾何形狀特征；（表面微觀形狀、宏觀形狀、介于宏微之間的形狀）

成因？2.表面層材料的物理力學(xué)性能表面層的冷作硬化。表面層的殘余應(yīng)力。表面層的金相組織變化。要點：概念、成因、對零件性能的影響主要由以下兩個部分組成：表面粗糙度與波紋度。表面粗糙度、波紋度與宏觀幾何形狀誤差5.1.2機械加工表面質(zhì)量End第5章

機械加工質(zhì)量控制機械制造技術(shù)基礎(chǔ)概述5.1影響機械加工精度的因素5.2加工誤差的綜合分析5.3影響機械加工表面質(zhì)量的因素5.4機械加工過程中的振動5.5第5章

機械加工質(zhì)量控制5.2影響機械加工精度的因素引言---基本概念原始誤差：工藝系統(tǒng)中的種種誤差就會在不同的具體條件下，以不同的程度和方式反映為加工誤差。工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為原始誤差。分析原始誤差和加工誤差之間的定性與定量關(guān)系，是保證和提高零件加工精度的必要理論基礎(chǔ)。5.2.1加工誤差產(chǎn)生的原因工藝系統(tǒng)的誤差（原始誤差）是“因”，是根源；

加工誤差是“果”，是表現(xiàn)。工藝系統(tǒng)的“動誤差”原始誤差是在加工前就已存在，即在無切削負(fù)荷的情況下可檢驗的工藝系統(tǒng)的“靜誤差”原始誤差是在加工過程中產(chǎn)生的，即在有切削負(fù)荷情況下才產(chǎn)生的歸納工件在加工前、中、后工藝系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的種種原始誤差5.2影響機械加工精度的因素1.加工前的原始誤差加工原理誤差：概念：采用了近似的成形運動或近似的刀具輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。舉例：采用了近似的成形運動或近似的刀具輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。滾齒：齒形誤差有誤差，但仍采用，理由？加工前的原始誤差裝夾誤差：包括定位誤差和夾緊誤差定位誤差的分析已經(jīng)在第4章進(jìn)行了討論夾緊誤差：產(chǎn)生夾緊誤差的原因；：舉例；減小措施。薄壁套：車或鏜薄片：磨或銑加工前的原始誤差調(diào)整誤差：不同的調(diào)整方式，有不同的誤差來源試切法：

測量誤差

機床進(jìn)給機構(gòu)的位移誤差

試切時與正式切削時切削層厚度不同的影響調(diào)整法：

定程機構(gòu)誤差

樣件或樣板的誤差

測量有限試件造成的誤差精加工

粗加工加工前的原始誤差夾具的制造誤差：(1)定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機構(gòu)、夾具體等的制造誤差；(2)夾具裝配后，以上各元件工作表面間的相對尺寸和位置誤差。(3)夾具在使用過程中個主要工作表面的磨損造成的誤差。加工前的原始誤差刀具的制造誤差：采用定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀、鏜刀塊及圓孔拉刀等)加工時，刀具的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。采用成形刀具(如成形車刀、成形銑刀、成形砂輪等)加工時，刀具的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。展成刀具(如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀等)的刀刃形狀必須是加工表面的共軛曲線，刀刃的形狀誤差會影響加工表面的形狀精度。對于一般刀具(如車刀、鏜刀、銑刀)，刀具制造精度對加工精度無直接影響。加工前的原始誤差機床誤差：工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床的誤差包括機床的制造誤差、安裝誤差和磨損等機床誤差的項目很多，這里著重分析對工件加工精度影響較大的幾項誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差；導(dǎo)軌誤差；傳動鏈誤差加工前的原始誤差機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差：主軸在每一瞬間回轉(zhuǎn)軸線的空間位置都是變動的，即存在著回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn)軸線相對其理想回轉(zhuǎn)軸線(一般用平均回轉(zhuǎn)軸線來代替)的偏離程度。主軸回轉(zhuǎn)誤差可以分解為三種基本形式：純徑向跳動、純軸向竄動和純角向擺動徑向圓跳動

軸向竄動

角度擺動加工前的原始誤差產(chǎn)生徑向跳動誤差的主要原因：主軸支承軸頸的圓度誤差、軸承工作表面的圓度誤差等。不同的加工方法，主軸徑向跳動誤差對加工精度的影響也不同：舉例：在鏜床鏜孔，鏜刀軸旋轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn)車削時，工件旋轉(zhuǎn)，刀具直線進(jìn)給純徑向跳動：加工前的原始誤差純軸向竄動：指主軸回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的變動量舉例：車外圓、內(nèi)孔---沒有影響車端面---影響端面與軸線的垂直度加工前的原始誤差純角向擺動：指主軸回轉(zhuǎn)軸線相對于平均回轉(zhuǎn)軸線成一傾斜角度的運動舉例：當(dāng)主軸有純角度擺動時，車削加工仍能得到一個圓的工件，但工件沿軸向有錐度；鏜削加工時（工件進(jìn)給），鏜出的孔則將是橢圓形的。加工前的原始誤差總之，不同形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響不同；同一型式的回轉(zhuǎn)誤差在不同的加工方式（如車削和鏜削）中對加工精度的影響也不一樣機床主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的工件加工誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式車床上車削鏜床上鏜削內(nèi)、外圓端面螺紋孔端面徑向跳動近似真圓（理論上為心臟線形）無影響

橢圓（每轉(zhuǎn)跳動一次）無影響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角度擺動近似真圓（軸向為錐形）影響極小橢圓柱孔（每轉(zhuǎn)擺動一次）平面度（馬鞍形）加工前的原始誤差影響主軸回轉(zhuǎn)運動誤差的因素：主要有主軸支承軸頸的誤差、軸承工作表面的圓度誤差、軸承的間隙、箱體支承孔的誤差及主軸剛度和熱變形等。舉例：采用滑動軸承支承的主軸回轉(zhuǎn)誤差根源加工前的原始誤差機床導(dǎo)軌誤差：在機床的精度標(biāo)準(zhǔn)中，直線導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度一般包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度（彎曲）、在垂直面內(nèi)的直線度（彎曲）、前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）以及導(dǎo)軌對主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度或垂直度等。對于不同的加工方法和加工對象，導(dǎo)軌誤差所引起的加工誤差也不相同舉例：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差會使被加工的工件產(chǎn)生鼓形或鞍形加工前的原始誤差

導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差對工件加工的影響誤差敏感方向概念非常重要，在分析加工精度問題時經(jīng)常要用到它刀具在垂直面安裝加工前的原始誤差車床前后導(dǎo)軌之間的扭曲對加工精度的影響以車床為例：車床前后導(dǎo)軌產(chǎn)生扭曲之后，刀架和工件之間的相對位置也就發(fā)生了變化，結(jié)果就會引起工件的形狀誤差（腰鼓形、馬鞍形、錐度等）

該誤差將使工件產(chǎn)生圓柱度誤差；由于一般車床H/B≈2/3，外圓磨床H/B=1，導(dǎo)軌扭曲引起的加工誤差還是較大的。ΔR≈Δy=Δ·H/B加工前的原始誤差傳動鏈誤差：傳動鏈誤差是指傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量有些加工方法(如車螺紋、滾齒、插齒等)，要求刀具與工件之間必須具有嚴(yán)格的傳動比關(guān)系，機床傳動鏈誤差是影響這類表面加工精度的主要原因之一。舉例：滾齒機傳動系統(tǒng)圖各傳動件在傳動鏈中所處的位置不同，它們對工件加工精度的影響程度是不相同的加工前的原始誤差減小傳動鏈誤差的途徑：傳動元件制造精度和裝配精度越低、傳動鏈越長，控制傳動鏈誤差的難度越大，所以減少傳動鏈長度、提高傳動元件的制造精度和裝配精度（特別是末端）是減少傳動鏈誤差的主要途徑；（如：現(xiàn)代精密、超精密機床為了減少傳動鏈誤差，不但對每個零件的加工精度和裝配精度提出苛刻要求，而且出現(xiàn)了“零”長度的傳動鏈，如現(xiàn)在精密、超精密機床所用的電主軸和直線電機驅(qū)動的工作臺等都屬于這種情況）傳動鏈采用降速傳動，盡可能使末端傳動副采用大的降速比，這樣可使其它元件的傳動誤差對被加工工件的影響變小加工前的原始誤差2.加工中產(chǎn)生的原始誤差主要來源于工藝系統(tǒng)受力變形、受熱變形、刀具磨損等幾個方面。工藝系統(tǒng)的受力變形：藝系統(tǒng)受力變形的大小，不僅與作用力有關(guān)，還與系統(tǒng)的剛度有關(guān)。機械加工中工藝系統(tǒng)的受力變形現(xiàn)象：

以車床車細(xì)長軸、磨床磨內(nèi)孔為例變形的原因、產(chǎn)生的現(xiàn)象結(jié)論：工藝系統(tǒng)的受力變形是機械加工中影響加工精度的一項很重要的原始誤差，它不但嚴(yán)重影響加工精度，而且還影響著表面質(zhì)量，限制切削用量和生產(chǎn)率的提高。加工中產(chǎn)生的原始誤差工藝系統(tǒng)的剛度及特點：工藝系統(tǒng)的剛度k系可定義為：切削力在加工表面法線方向的分力Fy與在總切削力作用下工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的沿法向（誤差敏感方向）的變形y系的比值k系=Fy/y系

車削強調(diào)：切削過程中切削力是不斷變化的，工藝系統(tǒng)在動態(tài)下產(chǎn)生的變形和靜態(tài)下產(chǎn)生的變形是不一樣的，這樣就有了動剛度和靜剛度的區(qū)別。加工中產(chǎn)生的原始誤差工藝系統(tǒng)在某一位置受力作用產(chǎn)生的變形量y系：y系=y機床+y刀具+y夾具+y工件

根據(jù)剛度定義：k系=Fy/y系

，k機床=Fy/y機床，k刀具=Fy/y刀具，k夾具=Fy/y夾具，k工件=Fy/y工件，將它們代入上式工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)剛度的倒數(shù)之和需要說明的是：由于加工工藝系統(tǒng)和各組成部件都是由若干零件組成，剛度問題是比較復(fù)雜的，用簡單的力學(xué)模型進(jìn)行計算不但計算困難，且很不準(zhǔn)確，需要用實驗的方法來加以測定。加工中產(chǎn)生的原始誤差某車床刀架部件靜剛度實測得到的剛度曲線加載、卸載；反復(fù)三次分析曲線，總結(jié)機床部件剛度的特點如下：①

力和變形的關(guān)系不是直線關(guān)系，不符合胡克定律，這反映了部件的變形不純粹是彈性變形。②加載曲線與卸載曲線不重合，兩者之間包容的面積代表了在加載卸載的循環(huán)中所損失的能量，也就是消耗在克服部件內(nèi)零件之間的摩擦力和接觸面塑性變形所做的功。③當(dāng)載荷去除后，變形恢復(fù)不到起點，這說明部件的變形不僅有彈性變形，而且還產(chǎn)生了不能恢復(fù)的塑性變形。在反復(fù)加載以后，殘余變形逐漸減少到零，加載曲線才和卸載曲線重合。④看似刀架的輪廓尺寸相當(dāng)大，但它并不是鐵板一塊，而是由許多零件組合而成，零件之間存在著許多薄弱環(huán)節(jié)，因此部件的實際剛度遠(yuǎn)比想象的要小，在受力變形時不能和整體零件相比。加工中產(chǎn)生的原始誤差工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響：以外圓車削為例說明由于受力點位置的變化（引起系統(tǒng)剛度變化）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剛度的影響之外，也隨著受力點的位置變化而變化，從而造成工件形狀誤差。先假定工件短而粗，說明其剛度很高，它在受力下變形比機床、夾具、刀具的變形小很多，可以忽略不計，則工藝系統(tǒng)的總位移完全取決于機床頭架、尾架(包括頂尖)和刀架(包括刀具)的位移結(jié)論：工藝系統(tǒng)變形y系隨刀架位置x變化而變化加工中產(chǎn)生的原始誤差在前述切削條件下，車刀自右向左車削過程中，由于切削力的作用點不斷發(fā)生變化而引起工藝系統(tǒng)剛度隨之變化而造成的形狀誤差（圓柱度）大?。ò霃椒较颍椋哼\用高等數(shù)學(xué)求極值方法：假設(shè)：某車床的k頭架=100000N/mm，k尾架=56600N/mm，k刀架=30000N/mm，徑向切削分力Fy=400N工件加工后圓柱度誤差大小是：加工中產(chǎn)生的原始誤差其它加工方式：工藝系統(tǒng)的剛度沿工件軸線方向在各個位置是不同的，造成加工變形不同，最后造成形狀誤差。工藝系統(tǒng)受力變形隨施力點位置變化而變化臥式鏜床鏜孔（工件進(jìn)給）加工中產(chǎn)生的原始誤差由于切削力的變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映現(xiàn)象）：以車削一橢圓截面的短軸(假設(shè)毛坯材料硬度均勻)為例說明毛坯形狀誤差復(fù)映工件加工前的誤差大小Δ毛坯=ap1－ap2加工后表面誤差大小為Δ工件=y1－y2如果某表面經(jīng)過n次走刀切削，第i次走刀誤差復(fù)映系數(shù)為εi，最終誤差復(fù)映系數(shù)ε總為：通過增加走刀次數(shù)，可以不斷提高加工精度，但會影響生產(chǎn)率，故提高工藝系統(tǒng)剛度，對減小誤差復(fù)映系數(shù)具有重要意義。誤差復(fù)映系數(shù)總是小于1的“漸精原則”加工中產(chǎn)生的原始誤差需要進(jìn)一步說明：a）每一件毛坯的形狀誤差，不論是圓度、圓柱度、同軸度、平直度誤差等都會以一定的復(fù)映系數(shù)復(fù)映成加工后表面的加工誤差，這是由于切削余量不均勻而引起的。b）一般情況下，由于工藝系統(tǒng)剛度比較高，且多次切削時的切削深度和進(jìn)給量常常是遞減的，復(fù)映系數(shù)ε也就遞減，加工誤差下降得很快，所以一般只有在粗加工時用誤差復(fù)映規(guī)律估算加工誤差才有實際意義。c）在大批大量生產(chǎn)中，都是采用定尺寸調(diào)整法加工的，即刀具在調(diào)整到一定的切深后，就一件件連續(xù)加工下去，這對于一批尺寸大小有參差的毛坯而言，每件毛還的加工余量都不一樣，由于誤差復(fù)映的結(jié)果，也就造成了加工后一批工件的“尺寸分散”。為了保持“尺寸分散”不超出允許的公差范圍，就有必要查明誤差復(fù)映的大小。加工中產(chǎn)生的原始誤差其它作用力造成工藝系統(tǒng)受力變形的變化引起的加工誤差：除了切削力作用于工藝系統(tǒng)，還作用著其它力，如夾緊力、工件重力、機床移動部件的重力、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，產(chǎn)生加工誤差。加工中產(chǎn)生的原始誤差

減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑：從提高工藝系統(tǒng)剛度和減小切削力及其變化兩個方面入手合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以提高工藝系統(tǒng)的剛度；提高工藝系統(tǒng)中配合面之間接觸剛度；采用合理的裝夾方式和加工方式，提高工藝系統(tǒng)剛度；減小切削力及其變化加工中產(chǎn)生的原始誤差工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響：熱變形將破壞刀具與工件的正確幾何關(guān)系和運動關(guān)系，從而造成加工誤差特別是在精密加工和大件加工中，熱變形所引起的加工誤差通常會占到工件加工總誤差的40%～70%工藝系統(tǒng)的熱源和熱平衡：內(nèi)部熱源：主要指切削熱；摩擦熱外部熱源：

主要是指工藝系統(tǒng)外部的、以對流傳熱為主要形式的環(huán)境溫度(它與氣溫變化、通風(fēng)等有關(guān))和各種熱輻射(包括由陽光、照明、暖氣設(shè)備等發(fā)出)。熱平衡：工作一定時間后，系統(tǒng)單位時間內(nèi)吸收和散發(fā)的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡狀態(tài)，其熱變形也就達(dá)到某種程度的穩(wěn)定，工藝系統(tǒng)精度也趨于穩(wěn)定；精密加工應(yīng)在系統(tǒng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)后再進(jìn)行。加工中產(chǎn)生的原始誤差機床熱變形引起的誤差：原因：由于機床熱源的不均勻性及其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，形成不均勻的溫度場，使機床各部分的變形程度不等，從而破壞了機床原有的幾何精度，降低了機床的加工精度。由于各類機床的結(jié)構(gòu)和工作條件相差很大，其主要熱源各不相同，熱變形引起的加工誤差也不相同。加工中產(chǎn)生的原始誤差工件熱變形引起的加工誤差：工件的熱變形主要是由切削熱引起。對于大型或精密零件，外部熱源如環(huán)境溫度變化、日照等輻射熱的影響也不可忽視。舉例（實驗表明）：車削中切屑所帶走的熱量達(dá)50%~86%，而高速切削時還會超過90%，傳入刀具的熱量為10%~40%，傳給工件的熱量不到10%；（只適合于車、銑、刨、立鏜、外拉削等切屑流出暢快、切屑和刀具的摩擦也較小的情況：像鉆孔這種半封閉式加工，切屑和鉆頭排屑溝的摩擦以及散熱條件不好等原因，所產(chǎn)生的熱量約有50%進(jìn)入工件。又如在臥鏜鑄鐵工件時，切屑幾乎全部留在孔內(nèi)，傳給切屑的熱量又傳給了工件。磨削時，約有80%多的磨削熱傳入工件，只有約4%傳人磨屑，約12%傳入砂輪。加工中產(chǎn)生的原始誤差需要說明的是，即使是同樣的熱量，由于工件的受熱體積(尺寸)和結(jié)構(gòu)不同，溫升和熱變形也不一樣：例如：薄壁件VS實心件；工件受熱均勻與否；工件單面受熱VS雙面受熱工件均勻受熱情況：如車削或磨削軸、套筒等對稱零件

工件熱變形量；伸長量：精加工時熱變形問題是比較突出的，特別是長度比較長且精度要求高的零件例如：磨削長度為1m絲杠，如果磨削時溫度升高1℃，則絲杠的伸長量為：加工中產(chǎn)生的原始誤差工件均勻受熱：

主要影響工件的尺寸精度，可以通過調(diào)整的方法予以糾正。工件不均勻受熱---形狀誤差：

如像銑削、磨削工件表面時，屬于單面受熱（不均勻受熱），上下平面間產(chǎn)生溫差，容易導(dǎo)致工件產(chǎn)生形狀誤差（彎曲或翹曲），而形狀誤差很難用調(diào)整法糾正。

工件不均勻受熱時，工件彎曲量隨工件長度的增加而急劇增加，而且工件厚度越薄，工件彎曲量也越大，所以要減小熱變形，就必須控制不同表面之間的溫差Δt。措施：或粗加工后停機以待熱量散發(fā)后再進(jìn)行精加工；或增加工序(使粗、精加工分開)，以使工件粗加工后有足夠的冷卻時間-----工序分散加工中產(chǎn)生的原始誤差刀具熱變形引起的加工誤差：通常傳給刀具的熱量并不多，因其體積小而熱容量小，仍會產(chǎn)生很高的溫升。不但影響加工精度，而且刀具的硬度也會下降。對于大型零件，刀具熱變形往往造成被加工工件的幾何形狀誤差。如車削長軸或在立車上加工大直徑的平面，由于刀具長時間切削而逐漸膨脹，往往造成工件出現(xiàn)圓柱度或平面度誤差。但實際上，刀具在使用過程中還有磨損，總體上對加工精度的影響沒有那么顯著。加工中產(chǎn)生的原始誤差減少熱變形影響的措施：減少發(fā)熱和隔離熱源；加強散熱能力；均衡溫度場；采用合理的機床結(jié)構(gòu)；控制環(huán)境溫度均衡機床立柱前后溫度場加工中產(chǎn)生的原始誤差3.加工后產(chǎn)生的原始誤差加工后產(chǎn)生的原始誤差工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形：工件一旦有內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，就處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的速度取決于外界條件；當(dāng)帶有內(nèi)應(yīng)力的工件受到力或熱的作用而失去原有的平衡時，內(nèi)應(yīng)力就將重新分布以達(dá)到新的平衡，并伴隨有變形發(fā)生。毛坯制造和熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力幾種典型情況：加工后產(chǎn)生的原始誤差減少內(nèi)應(yīng)力變形的措施：①

合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)。在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計中，盡量做到結(jié)構(gòu)對稱，壁厚均勻，以消除內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的隱患。②合理安排工藝過程。設(shè)計加工順序時，應(yīng)使能造成內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的較大變形在進(jìn)行機械加工之前或在粗加工階段盡早完成，如合理劃分工件的粗、精加工階段、合理安排時效處理時機和次數(shù)等，這樣就可以在后續(xù)加工中予以糾正。加工后產(chǎn)生的原始誤差測量引起的加工誤差：測量誤差是工件測量尺寸與實際尺寸的差值。測量過程中人的因素、測量儀器的因素、測量方法的因素、外界環(huán)境的因素等都會引起測量誤差的產(chǎn)生這些誤差都是不可避免的，都會對加工結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。精密測量對儀器、測量方法、測量環(huán)境控制都有較嚴(yán)格的要求。加工后產(chǎn)生的原始誤差5.2.2提高加工精度的途徑生產(chǎn)實際中盡管有許多減少誤差的方法和措施，但從減小誤差出發(fā)點不同，可分成兩大類：誤差預(yù)防措施；誤差補救措施。1.誤差預(yù)防查明產(chǎn)生加工誤差的原因，直接消除或減少誤差的方法1)采用先進(jìn)工藝和設(shè)備這是保證加工精度的最基本方法，在制訂零件的加工工藝時，應(yīng)對零件每道工序的設(shè)備加工能力進(jìn)行精確評價，并盡可能合理采用先進(jìn)的工藝和設(shè)備，使每道工序都具備足夠的工藝能力。2）直接減少原始誤差法。這也是在生產(chǎn)中從根本上消除加工誤差的方法。在查明影響加工精度的主要因素之后，設(shè)法對其直接進(jìn)行消除或減少。5.2影響機械加工精度的因素舉例：加工細(xì)長軸要點：分析零件特征；引起變形的主要原因；提高細(xì)長軸車削精度的具體措施

誤差預(yù)防2.

誤差補救當(dāng)加工精度要求高于某一程度后，有時利用誤差預(yù)防措施來提高加工精度所花費的成本將呈指數(shù)規(guī)律增長，會很不經(jīng)濟。誤差補救就是在現(xiàn)存的誤差條件下，以分析、測量信息為依據(jù)，通過弱化或改變誤差對加工精度的影響關(guān)系，以減少或消除零件的加工誤差。誤差補救轉(zhuǎn)移原始誤差法：該法實質(zhì)上是把影響加工精度的原始誤差從敏感方向轉(zhuǎn)移到非敏感方向或其他零部件上去，常用于轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力或受熱變形等。舉例：在立軸轉(zhuǎn)塔車床車削外圓，車刀采用垂直安裝（立刀安裝）時，此時誤差敏感方向為垂直方向，導(dǎo)軌水平面內(nèi)的彎曲和刀架轉(zhuǎn)位誤差則位于誤差非敏感方向，由此所引起的半徑誤差可以忽略不計。根據(jù)這個思路，若在普通車床加工中也采用立刀安裝的方法，就可以把四方刀架的轉(zhuǎn)位誤差轉(zhuǎn)移掉。誤差補救三軸轉(zhuǎn)臺的基礎(chǔ)框架零件又如：關(guān)鍵工序：孔系加工誤差補救均分原始誤差法：生產(chǎn)中會遇到這樣的情況：本工序的加工精度是穩(wěn)定的，但由于前道工序工件誤差過大，導(dǎo)致“誤差復(fù)映”嚴(yán)重，或定位誤差超差，使得本工序無法保證精度要求。解決這類問題最好采用均分誤差(分組調(diào)整)法：將上工序加工的工件(或毛坯)按誤差大小分為n組，每組毛坯或零件的誤差就縮小為原來的1/n；然后按組分別調(diào)整刀具與工件的相對位置或選用合適的定位元件再進(jìn)行加工，這樣就可以大大縮小整批工件的尺寸分散范圍。此法要比提高上道工序精度要求更加經(jīng)濟可行。以實例解釋該法的含義和本質(zhì)誤差補救均化原始誤差法：實質(zhì)：利用有密切聯(lián)系的表面相互比較，相互糾正(如偶件的對研)或是互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。所謂有密切聯(lián)系的表面有三種類型：一種是配偶件的表面，如精密標(biāo)準(zhǔn)絲杠與螺母研具；一種是成套件的表面，如散塊式原始平板、直尺；一種是工件本身相互有牽連的表面，如上下分度盤的各個槽。舉例：

之一：幾何精度要求很高的軸和孔的加工研磨研具本身并不要求具有很高的精度，但通過研具和工件表面間相對研擦和磨損，也就是誤差不斷減少，使誤差得到均化。之二：用易位法加工精密分度蝸輪誤差補救就地加工法：特別是對一些精度要求較高的裝配精度的控制，常采用此方法，而不是一味靠提高零件的加工精度制例如：要求指標(biāo)：轉(zhuǎn)塔車床六角轉(zhuǎn)塔上六個安裝刀架的大孔軸線必須保證與機床主軸回轉(zhuǎn)軸線重合，各大孔的端面又必須與主軸回轉(zhuǎn)軸線垂直。車床轉(zhuǎn)塔六孔和端面的“就地加工”就地加工法的要點：要保證零部件間什么樣的位置關(guān)系，就在這樣的位置關(guān)系上利用一個部件裝上刀具去加工另一個部件（或零件），也有人把這種方法稱為“自干自”。又如：平面磨床裝配后用“自磨自”保證工作臺的平面度和與砂輪軸的平行度；又如：在機床上“就地”修正花盤平面的平面度、修正卡爪的同心度、在機床上“就地”修正夾具的定位面等。誤差補救誤差補償法：人為造出一種新的誤差，去抵消工藝系統(tǒng)中原有的原始誤差；或用一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達(dá)到提高加工精度的目的。例如精度問題：龍門銑床，由于橫梁立銑頭自重的影響，橫梁導(dǎo)軌向下彎曲變形。解決方法：誤差補救控制誤差法：原始誤差中的常值系統(tǒng)誤差比較容易處理，只要測量出來，就可以用前面的誤差補償?shù)姆椒▉硐驕p少。對于變值系統(tǒng)誤差的補償就不是用一種固定的補償量所能解決的，于是生產(chǎn)中就發(fā)展了所謂積極控制的誤差補償技術(shù)，又叫控制誤差法：目前主要有在線檢測圖法、偶件配作法和數(shù)字自動控制法等。誤差補救End第5章

機械加工質(zhì)量控制機械制造技術(shù)基礎(chǔ)概述5.1影響機械加工精度的因素5.2加工誤差的綜合分析5.3影響機械加工表面質(zhì)量的因素5.4機械加工過程中的振動5.5第5章

機械加工質(zhì)量控制5.3加工誤差的綜合分析5.3.1加工誤差性質(zhì)及分類根據(jù)加工一批工件時誤差出現(xiàn)的規(guī)律，加工誤差可分為系統(tǒng)性誤差和隨機性誤差系統(tǒng)性誤差順序加工一批工件時，若加工誤差的大小和方向保持不變，或者按一定規(guī)律變化，稱為系統(tǒng)性誤差。前者稱為常值系統(tǒng)性誤差：加工原理誤差，機床、刀具、夾具、量具的制造誤差，工藝系統(tǒng)靜力變形引起的加工誤差常值系統(tǒng)性誤差大小與加工順序無關(guān)。后者稱為變值系統(tǒng)性誤差：工藝系統(tǒng)(特別是機床、刀具)在熱平衡前的熱變形、刀具磨損均屬于變值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)性誤差大小則與加工順序有關(guān)。對于常值系統(tǒng)性誤差，若能掌握其大小和方向，可以通過調(diào)整來消除；對于變值系統(tǒng)性誤差，若能掌握其大小和方向隨時間變化的規(guī)律，也可以通過采取自動補償措施加以消除。5.3.1加工誤差性質(zhì)及分類2.隨機性誤差順序加工一批工件時，若誤差的大小和方向呈無規(guī)律的變化，稱為隨機性誤差。毛坯誤差(余量大小不一、硬度不均勻等)的復(fù)映、定位誤差、夾緊誤差、內(nèi)應(yīng)力引起的誤差、多次調(diào)整的誤差等都屬于隨機性誤差。隨機性誤差從表面上看似乎沒有什么規(guī)律，但應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計方法，也可以找出一批工件加工誤差的總體規(guī)律。因為隨機性誤差沒有明顯的變化規(guī)律，很難完全消除，只能針對其產(chǎn)生的根源采取適當(dāng)?shù)拇胧┮钥s小影響。例：

對毛坯誤差復(fù)映帶來的誤差，可以從縮小毛坯本身誤差和提高工藝系統(tǒng)剛度兩方面來減少其影響。5.3.1加工誤差性質(zhì)及分類舉例：機床在一次調(diào)整中加工一批零件時，機床的調(diào)整誤差是常值系統(tǒng)誤差。但是，當(dāng)多次調(diào)整機床時，每次調(diào)整所發(fā)生的調(diào)整誤差就不可能是常值，變化也無一定規(guī)律，因此對于經(jīng)多次調(diào)整所加工出來的大批工件，機床調(diào)整誤差所引起的工件加工誤差就變成了隨機誤差。強調(diào)：隨機性誤差和系統(tǒng)性誤差的劃分并非絕對，同一原始誤差在不同的場合下會表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。5.3.1加工誤差性質(zhì)及分類5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析目的：分析出規(guī)律性的東西，以找出解決問題的途徑常用的統(tǒng)計分析法有兩種：分布曲線法和點圖法。分布曲線法：

利用分布曲線圖來分析測量得到一批工件加工后的實際尺寸或誤差，根據(jù)測量結(jié)果作出該批工件尺寸或誤差的分布圖，再按照此圖分布特征來分析和判斷加工誤差的情況。5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析1）實際分布曲線利用實例，介紹繪制步驟，并介紹涉及的基本概念例子1：在臥式鏜床上精鏜后的活塞銷孔直徑：逐個測量并記錄重要概念：樣本樣本總數(shù)n（此例中n=100）尺寸分散每組的尺寸間隔頻數(shù)m頻率（m/n）尺寸分散范圍分散范圍中心（即平均孔徑）5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析畫該工序加工尺寸的實際分布圖：

樣本足夠多，可是曲線更加光滑以每組中值x為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)或頻率為縱坐標(biāo)對實際分布圖進(jìn)行分析：一部分工件已超出了公差范圍（圖中陰影部分，28.000~28.004，占18%）成了廢品。這批工件的尺寸分散范圍0.012mm，其值比公差帶寬度0.015mm小，說明該工序?qū)嶋H加工能力是能夠滿足圖紙公差要求的；分析產(chǎn)生廢品的原因發(fā)現(xiàn)是由于分散范圍中心與公差帶中心不重合，如果能夠設(shè)法將分散范圍中心調(diào)整到與公差范圍中心重合（點劃線所示），所有工件將全部合格。結(jié)論：如果鏜孔時將鏜刀伸出量調(diào)整得短一點，就可以解決。解決這道工序的精度問題就是消除常值系統(tǒng)性誤差大小為：Δcx=公差范圍中心-實際尺寸分散范圍中心=27.9979-27.9925=0.0054（mm）5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析例子2：在無心磨床上用貫穿法磨削活塞銷其設(shè)計尺寸為：mm加工后測得的工件尺寸并畫出分布圖關(guān)注點：尺寸分散范圍0.016mm大于公差范圍0.009mm；常值系統(tǒng)性誤差為27.9980mm-27.9945mm=0.0035mm即使把分散范圍中心調(diào)整到與公差范圍中心重合，也還是要產(chǎn)生不合格品（圖中陰影部分）要解決這類精度問題，則不但要把系統(tǒng)性誤差（兩中心間距）減小，而且還要設(shè)法減小隨機性誤差（尺寸分散范圍的擴大）5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析減小系統(tǒng)性誤差可以把砂輪和導(dǎo)輪間的距離調(diào)整得小一些；減小隨機性誤差對后者就不是調(diào)整方法可以解決的，這時就要全力去找出隨機性誤差過大的原因。經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，尺寸分散過大是由于毛坯誤差復(fù)映造成的，根據(jù)復(fù)映系數(shù)隨著磨削次數(shù)增加而遞減的原理，可以增加一次貫穿磨削。5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析在畫尺寸分布圖時，分組數(shù)太多或太少都不合適。分組數(shù)太少，曲線圖過于粗糙，但分組數(shù)太多（組距太?。?，圖形受到局部隨機因素的影響太大。關(guān)于“分組數(shù)”多少的問題：推薦值：5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析2）理論分布曲線。為了簡化問題、分析研究方便，常常應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)中一些“理論分布曲線”來近似地代替實際分布曲線。應(yīng)用最廣泛的便是正態(tài)分布曲線(或稱高斯曲線)。正態(tài)分布曲線方程式為：正態(tài)分布曲線及其性質(zhì)5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析正態(tài)分布曲線下所包含的面積代表全部工件，即100%，

而圖中陰影部分的面積F為尺寸從x到x之間的工件的頻率。即5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析正態(tài)分布曲線具有下列特點：①曲線中間高，兩邊低，表示尺寸靠近分散中心的工件占大部分，而尺寸遠(yuǎn)離分散中心的工件是極少數(shù)。②工件尺寸大于x和小于x的同間距范圍內(nèi)的頻率（出現(xiàn)的概率）是相等的。③表示正態(tài)分布曲線形狀的參數(shù)是σ。如圖5-47b所示。σ越大，曲線越平坦，尺寸越分散，也就是加工精度越低；σ越小，曲線越陡峭，尺寸越集中，也就是加工精度越高。④從表5-3中可以查出，x?x=3σ時，F(xiàn)=49.865%，2F=99.73%。即工件尺寸出現(xiàn)在±3σ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±3σ。5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析6σ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(dá)到的加工精度。在一般情況下，應(yīng)使公差帶寬度T和均方根誤差σ之間的關(guān)系為：

6σ≤T

數(shù)理統(tǒng)計的理論和實踐均證明：用局部的參數(shù)（抽檢）來代表整體參數(shù)（全檢）的近似方法，獲得的工件的尺寸平均值x和均方根誤差σ和整批工件的平均值和均方根誤差是非常接近的；這樣可以省去逐件檢查的繁瑣手續(xù)，用抽查較少工件的辦法來研究并反映加工誤差規(guī)律。注意：在單件和小批生產(chǎn)中，就不能用統(tǒng)計分析方法5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析非正態(tài)分布曲線：工件實際尺寸的分布情況有時并不符合正態(tài)分布，畫出來的分區(qū)曲線則不呈現(xiàn)高斯曲線形狀5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析分布曲線的應(yīng)用：①判別加工誤差的性質(zhì)如果樣本工件服從正態(tài)分布，就可以認(rèn)為工藝過程中變值性系統(tǒng)誤差很小或不顯著，工件尺寸分散由隨機性誤差引起，這表明工藝過程處于受控狀態(tài)中。如果樣本工件尺寸不服從正態(tài)分布，可根據(jù)工件尺寸實際分布圖分析是哪種變值性系統(tǒng)誤差在顯著地影響著工藝過程。如果工件尺寸的實際分布中心x與公差帶中心有偏移，這表明工藝過程中有常值性系統(tǒng)誤差存在。②驗證工藝能力及等級驗證的目的是為了確定準(zhǔn)備投產(chǎn)的工藝能否保證加工質(zhì)量要求或?qū)ΜF(xiàn)行工藝定期或不定期檢查，驗證現(xiàn)有工藝能力和工藝穩(wěn)定性。某工序的工藝能力采用工藝能力系數(shù)Cp（圖紙規(guī)定的尺寸公差范圍T與工序尺寸分散范圍6σ之比）來表示：Cp=T/6σ（其中6σ代表本工序加工精度）根據(jù)Cp的大小，一般把工序工藝能力分為五級；一般情況下，工藝能力不應(yīng)低于二級。5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析③估算不合格品率。例題：說明合格品率或不合格品率的估算方法。

在臥式鏜床上鏜削一批箱體零件的內(nèi)孔，孔徑尺寸要求為

，已知孔徑尺寸按正態(tài)分布，

，σ=0.04mm，試判斷該工序的工藝能力并計算這批加工件的合格品率和不合格品率。5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析解：由題意知：工序尺寸分散范圍6σ=0.24，所以工序的工藝能力：Cp=T/6σ=0.2/0.24≈0.83根據(jù)表5-5，說明該工序工藝能力不足，可能會出現(xiàn)少量廢品。

根據(jù)題意做出該工序尺寸分布圖，如圖5-49所示；從圖中可以看出，陰影部分工件尺寸已經(jīng)超過公差下限，成為不合格品。分布曲線中線左側(cè)總面積為50%，所以陰影面積F1=0.5-F查表得：F=0.4772，因此該工序所加工工件廢品率為F1=0.5-F=0.5-0.4772=0.0228=2.28%由于這些廢品尺寸小于孔的公差下限，因此是可以修復(fù)的。5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析分布曲線分析法的不足之處：工件的測量和數(shù)據(jù)處理是在一批工件加工完畢之后才進(jìn)行的，且沒有考慮工件加工的先后順序，因此不能反映加工過程進(jìn)行中誤差的變化趨勢和規(guī)律，從而很難將隨機性誤差和變值系統(tǒng)性誤差區(qū)分開來，而點圖法可以彌補這些不足。點圖法可以解決這些問題5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析2.點圖法在一批工件的加工過程中，以一定時間間隔為序，依次測量被加工工件的尺寸，以其測量序號為橫坐標(biāo)，以量得的尺寸為縱坐標(biāo)，畫出點圖，并以此為依據(jù)對加工誤差以及加工過程進(jìn)行分析的方法曲線AA、BB包絡(luò)出點的上下限；在中間畫出其平均值曲線OO這條OO就表示了變值系統(tǒng)性誤差的情況，分析其產(chǎn)生根源是車刀的熱伸長和車刀的磨損兩項因素的綜合；AA線和BB線之間的寬度代表了在隨機性誤差作用下加工過程的尺寸分散。5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析在測量到第50號工件時，尺寸有了超差。在進(jìn)行了一次換刀以后，產(chǎn)生了常值系統(tǒng)性誤差△常。常值系統(tǒng)性誤差對點圖上曲線的影響，也和對分布曲線的影響相同，即只影響曲線上下的位置，而不影響其形狀或分散范圍。如果將一批工件依次按每m個為一組進(jìn)行分組，并以橫坐標(biāo)代表分組的順序號碼，以縱坐標(biāo)代表一組工件的平均尺寸誤差，作出的點圖稱為平均值點圖，可使點圖的長度大大縮短，而且可明顯觀察到尺寸分散情況5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析假設(shè)被檢測工件一共分了K組，則可在—R圖上分別畫出中心線和上下控制線，以此作為判斷工藝是否穩(wěn)定的界限。

一般情況下，每組工件數(shù)m取4或5，式中A和D的數(shù)值是根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計的原理而定出的，見表5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析點圖在工藝穩(wěn)定性的判定和工序質(zhì)量控制方面的應(yīng)用所謂工藝的穩(wěn)定，從數(shù)理統(tǒng)計的原理來說，一個加工過程(工序)的質(zhì)量參數(shù)—平均值x和均方根差σ，在整個加工過程中若總體分布能保持不變，則工藝是穩(wěn)定的5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析示例：精鏜活塞孔x圖中共有6個點（超UCL點5個、超LCL點1個）超出控制線，R圖中有2個點超出控制線，說明了工藝過程是不穩(wěn)定的，盡管根據(jù)這批工件尺寸計算出的6σ并沒有超過公差帶T(數(shù)據(jù)從略)5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析這里要著重指出：加工質(zhì)量是否符合公差要求與加工過程是否穩(wěn)定不是一回事，但加工過程中既然包含有不穩(wěn)定的因素，就不能等閑視之，如果放任自流，遲早會出現(xiàn)超差而產(chǎn)生廢品。x圖中的點有明顯上升的趨勢，這是熱變形影響的典型現(xiàn)象。圖5-52所示是一臺半自動內(nèi)圓磨床上加工軸承內(nèi)環(huán)孔的x—R圖5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析任何一種產(chǎn)品點圖上的點總是有波動的，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，屬于正常波動，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5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析與尺寸分布圖法比較，點圖法的特點是：能對工藝過程的運行狀態(tài)和趨勢作出分析，在加工過程中能及時提供主動控制加工精度的信息，并能把變值性系統(tǒng)誤差從誤差中區(qū)分出來。5.3.2加工誤差統(tǒng)計分析End第5章

機械加工質(zhì)量控制機械制造技術(shù)基礎(chǔ)概述5.1影響機械加工精度的因素5.2加工誤差的綜合分析5.3影響機械加工表面質(zhì)量的因素5.4機械加工過程中的振動5.5第5章

機械加工質(zhì)量控制5.4影響機械加工表面質(zhì)量的因素5.4.1加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響1.表面質(zhì)量對耐磨性的影響。零件的耐磨性不僅與摩擦副的材料、熱處理情況和潤滑條件有關(guān)，而且還與摩擦副表面質(zhì)量有關(guān)。1)表面粗糙度對耐磨性的影響。一般說來，表面粗糙度值越大越不耐磨。但表面粗糙度值也不能太小，因存不住潤滑油使接觸面間容易發(fā)生分子黏接，也會導(dǎo)致磨損加劇。2)表面冷作硬化對耐磨性的影響。零件加工表面層的冷作硬化使表面金屬層的顯微硬度提高，可降低磨損；但是過度的冷作硬化，將使加工表面層金屬組織過度“疏松”，嚴(yán)重時會產(chǎn)生微觀裂紋和剝落，從而降低耐磨性。3）表面紋理對耐磨性的影響。表面質(zhì)量對零件疲勞強度的影響。1)表面粗糙度。表面粗糙度對承受交變載荷零件的疲勞強度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位、劃痕和裂紋容易引起應(yīng)力集中，出現(xiàn)疲勞裂紋，加速疲勞破壞。減小零件的表面粗糙度，可以提高零件的疲勞強度。2）表面層物理力學(xué)性能。表面層金屬存在一定的冷作硬化能夠緩和已有裂紋的擴展和新裂紋的產(chǎn)生，可提高零件的耐疲勞強度；但冷作硬化強度過高時，可能會產(chǎn)生較大的脆性裂紋反而降低疲勞強度。加工表面層的殘余應(yīng)力對疲勞強度的影響很大，殘余壓應(yīng)力可部分抵消交變載荷施加的拉應(yīng)力，阻礙和緩和疲勞裂紋的產(chǎn)生或擴展，可以提高疲勞強度。但殘余拉應(yīng)力容易使零件在交變載荷下產(chǎn)生裂紋，而使耐疲勞強度降低。5.4.1加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響3.表面質(zhì)量對抗腐蝕性能的影響。1)表面粗糙度。零件表面粗糙度越大，與氣體、液體接觸面積越大，潮濕空氣和腐蝕介質(zhì)越容易沉積于表面而發(fā)生化學(xué)腐蝕。2)表面層物理力學(xué)性能。加工表面的冷作硬化和殘余應(yīng)力，使表層材料處于高能位狀態(tài)，有促進(jìn)腐蝕的作用。減小表面粗糙度，控制表面的加工硬化和殘余應(yīng)力，可以提高零件的抗腐蝕性能。當(dāng)零件表面層有殘余壓應(yīng)力時，能夠阻止表面裂紋的進(jìn)一步擴大，有利于提高零件表面抵抗腐蝕的能力。4.表面質(zhì)量對零件配合質(zhì)量的影響。對于間隙配合，零件表面越粗糙，初期磨損越大，使配合間隙增大，從而改變原有的配合性質(zhì)，降低配合精度。對于過盈配合，表面粗糙度值越大，兩表面相配合時表面凸峰越易被擠平，會使有效過盈量減小，降低了連接強度，因此配合精度要求較高的表面，應(yīng)具有較小的表面粗糙度值。5.4.1加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響5.4.2影響加工表面質(zhì)量的因素1.影響表面粗糙度的因素在機械加工中，產(chǎn)生表面粗糙度的主要原因可歸納為兩方面：一是：

幾何因素造成的已加工表面粗糙：由于切削刃的形狀和進(jìn)給量的影響，在加工表面上會遺留下來切削層殘留面積，就形成了理論表面粗糙度。但由于切削過程中材料有塑形變形，切削加工后表面粗糙度的實際輪廓形狀一般都與純幾何因素所形成的理論輪廓有較大的差別；二是：物理因素造成的表面粗糙：即被加工材料性質(zhì)及切削機理有關(guān)，主要原因有積屑瘤、鱗刺、振動、摩擦、切削刃不平整、切屑劃傷等。不同的加工方法，因切削機理不同，產(chǎn)生的表面粗糙度也不同，一般磨削加工表面的表面粗糙度值小于切削加工表面粗糙度。5.4.2影響加工表面質(zhì)量的因素1)影響加工表面冷作硬化的因素。已加工表面冷作硬化程度取決于產(chǎn)生塑性變形的力和變形速度以及切削溫度。影響冷作硬化的工藝因素主要考慮以下三個方面：(1)切削用量;(2)工件材料;(3)刀具2.影響表面物理力學(xué)性能的因素機械加工中工件表面層物理力學(xué)性能發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在表面層金相組織、顯微硬度的變化和出現(xiàn)殘余應(yīng)力。2)影響加工表面殘余應(yīng)力的因素。(1)冷態(tài)塑性變形：會在表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。(2)熱塑性變形：表面層在切削熱的作用下產(chǎn)生熱膨脹，受基體的牽制產(chǎn)生壓應(yīng)力。。(3)金相組織的影響。切削加工時產(chǎn)生的高溫有可能使工件表面層的金相組織發(fā)生變化，從而使次熬成產(chǎn)生殘余應(yīng)力。實際上，加工表面層殘余應(yīng)力是以上三方面綜合作用的結(jié)果。如切削加工中，切削熱不高時，以冷塑性變形為主；而如磨削時溫度較高，熱變形和相變占主導(dǎo)地位。5.4.2影響加工表面質(zhì)量的因素3)影響加工表面金相組織變化的因素機械加工過程中，若工件的加工區(qū)域溫度升高到超過工件材料金相組織變化的臨界點時，就會發(fā)生金相組織變化。一般的切削加工，加工表面溫升不高，不會發(fā)生表面層金相組織的變化。而磨削加工時，磨削熱中的大部分(約80%)將作用在被加工表面，過高的溫度往往會使表層金屬的金相組織產(chǎn)生變化，使表層金屬硬度下降，造成“磨削燒傷”。磨削淬火鋼時，磨削燒傷可能會造成表層金屬出現(xiàn)以下三種金相組織變化：①回火燒傷：如果切削區(qū)的溫度未超過淬火鋼的相變溫度（碳鋼的相變溫度為720℃），但已超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度(中碳鋼為300℃)②淬火燒傷：

如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，再加上切削液的急冷作用③退火燒傷：如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，而磨削過程又沒有切削液，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表層金屬的硬度將急劇下降，這稱為退火燒傷。5.4.2影響加工表面質(zhì)量的因素5.4.3改善表面質(zhì)量的途徑1.減小表面粗糙度值的工藝措施2.減小表面層冷作硬化的工藝措施；3.減小殘余拉應(yīng)力、防止表面燒傷和裂紋的工藝措施；4.采用表面強化工藝提高表面質(zhì)量；5.控制機械加工工藝系統(tǒng)的振動5.4.3改善表面質(zhì)量的途徑End第5章

機械加工質(zhì)量控制機械制造技術(shù)基礎(chǔ)概述5.1影響機械加工精度的因素5.2加工誤差的綜合分析5.3影響機械加工表面質(zhì)量的因素5.4機械加工過程中的振動5.5第5章

機械加工質(zhì)量控制5.5機械加工過程中的振動機械加工過程中振動是一種十分有害的現(xiàn)象，舉例：會造成刀具與工件之間產(chǎn)生相對位移，不僅惡化了加工表面質(zhì)量、縮短了刀具和機床的使用壽命，嚴(yán)重時將使加工無法進(jìn)行。為了避免振動，常常不得不降低切削用量，從而降低了生產(chǎn)率。由于振動發(fā)出刺耳的噪聲，不僅使勞動者容易疲勞，身心受到損害，工作效率降低，而且污染了環(huán)境引言：與所有的機械振動一樣，分為自由振動、強迫振動和自激振動三大類。強迫振動是指工藝系統(tǒng)在外部激振力作用下產(chǎn)生的振動；自激振動是指工藝系統(tǒng)在輸入輸出之間有反饋特性，并有能源補充而產(chǎn)生的振動，在機械加工中也稱為“顫振”。機械加工過程中的振動分類：根據(jù)工藝系統(tǒng)的自由度數(shù)量：單自由度系統(tǒng)的振動；多自由度系統(tǒng)的振動。根據(jù)統(tǒng)計，機械加工過程中的強迫振動約占30%，自激振動約占65%，而自由振動所占比例則很小。5.5機械加工過程中的振動5.5.1機械加工過程中的強迫振動1.強迫振動的振源其主要振源有兩大類：一類來自機床內(nèi)部（機內(nèi)振源）：機外振源主要是通過地基傳給機床的，如周圍的加工設(shè)備、運輸車輛、氣源氣泵等的振動，都可以通過地基傳給加工系統(tǒng)。一類來自機床外部（機外振源）：機內(nèi)振源主要有：1)機床高速回轉(zhuǎn)部件的不平衡，如電動機轉(zhuǎn)子、帶輪、聯(lián)軸節(jié)、砂輪以及被加工工件等旋轉(zhuǎn)不平衡引起的周期性激振力，都有可能使加工過程產(chǎn)生強迫振動。2)機床傳動機構(gòu)缺陷或液壓傳動系統(tǒng)的壓力脈動。如制造不精確或安裝不良的齒輪，傳送帶的接頭，油泵工作特性引起的油壓脈動等，都會引起系統(tǒng)強迫振動。3)切削過程中的沖擊。如在銑削、拉削加工中刀齒的切入或切出、加工斷續(xù)表面等都會由于周期性沖擊而引起強迫振動。4)往復(fù)運動部件的慣性力。在具有往復(fù)運動部件的機床中，往復(fù)運動部件改變方向時所產(chǎn)生的慣性沖擊，往往是這類機床加工時主要的強迫振源。5.5.1機械加工過程中的強迫振動2.強迫振動的特點1)強迫振動是在外界周期性干擾力的作用下產(chǎn)生的，但振動本身并不能引起振源干擾力的變化。如作用在加工系統(tǒng)上的干擾力是簡諧激振力F=F0sinwt，則強迫振動的穩(wěn)態(tài)過程也是簡諧振動，只要這個激振力存在，該振動就不