機械加工質(zhì)量

1、加工質(zhì)量,機械加工精度,表面質(zhì)量,尺寸精度,形狀精度,位置精度,表面粗糙度,表面層的物理、力學(xué)性能,第七章 機械加工質(zhì)量,第一節(jié) 概述 一、機械加工精度 1、機械加工精度的概念 所謂機械加工精度，是指零件在加工后的幾何參數(shù)（尺寸大小、幾何形狀、表面間的相互位置）的實際值與理論值相符合的程度。符合程度高，加工精度也高；反之則加工精度低。機械加工精度包括尺寸精度、形狀精度、位置精度三項內(nèi)容，三者有聯(lián)系，也有區(qū)別。,二、獲得加工精度的方法 (1)獲得尺寸精度的方法 1）試切法 通過試切測量調(diào)整再試切，反復(fù)進行到被加工尺寸達到要求的精度為止的加工方法。試切法不需要復(fù)雜的裝備，加工精度取決于工人的技術(shù)水

2、平和量具的精度，常用于單件小批生產(chǎn)。 2）調(diào)整法 按零件規(guī)定的尺寸預(yù)先調(diào)整機床、夾具、刀具和工件的相互位置，并在加工一批零件的過程中保持這個位置不變，以保證零件加工尺寸精度的加工方法。調(diào)整法生產(chǎn)效率高，對調(diào)整工的要求高，對操作工的要求不高，常用于成批及大量生產(chǎn)。,3）定尺寸刀具法 用具有一定形狀和尺寸精度的刀具進行加工，使加工表面達到要求的形狀和尺寸的加工方法。如用鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀等刀具的加工即為定尺寸刀具法。定尺寸刀具法生產(chǎn)率較高，加工精度較穩(wěn)定，廣泛的應(yīng)用于各種生產(chǎn)類型。 4）自動控制法 把測量裝置、進給裝置和控制機構(gòu)組成一個自動加工系統(tǒng)，使加工過程中的尺寸測量、刀具的補償和切削加工一

3、系列工作自動完成，從而自動獲得所要求的尺寸精度的加工方法。該方法生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，勞動強度低，適應(yīng)于批量生產(chǎn)。,（2)獲得形狀精度的方法 1）軌跡法 依靠刀尖運動軌跡來獲得形狀精度的方法。刀尖的運動軌跡取決于刀具和工件的相對成形運動，因而所獲得的形狀精度取決成形運動的精度。普通車削、銑削、刨削和磨削等均為刀尖軌跡法。 2）成形法 利用成形刀具對工件進行加工的方法。成形法所獲得的形狀精度取決于成形刀具的形狀精度和其他成形運動精度。用成形刀具或砂輪進行車、銑、刨 、磨、拉等加工的均為成形法。,3)展成法 又稱為范成法，它是依據(jù)零件曲面的成形原理、通過刀具和工件的展成切削運動進行加工的方法。展

4、成法所得的被加工表面是刀刃和工件在展成運動過程中所形成的包絡(luò)面，刀刃必須是被加工表面的共軛曲線。所獲得的精度取決于刀刃的形狀和展成運動的精度。滾齒、插齒等均為展成法。 （3）獲得位置精度的方法 工件的位置精度取決于工件的安裝（定位和夾緊）方式及其精度。,1) 找正安裝法 找正是用工具和儀表根據(jù)工件上有關(guān)基準(zhǔn)，找出工件有關(guān)幾何要素相對于機床的正確位置的過程。 2）夾具安裝法 夾具是用以安裝工件和引導(dǎo)刀具的裝置。在機床上安裝好夾具，工件放在夾具中定位，能使工件迅速獲得正確位置，并使其固定在夾具和機床上。因此，工件定位方便，定位精度高且穩(wěn)定，裝夾效率也高。 3）機床控制法 利用機床本身所設(shè)置的保證相

5、對位置精度的機構(gòu)保證工件位置精度的安裝方法。如坐標(biāo)鏜床、數(shù)控機床等。,二、表面質(zhì)量 包括：表面層的幾何特征與表層物理力學(xué)性能 （1）表面層的幾何特征 1）表面粗糙度 指加工表面的微觀幾何形狀誤差。 2）表面波紋度 介于宏觀的形狀誤差與微觀的表面粗糙度之間的周期性形狀誤差。一般由工藝系統(tǒng)振動引起。,（2）表面層材料的物理、力學(xué)性能 1）冷作硬化 表面層因塑性變形引起的加工硬化。 2）殘余應(yīng)力 表面層因力或熱的作用產(chǎn)生的塑性變形和金相組織變化引起的內(nèi)應(yīng)力。 3）金相組織變化 表面層切削熱的作用引起的金相組織變化,2、表面質(zhì)量對零件使用性能的影響 （1）對零件耐磨性的影響 表面粗糙度對耐磨性的影響

6、一般情況下，表面粗糙度越小，零件表面越光滑，耐磨性越好。但當(dāng)零件表面的粗糙度小于最佳值后，摩擦面之間的潤滑油會被擠出而形成干摩擦，反而使磨損加快。,冷作硬化對耐磨性的影響 一定的冷作硬化可以提高表面硬度，增加耐磨性。但過度時，脆性會增大，表面易剝落。 殘余應(yīng)力對耐磨性的影響 表面為壓應(yīng)力時，耐磨性高。,（2）對零件疲勞強度的影響 表面缺陷會引起應(yīng)力集中，降低疲勞強度。若 表面存在一定的冷作硬化或殘余壓應(yīng)力，疲勞強度將會提高。 （3）對零件配合精度的影響 表面比較粗糙時，輪廓峰在工作中被逐漸磨掉， 零件尺寸發(fā)生變化，進而影響到配合性質(zhì)。 一般來說，表面粗糙度應(yīng)與加工精度相適應(yīng)。,第二節(jié) 機械加工

7、精度 一、影響機械加工精度的因素 在機械加工過程中，機床、夾具、刀具和工件組成了一個完整的系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)。工件的加工精度問題也就涉及到整個工藝系統(tǒng)的精度問題。工藝系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)所存在的誤差,在不同的條件下,以不同的程度和方式反映為工件的加工誤差,它是產(chǎn)生加工誤差的根源，因此工藝系統(tǒng)的誤差被稱為原始誤差。,原始誤差主要來自兩方面：一方面是在加工前就存在的工藝系統(tǒng)本身的誤差（幾何誤差），包括加工原理誤差，機床、夾具、刀具的制造誤差，工件的安裝誤差，工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差等；另一方面是加工過程中工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形、工件殘余應(yīng)力引起的變形和刀具的磨損等引起的誤差，以及加工后因內(nèi)應(yīng)力引起的變形

8、和測量引起的誤差等。,1、工藝系統(tǒng)的幾何誤差 包括加工方法的原理誤差、機床的幾何誤差、刀夾具制造誤差和調(diào)整誤差等。 （1）原理誤差 加工原理誤差是指采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。 如：1、滾齒，由于滾刀的刀刃數(shù)有限，加工出來的齒輪齒形是有限個刀刃切成的折線；另，由于滾刀制造困難，采用阿基米德基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿，由此產(chǎn)生的加工誤差，則屬于原理誤差。,成形法銑齒，由于銑刀分八個刀號，每一個刀號在相應(yīng)組內(nèi)齒數(shù)最少的可獲得精確地齒形，其它齒數(shù)只能獲得近似的齒形。因此，銑齒產(chǎn)生的加工誤差也屬于原理誤差。,（2）機床誤差 機床幾何誤差包括機床本身各部件的制造誤差、安裝誤

9、差和使用過程中的磨損引起的誤差。這里著重分析對加工影響較大的主軸回轉(zhuǎn)誤差、機床導(dǎo)軌誤差以及傳動鏈誤差。 機床主軸誤差 機床工作時，由于主軸部件在制造、裝配過程中，存在各種誤差，使得主軸回轉(zhuǎn)軸線的空間位置在每一瞬間都處于變動狀態(tài)，而產(chǎn)生回轉(zhuǎn)誤差。機床主軸是用來安裝工件或刀具并將運動和動力傳遞給工件或刀具的重要零件，它是工件或刀具的位置基準(zhǔn)和運動基準(zhǔn)，它的回轉(zhuǎn)精度是機床精度的主要指標(biāo)之一，其誤差直接影響著工件精度的高低。,主軸的回轉(zhuǎn)誤差的三種基本形式 徑向跳動-瞬時回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線的徑向跳動運動。 軸向竄動-瞬時回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的軸向運動。 角度擺動-瞬時回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線成一

10、傾斜角，但其交點位置是固定不變的運動。,2）導(dǎo)軌誤差 床身導(dǎo)軌既是裝配機床各部件的基準(zhǔn)件，又是保證刀具與工件之間導(dǎo)向精度的導(dǎo)向件，因此導(dǎo)軌誤差對加工精度有直接的影響。 導(dǎo)軌誤差可分為直線度誤差、扭曲度誤差、相互位置誤差三種形式。,3）機床傳動鏈誤差 傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥说穆?lián)系是通過一系列的傳動元件來實現(xiàn)的，當(dāng)這些傳動元件存在加工誤差、裝配誤差和磨損時，就會破壞正確的運動關(guān)系，使工件產(chǎn)生加工誤差，這些誤差即傳動鏈誤差。 1）盡量減少傳動元件數(shù)量，縮短傳動鏈，以縮小誤差的來源。 2）采用誤差校正裝置來提高傳動精度。 3）提高傳動鏈中各元件，尤其是末端元件的加工和裝配精度，以保證傳動精度。 4）設(shè)法消除傳

11、動鏈中齒輪間的間隙，以提高傳動精度。,（3）刀、夾具制造誤差 1）刀具的誤差 刀具的制造誤差對加工精度的影響，根據(jù)刀具種類不同而異。當(dāng)采用定尺寸刀具如鉆頭、鉸刀、拉刀、鍵槽銑刀等加工時，刀具的尺寸精度將直接影響到工件的尺寸精度；當(dāng)采用成形刀具如成形車刀、成形銑刀等加工時，刀具的形狀精度將直接影響工件的形狀精度；當(dāng)采用一般刀具如車刀、鏜刀、銑刀等的制造誤差對零件的加工精度并無直接影響，但其磨損對加工精度、表面粗糙度有直接的影響。,2）夾具的誤差 夾具的制造誤差與磨損包括三個方面： 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，定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機構(gòu)等元件工

12、作表面間的相對尺寸誤差； 3）夾具在使用過程中定位元件、刀具導(dǎo)向元件工作表面的磨損。 這些誤差將直接影響到工件加工表面的位置精度或尺寸精度。一般來說，夾具誤差對加工表面的位置誤差影響最大，在設(shè)計夾具時，凡影響工件精度的尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制其制造誤差，一般可取工件上相應(yīng)尺寸或位置公差的1215作為夾具元件的公差。,（4）調(diào)整誤差 機械加工過程中的每一道工序都要進行各種各樣的調(diào)整工作，由于調(diào)整不可能絕對準(zhǔn)確，因此必然會產(chǎn)生誤差，這些誤差稱為調(diào)整誤差。 2、工藝系統(tǒng)的受力變形 （1）工藝系統(tǒng)的剛度 機械加工過程中，工藝系統(tǒng)在切削力、傳動力、慣性力、夾緊力、重力等外力的作用下，各環(huán)節(jié)將產(chǎn)生相應(yīng)的變形，使刀具

13、和工件間已調(diào)整好的正確位置關(guān)系遭到破壞而造成加工誤差。例如，在車床上車削細長軸時，工件在切削力的作用下會發(fā)生變形，使加工出的工件出現(xiàn)兩頭細中間粗的腰鼓形,工藝系統(tǒng)受力變形是加工中一項很重要的原始誤差，它嚴(yán)重的影響工件的加工精度。工藝系統(tǒng)的受力變形通常是彈性變形，一般來說，工藝系統(tǒng)抵抗彈性變形的能力越強，加工精度越高。工藝系統(tǒng)抵抗外力使其變形的能力稱為工藝系統(tǒng)的剛度。工藝系統(tǒng)的剛度用切削力和在該力方向上所引起的刀具和工件間相對變形位移的比值表示的。由于切削力有三個分力，在切削加工中對加工精度影響最大的是刀刃沿加工表面的法線方向（Y方向上）的分力，因此計算工藝系統(tǒng)剛度時，通常只考慮此方向上的切削分

14、力Fy和變形位移量y,式中： Fy：切削力在Y方向的分力； y：系統(tǒng)在切削力Fx、Fy、Fz共同作用下在Y方向上的變形；,工藝系統(tǒng)剛度算式,（2）工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差及改善措施 工藝系統(tǒng)受力變形會引起工件的尺寸誤差和形狀誤差。減少工藝系統(tǒng)受力變形是保證加工精度的有效途徑之一。生產(chǎn)實際中常采取如下措施： 1）提高接觸剛度 所謂接觸剛度就是互相接觸的兩表面抵抗變形的能力。提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。常用的方法是改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸面的配合質(zhì)量，使配合面的表面粗糙度和形狀精度得到改善和提高，實際接觸面積增加，微觀表面和局部區(qū)域的彈性、塑性變形減少，從而有效地提高接觸剛度。,2）提

15、高工件定位基面的精度和表面質(zhì)量 工件的定位基面如存在較大的尺寸、形位誤差和表面質(zhì)量差，在承受切削力和夾緊力時可能產(chǎn)生較大的接觸變形，因此精密零件加工用的基準(zhǔn)面需要隨著工藝過程的進行逐步提高精度。 3）設(shè)置輔助支承，提高工件剛度，減小受力變形 切削力引起的加工誤差往往是因為工件本身剛度不足或工件各個部位剛度不均勻而產(chǎn)生的。當(dāng)工件材料和直徑一定時，工件長度和切削分力是影響變形的決定性因素。為了減少工件的受力變形，常采用中心架或跟刀架，以提高工件的剛度，減小受力變形。,4）合理裝夾工件，減少夾緊變形 當(dāng)工件本身薄弱、剛性差時，夾緊時應(yīng)特別注意選擇適當(dāng)?shù)膴A緊方法，尤其是在加工薄壁零件時，為了減少加工誤

16、差，應(yīng)使夾緊力均勻分布。縮短切削力作用點和支承點的距離，提高工件剛度。 5）對相關(guān)部件預(yù)加載荷 例如，機床主軸部件在裝配時通過預(yù)緊主軸后端面的螺母給主軸滾動軸承以預(yù)加載荷，這樣不僅能消除軸承的配合間隙，而且在加工開始階段就使主軸與軸承有較大的實際接觸面積，從而提高了配合面間的接觸剛度。,6）合理設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在設(shè)計機床夾具時，應(yīng)盡量減少組成零件數(shù)，以減少總的接觸變形量；選擇合理的結(jié)構(gòu)和截面形狀；并注意剛度的匹配，防止出現(xiàn)局部環(huán)節(jié)剛度低。 7）提高夾具、刀具剛度；改善材料性能。 8）控制負(fù)載及其變化 適當(dāng)減少進給量和背吃刀量，可減少總切削力對零件加工精度的影響；此外，改善工件材料性能以及改變刀具

17、幾何參數(shù)如增大前角等都可減少受力變形；將毛坯合理分組，使每次調(diào)整中加工的毛坯余量比較均勻，能減小切削力的變化，減小誤差復(fù)映。,3、工藝系統(tǒng)熱變形 在機械加工中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下會產(chǎn)生復(fù)雜的變形，使得工件與刀具間的正確相對位置關(guān)系遭到破壞，造成加工誤差。 工藝系統(tǒng)受熱升溫而使工件、刀具及機床的許多部分會因溫度升高而產(chǎn)生復(fù)雜變形 改變工件、刀具、機床間的相互位置 破壞刀具與工件間相互運動的正確性 改變已調(diào)整好的加工尺寸 引起切削深度和切削力改變 破壞傳動鏈的精度,（1）工藝系統(tǒng)的熱源 引起工藝系統(tǒng)熱變形的熱源主要來自兩個方面：一是內(nèi)部熱源，指軸承、離合器、齒輪副、絲杠螺母副、高速運動的導(dǎo)

18、軌副、以及液壓系統(tǒng)等工作時產(chǎn)生的摩擦熱；切削和磨削過程中由于擠壓、摩擦和金屬塑性變形產(chǎn)生的切削熱；電動機等工作時產(chǎn)生的電磁熱。二是外部熱源，指由于室溫變化及車間內(nèi)不同位置和不同時間存在的溫度差別，以及因空氣流動產(chǎn)生的溫度差等；日照、照明設(shè)備以及取暖設(shè)備等的輻射熱等。工藝系統(tǒng)在上述熱源的作用下，溫度逐漸升高，同時其熱量也通過各種傳導(dǎo)方式向周圍散發(fā)。,（2）工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差及改善措施 機床在運轉(zhuǎn)與加工過程中受到各種熱源的作用，溫度會逐步上升，由于機床各部件受熱程度的不同，溫升存在差異，因此各部件的相對位置將發(fā)生變化，從而造成加工誤差。 1）機床的熱變形,如圖所示，主軸轉(zhuǎn)速1200rpm，工

19、作8小時后，主軸抬高量達140m，在垂直面上的傾斜為60 m/300mm。,機床的熱變形主要體現(xiàn)在：主軸部件 導(dǎo)軌 床身 立柱 工作臺等部件上。,車、鏜類機床其主要熱源為主軸箱的發(fā)熱。造成主軸的位移和傾斜。,銑床主要表現(xiàn)在主軸在垂直面上的傾斜。銑削后將影響工件的平面與定位基面之間的平行度或垂直度。,外圓磨床主要表現(xiàn)在砂輪架、工件頭架的位移和導(dǎo)軌的凸起。,（2）工藝系統(tǒng)熱變形的改善措施 1）隔離熱源 為了減少機床的熱變形，將能從主機分離出去的熱源（如電動機、變速箱、液壓泵和油箱等）應(yīng)盡可能放到機外；也可采用隔熱材料將發(fā)熱部件和機床大件（如床身、立柱等）隔離開。 2）強制和充分冷卻 對既不能從機床

20、內(nèi)移出，又不便隔熱的大熱源，可采用強制式的風(fēng)冷、水冷等散熱措施；對機床、刀具、工件等發(fā)熱部位采取充分冷卻措施，吸收熱量，控制溫升，減少熱變形。,3）采用合理的結(jié)構(gòu)減少熱變形 如在變速箱中，盡量讓軸、軸承、齒輪對稱布置，使箱壁溫升均勻，減少箱體變形。 4）減少系統(tǒng)的發(fā)熱量 對于不能和主機分開的熱源，應(yīng)從結(jié)構(gòu)、潤滑等方面加以改善，以減少發(fā)熱量。 5）使熱變形指向無害加工精度的方向 例如車細長軸時，為使工件有伸縮的余地，可將軸的一端夾緊，另一端架上中心架，使熱變形指向尾端；又例如外圓磨削，為使工件有伸縮的余地，采用彈性頂尖等。,2）工件的熱變形 在加工過程中，工件受熱將產(chǎn)生熱變形，工件在熱膨脹的狀態(tài)

21、下達到規(guī)定的尺寸精度，冷卻收縮后尺寸會變小，甚至可能超出公差范圍。工件的熱變形可能有兩種情況：比較均勻地受熱，如車、磨外圓和螺紋，鏜削棒料的內(nèi)孔等；不均勻受熱，如銑平面和磨平面等。 減少工件熱變形的措施： 粗、精分開； 合理選擇切削用量； 合理選擇刀具的幾何形狀； 充分利用冷卻液；,4、工件內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響 （1）、內(nèi)應(yīng)力的概念及特點 1）內(nèi)應(yīng)力的概念 引起工件內(nèi)部應(yīng)力的原因去除以后，工件內(nèi)部仍存在有應(yīng)力，這種內(nèi)部應(yīng)力稱為殘余應(yīng)力。 2）特點 始終要求處于平衡狀態(tài)，外部因素發(fā)生變化，內(nèi)應(yīng)力就會重新分布； 隨著時間的推移，會逐漸減小，直到自行消失； 殘余應(yīng)力的重新分布或自行消失都會引起工件

22、的變形。,（2）產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因及對加工精度的影響 1）毛坯制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 在毛坯的鑄造過程中，由于工件毛坯的結(jié)構(gòu)復(fù)雜或各部分的壁厚不均，在澆鑄后的冷卻過程中，會造成坯件各部分的冷縮速度不相同及金相組織在不同溫度下的變化，產(chǎn)生內(nèi)部的相互牽制，從而使得工件內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)大的內(nèi)應(yīng)力。,如圖所示的機床床身的鑄造，由于上面的床腿及下面的導(dǎo)軌面冷卻較快，而中間部分冷卻較慢，繼續(xù)冷卻收縮時，受到外層的限制，則在內(nèi)層產(chǎn)生拉應(yīng)力；在外層產(chǎn)生壓應(yīng)力。,2）切削過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 在切削過程中，由于力與熱的作用，使工件表層產(chǎn)生塑性變形并相應(yīng)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，造成加工后工件的變形。 2減小或消除殘余應(yīng)力的措施 1

23、）合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)，盡量減少尺寸差異，以減少在毛坯制造階段的殘余應(yīng)力； 2）采取時效處理 自然時效、人工時效是消除殘余應(yīng)力的有效措施。自然時效一般時間較長；人工時效包括熱時效和人工振動時效。其中人工振動時效方法簡單，節(jié)約能源，沒有氧化皮，殘余應(yīng)力消除徹底，是近年來普遍采用的方法。,二、機械加工精度的綜合分析 前面對影響加工精度的各種因素進行了分析，相應(yīng)也提出了保證加工精度的措施。但上述的不過是單因素分析法。在生產(chǎn)實際中，影響加工精度的因素往往是錯綜復(fù)雜的，有時很難用單因素法來分析因果關(guān)系。而需采用數(shù)理統(tǒng)計的方法找出解決問題的途徑。,1、誤差的性質(zhì) 根據(jù)一批工件加工誤差出現(xiàn)的規(guī)律，可將影響加工精

24、度的誤差因素按其性質(zhì)分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩類： （1）系統(tǒng)性誤差 當(dāng)連續(xù)加工一批零件時，誤差的大小和方向或是保持不變，或是按一定規(guī)律變化。前者稱為常值系統(tǒng)性誤差，后者稱為變值系統(tǒng)性誤差。,1）系統(tǒng)性誤差的特點 能推測、有規(guī)律，易減少和消除 例如，加工原理誤差，機床、刀具、夾具的制造誤差，工藝系統(tǒng)的受力變形，調(diào)整誤差等引起的加工誤差均與加工時間無關(guān)，其大小和方向在一次調(diào)整中也基本不變，因此都屬于常值系統(tǒng)誤差。機床、夾具、量具等磨損速度很慢，在一定時間內(nèi)也可看作是常值系統(tǒng)誤差。機床、刀具和夾具等在尚未達到熱平衡前的熱變形誤差和刀具的磨損等，都是隨加工時間而規(guī)律變化的，屬于變值系統(tǒng)誤差。 2）系統(tǒng)

25、性誤差的控制措施 查明誤差的大小和方向的規(guī)律，采取相應(yīng)的調(diào)整和補償?shù)确椒ń鉀Q。,（2）隨機性誤差 加工一批零件時，其誤差的大小和方向無規(guī)律地變化，這類誤差稱為隨機性誤差 隨機性誤差有：定位誤差，夾緊誤差，多次調(diào)整引起的誤差，內(nèi)應(yīng)力引起的誤差 1）隨機性誤差的特點 易發(fā)、突發(fā)、無規(guī)律，事先無法確定。 2）隨機性誤差的控制措施 找出一批工件加工誤差的總體規(guī)律，采取措施加以控制。,2、加工誤差的統(tǒng)計分析方法 統(tǒng)計分析法是以生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)對許多工件進行檢查的結(jié)果為基礎(chǔ)，用數(shù)理統(tǒng)計的方法處理這些結(jié)果，從中找出規(guī)律，進而獲得解決問題的方法。 常用的分析方法有兩種：分布曲線法和點圖法。,在同一工序中加工出的一批

26、零件，由于誤差的影響，其尺寸的實際值必然大小不一，那么，把加工完的一批n個零件的尺寸全部測量出來，以零件尺寸為橫坐標(biāo)，畫出直方圖，進而畫成一條折線，即為實際分布曲線。該分布曲線直觀地反映了加工精度的分布狀況。實踐證明，當(dāng)被測量的一批零件（機床上用調(diào)整法一次加工出來的一批零件）的數(shù)目足夠大而尺寸間隔非常小時，則所繪出的分布曲線非常接近“正態(tài)分布曲線”。,正態(tài)分布曲線的特點 (1)曲線呈鐘形?？拷叽绶稚⒅行?的工件尺寸出現(xiàn)率較高，遠離尺寸分散中心 的工件尺寸出現(xiàn)率較多。,正態(tài)分布曲線的特點 2)曲線以 直線（尺寸分散中心線）為軸左右對稱。即工件尺寸大于 和小于 的頻率相等。,正態(tài)分布曲線的特點

27、3)分布曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積包括了全部加工工件數(shù)。,正態(tài)分布曲線的應(yīng)用 1）判斷加工誤差的性質(zhì) 2）確定工序能力及工序能力系數(shù) 3）計算合格品率或不合格品率。,三、提高加工精度的工藝措施 1、減少誤差法 這種方法是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后，設(shè)法對其直接進行消除或減弱其影響。在生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。如車削細長軸，進給抗力Fx和切深抗力Fy，都會使軸在加工過程中彎曲，F(xiàn)y引起的彎曲可以采用加跟刀架預(yù)以消除；而Fx引起的彎曲則可以采用反向走刀切削法，車床尾架裝浮動頂尖，可以有效減小加工過程中工件熱伸長的影響。,2、誤差補償法 人為制造一種新的誤差，去抵消存在的誤差。 力求使兩種誤差大小相等

28、，方向相反，從而達到減少誤差的目的。例如預(yù)加載荷精加工龍門銑床的橫梁導(dǎo)軌，使加工后的導(dǎo)軌產(chǎn)生“向上凸”的幾何形狀誤差，去抵消橫梁因銑頭重量而產(chǎn)生“向下垂”的受力變形；用校正機構(gòu)提高絲桿車床傳動鏈精度也是如此。,3、誤差轉(zhuǎn)移法 這種方法的實質(zhì)是將工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形、熱變形等轉(zhuǎn)移到不影響加工精度的非敏感方向上去。這樣，可以在不減少原始誤差的情況下，獲得較高的加工精度。如當(dāng)機床精度達不到零件加工要求時，常常不是僅靠提高機床精度來保證加工精度，而是通過改進工藝方法和夾具，將機床的各類誤差轉(zhuǎn)移到不影響工件加工精度的方向上。例如用鏜模來加工箱體零件的孔系時，鏜桿與鏜床主軸采用浮動連接，這時孔系的

29、加工精度完全取決于鏜桿和鏜模的制造精度，而與鏜床主軸的回轉(zhuǎn)精度及其他幾何精度無關(guān)。,4、誤差分組法 該方法的實質(zhì)就是把毛坯按誤差的大小分為n組，每組毛坯誤差的范圍縮小為原來的1/n，整批工件的尺寸分散比分組前要小得多，然后按組調(diào)整刀具與工件的相對位置。 5、就地加工法 機床或部件的裝配精度主要依賴于組成零件的加工精度，但在有些情況下，即使各組成零件都有很高的加工精度也很難保證達到要求的裝配精度。因此，對于裝配以后有相互位置精度要求的表面，應(yīng)采用“就地加工”法來加工。例如，車床主軸孔與尾架頂尖孔有較高的同軸度，分別加工不易保證，那么在主軸孔安裝刀桿鏜削尾架頂尖孔，則易于保證加工精度。,6、誤差平

30、均法 對于配合精度要求較高的表面，常常采取研磨的方法，讓兩者相互磨擦與磨損，使誤差相互比較、相互抵消，這就是誤差均化法。其實質(zhì)是利用有密切聯(lián)系的兩表面相互比較，找出差異，然后互為基準(zhǔn)，相互修正，使工件表面的誤差不斷縮小和均化。,第三節(jié) 機械加工表面質(zhì)量 一、影響機械加工表面質(zhì)量的因素 1、影響表面粗糙度的因素 主要是：幾何因素（由刀刃與工件相互運動軌跡形成）；物理因素（與被加工材料性質(zhì)及切削機理有關(guān)）；振動。,影響表面粗糙度的幾何因素主要是由刀具切削刃相對工件運動，在已加工表面上遺留下來的切削層的殘留面積形成的。切削層殘留面積的高度越大，表面越粗糙。影響切削加工后表面粗糙度的因素，包括刀具幾何

31、參數(shù)、切削用量、工件材料性質(zhì)、工藝系統(tǒng)剛度及冷卻液性能等。 從幾何的角度考慮，刀具的形狀和幾何角度，特別是刀尖圓弧半徑、主偏角、副偏角和切削用量中的進給量等對表面粗糙度有較大的影響。,2、表面層物理、力學(xué)性能的影響因素 由于受到切削力和切削熱的作用，工件表面層的物理、力學(xué)性能將產(chǎn)生很大的變化，主要表現(xiàn)為表面層的金相組織和顯微硬度的變化和表面層中出現(xiàn)殘余應(yīng)力。 （1）影響表面冷作硬化的工藝因素 機械加工中，金屬被加工表面層受切削力的作用產(chǎn)生塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生滑移剪切，晶粒被拉長、纖維化甚至碎化，引起表面層的強度和硬度都提高的現(xiàn)象，稱加工硬化。,硬化程度取決于產(chǎn)生塑性變形的力、變形速

32、度和溫度。力越大，變形越大則硬化程度越大。變形速度越大，變形越不充分。溫度越高，越利于變形恢復(fù)。 切削用量中以切削速度和進給量影響最大。當(dāng)增大切削速度時，刀具與工件的接觸時間短，加工表面層金屬來不及充分的塑性變形，所以變形程度減小。同時增大切削速度，工件的溫度升高，這有助于冷硬的恢復(fù)。,進給量增加時，切削力增大，塑性變形也增大，冷硬現(xiàn)象加重。當(dāng)進給量小到一定數(shù)值時（如車削=0.030.06mm/r）進給量愈小冷硬現(xiàn)象反而愈嚴(yán)重。這是因為進給量過小時，刀具刃口沒有切削作用，而只有擠壓，使加工表面層金屬塑性變形增加，從而加重了冷硬現(xiàn)象。 被加工材料的塑性愈好，硬度愈低，則加工后的冷硬現(xiàn)象越嚴(yán)重。,（2）影響殘余應(yīng)力的工藝因素 去除外力和熱源作用后,零件內(nèi)部自身 平衡的應(yīng)力，稱殘余應(yīng)力。 1）冷塑性變形的影響 在切削力的作用下，表面層金屬產(chǎn)生塑性變形，比容增大，體積膨脹，受到四周金屬基體的阻礙，因而產(chǎn)生壓應(yīng)力，而里層則產(chǎn)生拉應(yīng)力。,2）熱塑性變形的影響 加工中，切削區(qū)的溫度很高，使工件表面層受熱膨脹，由于受到溫度較低的金屬基體的阻礙，結(jié)果產(chǎn)生熱壓縮應(yīng)力。當(dāng)表面層的溫度超過相變溫度時，就會產(chǎn)生熱塑性壓縮變形。切削結(jié)束后，溫度逐漸下降到與金屬基體一致