機(jī)械制造工藝學(xué)第3章(2)

1、一、減少誤差一、減少誤差法法查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素后，設(shè)法對(duì)其直接進(jìn)行消查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素后，設(shè)法對(duì)其直接進(jìn)行消除或減弱。以加工除或減弱。以加工長徑比較大長徑比較大的細(xì)長軸為例。的細(xì)長軸為例?，F(xiàn)采用現(xiàn)采用反拉法切削反拉法切削工件受拉不受壓不會(huì)因偏心壓縮而工件受拉不受壓不會(huì)因偏心壓縮而產(chǎn)生彎曲變形產(chǎn)生彎曲變形反向進(jìn)給法反向進(jìn)給法 提高加工精度的工藝措施提高加工精度的工藝措施磨床采用死頂尖支承用鏜模鏜孔三、誤差補(bǔ)償法三、誤差補(bǔ)償法誤差補(bǔ)償法誤差補(bǔ)償法是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統(tǒng)中存在的原始誤差，盡量使工藝系統(tǒng)中存在的原始誤差，盡量使兩

2、者大小相等、兩者大小相等、方向相反方向相反。高壓油泵偶件自動(dòng)配磨裝置示意圖偶件自動(dòng)配磨法偶件自動(dòng)配磨法將互配零件中的一個(gè)零件作為基準(zhǔn)，去控制另一個(gè)零件的將互配零件中的一個(gè)零件作為基準(zhǔn)，去控制另一個(gè)零件的加工精度。在加工程中自動(dòng)測量工件實(shí)際尺寸，并和基準(zhǔn)加工精度。在加工程中自動(dòng)測量工件實(shí)際尺寸，并和基準(zhǔn)件尺寸比較，直至達(dá)到規(guī)定的差值時(shí)機(jī)床就自動(dòng)停止加工，件尺寸比較，直至達(dá)到規(guī)定的差值時(shí)機(jī)床就自動(dòng)停止加工，從而保證精密偶件間要求很高的配合間隙從而保證精密偶件間要求很高的配合間隙 在線自動(dòng)補(bǔ)償法在線自動(dòng)補(bǔ)償法是指在加工循環(huán)中，利用測量裝是指在加工循環(huán)中，利用測量裝置連續(xù)地測量出工件的實(shí)際尺寸，隨時(shí)給

3、刀具以附加置連續(xù)地測量出工件的實(shí)際尺寸，隨時(shí)給刀具以附加的補(bǔ)償，控制刀具和工件間的相對(duì)位置，直至實(shí)際值的補(bǔ)償，控制刀具和工件間的相對(duì)位置，直至實(shí)際值與調(diào)定值的差不超過預(yù)定的公差為止。與調(diào)定值的差不超過預(yù)定的公差為止。四、誤差分組法四、誤差分組法誤差分組法誤差分組法是把毛坯（或上道工序的工件）尺寸按誤是把毛坯（或上道工序的工件）尺寸按誤差大小分為差大小分為n n組，每組尺寸誤差就縮減為原來的組，每組尺寸誤差就縮減為原來的1/n1/n。然后按各組的誤差范圍分別調(diào)整刀具位置，使整批工然后按各組的誤差范圍分別調(diào)整刀具位置，使整批工件的尺寸分散范圍大大縮小。件的尺寸分散范圍大大縮小。第三節(jié)第三節(jié) 加工誤

4、差的綜合分析加工誤差的綜合分析一、加工誤差的性質(zhì)及分類一、加工誤差的性質(zhì)及分類 在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改變，或按一定規(guī)律變化的加工誤差。變，或按一定規(guī)律變化的加工誤差。常值系統(tǒng)誤差常值系統(tǒng)誤差其大小和方向均不改變其大小和方向均不改變。如加工。如加工原理誤差、機(jī)床、夾具、刀具的原理誤差、機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差制造誤差，工藝系統(tǒng)，工藝系統(tǒng)靜力變形引起的加工誤差。（與加工時(shí)間無關(guān)）靜力變形引起的加工誤差。（與加工時(shí)間無關(guān)）變值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差誤差大小和方向按一定規(guī)律變化誤差大小和方向按一定規(guī)律變化。如機(jī)床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，

5、。如機(jī)床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，刀具磨刀具磨損損等因素引起的加工誤差。（與加工時(shí)間有關(guān)）等因素引起的加工誤差。（與加工時(shí)間有關(guān)）在順序加工一批工件中，在順序加工一批工件中，其大小和方向隨機(jī)其大小和方向隨機(jī)變化變化的加工誤差。的加工誤差。 隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機(jī)因素共同作隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機(jī)因素共同作用而引起的。用而引起的。 隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。 如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的隨機(jī)如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的隨機(jī)變化而造成的加工誤差；定位誤差；變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差?yuàn)A緊誤差；多次調(diào)整誤差；殘余應(yīng)力引起的；多次調(diào)整誤差；

6、殘余應(yīng)力引起的變形變形等。等。誤差種類常值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差特點(diǎn)與加工順序無關(guān)與加工順序無關(guān)預(yù)先可以估計(jì)；預(yù)先可以估計(jì)；較易完全消除；較易完全消除；不會(huì)引起工件尺不會(huì)引起工件尺寸波動(dòng)；寸波動(dòng)；不會(huì)影響尺寸分不會(huì)影響尺寸分布曲線的形狀布曲線的形狀與加工順序有關(guān)與加工順序有關(guān)預(yù)先可以估計(jì)；預(yù)先可以估計(jì)；較難完全消除；較難完全消除；會(huì)造成工件尺寸的會(huì)造成工件尺寸的增大或縮小；增大或縮小；影響尺寸分布曲線影響尺寸分布曲線的形狀的形狀預(yù)先不能估預(yù)先不能估計(jì)；計(jì)；不能完全消不能完全消除，只能減除，只能減?。恍?；工件尺寸忽工件尺寸忽大忽小，造大忽小，造成一批工件成一批工件的尺寸分散的尺寸分散隨機(jī)性

7、誤差：隨機(jī)性誤差：可采用統(tǒng)計(jì)分析法，縮小可采用統(tǒng)計(jì)分析法，縮小它們的變動(dòng)范圍。它們的變動(dòng)范圍。 變值系統(tǒng)性誤差：變值系統(tǒng)性誤差：查明其大小和方向查明其大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律后，采用隨時(shí)間變化的規(guī)律后，采用自動(dòng)連續(xù)自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)償或自動(dòng)周期補(bǔ)償補(bǔ)償或自動(dòng)周期補(bǔ)償?shù)姆椒ㄏ５姆椒ㄏ?。常值系統(tǒng)性誤差：常值系統(tǒng)性誤差：查明其大小和方向后，查明其大小和方向后，通過通過調(diào)整調(diào)整消除。消除。不同性質(zhì)誤差的不同性質(zhì)誤差的解決途徑解決途徑分布曲線法分布曲線法 將測量加工后的一批工件的實(shí)際尺寸或誤差，將測量加工后的一批工件的實(shí)際尺寸或誤差，根據(jù)測量結(jié)果做出該批工件尺寸或誤差的分布根據(jù)測量結(jié)果做出該批工件尺寸或

8、誤差的分布圖，根據(jù)此圖分析判斷加工誤差情況。圖，根據(jù)此圖分析判斷加工誤差情況。點(diǎn)圖法點(diǎn)圖法 各瞬時(shí)工件尺寸的分布圖。各瞬時(shí)工件尺寸的分布圖。二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法目的：將系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差分開，找出加工誤差目的：將系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差分開，找出加工誤差產(chǎn)生的主要原因，以便采取措施，提高零件加工精產(chǎn)生的主要原因，以便采取措施，提高零件加工精度度加工誤差分布規(guī)律加工誤差分布規(guī)律正態(tài)分布正態(tài)分布平頂分布平頂分布偏態(tài)分布偏態(tài)分布雙峰分布雙峰分布無變值系統(tǒng)誤差，無變值系統(tǒng)誤差，加工后零件尺寸近加工后零件尺寸近似于正態(tài)分布似于正態(tài)分布有明顯變值系統(tǒng)誤差有明顯變值系統(tǒng)誤差（如刀具磨損

9、），使得（如刀具磨損），使得正態(tài)分布曲線中心隨時(shí)正態(tài)分布曲線中心隨時(shí)間平移間平移人為因素控制，例如：人為因素控制，例如：試切法法加工外圓試切法法加工外圓/內(nèi)孔，主觀上使外圓內(nèi)孔，主觀上使外圓直徑寧大勿小，內(nèi)孔直徑寧大勿小，內(nèi)孔直徑寧小勿大，造成直徑寧小勿大，造成偏態(tài)分布偏態(tài)分布兩臺(tái)機(jī)床加工一批工兩臺(tái)機(jī)床加工一批工件，調(diào)整尺寸不同件，調(diào)整尺寸不同2121( )2xxF xedx其中x：為工件尺寸：算術(shù)平均值：標(biāo)準(zhǔn)差 :工件尺寸為x時(shí)出現(xiàn)的概率 n：工件總數(shù) xFnxnii12nxnii1X一般情況下，調(diào)整法加工后的零件尺寸服從正態(tài)分布。一般情況下，調(diào)整法加工后的零件尺寸服從正態(tài)分布。v決定分布曲

10、線位置的參數(shù)，取決于常值誤差，改變常值誤差，曲線在橫坐標(biāo)上移動(dòng)，但曲線形狀不變。XY123對(duì)正態(tài)分布曲線的影響v標(biāo)準(zhǔn)差，是標(biāo)準(zhǔn)差，是決定曲線形狀決定曲線形狀的唯一參數(shù)，反映隨機(jī)的唯一參數(shù)，反映隨機(jī)變量分散程度。變量分散程度。值越小則曲線形狀越陡，尺寸分散范圍越小，加工值越小則曲線形狀越陡，尺寸分散范圍越小，加工精度越高；精度越高； 的大小實(shí)際反映了隨機(jī)性誤差的影響程度，隨機(jī)性的大小實(shí)際反映了隨機(jī)性誤差的影響程度，隨機(jī)性誤差越大則誤差越大則越大。越大。=1/2=1=2 對(duì)正態(tài)分布曲線的影響2121( )2xxF xedxxz令：F（z）為圖中剖面部分的面積對(duì)于不同Z值的F（z），可以查表得到。

11、dZezFzz02221vF(z)的意義yF（z）正態(tài)分布曲線( z = 0 )x(z)0z-+v3的含義: 當(dāng)z土3,即x一土3,查表得2F(3)0.4986529973。這說明隨機(jī)變量落在土3 范圍以內(nèi)的概率為9973，落在此范圍以外的概率僅0.27，此值很小。因此可以認(rèn)為正態(tài)分布的隨機(jī)變量的實(shí)用分散范圍是6 。這就是所謂的3原則。 33的概念，對(duì)研究加工誤差時(shí)應(yīng)用很廣：的概念，對(duì)研究加工誤差時(shí)應(yīng)用很廣： 66的大小代表某個(gè)工序在一定條件下的大小代表某個(gè)工序在一定條件下( (如毛坯如毛坯余量、切削用量、正常的機(jī)床、夾具、刀具等余量、切削用量、正常的機(jī)床、夾具、刀具等) ) 所所能達(dá)到的加工

12、精度能達(dá)到的加工精度（即工序精度即工序精度）。）。 66的大小也代表整批零件的隨機(jī)誤差的大??！的大小也代表整批零件的隨機(jī)誤差的大?。。矗措S機(jī)誤差隨機(jī)誤差）一般情況下，有一般情況下，有T61） 判別加工工誤差性質(zhì)判別加工工誤差性質(zhì) 假如加工過程中沒有變值系統(tǒng)誤差那么尺寸分布應(yīng)服從正態(tài)分布，這是判別加工誤差性質(zhì)的基本方法。 如果實(shí)際分布與正態(tài)分布基本相符，就可進(jìn)根據(jù)樣本平均值 是否與公差帶中心重合來判斷是否存在常值系統(tǒng)誤差：( 與公差帶中心 不重合就說明存在常值系統(tǒng)誤差0)。xxMTMTX 02 2）確定工序能力及其等級(jí)）確定工序能力及其等級(jí)v 所謂工序能力是指工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，加工誤差正常

13、波動(dòng)的幅度。當(dāng)加工尺寸服從正態(tài)分布時(shí)，其尺寸分散范圍是6，所以工序能力就是工序能力就是66 。 v工序能力等級(jí)是以工工序能力系數(shù)序能力系數(shù)來表示的，它代表該工序能滿足加工精度要求的程度。當(dāng)工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，工序能力系數(shù)Cp按下式計(jì)算: CpCpT T 66工序能力系數(shù)工序等級(jí)說明CP1.67 特級(jí)工序能力過高1.67 CP1.33 一級(jí)工序能力足夠1.33 CP1.00 二級(jí)工序能力勉強(qiáng)1.00 CP0.67 三級(jí)工序能力不足0.67 CP四級(jí)工序能力很差工序能力系數(shù)工序能力系數(shù)CP1CP1時(shí)時(shí), ,公差帶公差帶T T大于尺寸分散范圍大于尺寸分散范圍6 6,說明該工序的工序能力可以滿足加工精

14、度要說明該工序的工序能力可以滿足加工精度要求，但是否產(chǎn)生廢品，還要看調(diào)整是否準(zhǔn)確。求，但是否產(chǎn)生廢品，還要看調(diào)整是否準(zhǔn)確。要不出廢品，要不出廢品，與與T TM M 要重合。要重合。 與與T TM M不重合，不出廢品的充分必要條件不重合，不出廢品的充分必要條件當(dāng)當(dāng)C CP P1 1時(shí)，尺寸分散范圍時(shí)，尺寸分散范圍6 6超出公差帶超出公差帶T T，此時(shí)此時(shí)不論如何調(diào)整，必將產(chǎn)生部分廢品。不論如何調(diào)整，必將產(chǎn)生部分廢品。當(dāng)當(dāng)C CP P=1=1，公差帶公差帶T T與尺寸分散范圍與尺寸分散范圍6 6相等，在各種相等，在各種常值系統(tǒng)誤差的影響下，該工序也將產(chǎn)生部分廢常值系統(tǒng)誤差的影響下，該工序也將產(chǎn)生部

15、分廢品。品。0026)3(2T3）估算一批零件的合格率和廢品率）估算一批零件的合格率和廢品率)(5 . 01ZFQ過小)(5 . 02ZFQ過大合格Q)(1ZF)(2ZF=+)2ZFQ（合格合格廢品QQ1. 鏜削一批零件的內(nèi)孔鏜削一批零件的內(nèi)孔(計(jì)計(jì)1000件件)，其最大尺，其最大尺寸寸 mm； mm ;若整批零件若整批零件呈正態(tài)分布，圖紙要求該孔的直徑為呈正態(tài)分布，圖紙要求該孔的直徑為 。求這批零件的常值系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的大小，廢求這批零件的常值系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的大小，廢品有多少件？能否修復(fù)？并分析產(chǎn)生廢品的原因，品有多少件？能否修復(fù)？并分析產(chǎn)生廢品的原因，提出減少廢品的措施。提出減少廢

16、品的措施。25 030maxD. 計(jì)算例題計(jì)算例題25 000minD.0 0250 00525.mm .解：解： 求隨機(jī)誤差的大小求隨機(jī)誤差的大小 根據(jù)已知條件可知：根據(jù)已知條件可知： 則則 mmn即隨機(jī)誤差為即隨機(jī)誤差為625 03025 0000 03maxminDD. 0 030 0056. 60 03.m m . 求常值系統(tǒng)誤差求常值系統(tǒng)誤差 平均尺寸：平均尺寸： 公差帶分布中心：公差帶分布中心： 故故 0015.252000.25030.252minmaxDDX25025 24995250102M.T.025 01525 0100 005MxT. 畫尺寸正態(tài)分布圖畫尺寸正態(tài)分布圖n

17、計(jì)算各坐標(biāo)點(diǎn)：計(jì)算各坐標(biāo)點(diǎn)： 124 995x.225 025x.1XXA判斷有無廢品判斷有無廢品： 無過小廢品；無過小廢品； 存在過大廢品。存在過大廢品。 （過大的工件孔不能修復(fù)）（過大的工件孔不能修復(fù)） 2XXB根據(jù)各坐標(biāo)點(diǎn)作圖：根據(jù)各坐標(biāo)點(diǎn)作圖：xA=25.000 xB=25.030. 計(jì)算廢品率計(jì)算廢品率)(5 . 0ZFQ過大0 . 2005. 0015.25025.25XXZ廢品3 . 2023. 04772. 05 . 0Q件廢品23023. 01000Q則廢品數(shù)量：則廢品數(shù)量：Z=2時(shí)，F(xiàn)(2)=0.4772加工誤差分析加工誤差分析 6 =0.03 T=0.03 , 00005

18、. 062T 0 031 01 33660 005pT.C. 可見：產(chǎn)生廢品的可見：產(chǎn)生廢品的主要原因是主要原因是：該加工方法的工序精該加工方法的工序精度不足。度不足。所以工藝系統(tǒng)必出少量廢品。所以工藝系統(tǒng)必出少量廢品。而而 工藝能力系數(shù)工藝能力系數(shù)減少廢品的措施：減少廢品的措施：采用精度更高的工采用精度更高的工藝裝備。藝裝備。分布曲線法未考慮零件的加工先后順序，不能反映出系統(tǒng)誤差的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢；只有一批零件加工完后才能畫出，不能在加工進(jìn)行過程中提供工藝過程是否穩(wěn)定的必要信息；發(fā)現(xiàn)問題后，對(duì)本批零件已無法補(bǔ)救。依次測量每件尺寸，記入以零件號(hào)為橫坐標(biāo)，以尺寸為縱坐標(biāo)依次測量每件尺寸，記入以

19、零件號(hào)為橫坐標(biāo)，以尺寸為縱坐標(biāo)的圖表中的圖表中.01234567樣組序號(hào)b）工件尺寸公差帶T控制限工件尺寸工件序號(hào)a差帶T控制限工件序號(hào)c）AABOOB工件尺寸瞬時(shí)尺寸分散中心，瞬時(shí)尺寸分散中心，變值系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差。v若點(diǎn)圖上的上、下極限點(diǎn)包絡(luò)成二根平滑的曲線，并作這兩若點(diǎn)圖上的上、下極限點(diǎn)包絡(luò)成二根平滑的曲線，并作這兩根曲線的平均值曲線，就能較清楚地揭示出加工過程中誤差的根曲線的平均值曲線，就能較清楚地揭示出加工過程中誤差的性質(zhì)及其變化趨勢性質(zhì)及其變化趨勢v平均值曲線平均值曲線O OO O表示每一瞬表示每一瞬時(shí)的分散中心，反映了變值系統(tǒng)時(shí)的分散中心，反映了變

20、值系統(tǒng)性誤差隨時(shí)間變化的規(guī)律性誤差隨時(shí)間變化的規(guī)律. .v其起始點(diǎn)其起始點(diǎn)O O位置的高低表明常值位置的高低表明常值系統(tǒng)性誤差的大小。系統(tǒng)性誤差的大小。常值系統(tǒng)性常值系統(tǒng)性誤差的大小不同，整個(gè)幾何圖形誤差的大小不同，整個(gè)幾何圖形在垂直方向的位置不同。在垂直方向的位置不同。v上下限上下限AA AA 和和BBBB間的寬度間的寬度表示在隨機(jī)性誤差作用下加工過表示在隨機(jī)性誤差作用下加工過程的尺寸分散范圍，反映了隨機(jī)程的尺寸分散范圍，反映了隨機(jī)性誤差的變化規(guī)律。性誤差的變化規(guī)律。反映了系統(tǒng)性反映了系統(tǒng)性誤差及其變化趨勢；誤差及其變化趨勢；反映了隨機(jī)性誤差及其變化趨勢。反映了隨機(jī)性誤差及其變化趨勢。xRx

21、Rx 圖的橫坐標(biāo)為按時(shí)間先后采集的小樣本組序圖的橫坐標(biāo)為按時(shí)間先后采集的小樣本組序號(hào)，縱坐標(biāo)為各小樣本均值號(hào)，縱坐標(biāo)為各小樣本均值 和極差和極差 R R。圖上各有。圖上各有三根線，中心線和上下控制線。三根線，中心線和上下控制線。xxRx繪制繪制 圖：圖： 工藝過程中，每隔一定時(shí)間抽取容量工藝過程中，每隔一定時(shí)間抽取容量n=210件件小樣本，求出小樣本的平均值小樣本，求出小樣本的平均值 和極差和極差R，若干時(shí)，若干時(shí)間取得若干小樣本，將各組小樣本的間取得若干小樣本，將各組小樣本的 和和R值分別值分別點(diǎn)在點(diǎn)在 圖上，就繪成圖上，就繪成 圖圖xxRxxRxR樣組序號(hào)樣組序號(hào)UCLLCLxix樣組序號(hào)

22、樣組序號(hào)URRRi上控制線上控制線下控制線下控制線均值線均值線均值線均值線上控制線上控制線RDURAxLCLRAxUCLRn1Rxn1xRn1iin1ii 點(diǎn)子點(diǎn)子沒有明顯的上升或下降傾向和周期性波動(dòng)等沒有明顯的上升或下降傾向和周期性波動(dòng)等規(guī)律性變化規(guī)律性變化生產(chǎn)過程穩(wěn)定的標(biāo)志：生產(chǎn)過程穩(wěn)定的標(biāo)志： 沒有點(diǎn)子超出控制線；沒有點(diǎn)子超出控制線； 大部分點(diǎn)子在中線附近波動(dòng)，小部分點(diǎn)子在控制線大部分點(diǎn)子在中線附近波動(dòng)，小部分點(diǎn)子在控制線附近附近；均值點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布中心均值點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布中心( (系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差) )的變化的變化 極差點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布范圍極差點(diǎn)圖反映了質(zhì)量指標(biāo)分布

23、范圍( (隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差) )的變化的變化計(jì)算簡單，能及時(shí)提供主動(dòng)控制信息，可用于穩(wěn)計(jì)算簡單，能及時(shí)提供主動(dòng)控制信息，可用于穩(wěn)定過程、也可用于不穩(wěn)定過程。定過程、也可用于不穩(wěn)定過程。點(diǎn)圖分析法點(diǎn)圖分析法（三）工件加工誤差的計(jì)算機(jī)輔助檢測與統(tǒng)計(jì)分析（三）工件加工誤差的計(jì)算機(jī)輔助檢測與統(tǒng)計(jì)分析第四節(jié)第四節(jié) 影影響表面質(zhì)量的工藝因響表面質(zhì)量的工藝因素素本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容一、影響表面粗糙度的因素一、影響表面粗糙度的因素二、影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素二、影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素一、影響表面粗糙度的因素一、影響表面粗糙度的因素（一）切削加工中影響表面粗糙度的因素（一）切削加工中影響表面粗糙度的因

24、素刀具形狀刀具形狀塑性變形等物理因素塑性變形等物理因素刀具刀刃與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道刀具刀刃與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道表面微觀不平度成因表面微觀不平度成因振動(dòng)振動(dòng)1、刀具刀刃與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡所構(gòu)成的表面微觀不平度刀具刀刃與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡所構(gòu)成的表面微觀不平度切削殘留面積高度切削殘留面積高度尖刀切削時(shí)尖刀切削時(shí)rrfHcotcot帶圓角半徑的刀切削時(shí)帶圓角半徑的刀切削時(shí)28fHr切削層殘留面積切削層殘留面積減小減小f 、r 、r及加大及加大r ，可減小殘留面積的高，可減小殘留面積的高度。度。幾何因素幾何因素切削速度l物理因素的影響物理因素的影響 加工塑性材料加工塑性材料時(shí)，切削速度對(duì)時(shí)，切削速度對(duì)表面粗

25、糙度表面粗糙度的影響的影響較大（對(duì)積屑瘤和鱗刺的影響）；較大（對(duì)積屑瘤和鱗刺的影響）；切削速度越高切削速度越高，塑性變形越不充分，塑性變形越不充分，表面粗糙度值越??；表面粗糙度值越??； 選擇選擇低速寬刀精切和高速精切低速寬刀精切和高速精切，可以得到，可以得到較小的較小的表面粗糙度；表面粗糙度；切削速度對(duì)脆性材料的影響不大。切削速度對(duì)脆性材料的影響不大。q工件材料的性質(zhì)工件材料的性質(zhì)脆性脆性表面粗糙度表面粗糙度 加工脆性材料時(shí)，其切削呈碎粒狀，由于切屑加工脆性材料時(shí)，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。塑性塑性韌性韌性表

26、面粗糙度表面粗糙度 工件材料塑性工件材料塑性韌性韌性越好，塑性變形越大，易越好，塑性變形越大，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，加工表面粗糙。產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，加工表面粗糙。同一材料金相組織越粗大同一材料金相組織越粗大 表面粗糙度表面粗糙度故對(duì)中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，故對(duì)中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。 適當(dāng)增大刀具前角，提高刃磨質(zhì)量，合理選適當(dāng)增大刀具前角，提高刃磨質(zhì)量，合理選擇切削液，抑制積屑瘤和鱗刺，減小加工表面粗擇切削液，抑制積屑瘤和鱗刺，減小加工表面粗糙度糙度（二）磨削加工中影響表面粗糙度的

27、因素（二）磨削加工中影響表面粗糙度的因素磨削表面由砂輪上大量的磨?？虅澇龅臒o數(shù)極細(xì)的溝槽磨削表面由砂輪上大量的磨?？虅澇龅臒o數(shù)極細(xì)的溝槽所形成。所形成。單位面積上刻痕越多，刻痕的等高性越好，則單位面積上刻痕越多，刻痕的等高性越好，則粗糙度值越小。粗糙度值越小。砂輪磨削加工的特點(diǎn)砂輪磨削加工的特點(diǎn) 磨削過程復(fù)雜，磨粒在砂輪上分布高度不一致磨削過程復(fù)雜，磨粒在砂輪上分布高度不一致中：中：切削厚度不能達(dá)到切削作用臨界值切削厚度不能達(dá)到切削作用臨界值不能形成切屑不能形成切屑高：高：有較大切削厚度有較大切削厚度切削作用切削作用低：低：不能切削和刻劃，只有滑擦作用不能切削和刻劃，只有滑擦作用只有彈性變形只

28、有彈性變形 砂輪磨削速度高，切削溫度高砂輪磨削速度高，切削溫度高 磨削是由砂輪外表面上的很多砂粒進(jìn)行切削的磨削是由砂輪外表面上的很多砂粒進(jìn)行切削的 砂粒在加工前需修整砂粒在加工前需修整1、砂輪對(duì)表面粗糙度的影響、砂輪對(duì)表面粗糙度的影響 金剛石砂輪磨削工程陶瓷零件砂輪速度砂輪速度工件速度工件速度砂輪速度砂輪速度v砂砂 表面粗糙度表面粗糙度RaRa工件速度工件速度v工工 表面粗糙度表面粗糙度RaRa2、磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響、磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響單位時(shí)間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)多，單位時(shí)間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)多， Ra??；??；表面金屬塑性變形傳播速度表面金屬塑性變形傳播速度小于切削速度，

29、工件材料來不及變形，小于切削速度，工件材料來不及變形，塑性變形減小，塑性變形減小， Ra減小減小工件速度增大，單位時(shí)間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)減少，工件速度增大，單位時(shí)間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)減少， Ra增加增加砂輪砂輪縱向進(jìn)給量縱向進(jìn)給量減少，工件表面被砂輪重復(fù)磨削的減少，工件表面被砂輪重復(fù)磨削的次數(shù)將增加，次數(shù)將增加， Ra減??；而軸向進(jìn)給量減小時(shí)，單位減??；而軸向進(jìn)給量減小時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)加工的長度短，時(shí)間內(nèi)加工的長度短， RaRa也會(huì)減小。也會(huì)減小。磨削深度磨削深度對(duì)表面粗糙度的影響很大。減小磨削深度，對(duì)表面粗糙度的影響很大。減小磨削深度，工件材料的塑性變形減弱，工件材料的塑性變形減弱，

30、RaRa減小，但也會(huì)降低生減小，但也會(huì)降低生產(chǎn)率。產(chǎn)率。磨削用量對(duì)磨削用量對(duì)R Ra a影響的經(jīng)驗(yàn)公式：影響的經(jīng)驗(yàn)公式：太硬易使磨粒磨鈍 Ra 太軟容易堵塞砂輪Ra 韌性太大，熱導(dǎo)率差會(huì)使磨粒早期崩落Ra 。（一）表面層加工硬化（一）表面層加工硬化產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：切削或磨削加工時(shí)，表面層金屬由于切削或磨削加工時(shí)，表面層金屬由于塑性變形塑性變形使使晶體晶體間產(chǎn)生剪切滑移間產(chǎn)生剪切滑移，晶格扭曲，晶粒被拉長、纖維化而，晶格扭曲，晶粒被拉長、纖維化而得到強(qiáng)化。得到強(qiáng)化。特點(diǎn)：特點(diǎn)：變形抵抗力提高變形抵抗力提高( (屈服點(diǎn)提高屈服點(diǎn)提高) )，塑性降低，塑性降低 ( (相對(duì)延伸相對(duì)延伸率降低率降低

31、) )。衡量指標(biāo)：衡量指標(biāo)：表面層纖維硬度表面層纖維硬度HVHV、冷硬層的深度、冷硬層的深度h、硬化程度、硬化程度N0HVHVNHV二、影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素二、影響表面物理力學(xué)性能的工藝因素切削力切削力塑變塑變冷硬冷硬切削用量影響f 和 v 對(duì)冷硬的影響硬度(HV)0f (mm /r)0.20.40.60.8v =170(m/min)135(m/min)100(m/min )50(m/min)100200300400工件材料：45刀具影響塑變塑變 冷硬冷硬工件材料磨削用量每顆磨粒切除厚度減少塑變 溫度 磨削力塑變磨削深度對(duì)冷硬的影響ap(mm)硬度(HV)00.25300350450

32、5004000.500.75普通磨削高速磨削砂輪工件材料塑變熱量不易集中表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力 機(jī)械加工后工件表面層的殘余應(yīng)力是冷態(tài)機(jī)械加工后工件表面層的殘余應(yīng)力是冷態(tài)塑性塑性變形、熱變形和金相組織變化的變形、熱變形和金相組織變化的綜合結(jié)果綜合結(jié)果。 冷態(tài)塑性變形產(chǎn)生，表層金屬比容增大，體積冷態(tài)塑性變形產(chǎn)生，表層金屬比容增大，體積膨脹，受里層金屬阻礙，表層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，膨脹，受里層金屬阻礙，表層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，里層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。里層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。 熱變形加工結(jié)束后，表層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，熱變形加工結(jié)束后，表層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，里層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力里層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力 金相組

33、織變化：比容小的組織金相組織變化：比容小的組織比容大的組織比容大的組織體積增大，產(chǎn)生壓應(yīng)力，反之產(chǎn)生拉應(yīng)力。體積增大，產(chǎn)生壓應(yīng)力，反之產(chǎn)生拉應(yīng)力。f 對(duì)殘余應(yīng)力的影響工件：45，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液 殘余應(yīng)力(Gpa)0.2000.2001 00200300400距離表面深度(m) f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/r影響殘余應(yīng)力的工藝因素影響殘余應(yīng)力的工藝因素u切削加工切削加工 用正前角車刀加工用正前角車刀加工45鋼，試驗(yàn)結(jié)果表明，所有切削速度下，鋼，試驗(yàn)結(jié)果表明，所有切削速度下，工件表層金屬均產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。工件表層金

34、屬均產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。切削速度和被加工材料的影響切削速度和被加工材料的影響q磨削過程中殘余應(yīng)力的影響磨削過程中殘余應(yīng)力的影響時(shí)表面層的殘余應(yīng)力時(shí)表面層的殘余應(yīng)力磨削加工中熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的影響較大，磨削加工中熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的影響較大，熱因素起主導(dǎo)作用，工件表面產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，塑性變熱因素起主導(dǎo)作用，工件表面產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，塑性變形起主導(dǎo)作用，工件表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。形起主導(dǎo)作用，工件表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。金相組織變金相組織變化起主導(dǎo)作用，工件表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力?；鹬鲗?dǎo)作用，工件表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。當(dāng)殘余拉應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，零件表面就會(huì)出當(dāng)殘余拉應(yīng)力超過

35、材料的強(qiáng)度極限時(shí)，零件表面就會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)裂紋，裂紋，即即磨削裂紋磨削裂紋。p磨削裂紋磨削裂紋磨削裂紋一般很淺（磨削裂紋一般很淺（0.25.050mm），大多數(shù)垂直于磨），大多數(shù)垂直于磨削方向或成網(wǎng)狀（磨螺紋時(shí)有時(shí)也有平行于磨削方向的裂削方向或成網(wǎng)狀（磨螺紋時(shí)有時(shí)也有平行于磨削方向的裂紋），紋），裂紋總是拉應(yīng)力引起的，且常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。裂紋總是拉應(yīng)力引起的，且常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。有的磨削裂紋也可能不在工件的外表面，而是有的磨削裂紋也可能不在工件的外表面，而是在表面層在表面層下下成為肉眼難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。成為肉眼難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。高速磨削（三）表面層金相組織變化與磨削燒傷（三）表面層金相組織變化與磨削燒傷

36、磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到相變磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到相變臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，硬度降低、臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，硬度降低、工件表面呈現(xiàn)氧化膜顏色，這種現(xiàn)象稱為工件表面呈現(xiàn)氧化膜顏色，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷磨削燒傷。淬火燒傷淬火燒傷三種三種形式形式回火燒傷回火燒傷退火燒傷退火燒傷磨削區(qū)溫度超過相變溫度，不用冷磨削區(qū)溫度超過相變溫度，不用冷卻液，工件緩慢冷卻，發(fā)生退火。卻液，工件緩慢冷卻，發(fā)生退火。磨削區(qū)溫度超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，磨削區(qū)溫度超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，而未達(dá)相變溫度，產(chǎn)生回火組織。而未達(dá)相變溫度，產(chǎn)生回火組織。磨削區(qū)溫度超過相變

37、溫度，由于冷卻磨削區(qū)溫度超過相變溫度，由于冷卻液急冷，表層出現(xiàn)二次淬火馬氏體。液急冷，表層出現(xiàn)二次淬火馬氏體。黑黑青青淡青淡青米黃米黃淡黃淡黃表面顏色與燒傷之間的關(guān)系：表面顏色與燒傷之間的關(guān)系：改善改善途徑途徑 選擇較軟砂輪，避免燒傷選擇較軟砂輪，避免燒傷磨削深度磨削深度ap 磨削燒傷磨削燒傷橫向進(jìn)給量橫向進(jìn)給量ft 磨削燒傷磨削燒傷（平磨時(shí)）（平磨時(shí)）同時(shí)提高工件速度和砂輪速度可以避免燒傷同時(shí)提高工件速度和砂輪速度可以避免燒傷較大工件速度和較小磨削深度，減小燒傷，還較大工件速度和較小磨削深度，減小燒傷，還可較高生產(chǎn)率可較高生產(chǎn)率采用內(nèi)冷卻法采用內(nèi)冷卻法 磨削燒傷磨削燒傷采用開槽砂輪（采用開槽

38、砂輪（）間斷磨削間斷磨削 受熱受熱磨削燒傷磨削燒傷內(nèi)冷卻砂輪1 錐形蓋 2切削液通孔 3砂輪中心腔 4開孔薄壁套第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械加工中的振動(dòng)機(jī)械加工中的振動(dòng)1、影響加工表面粗糙度，振動(dòng)頻率較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度影響加工表面粗糙度，振動(dòng)頻率較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度2、加速刀具磨損，易引起崩刃、加速刀具磨損，易引起崩刃4、影響生產(chǎn)效率、影響生產(chǎn)效率3 3、影響機(jī)床、夾具的使用壽命、影響機(jī)床、夾具的使用壽命5 5、產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者健康、產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者健康三種基本類型三種基本類型強(qiáng)迫振動(dòng)（強(qiáng)迫振動(dòng)（30%）自由振動(dòng)自由振動(dòng)自激振動(dòng)（自激振動(dòng)（65%）自由振動(dòng)：僅受到初始干擾力的激勵(lì)而引起的振動(dòng)，

39、自由振動(dòng)：僅受到初始干擾力的激勵(lì)而引起的振動(dòng)，靠彈性恢復(fù)力來維持?？繌椥曰謴?fù)力來維持。由于系統(tǒng)中總存在有阻尼，自由振動(dòng)將逐漸由于系統(tǒng)中總存在有阻尼，自由振動(dòng)將逐漸衰弱，對(duì)加工影響不大。衰弱，對(duì)加工影響不大。自由振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)一、強(qiáng)迫振動(dòng)一、強(qiáng)迫振動(dòng)指系統(tǒng)在周期性激振力指系統(tǒng)在周期性激振力( (干擾力干擾力) )持續(xù)作用下被迫產(chǎn)持續(xù)作用下被迫產(chǎn)生的振動(dòng)。生的振動(dòng)。產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因內(nèi)部內(nèi)部振源振源外部外部振源振源回轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量的不平回轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量的不平衡衡切削時(shí)的沖擊振動(dòng)切削時(shí)的沖擊振動(dòng)其他機(jī)床、鍛錘、火車、卡其他機(jī)床、鍛錘、火車、卡車等通過機(jī)床地基傳給機(jī)床車等通過機(jī)床地基傳給機(jī)床的振動(dòng)。的振動(dòng)。機(jī)床傳動(dòng)件的制造誤差和缺陷機(jī)床傳動(dòng)件的制造誤差和缺陷往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力強(qiáng)迫振動(dòng)的特征強(qiáng)迫振動(dòng)的特征由周期性激振力引起的，不會(huì)衰減，振動(dòng)本身也不由周期性激振力引起的，不會(huì)衰減，振動(dòng)本身也不能使激振力變化；能使激振力變化；