機械制造及自動化系(1)ppt課件

1、機械制造技術(shù)根底第5章 機械加工質(zhì)量及其控制 FUNDAMENTALS OF MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY Machining Quality and its Control 1.5.1 概述5.1.1 機械加工質(zhì)量的含義外表微觀形貌 加工蛻變層 零件質(zhì)量裝配質(zhì)量機械產(chǎn)質(zhì)量量資料，金相組織 (材質(zhì)) 加工精度，波紋度 ，外表粗糙度 (幾何)加工精度外表質(zhì)量尺寸精度外形精度位置精度機械加工質(zhì)量2.加工精度及其開展車、銑磨CNC機床研磨，工具磨光學(xué)磨，金剛石車、磨金剛石超精車、磨，電解加工衍射光柵刻線機電子束，離子束，X射線分子束生長，離子注掃描隧道技術(shù)3.

2、 激光反射鏡平面度提高到30nm，外表粗糙度 降低到10nm，反射率將提高到 99.8%以上。否那么，壽命將大大縮短 磁頭與磁盤間的飛行高度在50nm以下，假設(shè)進一步降低將使存儲容量呈指數(shù)倍增長 1kg精細陀螺轉(zhuǎn)子的偏心添加0.5nm，將引起100m的射程誤差和50m的軌道誤差 4.5. 機械加工精度的各項目的既有區(qū)別，又有聯(lián)絡(luò)。 普通情況下，外形精度要求高于尺寸精度，位置精度要求也高于尺寸精度。 精細和超精細加工技術(shù) 機械加工的技術(shù)重點 大型工件的加工技術(shù) 特殊資料的加工技術(shù)尺寸公差 位置公差 外形公差 外表粗糙度值6.5.1.2 機械加工精度的獲得方法1尺寸精度的獲得方法手工逐漸伐刀獲得所

3、需尺寸加工前先調(diào)整好刀具位置再進展一批加工尺寸精度由刀具保證 鉆頭、拉刀自動化的試切法試切法調(diào)整法定尺寸刀具法自動控制法2外形精度的獲得方法成形運動法非成形運動法仿形法 靠模展成法 成形外表經(jīng)過包絡(luò)構(gòu)成軌跡法 車、刨、磨外形精度超越機床成形運動精度時運用成形刀具法 成形運動和刃形7.3位置精度的獲得方法直接裝夾 效率高，精度低找正裝夾 高精度，小批夾具裝夾 效率高，精度可滿足要求一次裝夾法多次裝夾法非成形運動法與機床幾何精度有關(guān)位置精度要求極高時采用 與檢測精度親密相關(guān)8.5.1.3 機械加工外表質(zhì)量及其對機器運用性能的影響外表微觀形貌外表層物理機械性能 加工蛻變層機械加工外表質(zhì)量外表粗糙度外

4、表波紋度塑性變形引起的冷作硬化切磨削熱引起的金相組織變化力熱產(chǎn)生的剩余應(yīng)力1. 機械加工外表質(zhì)量的含義9.2. 機械加工外表質(zhì)量對機器運用性能的影響1影響耐磨性 粗糙度值大，實踐接觸面積小，接觸 應(yīng)力大，易磨損，耐磨性差。 粗糙度值越小，實踐接觸面積越大，耐磨性較好。 假設(shè)粗糙度值過小，能夠添加制造本錢，且能夠破壞光滑油膜，呵斥干摩擦。 加工外表硬化到一定程度能使耐磨性有所提高，但硬化過度反會使結(jié)晶組織出現(xiàn)過度變形，甚至產(chǎn)生裂紋或剝落，使磨損加劇，使耐磨性降低 。10.2影響疲勞強度 交變載荷作用時，外表粗糙度、劃痕及微裂紋等均會引起應(yīng)力集中，從而降低疲勞強度。 加工外表粗糙度的紋路方向與受力

5、方向垂直時，疲勞強度明顯降低。 普通加工硬化可提高疲勞強度，但硬化過度那么會適得其反。 剩余應(yīng)力為壓應(yīng)力時，可部分抵消交變載荷施加的拉壓力，妨礙和延緩裂紋的產(chǎn)生或擴展，從而提高疲勞強度；但為拉應(yīng)力時，那么會大大降低疲勞強度。 有些加工方法，如滾壓加工，可減小粗糙度值、強化外表層，使表層呈壓應(yīng)力形狀，從而防止產(chǎn)生微裂紋，提高疲勞強度。11.3影響耐蝕性 外表粗糙度值大的外表，腐蝕性物質(zhì)氣體、液體容易浸透到外表的凹凸不平處，從而產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)作用而被腐蝕。 外表微裂紋處容易受腐蝕性氣體或液體的侵蝕，如零件外表有剩余壓應(yīng)力，那么可妨礙微裂紋的擴展，從而在一定程度上提高零件的耐蝕性。 12.4影響配

6、合性質(zhì) 影響配合性質(zhì)最主要要素是外表粗糙度。對于間隙配合，經(jīng)初期磨損后，間隙會有所增大，嚴重時會影響密封性能或?qū)蚓?；對于過盈配合，使計算所得過盈量與實踐過盈量有所不同，成為過渡配合甚至間隙配合，從而能夠影響過盈配合的銜接強度。 此外，加工外表質(zhì)量對零件接觸剛度、運動平穩(wěn)性和噪音等也有影響。13.加工誤差與原始誤差 加工誤差加工后每個零件在尺寸、外形、位置方面與理想零件的差值。 幾何參數(shù)的偏向 5.2 機械加工精度的影響要素及控制措施 原始誤差由于機床、刀具、量具、夾具和工件組成的工藝系統(tǒng)呵斥加工誤差的要素。5.2.1 機械加工工藝系統(tǒng)原始誤差14. 常值 系統(tǒng)性誤差誤差的性質(zhì) 變值 隨機性

7、誤差 誤差敏感方向：加工外表法向原始誤差引起的加工誤差最大誤差敏感方向誤差非敏感方向15.原 始 誤 差 機床 夾具 刀具 工件毛坯 工藝系統(tǒng)靜誤差加工過程中產(chǎn)生的誤差受力變形 熱變形 刀具磨損 剩余應(yīng)力變形工件裝夾誤差調(diào)整誤差 改換工件、刀具、夾具、量具時調(diào)整丈量誤差 丈量方法和量具誤差原理誤差 阿線滾刀滾切漸開線齒輪、數(shù)控插補原 有 誤 差16.用模數(shù)銑刀銑齒輪時的齒形誤差 17.5.2.2 工藝系統(tǒng)原有誤差對加工精度的影響與控制一、影響尺寸精度的主要要素與控制改善丈量方法；提高丈量精度式中， L 為躍進間隔；G為任務(wù)臺分量； 0 ， 分別為靜、動摩擦系數(shù)； K 為機構(gòu)傳動剛度。改良工藝方

8、法精車、精磨、研磨 減小刀具或磨粒的刃口鈍圓半徑 re試切丈量精度：微量進給精度：微薄切削層的極限厚度：定位調(diào)整精度:減少定位誤差；提高進給反復(fù)定位精度提高對尺寸分布中心判別的準確性 18.二、影響外形精度的主要要素與控制 非成形運動法 足夠的檢測精度 保證外形精度的條件成形運動法根本成形運動 回轉(zhuǎn)、直線相互位置關(guān)系 幾何關(guān)系速度關(guān)系 運動關(guān)系均準確19.機械制造新技術(shù)： 數(shù)控Numerical ControlNC技術(shù) 加工中心MC 工業(yè)機器人Industrial Robot技術(shù) 自順應(yīng)控制機床Adaptive Control Machine Tools 計算機輔助制造Computer Aid

9、ed ManufacturingCAM 計算機數(shù)控機床Computerized Numerical ControlCNC 20.機械制造新技術(shù)： 可變制造系統(tǒng) 柔性制造單元 數(shù)字化制造 無人化機械制造廠 現(xiàn)階段：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛開展e-制造、網(wǎng)絡(luò)控制、分子開關(guān) 工業(yè)消費追求更大的投入產(chǎn)出經(jīng)濟效益智能制造IMT、并行工程CE、精節(jié)消費LP 矯捷制造AM、 綠色制造、柔性制造FMS、虛擬制造、超精加工KDP晶體、納米技術(shù)、分子自組裝技術(shù)化學(xué)、生物生物加工的純銅微齒輪21.三、影響位置精度的主要要素與控制刀具切削成形面刀具切削成形面 相互重接合的外表之間 有精度關(guān)系的外表之間工件加工面工件加工面位置

10、精度要求機床幾何精度一次裝夾： 如在龍門銑床、加工中心上加工箱體零件采用成形運動法時，位置精度的獲得與裝夾方式有關(guān)22.直接裝夾：如用外圓定位在車床上加工齒輪內(nèi)孔后，再在插 床上加工鍵槽工件基準面機床安裝面工件加工面刀具切削成形面位置精度要求刀具切削成形面工件加工面位置精度要求機床幾何精度機床幾何精度23.找正裝夾： 如在車床上加工與外圓同軸度要求很高的內(nèi)孔工件基準面機床安裝面刀具切削成形面工件加工面位置精度要求機床幾何精度可調(diào)支承找正精度刀具切削成形面工件加工面位置精度要求機床幾何精度找正精度24.夾具裝夾：非成形運動法： 檢測精度 工件基準面機床安裝面刀具切削成形面工件加工面位置精度要求機

11、床幾何精度夾具安裝面對刀導(dǎo)引精度找正精度夾具定位面夾具安裝精度夾具制造精度裝夾精度刀具切削成形面工件加工面位置精度要求機床幾何精度對刀導(dǎo)引精度找正精度25. 機床的制造誤差、安裝誤差以及在運用過程中精度堅持性被破壞等緣由，都將會產(chǎn)活力床幾何誤差，進而引起機械加工誤差。 四、機床幾何誤差的影響與控制機床幾何精度回轉(zhuǎn)運動精度直線運動精度成形運動之間的位置精度傳動速度關(guān)系精度26.1 機床回轉(zhuǎn)運動精度 主要取決于機床主軸的回轉(zhuǎn)精度 主軸回轉(zhuǎn)誤差的方式 機床主軸回轉(zhuǎn)精度的高低主要以在規(guī)定丈量截面內(nèi)主軸一轉(zhuǎn)或數(shù)轉(zhuǎn)內(nèi)諸瞬時回轉(zhuǎn)中心的平均位置的變化范圍來衡量。瞬時回轉(zhuǎn)中心1 主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要方式 27.

12、以滑動軸承為例 車床：主軸受力方向不變，故軸徑外形精度影響最大;軸孔、 前后軸徑以及軸承孔的同軸度、配合精度、裝配精度 等也有影響。鏜床：主軸受力方向不斷改動，故主要取決于主軸軸承孔的形 狀精度。 主軸徑向跳動將會呵斥什么加工誤差？2 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要要素 徑向跳動28. 軸向竄動 滑動軸承主軸的軸向竄動量取決于止推承載軸承副中端面與主軸軸線垂直度較高者 影響滾動軸承主軸軸向竄動的主要要素有： 滾道與軸線的垂直度 滾動體外形誤差軸向間隙變化 尺寸一致性承載不均而降低剛度 主軸軸向竄動將會呵斥什么加工誤差？29. 角度擺動 主要取決于主軸前后支承跳動跳動量、相位等的綜合影響 3提高回轉(zhuǎn)運動

13、精度的措施 不僅影響圓度，而且影響圓柱度鏜模；固定頂尖定位，修磨頂尖孔；采用無心磨加工用精細滾動軸承并加預(yù)載，消除間隙、提高剛度改良滑動軸承構(gòu)造短三瓦自位軸承 運用液、氣靜壓軸承，剛度高、精度高、工藝性好隔離主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響：提高主軸回轉(zhuǎn)精度：30.2 機床直線運動精度 主要取決于機床導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，也和導(dǎo)軌裝配質(zhì)量和不均勻磨損有關(guān)。 以車床為例，導(dǎo)軌誤差能夠引起工件的截面尺寸變化，且影響軸向外形： 1導(dǎo)軌誤差方式及其影響yy導(dǎo)軌在鉛垂面內(nèi)的直線度y可忽略不計31.2 機床直線運動精度 主要取決于機床導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，也和導(dǎo)軌裝配質(zhì)量和不均勻磨損有關(guān)。 以車床為例，導(dǎo)軌誤差能夠引起工件的截面尺

14、寸變化，且影響軸向外形： 1導(dǎo)軌誤差方式及其影響xx導(dǎo)軌在程度面內(nèi)的直線度x誤差敏感方向32.2 機床直線運動精度 主要取決于機床導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，也和導(dǎo)軌裝配質(zhì)量和不均勻磨損有關(guān)。 以車床為例，導(dǎo)軌誤差能夠引起工件的截面尺寸變化，且影響軸向外形： 1導(dǎo)軌誤差方式及其影響x雙導(dǎo)軌間在鉛垂方向的平行度n33.2 機床直線運動精度 主要取決于機床導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，也和導(dǎo)軌裝配質(zhì)量和不均勻磨損有關(guān)。 以車床為例，導(dǎo)軌誤差能夠引起工件的截面尺寸變化，且影響軸向外形： 1導(dǎo)軌誤差方式及其影響導(dǎo)軌在程度面內(nèi)的直線度x導(dǎo)軌在鉛垂面內(nèi)的直線度y雙導(dǎo)軌間在鉛垂方向的平行度n誤差敏感方向可忽略不計在平面磨床上加工時情

15、況又如何？34. 2提高導(dǎo)軌直線運動精度的措施合理的導(dǎo)軌外形和組合方式改善制造精度、接觸精度和精度堅持性 采用靜壓導(dǎo)軌90o 雙三角導(dǎo)軌適當(dāng)加長任務(wù)臺配磨、刮研 耐磨損均化作用 防磨損35.3成形運動之間的相互關(guān)系精度 成形運動間位置關(guān)系的影響與控制圓柱面成為雙曲面平面成為內(nèi)凹或外凸圓柱面成為圓錐面車削時：刀具直線運動與工件回轉(zhuǎn)軸線不垂直刀具與工件回轉(zhuǎn)軸線在空間交錯不平行刀具與工件回轉(zhuǎn)軸線在zx面內(nèi)不平行d - d36.鏜削時：假設(shè)工件直線進給運動與鏜桿回轉(zhuǎn)軸線不平行銑削時：假設(shè)端銑刀回轉(zhuǎn)軸線與任務(wù)臺直線進給運動不垂直移位加工可使誤差從 減小至移位方向圓孔成為橢圓孔平面下凹37. 提高成形運動

16、間相互位置關(guān)系精度的措施 運用幾何精度高的機床決議要素 保證高精度的零部件制造、總裝調(diào)試和維修 誤差檢測與補償 38. 成形運動間速度關(guān)系的影響與控制 車、磨螺紋以及滾齒、插齒、磨齒等加工，要求各成形運動之間具有準確的速度關(guān)系 滾齒機速度關(guān)系誤差對加工精度的影響 各傳動件傳動誤差對工件精度影響的總和為：39.影響速度關(guān)系精度的要素 機床傳動鏈中各傳動元件的制造誤差、裝配誤差以及磨損等，都會破壞正確的運動關(guān)系，呵斥工件和刀具運動相對速度的不準確，從而產(chǎn)生加工誤差。 在降速鏈中的低速傳動件誤差的影響最大。提高成形運動間速度關(guān)系精度的措施 盡量減少傳動件數(shù)目，縮短傳動鏈長度 采用降速傳動 保證高精度

17、的傳動零部件制造、總裝調(diào)試和維修 傳動誤差檢測與補償 40.題1：套筒零件如下圖。本工序為最后工序，欲在 這批工件上銑鍵槽，定位方案見圖示。定位元 件為程度放置的帶臺肩心軸，心軸直徑試求： 1所給定位方案的定位誤差，并判別能否滿足加 工要求； 2假設(shè)所給定位方案不 能滿足要求，試通 過分析計算給出合 理方案。 41.14采用什么定位元件？42.題2：車床上車削軸類零件的外圓A和臺肩面B，如圖。經(jīng)測發(fā)現(xiàn)A面有圓柱度誤差， B對A有垂直度誤差。假設(shè)僅思索機床幾何誤差的影響，試分析產(chǎn)生以上誤差的主要緣由。 43.題3：在平面磨床上用端面砂輪磨削平板工件，為改善切削條件，減少砂輪與工件的接觸面積，常將

18、砂輪傾斜一個角度如圖 。假設(shè) ，試分析磨削后的平面外形并計算平面度誤差，提出改善加工外形精度的工藝方法。44.題4： 在銑床上用夾具裝夾加工一批軸件上的鍵槽，如圖示。知銑床任務(wù)臺面與導(dǎo)軌的平行度誤差為0.05/300，夾具兩定位V形塊夾角 ，交點A的連線與夾詳細底面的平行度誤差為0.01/150，階梯軸工件兩端軸徑尺寸為 ，試分析計算在只思索上述要素影響時，加工后的鍵槽底面對 下母線之間的平行度誤差，并估算最大值不思索兩軸頸與 外圓的同軸度誤差。45.5.2.3 機械加工過程要素的影響與控制1. 工藝系統(tǒng)受力變形的影響與控制 工藝系統(tǒng)受力破壞成形運動精度引起加工誤差加工時工件或夾具變形，加工后

19、產(chǎn)生誤差單爪撥動，使主軸受力方向改動，瞬時回轉(zhuǎn)中心變動運動部件自重引起構(gòu)造件變形且隨運動而不斷變化高速運動過程中由于質(zhì)量不均引起有關(guān)環(huán)節(jié)變形接觸變形呵斥丈量誤差夾緊力傳動力重力慣性力丈量力切削力力的變化使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜變形46.控制或減少工藝系統(tǒng)受力變形的措施 有效減小切削力根據(jù)變形規(guī)律，預(yù)置系統(tǒng)的反變形；調(diào)刀量調(diào)整恒力丈量安裝；相對丈量，對比抵消變形的影響減小切削用量補償部件變形恒定丈量力提高系統(tǒng)剛度有效地提高工藝系統(tǒng)抵抗受力變形的才干47.1工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響 工藝系統(tǒng)剛度 工藝系統(tǒng)在受力時抵抗變形的才干工藝系統(tǒng)變形的特點在加工誤差敏感方向?qū)庸ぞ扔绊懽畲笈c受力的大小往往

20、并不呈現(xiàn)線性關(guān)系工藝系統(tǒng)剛度Ks：加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)受力Fn 與變形量或位移量n 之比48. 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 a 各部剛度不等時在切削力作用下產(chǎn)生的加工誤差 車外圓可推導(dǎo)出式中KH 、KT 、KB 分別為床頭、尾座及刀架部件的實測平均剛度 E 工件資料的彈性模量 I 工件截面慣性矩49.簡 化 公 式當(dāng)工件剛度很高時加工盤類工件時 工藝系統(tǒng)剛度隨著受力點在工件軸線方向上的位置不同而變化，使車出的工件在各截面上直徑尺寸不同，產(chǎn)生了外形和尺寸誤差。50.b切削力變化時對加工精度的影響緣由： 切削余量不均，工件材量變化等結(jié)果： 外形誤差，尺寸分散誤差復(fù)映景象 工件加工前的誤差B

21、 以類似的方式反映到加工后的工件上去，呵斥加工后的誤差W。誤差復(fù)映系數(shù) 式中CFp 工件資料切削條件對背向力 的影響系數(shù) f 進給量 yFp 進給量對背向力的影響指數(shù)51.減少誤差復(fù)映影響的主要措施 多次走刀 提高工藝系統(tǒng)剛度52.2 提高工藝系統(tǒng)剛度的主要措施 提高工件在加工時的剛度或減小其變形 合理選擇工件的加工和裝夾方式薄壁件均勻夾緊；細長件用跟刀架、中心架，反向進給切削 提高刀具在加工時的剛度 改善刀具資料、構(gòu)造； 熱處置； 鉆套、鏜套；對稱刃口抵消切削分力 提高機床及夾具的剛度 合理設(shè)計構(gòu)造，剛度平衡；盡量減少零件數(shù)，提高接合面外形精度，降低外表粗糙度值，減少接觸變形；可靠預(yù)緊53.

22、題5 ：假設(shè)工件剛度極大，且車床床頭剛度大于 尾座剛度，試分析圖示三種加工情況，各會產(chǎn)生何種外形誤差。54.題6：試分析在車床上加工一批工件的外圓柱面 產(chǎn)生圖示三種外形誤差的主要緣由。55.2. 工藝系統(tǒng)熱變形的影響與控制熱源內(nèi)部熱源外部熱源摩擦熱 運動副轉(zhuǎn)化熱 電動機，動力能耗加工熱 切削熱、磨削熱環(huán)境溫度 室溫、地基溫度輻射熱 陽光、取暖設(shè)備、人體1工藝系統(tǒng)的熱源56.2工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響特別是精細件、大型件的加工機床 破壞原有的冷態(tài)幾何精度，呵斥加工誤差工件 冷卻后尺寸改動；部分受熱不均而變形刀具 加工過程中熱伸長引起加工尺寸變化精細加工時也要思索夾具、量具熱變形帶來的誤差5

23、7.3控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要措施減少熱量產(chǎn)生和傳入 正確運用刀磨具、切磨削 用量；及時刃磨或修整刃具；電機 外置、油箱外置；防曬加強散熱才干 高效冷卻噴霧冷卻、光滑油 冷凍降溫均恒溫度場 采用熱對稱和熱補償構(gòu)造；恒溫間； 機床預(yù)熱改良設(shè)計 有限元分析、構(gòu)造優(yōu)化、CAD 精細加工機床的熱變形補償系統(tǒng)58.3. 工藝系統(tǒng)磨損的影響與控制1工藝系統(tǒng)磨損對加工精度的影響機床零部件 破壞原有成形運動精度呵斥工件的外形 和位置誤差夾具 帶來裝夾誤差、對刀導(dǎo)引誤差刀具和磨具 使批消費工件尺寸的分散性增大 呵斥尺寸和外形誤差大零件、成形刀具加工量具 引起丈量誤差59.2 減少工藝系統(tǒng)磨損的主要措施合理設(shè)計機

24、床構(gòu)造 靜壓構(gòu)造，易損外表防護提高零部件耐磨性 耐磨資料合金鑄鐵、鑲鋼、貼塑 熱處置， 合理光滑，及時改換已磨損件正確運用刀具 刀具資料陶瓷、金剛石，刀具參數(shù) 切削用量尤其是V， 刃口方式寬刃 冷卻光滑60.4. 工件剩余應(yīng)力的影響與控制工件的剩余應(yīng)力： 當(dāng)外部載荷去除以后，仍殘存在工件 內(nèi)部的應(yīng)力1 剩余應(yīng)力的產(chǎn)生機加力和熱 表層塑變晶格扭曲、 拉長、比容增大毛坯制造冷校直 部分塑變61.2 減少或消除剩余應(yīng)力的主要措施合理設(shè)計零件構(gòu)造時效處置自然時效大件在室外擱置數(shù)天、月小件在車間擱置數(shù)小時粗、精加工之間構(gòu)造對稱，壁厚均勻，減小尺寸差人工時效鑄、鍛、焊件在機械加工前的退火、回火精度穩(wěn)定性要

25、求高的零件，淬火后進展冰冷處置振動時效激振、敲打減少加工塑變減少加工熱；精度高的細長工件，不得冷校直 加大余量、多次切削，熱校直62.5.3 加工誤差的統(tǒng)計分析目的： 區(qū)分成批消費中不同性質(zhì)的加工誤差，確定系統(tǒng)誤差的數(shù)值和隨機誤差的范圍，從而找出呵斥加工誤差的主要要素以便采取相應(yīng)的措施，提高零件的加工精度。系統(tǒng)誤差 在一樣的工藝條件下加工一批工件，所產(chǎn)生的大小和方向不變常值，或按加工順序有規(guī)律的變化變值的加工誤差隨機誤差 在一樣的工藝條件下加工一批工件，所產(chǎn)生的大小和方向不同，且無規(guī)律變化的加工誤差5.3.1 加工誤差的統(tǒng)計性質(zhì) 63.5.3.2 機械加工誤差的分布規(guī)律正態(tài)分布調(diào)整法加工時沒有

26、某種優(yōu)勢要素的影響平頂分布加工過程中有顯著的變值系統(tǒng)誤差，如刀具磨損雙峰分布兩臺機床或兩次調(diào)整加工，精度不同，調(diào)整尺寸不一致偏態(tài)分布加工過程遭到人為干涉，如試切法加工時的保全心思在顯著熱變形至到達熱平衡期間進展加工64.5.3.3 加工誤差的統(tǒng)計分析方法統(tǒng)計分析方法點圖分析法 分布曲線法1 分布曲線法 經(jīng)過丈量一批零件加工后的實踐尺寸，做出尺寸分布曲線，然后按照此曲線來判別該加工方法所產(chǎn)生的加工誤差。 普通情況下，調(diào)整法加工后的零件尺寸服從正態(tài)分布。其概率密度函數(shù)為：65. 3 原那么 正態(tài)分布的隨機變量的分散范圍是 3 6 的大小代表了某種加工方法在一定條件下所能到達的精細度普通情況下，有正

27、態(tài)分布函數(shù)為：令：那么有表5.1不同 值的分布曲線 不同 值的正態(tài)分布曲線 66.加工實測平均尺寸常值系統(tǒng)誤差隨機誤差對一批零件實驗分布曲線與正態(tài)分布曲線相符合設(shè)計要求根本尺寸任一零件的尺寸可表示為：x R=6 x sxMTxminxmaxixiy67.分布曲線的用途 分析系統(tǒng)誤差的大小和方向分析隨機誤差要素對加工精度 的影響分析各尺寸范圍內(nèi)零件的百 分比 分析減少廢品率的有效方法 預(yù)估產(chǎn)生廢品的能夠性 分析工序才干等級查表5.268. 分析系統(tǒng)誤差的大小和方向分析隨機誤差要素對加工精度的影響 分析各尺寸范圍內(nèi)零件的百分比 分析減少廢品率的有效方法 預(yù)估產(chǎn)生廢品的能夠性例：加工一批 200.0

28、1 mm 小軸，加工后實測平均尺寸為 20.005 mm， 屬正態(tài)分布, =0.0025 mm， 試分析其加工誤差情況。 R=6 xMxyx sTx解:畫出尺寸分布圖分析工序才干系數(shù) s/2=0.0025 mm軸平均尺寸偏大， s=0.005 mm R = 6 = 0.015 mm 由 6 T，那么必有廢品 雖此題 6 T ，但由于 s 存在，仍有廢品率。 由 x/ =2，查表得 A=0.4772。 故本序加工的廢品率：0.5-0.4772=2.28% 從尺寸分布情況看，這些廢品為可修復(fù)廢品。工序才干足夠表5.2 消除系統(tǒng)誤差， s = 0，那么無廢品。 進刀69.2. 點圖分析法1單值點圖

29、在一批零件的加工過程中，依次丈量每個零件的加工尺寸，并記入以依次加工的零件號為橫坐標、零件加工尺寸為縱坐標的圖表中，便構(gòu)成了單值點圖。 由圖例可見， 刀具磨損引起軸頸加工尺寸的變值系統(tǒng)誤差；尺寸分布近似為平頂分布，實踐上隨機誤差 采用單值點圖分析，可把變值系統(tǒng)誤差和隨機誤差區(qū)分開，便于經(jīng)過誤差補償?shù)姆椒?，消除各種系統(tǒng)誤差，使加工精度得到提高。70.2圖 點圖反映工藝過程質(zhì)量目的分布中心變值系統(tǒng)誤差變化 點圖那么反映工藝過程質(zhì)量目的分散范圍隨機誤差的變化 兩個點圖必需結(jié)合運用 例：71.保證和提高機械加工精度的主要途徑1 減少或消除原始誤差提高機床成形運動精度和剛度提高夾具的制造、安裝精度，減少

30、裝夾誤差和對定誤差提高工件加工時的剛度，減少受力變形 反向切削減少精細件加工時的熱影響，平衡熱變形72.2補償或抵消原始誤差補償人為制造反向誤差抵消移位法加工3轉(zhuǎn)移原始誤差 將誤差轉(zhuǎn)移到不敏感方向 轉(zhuǎn)移原始誤差對加工的影響 73.4分化或均化原始誤差分化分組加工，以利于調(diào)刀均化研磨74.題7： 加工一批小軸，其直徑要求為 ，加工后尺寸接近正態(tài)分布，丈量得一批工件直徑尺寸的算術(shù)平均值 ，均方根差 。試計算不合格品率，并分析不合格品產(chǎn)生的能夠緣由，指出減少不合格品的措施?？山獾茫翰缓细衿仿蕿?16.49%能夠緣由及相應(yīng)措施：對刀不準需準確調(diào)刀 消除系統(tǒng)誤差；減少不可修復(fù)廢品2. 工序才干差需減小

31、改善工藝條件提示：75.5.4 機械加工外表質(zhì)量的影響要素及其控制由前知：外表微觀形貌外表層物理機械性能 加工蛻變層機械加工外表質(zhì)量外表粗糙度外表波紋度塑性變形引起的冷作硬化切磨削熱引起的金相組織變化力熱產(chǎn)生的剩余應(yīng)力輪廓算術(shù)平均偏向Ra微觀不平度10點高度Rz直線波紋度平均波幅Wz圓周波紋度平均波幅Wz76.5.4.1 切削加工外表的構(gòu)成過程 切削層金屬經(jīng)過第、變形區(qū)后構(gòu)成了切屑，經(jīng)過第變形區(qū)那么構(gòu)成了已加工外表。 分流點O以下的金屬經(jīng)嚴重的擠壓摩擦產(chǎn)生塑變，脫離后刀面后，因深處基體的的彈性變形產(chǎn)生彈性恢復(fù)h，并留在加工外表上。 刀具刃口鈍圓半徑 rn后刀面磨損寬度VB使第區(qū)變形復(fù)雜化 在V

32、B 和CD段與后刀面接觸而使塑變加劇，甚至可引起表層的非晶質(zhì)化、纖維化及加工硬化。77.5.4.2 機械加工外表粗糙度 及其降低的工藝措施一、切削加工刀具操作者環(huán)境冷卻光滑工件機床夾具切削用量資料外表粗糙度幾何角度安裝情況資料組織剛性精度剛性精度功率運動平穩(wěn)性剛性切削速度進給量背吃刀量種類用量供應(yīng)方式質(zhì)量振動溫度技術(shù)程度精神形狀78.HH 實際粗糙度1切削加工外表粗糙度的成因79. 積屑瘤的影響積屑瘤對外表質(zhì)量的影響hD 過切量呵斥深淺、寬窄不均的犁溝，增大了外表粗糙度積屑瘤周期性生成與零落 碎片鑲嵌在已加工外表上，影響工件的外表質(zhì)量高硬度積屑瘤零落 呵斥刀具的粘結(jié)磨損，增大了加工外表粗糙度8

33、0. 鱗刺的影響切削加工外表在切削速度方向產(chǎn)生的魚鱗片狀毛刺其特點是晶粒與基體資料的晶粒相互交錯，無分界限鱗刺的產(chǎn)生條件刀具資料 高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具工件資料 低中碳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金、紫銅 等塑性金屬切削條件 切削速度 vc 中等，甚至很低時 鱗刺對外表質(zhì)量的影響增大了外表粗糙度值，成為塑性金屬資料精加工的一大妨礙81. 切削機理的變化單元切屑周期性斷裂向切削外表以下深化，在加工外表上留下擠裂痕跡波浪形崩碎切屑構(gòu)成過程中，從主切削刃處開場的裂紋在接近主應(yīng)力方向斜著向下延伸，發(fā)生斷裂，呵斥加工外表的凸凹不平切削刃兩側(cè)的工件資料被擠壓后因沒有側(cè)面的約束力而產(chǎn)生隆起，也會使外表粗糙度值

34、加大82. 切削顫振 機床主軸回轉(zhuǎn)精度不高、導(dǎo)軌外形誤差引起的運動機構(gòu)跳動，資料不均勻及切屑不延續(xù)等呵斥切削力動搖，均會使刀具與工件間的相對位置產(chǎn)生變化，從而使切削厚度、寬度發(fā)生變化。 這些變化的不穩(wěn)定要素會引起加工系統(tǒng)的自激振動，使相對位置變化的振幅加大，導(dǎo)致背吃刀量變化，呵斥外表粗糙度值加大。 切削刃損壞及 刀具邊境磨損83.2切削加工外表粗糙度的控制改善工件資料的切削性能 調(diào)質(zhì)后加工，降低塑性，提高硬度，可抑制積屑瘤和鱗刺選擇合理的切削速度，避開積屑瘤生長區(qū)減少 f ，減小Rmax，防止刀屑粘結(jié)，抑制積屑瘤和鱗刺生長采用有效的冷卻光滑液，減小摩擦，抑制積屑瘤和鱗刺生長防止工藝系統(tǒng)的振動工

35、件方面切削條件刀具方面合理選擇刀具角度，適當(dāng)減小r、r 或增大r，以減小Rmax增大 ，使塑性變形減小，以利于抑制積屑瘤和鱗刺采用寬刃刀具，或帶直線修光刃的刀具提高刃磨質(zhì)量，減小刀面粗糙度，磨損超值要及時換刀減小刀具和工件之間的摩擦系數(shù)，控制粘結(jié)、積屑瘤、鱗刺84.二、磨削加工適當(dāng)加大砂輪粒度號，增大砂輪單位面積的砂粒數(shù)m適當(dāng)提高砂輪速度 vc 或降低工件速度 vw ，即增大 vc/ vw 比值，減少塑變合理運用直徑較大的砂輪加大Rt加大砂輪寬度B，減小軸向進給量fa，使 B/fa 比值增大減小徑向進給量 fr 或磨削深度ap甚至無進給光磨提高砂輪修整質(zhì)量，堅持 鋒利度和微刃口等高性 金剛石砂

36、輪電解在線修銳 ELID (ELectrolytic In-process Dressing ) 選擇適宜的砂輪硬度、磨削液及其澆注方法 減小磨削外表粗糙度值的措施85.三、超精研、研磨、珩磨及拋光加工用參數(shù)為壓強，不是磨削背吃刀量磨削深度自為基準加工，主要是降低外表粗糙度，很難提高加工精度；只需用精細定型研磨工具時，才干提高工件的外形精度；不需求機床有非常準確的成形運動；加工余量是前序公差的幾分之一，原理上講只需等于上序的Rz特點：超精研 影響加工外表粗糙度的要素主要是磨條壓強和切削角，還有磨條的振頻、振幅，任務(wù)速度，磨條粒度，磨條縱向進給量，冷卻液等。 加工外表粗糙度可達Rz 0.0586

37、.研磨濕式研 加研磨劑磨粒加煤油、機 油、油酸等，以滾動切削 為主，Rz 0.1干式研 磨粒固定在研具上，滑 動切削，Rz 0.05拋光研 濕式研后進展。磨粒硬度低， 細小，加上研磨劑的化學(xué)作 用，可使外表粗糙度進一步 降低87. 主要用于加工內(nèi)孔外表，可達Rz 0.43.2，甚至Rz 0.1 珩磨 也可用于外圓外表的加工88. 用軟研具打光已精加工過的外表，去除前序留下的痕跡；或為獲得光亮美觀的外表，提高疲勞強度。 機械拋光 用帆布、毛氈或皮帶，參與磨料氧化鉻、 氧化鐵等也可用配制的拋光研磨膏，在打 磨過程中去除金屬層液體拋光 用含磨料的磨削液高速噴磨，擊平凸峰 拋光此外，還有電解拋光、化學(xué)

38、拋光等非傳統(tǒng)加工方法。89.5.4.3 加工外表蛻變層1. 冷作硬化1冷作硬化的產(chǎn)生及其影響 冷作硬化是經(jīng)過切削或磨削加工所呵斥的外表硬化景象。 經(jīng)過上述幾次變形，使得金屬晶格發(fā)生扭曲，晶粒被拉長、破碎，使位錯運動困難，妨礙了金屬的進一步塑變，而使金屬強化，硬度顯著提高。 加工時切削層及其以下層的金屬塑性變形受刀具刃口鈍圓的擠壓產(chǎn)生附加塑性變形基體資料的彈性恢復(fù)，使已加工外表與刀 具后刀面接觸摩擦而再次產(chǎn)生變形 受力變形 冷作硬化使外表的耐磨性提高，脆性添加，沖擊韌性降低，也給后續(xù)加工帶來困難，添加刀具磨損，減少刀具壽命。90.切削溫度的影響 當(dāng)切削溫度低于相變點時，表層將被弱化， 硬度將降低

39、；假設(shè)溫度高于時將產(chǎn)生相變。 加工外表的硬度將是這些強化、弱化及相變綜協(xié)作用的結(jié)果： 當(dāng)塑性變形為主時，外表要產(chǎn)生硬化； 當(dāng)切削溫度起主導(dǎo)作用時，要由相變情況而定。 加工硬化通常用硬化程度 H 和硬化層深度hd 來衡量: 硬化程度 H 為式中 H0 基體的顯微硬度，HV H 硬化層顯微硬度，HV硬化層深度 hd 是指加工硬化層深化基體的間隔，以m計 表5.4 91.2影響加工硬化的要素及控制措施資料硬度越低，塑性增大， H 和hd越大運用性能好的切削液，可改善工件的切削加工性工件方面切削條件刀具方面選擇較大的 ，減少切削變形，使H 和hd均減小選擇較大的，減少后刀面的摩擦，使加工硬化減小減小刃

40、口鈍圓半徑rn，減小擠壓摩擦，使硬化層深度減小適當(dāng)控制后刀面磨損VB提高刃磨質(zhì)量，減小硬化合理選擇切削用量，可減輕加工硬化 選較高的切削速度vc 和較小的f 切削深度的影響不大 92.剩余應(yīng)力 1機械加工中剩余應(yīng)力的產(chǎn)生部分高溫塑性變形 使表層產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力， 嚴重時出現(xiàn)裂紋 部分冷態(tài)塑性變形 切削時，表層產(chǎn)生拉伸冷 態(tài)塑變形，將使表層產(chǎn)生 剩余拉應(yīng)力；反之，產(chǎn)生 剩余壓應(yīng)力部分金相組織變化 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織，表 層體積欲減小，遭到基體拉 伸，產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力 93.由正變?yōu)樨摃r，可使表層剩余拉應(yīng)力逐漸減小；前角為較大負值且切削用量適宜時，可得剩余壓應(yīng)力 VB值增大，切削溫度升高，使加工外表

41、呈剩余拉應(yīng)力，同時使剩余拉應(yīng)力層深度加大 塑性越大，切削加工后產(chǎn)生的剩余拉應(yīng)力越大脆性資料的加工外表易產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力 vc增大，熱應(yīng)力為主，使剩余應(yīng)力增大，但深度減小 f 添加，剩余拉應(yīng)力增大，但壓應(yīng)力將向里層挪動 p 對剩余應(yīng)力的影響不顯著 2影響剩余應(yīng)力的要素及控制措施刀具前角0刀具后刀面磨損工件資料切削條件94.3. 磨削燒傷與裂紋及其控制措施 磨削工件時，當(dāng)工件外表層溫度到達或超越金屬資料的相變溫度時，表層金屬資料的金相組織將發(fā)生變化，表層顯微硬度也相應(yīng)變化，并伴隨有剩余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微裂紋，同時出現(xiàn)彩色氧化膜，這種景象稱磨削燒傷。 1磨削燒傷95.馬氏體轉(zhuǎn)變溫度 相變溫度時急冷，

42、表層出現(xiàn)二次淬火，硬度提高；內(nèi)層產(chǎn)生過回火組織，硬度降低未用磨削液， 相變溫度時慢冷，出現(xiàn)退火，硬度降低96. 磨削的高溫在工件外表層引起熱應(yīng)力和金相組織相變帶來的體積應(yīng)力，且多呈現(xiàn)為剩余拉應(yīng)力。 假設(shè)這種拉應(yīng)力超越了工件資料的抗拉強度極限時，工件磨削外表就會產(chǎn)生裂紋磨削裂紋。 2磨削裂紋 磨削淬火鋼、滲碳鋼及硬質(zhì)合金工件時，經(jīng)常在垂直于磨削的方向上產(chǎn)生微小龜裂，嚴重時開展成龜殼狀微裂紋。有的裂紋不在工件的外外表，而是在外表層下，用肉眼根本無法發(fā)現(xiàn)。 97. 在零件的制造過程中，一方面要設(shè)法防止裂紋的產(chǎn)生，另一方面要采用適宜的檢驗方法來檢查工件的外表質(zhì)量。 磨削裂紋的方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)

43、狀，并且與燒傷同時出現(xiàn)。 磨削裂紋降低零件疲勞強度，甚至早期出現(xiàn)低應(yīng)力脆性斷裂。98.3減輕磨削燒傷、裂紋的途徑 減少熱量的產(chǎn)生 加速熱量的傳出 選擇合理的磨削用量 減小磨削深度ap ，直至進展無進給光磨 增大進給量f，減少砂輪和工件外表的接觸時間,以免升溫。為保證加工外表粗糙度，可用寬砂輪。 添加工件速度vw，減少接觸時間，使傳到工件上的熱量相對減少。為防止外表粗糙度增大，可同時添加砂輪速度vc高速磨削，且可有效地防止磨削燒傷。99. 提高冷卻效果 采用高壓大流量法 提高冷卻、沖洗效果安裝帶空氣擋板的噴嘴 使磨削液順利噴注到磨削區(qū)采用磨削液霧化法或內(nèi)冷卻法 進一步加強冷卻效果 100. 正確

44、選用砂輪正確選用磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度與組織等開槽砂輪 選用新構(gòu)造和新工藝改良砂輪修整工藝101.4. 外表強化工藝 利用外表層的冷作硬化和剩余壓應(yīng)力，提高零件的抗疲勞強度和運用壽命。 漲孔滾柱滾壓單滾珠滾壓鋼球擠壓多滾珠滾壓噴丸102.5.5 機械加工過程中的振動及控制機械加工中的振動類型 自在振動 5% 強迫振動 30%自激振動 65%5.5.1 概述切削力突變切入時，外力沖擊受周期干擾力地基、電機、齒輪嚙合、回轉(zhuǎn)件不平衡、多刃多齒刀具系統(tǒng)本身引起的交變切削力作用，加強和維持了本身振動103.振動的危害 外表質(zhì)量下降 振紋 降低機床、夾具、刀具壽命 聯(lián)接松動，崩刃、 磨損 限制消費率的提高 切削用量不能提高 環(huán)境污染 噪音 104.超精細車床實現(xiàn)了鏡面加工掃描隧道顯微技術(shù)Scanning Tunnel Microscope , STM實現(xiàn)了原子搬遷需求精細的隔振環(huán)境105.4321765金剛石刀具研磨安裝表示圖The lapping setup for diamond tool1：空氣隔振墊 2：電機 3：空氣靜壓軸承 4：配重 5：裝夾系統(tǒng)6：單晶金剛石 7：高磷鑄鐵研磨盤金剛石刀具研磨技術(shù)106. 隔振前金剛石刀具前刀面AF