數(shù)控加工精度數(shù)控加工精度課件

4.1加工精度4.2表面質(zhì)量

第4章數(shù)控加工質(zhì)量4.1加工精度第4章數(shù)控加工質(zhì)量14.1加

工

精

度

4.1.1加工精度的概念所謂加工精度，是指零件加工后的幾何參數(shù)（尺寸、幾何形狀和相互位置）的實際值與理想值之間的符合程度，而它們之間的偏離程度（即差異）則為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。加工精度包括如下三個方面。4.1加工精度4.1.1加工精度的概念2(1)尺寸精度：限制加工表面與其基準間的尺寸誤差不超過一定的范圍。(2)幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。(3)相互位置精度：限制加工表面與其基準間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。

(1)尺寸精度：限制加工表面與其基準間的尺寸誤差不超過34.1.2影響加工精度的主要因素1.工藝系統(tǒng)的幾何誤差1)加工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的成型運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。由于數(shù)控機床一般只具有直線和圓弧插補功能（少數(shù)數(shù)控機床具備拋物線和螺旋線插補功能），因而即便是加工一條平面曲線，也必須用許多很短的折線段或圓弧去逼近它。刀具連續(xù)地將這些小線段加工出來，也就得到了所需的曲線形狀。逼近的精度可由每根線段的長度來控制。因此，在曲線或曲面的數(shù)控加工中，

刀具相對于工件的成型運動是近似的。

4.1.2影響加工精度的主要因素4采用近似的成型運動或近似的刀刃輪廓，雖然會帶來加工原理誤差，但往往可簡化機床結(jié)構(gòu)或刀具形狀，提高生產(chǎn)效率，且能得到滿足要求的加工精度。因此，只要這種方法產(chǎn)生的誤差不超過允許的誤差精度，往往比準確的加工方法能獲得更好的經(jīng)濟效果，在生產(chǎn)中仍能得到廣泛的應(yīng)用。

52)調(diào)整誤差（1）試切法。單件小批生產(chǎn)中普遍采用試切法。加工時先在工件上試切，根據(jù)測得的尺寸與圖樣要求的差值，來調(diào)整刀具與工件的相對位置，然后再進行試切、再測量、再調(diào)整，直至符合規(guī)定的尺寸要求后才正式切削出整個待加工表面。用試切法所帶來的調(diào)整誤差有測量誤差、機床進給機構(gòu)的位移誤差。

2)調(diào)整誤差6（2）調(diào)整法。在成批大量的生產(chǎn)中，廣泛采用試切法（或樣件、樣板）調(diào)整好刀具與工件的相對位置，然后保持這種相對位置不變來加工一批零件，從而獲得所要求的零件尺寸。（2）調(diào)整法。在成批大量的生產(chǎn)中，廣泛采用試切法（或樣73)機床誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差。機床主軸是用來傳遞主要切削運動并帶動工件或刀具作回轉(zhuǎn)運動的重要零件。其回轉(zhuǎn)運動精度是機床主要精度指標之一，主要影響零件加工表面的幾何形狀精度、位置精度和表面粗糙度。主軸回轉(zhuǎn)誤差主要包括其徑向圓跳動、軸向竄動和擺動。造成主軸徑向圓跳動的主要原因是軸徑與軸承孔圓度不高、軸承滾道的形狀誤差、軸與孔安裝后不同軸以及滾動體誤差等。主軸徑向圓跳動將造成工件的形狀誤差。

3)機床誤差8（2）導軌誤差。導軌是確定機床主要部件相對位置的基準件，也是運動的基準，它的各項誤差直接影響著工件的精度。以數(shù)控車床為例，當床身導軌在水平面內(nèi)出現(xiàn)彎曲（前凸）時，工件上產(chǎn)生腰鼓形（如圖4-1(a)所示）誤差；當床身導軌與主軸軸心在垂直面內(nèi)不平行時，工件上會產(chǎn)生鞍形（如圖4-1(b)所示）誤差；而當床身導軌與主軸軸心在水平面內(nèi)不平行時，工件上會產(chǎn)生錐形（如圖4-1(c)所示）誤差。

（2）導軌誤差。導軌是確定機床主要部件相對位置的基準件9圖4-1機床導軌誤差對工件精度的影響(a)腰鼓形；(b)鞍形；(c)錐形

圖4-1機床導軌誤差對工件精度的影響104)夾具誤差產(chǎn)生夾具誤差的主要原因是各夾具元件的制造、裝配及夾具在使用過程中工作表面的磨損。夾具誤差將直接影響到工件表面的位置精度及尺寸精度，其中對加工表面的位置誤差影響最大。為了減少夾具誤差所造成的加工誤差，夾具的制造誤差必須小于工件的公差，一般常取工件公差的1/3～1/5。對于容易磨損的定位元件和導向元件，除應(yīng)采用耐磨性好的材料制造外，還應(yīng)采用可拆卸結(jié)構(gòu)，以便磨損到一定程度時能及時更換。

4)夾具誤差115)刀具誤差刀具的制造和磨損是產(chǎn)生刀具誤差的主要原因。刀具誤差對加工精度的影響，因刀具的種類、材料等的不同而異。（1）定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀、鏜刀塊及圓拉刀等）的尺寸精度將直接影響工件的尺寸精度。（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

5)刀具誤差12（4）一般刀具（如車刀、銑刀、鏜刀）的制造精度對加工精度沒有直接影響。刀具在切削過程中都不可避免地要產(chǎn)生磨損，刀具的磨損會影響刀具與工件被加工表面的相對位置，直接造成工件的尺寸誤差和形狀誤差。

（4）一般刀具（如車刀、銑刀、鏜刀）的制造精度對加工精13

2.工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)在切削力、傳動力、慣性力、夾緊力以及重力等的作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的變形（一般來說，工藝系統(tǒng)的受力變形通常是彈性變形），從而破壞已調(diào)好的刀具與工件之間的正確位置，使工件產(chǎn)生幾何形狀誤差和尺寸誤差。例如車削細長軸時，在切削力的作用下，工件因彈性變形而出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，使工件產(chǎn)生腰鼓形的圓柱度誤差，如圖4-3(a)所示。又如，在內(nèi)圓磨床上用橫向切入法磨孔時，由于內(nèi)圓磨頭主軸的彎曲變形，磨出的孔會出現(xiàn)帶有錐度的圓柱度誤差，如圖4-3(b)所示。

2.工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差14圖4-3工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差(a)腰鼓形圓柱度誤差；(b)帶有錐度的圓柱度誤差

圖4-3工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差153.工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差及改善措施1)機床的熱變形引起機床熱變形的因素主要有電動機、電器和機械動力源的能量損耗轉(zhuǎn)化發(fā)出的熱；傳動部件、運動部件在運動過程中發(fā)生的摩擦熱；切屑或切削液落在機床上所傳遞的切削熱；還有外界的輻射熱等。這些熱都將或多或少地使機床床身、工作臺和主軸等部件發(fā)生變形，

如圖4-5所示。

3.工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差及改善措施16圖4-5機床熱變形對加工精度的影響(a)車床的熱變形；(b)銑床的熱變形

圖4-5機床熱變形對加工精度的影響172)工件的熱變形

產(chǎn)生工件熱變形的主要原因是切削熱的作用，工件因受熱膨脹而影響其尺寸精度和形狀精度。為了減小工件熱變形對加工精度的影響，常常采用切削液冷卻帶走大量熱量；也可通過選擇合適的刀具或改變切削參數(shù)來減少切削熱的產(chǎn)生；對大型或較長的工件，采用彈性后頂尖，使其在夾緊狀態(tài)下末端能有自由伸縮的可能。

2)工件的熱變形184.1.3提高加工精度的途徑1.誤差預防技術(shù)誤差預防技術(shù)是指采用相應(yīng)措施來減少或消除誤差，亦即減少誤差源或改變誤差源與加工誤差之間的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系。例如，在車床上加工細長軸時，因工件剛性差，容易產(chǎn)生彎曲變形而造成幾何形狀誤差。其主要原因是徑向力Fp頂彎工件，軸向力Ff在順向進給時壓彎工件，切削熱使工件產(chǎn)生熱伸長從而增大了軸向力等。為減少或消除誤差，可采用如下一些措施：

4.1.3提高加工精度的途徑19（1）采用跟刀架，消除徑向力Fp的影響。（2）采用較大的主偏角車刀可增大軸向力Ff，工件在強有力的拉伸作用下還能消除徑向顫動，

使切削平穩(wěn)。

（1）采用跟刀架，消除徑向力Fp的影響。20

2.誤差補償技術(shù)誤差補償技術(shù)是指在現(xiàn)存的原始誤差條件下，通過分析、測量進而建立數(shù)學模型，并以這些原始誤差為依據(jù)，人為地在工藝系統(tǒng)中引入一個附加的誤差，使之與工藝系統(tǒng)原有的誤差相抵消，以減小或消除零件的加工誤差。例如數(shù)控機床采用的滾珠絲杠，為了消除熱伸長的影響，在精磨時有意將絲杠的螺距加工得小一些，裝配時預加載荷拉伸，使螺距拉大到標準螺距，產(chǎn)生的拉應(yīng)力用來吸收絲杠發(fā)熱引起的熱應(yīng)力。

2.誤差補償技術(shù)214.2表

面

質(zhì)

量4.2.1表面質(zhì)量的概念

1.表面層的幾何形狀

加工后的表面幾何形狀總是以“峰”和“谷”交替出現(xiàn)的形式偏離其理想的光滑表面4.2表面質(zhì)量4.2.1表面質(zhì)量的概念1.22

2.表面層的物理力學性能表面層的物理力學性能主要包括下述三個方面。（1）表面層的冷作硬化：指零件加工表面層產(chǎn)生強烈的塑性變形后，其強度、硬度有所提高的現(xiàn)象。（2）表面層的殘余應(yīng)力：指加工中由于切屑的變形和切削熱的影響，材料表層內(nèi)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。（3）表面層金相組織的變化：指表面層因切削熱（特別是磨削）使工件表層金相組織發(fā)生的變化。

2.表面層的物理力學性能234.2.2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

零件的耐磨性與摩擦副的材料、表面硬度和潤滑條件有關(guān)，在這些條件已確定的情況下，零件的表面質(zhì)量就起著決定性作用。

當兩個零件的表面接觸時，其表面的凸峰頂部先接觸，其實際接觸面積遠遠小于理論上的接觸面積。表面越粗糙，實際的接觸面積就愈小，凸峰處的單位面積壓力就會增大，表面更容易磨損。即使在有潤滑油的條件下，也會因接觸處的壓強超過油膜張力的臨界值，破壞了油膜的形成而加劇表面層的磨損。

4.2.2表面質(zhì)量對零件使用性能的影響24表面層的加工硬化使零件的表面層硬度提高，從而使零件的耐磨性提高，一般能提高0.5～1倍。但如果冷作硬化過度，會使金屬組織疏松，零件的表面層金屬變脆，甚至出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，磨損反而會加劇，使耐磨性下降。25

2.對零件疲勞強度的影響

表面質(zhì)量對零件疲勞強度影響很大，因為在交變載荷的作用下，零件表面微觀上不平的凹谷處和表面層的劃痕、裂紋等缺陷處容易引起應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生和擴大疲勞裂紋，造成零件的疲勞破壞。試驗表明，減小表面粗糙度可以使零件的疲勞強度提高。因此，對于一些重要零件的表面，如連桿、曲軸等，應(yīng)進行光整加工，以減小零件的表面粗糙度，

提高其疲勞強度。

2.對零件疲勞強度的影響26

3.對零件耐腐蝕性能的影響

零件的耐腐蝕性在很大程度上取決于零件的表面粗糙度。零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)而發(fā)生化學腐蝕，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強烈；在不同材料表面凸峰間還容易產(chǎn)生電化學作用而引起電化學腐蝕。因此，降低零件的表面粗糙度可以提高零件的耐腐蝕性能。表面殘余應(yīng)力對零件的耐腐蝕性能也有較大影響。表面冷作硬化或金相組織變化，往往會引起表面殘余應(yīng)力。零件表面的殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進入，可增強零件的耐腐蝕性；而表面殘余拉應(yīng)力則會降低零件的耐腐蝕性。

3.對零件耐腐蝕性能的影響27

4.對配合性質(zhì)及其他方面的影響

互相配合的零件，如果其配合表面粗糙，若是間隙配合會使配合件很快磨損而增大配合間隙，改變配合性質(zhì)，降低配合精度；若是過盈配合，則裝配后配合表面的凸峰被擠平，有效過盈量減小，影響配合的可靠性。因此，對有配合要求的表面，必須規(guī)定較小的表面粗糙度?？傊?，零件的表面質(zhì)量對零件的使用性能、壽命的影響都是很大的。

4.對配合性質(zhì)及其他方面的影響284.2.3影響表面質(zhì)量的因素及改善途徑1.影響表面粗糙度的工藝因素及改善措施1）工件材料

一般韌性較大的塑性材料加工后表面粗糙度較大；對于同種材料，金相組織的粒度愈細，熱處理后得到的硬度愈高，加工后表面粗糙度就愈小。因此，為了減小加工表面的粗糙度，常在切削加工前對材料進行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻、

細密的晶粒組織和較大的硬度。

4.2.3影響表面質(zhì)量的因素及改善途徑292）切削用量在低速切削或變速切削時，切屑和加工表面的塑性變形小，也不容易產(chǎn)生積屑瘤，因此加工表面粗糙度值小。但是在一定切削速度范圍內(nèi)加工塑性材料時，由于容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺且塑性變形較大，因而表面粗糙度值較大，如圖4-9所示。切削脆性材料時，切削速度對表面粗糙度的影響較小。

減小進給量可減小殘留面積高度，使表面粗糙度值降低。但當進給量太小而刀刃又不夠鋒利時，刀刃不能切削而是擠壓，這就增大了工件的塑性變形，反而使粗糙度值增大。切削深度對表面粗糙度的影響不明顯，一般可忽略。但當切深ap＜0.02mm以下時，由于刀刃不是絕對尖銳而有一定的圓弧半徑，這時刀刃與工件產(chǎn)生擠壓與摩擦，從而使表面惡化。2）切削用量30圖4-9加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響

圖4-9加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響313）刀具材料、刀具的幾何參數(shù)及表面光潔度(1）與工件材料分子間親和力大的刀具材料，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，因此在其它條件相同的情況下，硬質(zhì)合金刀具比高速鋼刀具加工的表面粗糙度細。用金剛石車刀加工，因不易形成積屑瘤，故可獲得更低的表面粗糙度值。(2）由圖4-10(a)可以看出，刀尖圓弧半徑、主偏角、副偏角等均影響殘留面積高度H的大小，因此減小刀尖圓弧半徑，減小主偏角和副偏角，都可以降低表面粗糙度。盡管前角對表面粗糙度沒有直接影響，但由于前角較大時有利于抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，故在中、低速范圍內(nèi)增大前角對降低表面粗糙度值有利。

3）刀具材料、刀具的幾何參數(shù)及表面光潔度32圖4-10車削加工理論殘留面積高度(a)帶圓角半徑ε刀的切削；(b)尖刀切削

圖4-10車削加工理論殘留面積高度33(3）刀具前、后刀面愈光潔，愈能減少摩擦和磨損，顯然對降低表面粗糙度值有利。刀具前后刀面的表面粗糙度應(yīng)不小于工件表面粗糙度1～2級，且刀面的Ra不得大于1.6μm。

(3）刀具前、后刀面愈光潔，愈能減少摩擦和磨損，顯然344）切削液使用切削液能減少加工過程中刀具與工件加工表面間的摩擦，降低切削溫度，從而減小材料的塑性變形，抑制積屑瘤與鱗刺的產(chǎn)生，因此能有效地減小表面粗糙度值。5）工藝系統(tǒng)振動工藝系統(tǒng)的振動可引起刀刃與工件相對位置發(fā)生周期性的微幅變化，形成振紋，使表面粗糙度惡化。因此，隔開振源、提高工藝系統(tǒng)剛度與抗振性可降低加工表面的粗糙度值。

4）切削液351、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。12月-2212月-22Friday,December16,20222、成功源于不懈的努力，人生最大的敵人是自己怯懦。00:09:2500:09:2500:0912/16/202212:09:25AM3、每天只看目標，別老想障礙。12月-2200:09:2500:09Dec-2216-Dec-224、寧愿辛苦一陣子，不要辛苦一輩子。00:09:2500:09:2500:09Friday,December16,20225、積極向上的心態(tài)，是成功者的最基本要素。12月-2212月-2200:09:2500:09:25December16,20226、生活總會給你另一個機會，這個機會叫明天。16十二月202212:09:25上午00:09:2512月-227、人生就像騎單車，想保持平衡就得往前走。十二月2212:09上午12月-2200:09December16,20228、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022/12/160:09:2500:09:2516December20229、我們必須在失敗中尋找勝利，在絕望中尋求希望。12:09:25上午12:09上午00:09:2512月-2210、一個人的夢想也許不值錢，但一個人的努力很值錢。12/16/202212:09:25AM00:09:2516-12月-2211、在真實的生命里，每樁偉業(yè)都由信心開始，并由信心跨出第一步。12/16/202212:09AM12/16/202212:09AM12月-2212月-22謝謝大家1、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。1364.1加工精度4.2表面質(zhì)量

第4章數(shù)控加工質(zhì)量4.1加工精度第4章數(shù)控加工質(zhì)量374.1加

工

精

度

4.1.1加工精度的概念所謂加工精度，是指零件加工后的幾何參數(shù)（尺寸、幾何形狀和相互位置）的實際值與理想值之間的符合程度，而它們之間的偏離程度（即差異）則為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。加工精度包括如下三個方面。4.1加工精度4.1.1加工精度的概念38(1)尺寸精度：限制加工表面與其基準間的尺寸誤差不超過一定的范圍。(2)幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。(3)相互位置精度：限制加工表面與其基準間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。

(1)尺寸精度：限制加工表面與其基準間的尺寸誤差不超過394.1.2影響加工精度的主要因素1.工藝系統(tǒng)的幾何誤差1)加工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的成型運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。由于數(shù)控機床一般只具有直線和圓弧插補功能（少數(shù)數(shù)控機床具備拋物線和螺旋線插補功能），因而即便是加工一條平面曲線，也必須用許多很短的折線段或圓弧去逼近它。刀具連續(xù)地將這些小線段加工出來，也就得到了所需的曲線形狀。逼近的精度可由每根線段的長度來控制。因此，在曲線或曲面的數(shù)控加工中，

刀具相對于工件的成型運動是近似的。

4.1.2影響加工精度的主要因素40采用近似的成型運動或近似的刀刃輪廓，雖然會帶來加工原理誤差，但往往可簡化機床結(jié)構(gòu)或刀具形狀，提高生產(chǎn)效率，且能得到滿足要求的加工精度。因此，只要這種方法產(chǎn)生的誤差不超過允許的誤差精度，往往比準確的加工方法能獲得更好的經(jīng)濟效果，在生產(chǎn)中仍能得到廣泛的應(yīng)用。

412)調(diào)整誤差（1）試切法。單件小批生產(chǎn)中普遍采用試切法。加工時先在工件上試切，根據(jù)測得的尺寸與圖樣要求的差值，來調(diào)整刀具與工件的相對位置，然后再進行試切、再測量、再調(diào)整，直至符合規(guī)定的尺寸要求后才正式切削出整個待加工表面。用試切法所帶來的調(diào)整誤差有測量誤差、機床進給機構(gòu)的位移誤差。

2)調(diào)整誤差42（2）調(diào)整法。在成批大量的生產(chǎn)中，廣泛采用試切法（或樣件、樣板）調(diào)整好刀具與工件的相對位置，然后保持這種相對位置不變來加工一批零件，從而獲得所要求的零件尺寸。（2）調(diào)整法。在成批大量的生產(chǎn)中，廣泛采用試切法（或樣433)機床誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差。機床主軸是用來傳遞主要切削運動并帶動工件或刀具作回轉(zhuǎn)運動的重要零件。其回轉(zhuǎn)運動精度是機床主要精度指標之一，主要影響零件加工表面的幾何形狀精度、位置精度和表面粗糙度。主軸回轉(zhuǎn)誤差主要包括其徑向圓跳動、軸向竄動和擺動。造成主軸徑向圓跳動的主要原因是軸徑與軸承孔圓度不高、軸承滾道的形狀誤差、軸與孔安裝后不同軸以及滾動體誤差等。主軸徑向圓跳動將造成工件的形狀誤差。

3)機床誤差44（2）導軌誤差。導軌是確定機床主要部件相對位置的基準件，也是運動的基準，它的各項誤差直接影響著工件的精度。以數(shù)控車床為例，當床身導軌在水平面內(nèi)出現(xiàn)彎曲（前凸）時，工件上產(chǎn)生腰鼓形（如圖4-1(a)所示）誤差；當床身導軌與主軸軸心在垂直面內(nèi)不平行時，工件上會產(chǎn)生鞍形（如圖4-1(b)所示）誤差；而當床身導軌與主軸軸心在水平面內(nèi)不平行時，工件上會產(chǎn)生錐形（如圖4-1(c)所示）誤差。

（2）導軌誤差。導軌是確定機床主要部件相對位置的基準件45圖4-1機床導軌誤差對工件精度的影響(a)腰鼓形；(b)鞍形；(c)錐形

圖4-1機床導軌誤差對工件精度的影響464)夾具誤差產(chǎn)生夾具誤差的主要原因是各夾具元件的制造、裝配及夾具在使用過程中工作表面的磨損。夾具誤差將直接影響到工件表面的位置精度及尺寸精度，其中對加工表面的位置誤差影響最大。為了減少夾具誤差所造成的加工誤差，夾具的制造誤差必須小于工件的公差，一般常取工件公差的1/3～1/5。對于容易磨損的定位元件和導向元件，除應(yīng)采用耐磨性好的材料制造外，還應(yīng)采用可拆卸結(jié)構(gòu)，以便磨損到一定程度時能及時更換。

4)夾具誤差475)刀具誤差刀具的制造和磨損是產(chǎn)生刀具誤差的主要原因。刀具誤差對加工精度的影響，因刀具的種類、材料等的不同而異。（1）定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀、鏜刀塊及圓拉刀等）的尺寸精度將直接影響工件的尺寸精度。（2）成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

5)刀具誤差48（4）一般刀具（如車刀、銑刀、鏜刀）的制造精度對加工精度沒有直接影響。刀具在切削過程中都不可避免地要產(chǎn)生磨損，刀具的磨損會影響刀具與工件被加工表面的相對位置，直接造成工件的尺寸誤差和形狀誤差。

（4）一般刀具（如車刀、銑刀、鏜刀）的制造精度對加工精49

2.工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)在切削力、傳動力、慣性力、夾緊力以及重力等的作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的變形（一般來說，工藝系統(tǒng)的受力變形通常是彈性變形），從而破壞已調(diào)好的刀具與工件之間的正確位置，使工件產(chǎn)生幾何形狀誤差和尺寸誤差。例如車削細長軸時，在切削力的作用下，工件因彈性變形而出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，使工件產(chǎn)生腰鼓形的圓柱度誤差，如圖4-3(a)所示。又如，在內(nèi)圓磨床上用橫向切入法磨孔時，由于內(nèi)圓磨頭主軸的彎曲變形，磨出的孔會出現(xiàn)帶有錐度的圓柱度誤差，如圖4-3(b)所示。

2.工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差50圖4-3工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差(a)腰鼓形圓柱度誤差；(b)帶有錐度的圓柱度誤差

圖4-3工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差513.工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差及改善措施1)機床的熱變形引起機床熱變形的因素主要有電動機、電器和機械動力源的能量損耗轉(zhuǎn)化發(fā)出的熱；傳動部件、運動部件在運動過程中發(fā)生的摩擦熱；切屑或切削液落在機床上所傳遞的切削熱；還有外界的輻射熱等。這些熱都將或多或少地使機床床身、工作臺和主軸等部件發(fā)生變形，

如圖4-5所示。

3.工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差及改善措施52圖4-5機床熱變形對加工精度的影響(a)車床的熱變形；(b)銑床的熱變形

圖4-5機床熱變形對加工精度的影響532)工件的熱變形

產(chǎn)生工件熱變形的主要原因是切削熱的作用，工件因受熱膨脹而影響其尺寸精度和形狀精度。為了減小工件熱變形對加工精度的影響，常常采用切削液冷卻帶走大量熱量；也可通過選擇合適的刀具或改變切削參數(shù)來減少切削熱的產(chǎn)生；對大型或較長的工件，采用彈性后頂尖，使其在夾緊狀態(tài)下末端能有自由伸縮的可能。

2)工件的熱變形544.1.3提高加工精度的途徑1.誤差預防技術(shù)誤差預防技術(shù)是指采用相應(yīng)措施來減少或消除誤差，亦即減少誤差源或改變誤差源與加工誤差之間的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系。例如，在車床上加工細長軸時，因工件剛性差，容易產(chǎn)生彎曲變形而造成幾何形狀誤差。其主要原因是徑向力Fp頂彎工件，軸向力Ff在順向進給時壓彎工件，切削熱使工件產(chǎn)生熱伸長從而增大了軸向力等。為減少或消除誤差，可采用如下一些措施：

4.1.3提高加工精度的途徑55（1）采用跟刀架，消除徑向力Fp的影響。（2）采用較大的主偏角車刀可增大軸向力Ff，工件在強有力的拉伸作用下還能消除徑向顫動，

使切削平穩(wěn)。

（1）采用跟刀架，消除徑向力Fp的影響。56

2.誤差補償技術(shù)誤差補償技術(shù)是指在現(xiàn)存的原始誤差條件下，通過分析、測量進而建立數(shù)學模型，并以這些原始誤差為依據(jù)，人為地在工藝系統(tǒng)中引入一個附加的誤差，使之與工藝系統(tǒng)原有的誤差相抵消，以減小或消除零件的加工誤差。例如數(shù)控機床采用的滾珠絲杠，為了消除熱伸長的影響，在精磨時有意將絲杠的螺距加工得小一些，裝配時預加載荷拉伸，使螺距拉大到標準螺距，產(chǎn)生的拉應(yīng)力用來吸收絲杠發(fā)熱引起的熱應(yīng)力。

2.誤差補償技術(shù)574.2表

面

質(zhì)

量4.2.1表面質(zhì)量的概念

1.表面層的幾何形狀

加工后的表面幾何形狀總是以“峰”和“谷”交替出現(xiàn)的形式偏離其理想的光滑表面4.2表面質(zhì)量4.2.1表面質(zhì)量的概念1.58

2.表面層的物理力學性能表面層的物理力學性能主要包括下述三個方面。（1）表面層的冷作硬化：指零件加工表面層產(chǎn)生強烈的塑性變形后，其強度、硬度有所提高的現(xiàn)象。（2）表面層的殘余應(yīng)力：指加工中由于切屑的變形和切削熱的影響，材料表層內(nèi)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。（3）表面層金相組織的變化：指表面層因切削熱（特別是磨削）使工件表層金相組織發(fā)生的變化。

2.表面層的物理力學性能594.2.2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

零件的耐磨性與摩擦副的材料、表面硬度和潤滑條件有關(guān)，在這些條件已確定的情況下，零件的表面質(zhì)量就起著決定性作用。

當兩個零件的表面接觸時，其表面的凸峰頂部先接觸，其實際接觸面積遠遠小于理論上的接觸面積。表面越粗糙，實際的接觸面積就愈小，凸峰處的單位面積壓力就會增大，表面更容易磨損。即使在有潤滑油的條件下，也會因接觸處的壓強超過油膜張力的臨界值，破壞了油膜的形成而加劇表面層的磨損。

4.2.2表面質(zhì)量對零件使用性能的影響60表面層的加工硬化使零件的表面層硬度提高，從而使零件的耐磨性提高，一般能提高0.5～1倍。但如果冷作硬化過度，會使金屬組織疏松，零件的表面層金屬變脆，甚至出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，磨損反而會加劇，使耐磨性下降。61

2.對零件疲勞強度的影響

表面質(zhì)量對零件疲勞強度影響很大，因為在交變載荷的作用下，零件表面微觀上不平的凹谷處和表面層的劃痕、裂紋等缺陷處容易引起應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生和擴大疲勞裂紋，造成零件的疲勞破壞。試驗表明，減小表面粗糙度可以使零件的疲勞強度提高。因此，對于一些重要零件的表面，如連桿、曲軸等，應(yīng)進行光整加工，以減小零件的表面粗糙度，

提高其疲勞強度。

2.對零件疲勞強度的影響62

3.對零件耐腐蝕性能的影響

零件的耐腐蝕性在很大程度上取決于零件的表面粗糙度。零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)而發(fā)生化學腐蝕，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強烈；在不同材料表面凸峰間還容易產(chǎn)生電化學作用而引起電化學腐蝕。因此，降低零件的表面粗糙度可以提高零件的耐腐蝕性能。表面殘余應(yīng)力對零件的耐腐蝕性能也有較大影響。表面冷作硬化或金相組織變化，往往會引起表面殘余應(yīng)力。零件表面的殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進入，可增強零件的耐腐蝕性；而表面殘余拉應(yīng)力則會降低零件的耐腐蝕性。

3.對零件耐腐蝕性能的影響63

4.對配合性質(zhì)及其他方面的影響

互相配合的零件，如果其配合表面粗糙，若是間隙配合會使配合件很快磨損而增大配合間隙，改變配合性質(zhì)，降低配合精度；若是過盈配合，則裝配后配合表面的凸峰被擠平，有效過盈量減小，影響配合的可靠性。因此，對有配合要求的表面，必須規(guī)定較小的表面粗糙度。總之，零件的表面質(zhì)量對零件的使用性能、壽命的影響都是很大的。

4.對配合性質(zhì)及其他方面的影響644.2.3影響表面質(zhì)量的因素及改善途徑1.影響表面粗糙度的工藝因素及改善措施1）工件材料

一般韌性較大的塑性材料加工后表面粗糙度較大；對于同種材料，金相組織的粒度愈細，熱處理后得到的硬度愈高，加工后表面粗糙度就愈小。因此，為了減小加工表面的粗糙度，常在切削加工前對材料進行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻、

細密的晶粒組織和較大的硬度。

4.2.3影響表面質(zhì)量的因素及改善途徑652）切削用量在低速切削或變速切削時，切屑和加工表面的塑性變形小，也不容易產(chǎn)生積屑瘤，因此加工表面粗糙度值小。但是在一定切削速度范圍內(nèi)加工塑性材料時，由于容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺且塑性變形較大，因而表面粗糙度值較大，如圖4-9所示。切削脆性材料時，切削速度對表面粗糙度的影響較小。

減小進給量可減小殘留面積高度，使表面粗糙度值降低。但當進給量太小而刀刃又不夠鋒利時，刀刃不能切削而是擠壓，這就增大了工件的塑性變形，反而使粗糙度值增大。切削深度對表面粗糙度的影響不明顯，一般可忽略。但當切深ap＜0.02mm以下時，由于刀刃不是絕對尖銳而有一定的圓弧半徑，這時刀刃與工件產(chǎn)生擠壓與摩擦，從而使表面惡化。2）切削用量66圖4-9加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響

圖4-9加工塑性材料時切削速度對表面粗糙度的影響673）刀具材料、刀具的幾何參數(shù)及表面光潔度(1）與工件材料分子間親和力大的刀具材料，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，因此在其它條件相同的情況下，硬質(zhì)合金刀具比高速鋼刀具加工的表面粗糙度細。用金剛石車刀加工，