工件的機(jī)械加工質(zhì)量

工件的機(jī)械加工質(zhì)量第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)機(jī)械加工質(zhì)量的基本概念第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量一、機(jī)械加工質(zhì)量的概念工件的機(jī)械加工質(zhì)量包括兩個(gè)方面：加工精度及表面質(zhì)量。2第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日機(jī)械加工精度及加工誤差工件加工后各表面的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及相互位置）與理想值的符合程度稱為加工精度，與理想值的偏離程度稱為加工誤差。加工精度和加工誤差是從相反兩個(gè)方面來描述工件的幾何參數(shù)的，加工精度高，則加工誤差??；反正，加工誤差大，則加工精度低。加工精度及加工誤差的內(nèi)容包括尺寸精度（或誤差）、形狀精度（或誤差）、位置精度（或誤差）。機(jī)械加工表面質(zhì)量表面幾何學(xué)特征，指表面微觀幾何形狀，包括表面粗糙度及波度。表面層材質(zhì)的變化，指在表面層出現(xiàn)的與基體材料組織不同的變質(zhì)情況，包括冷作硬化、金相組織變化、殘余應(yīng)力。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量3第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、獲得加工精度的方法及經(jīng)濟(jì)加工精度獲得尺寸精度的方法試切法——刀具相對(duì)工件的位置是通過試切、測(cè)量、調(diào)整、再試切反復(fù)進(jìn)行而得到。該方法的特點(diǎn)是生產(chǎn)力低，精度取決于工人的水平，因此，適用于單件小批量生產(chǎn)。調(diào)整法——工件加工前先調(diào)整好刀具與工件在機(jī)床上的相對(duì)位置，并在加工過程中保持該位置不變。該方法的特點(diǎn)是生產(chǎn)力高，尺寸穩(wěn)定性好，適用于大批量生產(chǎn)。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量BA4第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日定尺寸刀具法——利用刀具的尺寸來保證工件尺寸，如孔加工、槽加工等。其特點(diǎn)是工件尺寸精度取決于刀具尺寸精度。自動(dòng)控制法——利用測(cè)量裝置、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)，使工件在加工過程中自動(dòng)測(cè)量、進(jìn)給、補(bǔ)償，從而到達(dá)要求的尺寸。該方法的特點(diǎn)是加工精度高，生產(chǎn)力高，適用于在自動(dòng)化機(jī)床上加工。獲得形狀精度的方法軌跡法——利用切削運(yùn)動(dòng)刀具刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡以形成工件被加工表面形狀。成形法——利用成形刀具切削刃的幾何形狀切削出工件的形狀。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量5第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日展成法——利用刀具和工件作展成運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削刃在被加工表面上形成的包絡(luò)面形成工件加工表面。相切法——利用旋轉(zhuǎn)刀具（如銑刀）切削時(shí)，切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線形成工件被加工表面。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量6第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日獲得位置精度的方法

工件加工時(shí)獲得位置精度主要取決于工件的裝夾方法，主要有找正裝夾法和專用夾具裝夾法。經(jīng)濟(jì)精度及經(jīng)濟(jì)表面粗糙度

指某種加工方法在正常的生產(chǎn)條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)工人，不延長加工時(shí)間）所能達(dá)到的加工精度，也包括經(jīng)濟(jì)表面粗糙度?？蓞㈤営嘘P(guān)手冊(cè)。不應(yīng)將其理解為某個(gè)確定值，而應(yīng)理解為一個(gè)精度范圍。各種經(jīng)濟(jì)加工精度不是一成不變的，隨著加工技術(shù)水平的提高，也隨著提高。有關(guān)手冊(cè)、文獻(xiàn)所查閱的精度和表面粗糙度是指的經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙度。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量7第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日一、影響加工精度的原始誤差及分類

機(jī)械加工工藝系統(tǒng)機(jī)械加工過程中，由機(jī)床、工件、夾具和刀具所組成的封閉系統(tǒng)稱為機(jī)械加工工藝系統(tǒng)。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量第二節(jié)影響加工精度的因素8第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差傳動(dòng)誤差工藝系統(tǒng)原始誤差——引起加工誤差的根本原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差)與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測(cè)量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對(duì)于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差原始誤差構(gòu)成原始誤差的分類第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量9第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、加工原理誤差加工原理誤差是指采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。例如在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復(fù)雜形面零件（見圖）。SRh空間曲面數(shù)控加工式中R——球頭刀半徑；

h——允許的殘留高度。用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開線齒輪。用公制絲桿車蝸桿或英制螺紋。采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓，常?？梢院?jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)或刀具形狀，或可提高生產(chǎn)率，有時(shí)還可得到較高加工精度。故在生產(chǎn)中廣泛采用，其前提是原理誤差不超過規(guī)定精度要求（通常原理誤差不超過10～15％工件公差）。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量10第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日三、機(jī)床幾何誤差及其對(duì)加工精度的影響

機(jī)床幾何誤差表現(xiàn)為機(jī)床導(dǎo)軌誤差、主軸回轉(zhuǎn)誤差等，產(chǎn)生的原因是機(jī)床本身的制造誤差、安裝誤差及磨損。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量△x△x機(jī)床導(dǎo)軌誤差車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)有直線度誤差△x刀尖相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線在加工表面的法線方向（加工誤差敏感方向）產(chǎn)生位移，位移量等于導(dǎo)軌的直線度誤差。刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡不是一條直線，造成工件的軸向形狀誤差（圓柱度誤差）。11第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差△y第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量刀尖相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線在加工表面的切線方向（加工誤差非敏感方向）產(chǎn)生位移，位移量等于導(dǎo)軌的直線度誤差；刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡也不是一條直線，造成工件的軸向形狀誤差（圓柱度誤差）?！鱵△y12第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日車床前后導(dǎo)軌扭曲△n第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量BаH△n△r工作臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生擺動(dòng)。刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡為一條空間曲線，產(chǎn)生加工誤差（圓柱度誤差）。例：車床H/B=2/3，△n影響很大。13第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日車床縱向?qū)к壟c主軸在水平面內(nèi)有平行度誤差第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量主軸n導(dǎo)軌fL俯視圖上導(dǎo)軌與主軸不平行圓錐形工件產(chǎn)生圓柱度誤差例：車床導(dǎo)軌與主軸平行度誤差：

Hx=L×tan(α)則，工件直徑誤差：△d=2Hx=2L×tan(α)14第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日車床縱向?qū)к壟c主軸在垂直面內(nèi)有平行度誤差第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量正視圖上導(dǎo)軌與主軸不平行n主軸導(dǎo)軌OBAfABO鞍形（軸剖面內(nèi)為雙曲線）例：車床導(dǎo)軌與主軸平行度誤差：Hy=L×tan(α)則，工件直徑差：15第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日車床橫向?qū)к壟c主軸軸線有垂直度誤差第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量nfα例：橫向?qū)к壟c主軸夾角：α

則，平面度誤差：△=(d/2)×tan(α)△工件端面產(chǎn)生內(nèi)凹或外凸的平面度誤差16第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差純軸向竄動(dòng)純徑向移動(dòng)純角度擺動(dòng)第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量△圓柱既有圓柱度誤差，又有圓度誤差△圓△端面誤差△n圓度誤差17第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日四、刀具制造誤差與磨損定尺寸刀具（鉆頭、絞刀、鍵槽銑刀、浮動(dòng)鏜刀塊、拉刀等）尺寸、形狀誤差及磨損直接影響工件的尺寸精度和形狀精度。成形刀具和展成刀具形狀誤差及磨損直接影響工件的形狀精度。普通刀具（普通車刀、刨刀、面銑刀、單刃鏜刀等），它們的制造誤差與加工精度沒有直接的關(guān)系，但其磨損對(duì)工件的尺寸和形狀精度有很大的影響。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量車刀后刀面磨損對(duì)加工尺寸影響刀具磨損過程18第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量五、夾具制造誤差與磨損

定位誤差；刀具導(dǎo)向（對(duì)刀）誤差；夾緊誤差；夾具安裝誤差；（1）通常要求定位誤差不大于工件相應(yīng)工序尺寸公差的1/3。（2）對(duì)刀誤差和夾具安裝誤差之和不大于工件相應(yīng)工序尺寸公差的1/3。L±0.05φ6F7φ10F7k6φ20H7g6YZ

鉆孔夾具誤差分析19第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日六、工藝系統(tǒng)受力、受熱變形引起的誤差第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)受力變形引起加工誤差

定義：工藝系統(tǒng)剛度是指工藝系統(tǒng)在切削力Ff、Fp、Fc的綜合作用下，加工表面法向方向上的切削分力Fp與刀具在此該方向上的相對(duì)位移y

的比值，即：式中Js——工藝系統(tǒng)剛度；

Fp——吃刀抗力（切削力法向分力）；

y——工藝系統(tǒng)位移（切削合力作用下的位移）。20第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日式中Js

——工藝系統(tǒng)剛度；

Jjc

——機(jī)床剛度；

Jjj——夾具剛度；

Jdj——刀架剛度；

Jg——工件剛度。工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之迭加。由此可導(dǎo)出工藝系統(tǒng)剛度與工藝系統(tǒng)各組成部分剛度之間的關(guān)系：計(jì)算公式工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算說明:工件、刀架形狀簡(jiǎn)單時(shí)，其剛度可用材料力學(xué)公式計(jì)算。對(duì)機(jī)床部件、夾具等，其剛度多采用實(shí)驗(yàn)方法確定。上式中計(jì)算時(shí)可適當(dāng)部分簡(jiǎn)化（忽略變形小的部分）。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量21第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日

機(jī)床各部件的剛度可通過試驗(yàn)確定，根據(jù)工件加工條件可計(jì)算出機(jī)床的剛度，以車床車削短粗光軸時(shí)為例。機(jī)床的剛度及其對(duì)加工精度的影響

變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律ytywydKFpAA′BB′CC′

xLFAFByx第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量結(jié)論：（1）機(jī)床的剛度不是一個(gè)定值，而是車刀位置的函數(shù)。因此，由于工藝系統(tǒng)彈性變形的影響，工件沿軸向的直徑將不是一致的。（2）可分別求出各特殊位置機(jī)床的剛度，如式3-5、3-6、3-7和3-8。其中，一般以刀具位于工件中點(diǎn)處的剛度代表機(jī)床的剛度，即：22第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日工件的剛度及其對(duì)加工精度的影響在有的加工條件下，相比工藝系統(tǒng)其它組成部分而言，工件的變形是主要的，此時(shí)工件的剛度是影響工件加工精度的主要原因。工件具體的變形情況與其裝夾方式有關(guān)。工件在車床上用兩頂尖裝夾。工件在車床上用卡盤裝夾。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量?jī)身敿庋b夾卡盤裝夾23第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日薄壁工件在卡盤上裝夾薄板工件在工作臺(tái)上用電磁力裝夾第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量毛坯夾緊后鏜孔后松開后薄壁工件磨削24第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日刀具剛度及其對(duì)加工精度的影響在臥式鏜床上鏜孔時(shí)，刀具的剛度對(duì)工件加工精度的影響是主要因素。刀具的剛度包括主軸剛度和刀桿剛度。鏜床主軸的剛度在各方向是不相等的，當(dāng)主軸懸伸長度愈大，則剛度愈低，且不同方向的剛度差值愈小。由于鏜孔時(shí)切削方向是變化的，因此將產(chǎn)生圓度誤差。鏜孔方式有兩種：

（1）工作臺(tái)不動(dòng)，鏜桿進(jìn)給，孔橫截面不圓外，軸向截面直徑也不一致。（2）工作臺(tái)進(jìn)給，鏜桿懸伸長度不變，孔橫向截面不圓，但軸向截面的直徑一致。

第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量不同鏜孔方式25第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日誤差復(fù)映規(guī)律第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量ap1y1ap2y2毛坯希望加工的零件表面實(shí)際獲得的零件表面do以橢圓截面車削為例說明：26第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來表示，誤差復(fù)映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比。由前面公式可得：機(jī)械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常小于1?？赏ㄟ^多次走刀，消除誤差復(fù)映的影響。以上分析可知，工件毛坯有形狀誤差或相互位置誤差時(shí)，加工后會(huì)有同類加工誤差出現(xiàn)。在成批生產(chǎn)中用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，如毛坯直徑大小不一或硬度不均勻，同樣會(huì)有類似情況發(fā)生。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量27第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日提高工藝系統(tǒng)剛度的主要措施提高機(jī)床和夾具的剛度合理設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀。盡量減少部件組成的零件數(shù)量，以減少總的接觸變形。裝配時(shí)采用預(yù)緊措施。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量封閉整體箱形結(jié)構(gòu)28第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日提高工件加工時(shí)的剛度第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量專用卡爪開口過渡環(huán)采用專用卡爪或開口過渡環(huán)，使得夾緊力均勻，減小夾緊變形29第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日提高刀具加工時(shí)的剛度第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量孔加工刀具（鉆頭、鉸刀、鏜刀）在使用中，通過增設(shè)附加支承（鉆套、鏜套）來提高刀具剛度。工件鉆頭鉆模板鉆套nf鏜桿nf鏜刀工件鏜套30第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日工藝系統(tǒng)熱變形及其對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)熱源第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱摩擦熱環(huán)境熱源輻射熱機(jī)床熱變形引起的加工誤差特點(diǎn)：體積大，熱容量大，溫升不高，達(dá)到熱平衡時(shí)間長。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度場(chǎng)和變形不均勻，對(duì)加工精度影響顯著。機(jī)床熱變形舉例：31第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量a）

車床受熱變形形態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間

/h0123450150100200位移

/μm20406080溫升/℃ΔzΔy前軸承溫升b）溫升與變形曲線a）銑床受熱變形形態(tài)c）導(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài)32第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日?qǐng)A柱類工件熱變形（工件均勻受熱）5級(jí)絲杠累積誤差全長≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性。式中ΔL，ΔD——長度和直徑熱變形量；

L，D——工件原有長度和直徑；

α——工件材料線膨脹系數(shù)；

Δt——溫升。長度：直徑：例：長400mm絲杠，加工過程溫升1℃，熱伸長量為：工件熱變形引起的加工誤差

第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量33第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日式中ΔX——變形撓度；

L，S——工件原有長度和厚度；

α——工件材料線膨脹系數(shù)；

Δt——溫升。板類工件單面加工時(shí)的熱變形（工件不均勻受熱）平面加工熱變形ΔXφ/4φLS此值已大于精密導(dǎo)軌平面度要求。結(jié)果：加工時(shí)上表面升溫，工件向上拱起，磨削時(shí)將中凸部分磨平，冷卻后工件下凹。例：高600mm，長2000mm的床身，若上表面溫升為3℃，則變形量為：第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量34第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日刀具熱變形對(duì)加工精度影響

體積小，熱容量小，達(dá)到熱平衡時(shí)間較短（10～20min）。溫升高，變形不容忽視（達(dá)0.03～0.05mm）。

刀具熱變形特點(diǎn)：變形曲線：式中ξ——熱伸長量；

ξmax——達(dá)到熱平衡熱伸長量；

τ——切削時(shí)間；

τc

——時(shí)間常數(shù)（熱伸長量為熱平衡熱伸長量約63%的時(shí)間，常取3～4分鐘）。τ(min)車刀熱變形曲線連續(xù)切削升溫曲線冷卻曲線間斷切削升溫曲線ξ（μm）ξmaxτb0τc0.63ξmax第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量35第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日減小和控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑（1）從工藝方面合理安排工藝過程，粗、精加工分開。加工前空轉(zhuǎn)機(jī)床，保持工藝系統(tǒng)的熱平衡?？刂骗h(huán)境溫度，精密加工應(yīng)在恒溫室進(jìn)行。施加切削液。

（2）從機(jī)床結(jié)構(gòu)方面采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)。合理選擇裝配基準(zhǔn)第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量加工中心熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)立柱36第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日（3）采取熱補(bǔ)償措施第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量車床主軸箱定位面位置選擇y-zΔyΔzΔz均衡立柱前后壁溫度場(chǎng)37第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差概念——工件內(nèi)應(yīng)力是工件外部載荷去除后仍殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力稱為內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。冷校直帶來的殘余應(yīng)力。切削加工帶來的殘余應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的特點(diǎn)內(nèi)應(yīng)力是由于材料內(nèi)部宏觀或微觀的組織發(fā)生不均勻的體積變化而造成。內(nèi)應(yīng)力往往處于一種不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。在外部因素作用下，內(nèi)應(yīng)力重新分配，工件變形，破壞原有的加工精度。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量38第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量舉例：鑄件殘余應(yīng)力形成過程：減小殘余應(yīng)力的措施合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)。

合理安排工藝過程，粗、精加工分開。設(shè)立消除內(nèi)應(yīng)力專門工序。BACB部分比A、C部分厚A、C部分冷卻快，先凝固；B部分冷卻慢，后凝固。先凝固的A、C部分阻止B部分凝固收縮。B受拉應(yīng)力，A、C受壓應(yīng)力。使用時(shí)，A部開口，A內(nèi)壓應(yīng)力消失，B、C內(nèi)應(yīng)力重新分配，鑄件變形。39第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日七、總加工誤差合成系統(tǒng)誤差——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。（1）常值系統(tǒng)誤差——其大小和方向在一批次加工中均不改變。如加工原理誤差，機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差。（2）變值系統(tǒng)誤差——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，刀具磨損等因素引起的加工誤差。加工誤差統(tǒng)計(jì)分類第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量隨機(jī)誤差——在順序加工一批工件中，其大小和方向不規(guī)律變化的加工誤差。注意：隨機(jī)誤差從單個(gè)工件看其變化無規(guī)律，但從整批工件看符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，即正態(tài)分布。40第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量加工誤差統(tǒng)計(jì)分析方法分布曲線法——將數(shù)理統(tǒng)計(jì)中分析隨機(jī)誤差的正態(tài)分布曲線法用于機(jī)械加工誤差的分析。（1）該方法是通過測(cè)量一批加工后的零件的實(shí)際尺寸，作出尺寸分布曲線，一般情況下，實(shí)際分布曲線符合正態(tài)分布。然后根據(jù)實(shí)際分布曲線相對(duì)尺寸公差帶的位置和形狀分析和計(jì)算加工誤差的性質(zhì)和大小。（2）對(duì)于正態(tài)分布曲線，有兩個(gè)特征參數(shù)：所測(cè)尺寸的算術(shù)平均值和隨機(jī)變量的均方根偏差。41第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量xy0xy0a）σ=0.5σ=1σ=2b），σ對(duì)正態(tài)分布曲線的影響

算術(shù)平均值決定曲線的位置，標(biāo)準(zhǔn)差決定曲線的形狀。結(jié)論：42第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量應(yīng)用分布曲線法統(tǒng)計(jì)誤差分析方法43第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量

曲線分布在±∞范圍內(nèi)的面積（即概率）為1，而分布在z=±x/σ范圍內(nèi)的面積（即概率A）可查表3-1。44第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日在一批零件的加工過程中，依次測(cè)量每個(gè)零件的加工尺寸，并按順序記入以零件號(hào)為橫坐標(biāo)、零件尺寸為縱坐標(biāo)的圖標(biāo)中。第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量△sDmα6σ6σ序號(hào)尺寸分析：上圖為在車床上采用調(diào)整法加工一批零件軸頸獲得的點(diǎn)圖。由于加工中刀具磨損比較顯著，造成工件直徑尺寸增大，出現(xiàn)近似平頂分布。常值系統(tǒng)誤差為△s。變值系統(tǒng)誤差的變化斜率為tanα。隨機(jī)誤差的分布范圍為6σ’。點(diǎn)圖法——根據(jù)實(shí)測(cè)尺寸，畫點(diǎn)圖進(jìn)行分析。45第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日加工誤差合成第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量【例】無心磨銷軸外圓，要求直徑，抽樣檢查尺寸接近正態(tài)分布，，試分析計(jì)算誤差，并計(jì)算合格品率及廢品率。φ12-0.016-0.03005.0,974.11==sx【解】1）作尺寸實(shí)際分布圖和尺寸公差帶圖46第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日Q銷軸直徑尺寸分布圖11.95911.97411.989Δ11.95711.970511.984

查表3-1，有：A=0.9542A/2=0.9542/2=0.4771不合格品率：Q=0.5-0.4771=2.29%合格品率：P=1-2.29%=97.71%3）計(jì)算合格品率及廢品率第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量2）分析誤差性質(zhì)及計(jì)算誤差大小4）改進(jìn)措施：①提高工序能力（如改換高精度機(jī)床）。②重新調(diào)整機(jī)床，使公差帶中心與分布中心盡可能接近。47第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量第三節(jié)影響表面質(zhì)量的因素一、影響表面粗糙度的因素

刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響影響因素：刀尖圓弧半徑rε、主偏角κr、副偏角κr

′、進(jìn)給量f。車削時(shí)切屑?xì)埩裘娣e的高度fκrHvfⅠⅡrεb）HⅠⅡfa）vf48第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量直線刃車刀：圓弧刃車刀：結(jié)論：f減小，κr

、

κr′

減小，rε增大，表面粗糙度值減小。物理因素（積屑瘤、鱗刺）的影響工件材料因素：積屑瘤的成形與工件材料的塑性和強(qiáng)度、硬度有關(guān)。工件材料塑性大，容易形成積屑瘤，工件材料強(qiáng)度、硬度大，積屑瘤高度降低。但當(dāng)v＞2.33m/s時(shí)，各種材料的強(qiáng)度、硬度的影響差別不大。因此，加工低碳鋼時(shí)，可先進(jìn)行正火或回火處理，以降低材料塑性。49第四十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量切削45鋼時(shí)切削速度與粗糙度關(guān)系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（μm）481216202428收縮系數(shù)Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度h（μm）0200400600hKsRz切削速度影響：積屑瘤的成長與切削速度關(guān)系較大，一般在低速和高速切削時(shí)，不易形成積屑瘤，而在中速（v=10～50m/min）范圍內(nèi)，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，表面粗糙度最差。50第五十頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五章工件的機(jī)械加工質(zhì)量

工藝系統(tǒng)振動(dòng)的影響工藝系統(tǒng)振動(dòng)使刀具相對(duì)工件產(chǎn)生周期性的位移，在加工表面上形成波紋似的痕跡。減小或消除工藝系統(tǒng)振動(dòng)是降低表面粗糙度的有效措施。振動(dòng)的種類：強(qiáng)迫振動(dòng)與自激振動(dòng)。減小或消除振動(dòng)的措施：提高工藝系統(tǒng)的剛度；增大系統(tǒng)的阻尼；正確選擇刀具和切削用量；采用消振裝置。阻尼材料零件上加阻尼材料裝在車床尾座上的摩擦式減振器51第五十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日表面強(qiáng)化（加工硬化）概念：經(jīng)切削加工過的表面，其硬度往往比基體硬度高出1~2倍，硬化層深度可達(dá)幾十微米至幾百微米。這種不經(jīng)熱處理造成的表面硬化現(xiàn)象稱為加工硬化。影響因素：影響表面強(qiáng)化的因素主要是切削過程中金屬發(fā)生的塑性變形的結(jié)果，塑性變形愈大，則表面強(qiáng)化就愈厲害。另一方面，由于切削熱存在，又會(huì)產(chǎn)生表面弱化。一般在溫度不高的情況下，表面強(qiáng)化占主導(dǎo)地位。第五章工件的