第三講-機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量

項(xiàng)目三機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量產(chǎn)品的質(zhì)量與零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量密切相關(guān)，而零件的加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。它包括零件的加工精度和表面質(zhì)量?jī)煞矫?。零件的加工精度包括尺寸精度、形狀精度和相互位置精度。第一?jié)機(jī)械加工精度概述一、加工精度與加工誤差

加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。

理想幾何參數(shù)表面——絕對(duì)平面、圓柱面等；位置——絕對(duì)平行、垂直、同軸等；尺寸——位于公差帶中心。1.加工精度加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度，所以，加工誤差的大小反映了加工精度的高低。實(shí)際加工時(shí)不可能也沒有必要把零件做得與理想零件完全一致，而總會(huì)有一定的偏差，即加工誤差。只要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機(jī)器使用性能的要求。2.加工誤差二、尺寸、形狀和位置精度間的關(guān)系獨(dú)立原則是處理形位公差和尺寸公差關(guān)系的基本原則，即尺寸精度和形位精度按照使用要求分別滿足；在一般情況下，尺寸精度高，其形狀和位置精度也高；通常，零件的形狀誤差約占相應(yīng)尺寸公差的30％～50％；位置誤差約為尺寸公差的65％～85％。三、獲得加工精度的方法1.獲得尺寸精度的方法試切法定尺寸刀具法調(diào)整法自動(dòng)控制法

2.獲得形狀精度的方法刀尖軌跡法成形刀具法展成法

3.獲得位置精度的方法直接找正劃線找正夾具定位四、原始誤差由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱之為原始誤差。

原始誤差的種類工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差工件的殘余應(yīng)力引起的誤差進(jìn)給系統(tǒng)位移誤差等原始誤差是產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：工藝系統(tǒng)靜誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差傳動(dòng)鏈誤差一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成法刀具

試切法調(diào)整法外力作用點(diǎn)變化外力方向變化外力大小變化機(jī)床幾何誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差原理誤差調(diào)整誤差測(cè)量誤差定位誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形刀具幾何誤差?yuàn)A具幾何誤差機(jī)床熱變形工件熱變形刀具熱變形四、研究機(jī)械加工精度的方法分析計(jì)算法統(tǒng)計(jì)分析法

是在掌握各種原始誤差對(duì)加工精度影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析工件加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一種或哪幾種主要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的影響關(guān)系，通過估算來(lái)確定工件加工誤差的大小，再通過試驗(yàn)測(cè)試來(lái)加以驗(yàn)證。是對(duì)具體加工條件下得到的幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，然后運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)這些測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，進(jìn)而控制加工質(zhì)量。

加工精度尺寸精度形狀精度位置精度

加工誤差與理想零件的偏離加工精度的另一描述

工藝系統(tǒng)機(jī)床刀具夾具工件

原始誤差工藝系統(tǒng)的誤差產(chǎn)生加工誤差的根源包括工藝系統(tǒng)靜誤差、動(dòng)誤差

研究加工精度方法分析計(jì)算法統(tǒng)計(jì)分析法第二節(jié)影響加工精度的因素一、原理誤差原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。

例如滾齒用的齒輪滾刀，就有兩種誤差，一是為了制造方便，采用阿基米德蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造形誤差；二是由于滾刀切削刃數(shù)有限，切削是不連續(xù)的，因而滾切出的齒輪齒形不是光滑的漸開線，而是折線。成形車刀、成形銑刀也采用了近似的刀具輪廓。采用近似的成形運(yùn)動(dòng)和刀具刃形，不但可以簡(jiǎn)化機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)，而且能提高生產(chǎn)效率和加工的經(jīng)濟(jì)效益。二、機(jī)床幾何誤差機(jī)床幾何誤差的來(lái)源機(jī)床制造磨損安裝機(jī)床幾何誤差的組成①主軸回轉(zhuǎn)誤差②導(dǎo)軌誤差③傳動(dòng)鏈誤差機(jī)床的幾何誤差組成機(jī)床幾何誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差軸向竄動(dòng)徑向跳動(dòng)角度擺動(dòng)水平面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度前后導(dǎo)軌的平行度內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差1、機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床中確定某些主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)，也是某些主要部件的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)。

機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式水平面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）現(xiàn)以臥式車床為例，說明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件的加工精度的。（1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為△y時(shí),引起工件在半徑方向的誤差為（圖4－9）：△R=△y

由此可見：床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，使工件在縱向截面和橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差和尺寸誤差。

當(dāng)導(dǎo)軌向后凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鞍形加工誤差；當(dāng)導(dǎo)軌向前凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鼓形加工誤差。ΔYΔYoDΔR水平面導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度圖4－9導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差垂直平面導(dǎo)軌垂直面直線度ΔZdΔRΔZ圖4－10

導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差Rd/2

床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差（圖4-10），會(huì)引起刀尖產(chǎn)生切向位移△Z，造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差為：△R≈△Z2/d（2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響設(shè)：△Z=△Y=0.01mm，R=50mm，則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差△R=△Y=0.01mm,由于切向原始誤差產(chǎn)生的加工誤差

△R≈△Z2/d=0.000001mm此值完全可以忽略不計(jì)。由于△Z2數(shù)值很小，因此該誤差對(duì)工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。

對(duì)平面磨床，龍門刨床及銑床等，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差會(huì)引起工件相對(duì)于砂輪（刀具）產(chǎn)生法向位移，其誤差將直接反映到被加工工件上，造成形狀誤差（圖7-11）。

原始誤差引起工件相對(duì)于刀具產(chǎn)生相對(duì)位移，若產(chǎn)生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對(duì)加工精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向（誤差非敏感方向），可忽略不計(jì)。結(jié)論：圖龍門刨床導(dǎo)軌垂直面內(nèi)直線度誤差1－刨刀2－工件3－工作臺(tái)4－床身導(dǎo)軌（3）前后導(dǎo)軌平行度誤差的影響床身前后導(dǎo)軌有平行度誤差（扭曲）時(shí)，會(huì)使車床溜板在沿床身移動(dòng)時(shí)發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對(duì)工件產(chǎn)生偏移，使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。從圖4-11可知，車床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差△y。從幾何關(guān)系中可得出：

△y≈H△/B一般車床H≈2B/3，外圓磨床H≈B，因此該項(xiàng)原始誤差△對(duì)加工精度的影響很大。圖4－11車床導(dǎo)軌扭曲對(duì)工件形狀精度影響2、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差（1）機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均回轉(zhuǎn)軸線來(lái)代替）產(chǎn)生的偏移量。主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式軸向竄動(dòng)純徑向跳動(dòng)純角度擺動(dòng)實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的位移（即誤差）是一個(gè)瞬時(shí)值。②軸向竄動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響

主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓的加工精度沒有影響，但加工端面時(shí)，會(huì)使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。

主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動(dòng)一次，使得切出的端面產(chǎn)生平面度誤差（圖4-6）。當(dāng)加工螺紋時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺距誤差。

圖4－6主軸軸向竄動(dòng)對(duì)端面加工精度的影響

車削加工時(shí)工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，但軸平面有圓柱度誤差（錐度）。

車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體）車端面：產(chǎn)生平面度誤差

鏜孔時(shí)，由于主軸的純角度擺動(dòng)

使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺(tái)導(dǎo)軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，如圖4-7所示。

③角度擺動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響

主軸純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響，取決于不同的加工內(nèi)容。圖4－7主軸純角度擺動(dòng)對(duì)鏜孔精度的影響（3）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施1）提高主軸的軸承精度。2）減少機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響。3）對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊，以消除間隙。4）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合的零件有關(guān)表面的加工精度。討論鏜床上鏜孔時(shí)，工作臺(tái)進(jìn)給（圖示），即工件直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鏜桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌在水平面、垂直面內(nèi)的直線度誤差對(duì)加工精度有何影響？答：孔徑?jīng)]有誤差，有圓柱度誤差。軸線不直。因?yàn)檎`差敏感方向不斷變化。討論若鏜桿進(jìn)給，即鏜桿既旋轉(zhuǎn)又移動(dòng)（圖示），導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度有無(wú)影響？答：不會(huì)產(chǎn)生孔的形狀誤差，但會(huì)產(chǎn)生孔的位置誤差。討論刨平面時(shí)，導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度有何影響？答：產(chǎn)生加工表面的直線度誤差、平面度誤差。若刨削剛性很差的薄板時(shí)，會(huì)產(chǎn)生何種加工誤差？答：無(wú)形狀誤差，但有尺寸誤差。思考題端銑時(shí)，若主軸回轉(zhuǎn)軸線與工件進(jìn)給方向不垂直，會(huì)產(chǎn)生何種加工誤差？誤差大??？3、機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差

在車螺紋、插齒、滾齒等加工時(shí)，刀具與工件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求。要滿足這一要求，機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。（1）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差定義

指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藞?zhí)行元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。（2）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差描述

傳動(dòng)鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。它的大小對(duì)車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會(huì)影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。例如，車螺紋時(shí)，要求主軸與傳動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示），即Z1Z2（3）驅(qū)動(dòng)絲杠誤差的產(chǎn)生圖車螺紋的傳動(dòng)誤差示意圖S－工件導(dǎo)程；T－絲杠導(dǎo)程；Z1～Z8－各齒輪齒數(shù)若齒輪Z1有轉(zhuǎn)角誤差δ1，造成Z2的轉(zhuǎn)角誤差為：δ12＝i12δ1Z1δ1δ1n=i1nδ1Z2δ2δ2n=i2nδ2………………Znδnδnn=innδn在任一時(shí)刻，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差反映到絲杠的總誤差為：傳到絲杠上的轉(zhuǎn)角誤差為δ1n，即：（3）減少傳動(dòng)鏈誤差的措施1）盡量縮短傳動(dòng)鏈。2）提高傳動(dòng)件的制造和安裝精度，尤其是末端零件的精度。3）盡可能采用降速運(yùn)動(dòng)，且傳動(dòng)比最小的一級(jí)傳動(dòng)件應(yīng)在最后。4）消除傳動(dòng)鏈中齒輪副的間隙。5）采用誤差校正機(jī)構(gòu)圖絲杠加工誤差校正裝置1－工件2－螺母3－母絲杠4－杠桿5－校正尺6－觸頭7－校正曲線1、刀具誤差一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成法刀具如普通車刀、單刃鏜刀和面銑刀等）的制造誤差對(duì)加工精度沒有直接影響，但磨損后對(duì)工件尺寸或形狀精度有一定影響定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、圓孔拉刀等）的尺寸誤差直接影響被加工工件的尺寸精度。刀具的安裝和使用不當(dāng)，也會(huì)影響加工精度。成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、盤形齒輪銑刀等）的誤差主要影響被加工面的形狀精度展成法刀具（如齒輪滾刀、插齒刀等）加工齒輪時(shí)，刀刃的幾何形狀及有關(guān)尺寸精度會(huì)直接影響齒輪加工精度三、工藝系統(tǒng)其它幾何誤差圖例車刀的尺寸磨損圖例車刀磨損過程

夾具的誤差主要是指：1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體等零件的制造誤差。2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對(duì)尺寸誤差。3）夾具在使用過程中工作表面的磨損。（圖例）工件的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。2、夾具誤差和工件安裝誤差圖例鉆孔夾具誤差對(duì)加工精度的影響3、測(cè)量誤差（1）量具、量?jī)x和測(cè)量方法本身的誤差（2）環(huán)境條件的影響（溫度、振動(dòng)等）（3）測(cè)量人員主觀因素的影響（視力、測(cè)量力大小等）（4）正確選擇和使用量具，以保證測(cè)量精度4、調(diào)整誤差試切法調(diào)整定程機(jī)構(gòu)調(diào)整樣板、樣件調(diào)整夾具安裝調(diào)整大批量生產(chǎn)時(shí)常采用行程擋塊、靠模、凸輪作為定程機(jī)構(gòu)，其制造精度和調(diào)整精度產(chǎn)生調(diào)整誤差樣件、樣板的制造精度和安裝精度、對(duì)刀精度產(chǎn)生調(diào)整誤差測(cè)量誤差進(jìn)給機(jī)構(gòu)位移誤差（爬行現(xiàn)象）加工余量的影響（余量很小時(shí)，刀刃打滑）影響工件在機(jī)床上占有正確的加工位置5、工藝系統(tǒng)磨損引起的誤差

磨損破壞了成形運(yùn)動(dòng)，改變了工件與刀具的相對(duì)位置和速比，產(chǎn)生加工誤差刀具磨損嚴(yán)重影響工件的形狀精度、尺寸精度工藝系統(tǒng)：機(jī)床、夾具、工件、刀具外力：切削力、傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力產(chǎn)生加工誤差（舉例）破壞了刀具、工件間相對(duì)位置四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象圖受力變形對(duì)工件精度的影響

a)車長(zhǎng)軸b）磨內(nèi)孔

由此看來(lái)，為了保證和提高工件的加工精度，就必須深入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng)及其有關(guān)組成部分的變形。（一）工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為：背向力Fp（舊標(biāo)準(zhǔn)中為徑向切削分力Fy）與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形yxt的比值，即kxt=Fp/yxt

注意：這里變形yxt是總切削力的三個(gè)分力Fc、Fp、Ff（舊標(biāo)準(zhǔn)中為Fz、Fy、Fx）綜合作用的結(jié)果。

1.工藝系統(tǒng)剛度的概念負(fù)剛度現(xiàn)象若出現(xiàn)變形方向與Fp方向不一致的情況，如Fp與yxt方向相反，工藝系統(tǒng)就處于負(fù)剛度狀態(tài)。

刀架系統(tǒng)在Fp力作用下引起同向變形y（圖7-15a）；在Fc力作用下引起的變形y與Fp方向相反（圖7-15b）。負(fù)剛度現(xiàn)象對(duì)保證加工質(zhì)量是不利的，此時(shí)車刀的刀尖將扎入工件（扎刀）的外圓表面，引起刀具的破損和振動(dòng)，應(yīng)盡量避免。圖車削加工中的負(fù)剛度現(xiàn)象2、系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定的。工藝系統(tǒng)的總變形量為：yxt=yjc+ydj+yjj+ygjkxt=Fp/yxt,kjc=Fp/yjc，kdj=Fp/ydj,kjj=Fp/yjj，kgj=Fp/ygj

工藝系統(tǒng)剛度的一般式為：

kxt=1/(1/kjc+1/

kdj+1/kj+1/

kgj)（4-7）若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度（即環(huán)節(jié)剛度），就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。3.機(jī)床部件剛度特點(diǎn)

機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成的零部件多，各零部件之間有不同的聯(lián)接和運(yùn)動(dòng)方式，因而機(jī)床部件的剛度問題就比較復(fù)雜。它的計(jì)算至今還沒有合適的方法，需要通過實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。下圖為單向加載時(shí)車床剛度測(cè)定示意圖。主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表2、3和6讀出。

這種方法測(cè)得的y方向位移是背向力Fp作用下引起的變形。圖單向靜載測(cè)定車床剛度1－心軸2、3、6－千分表4－測(cè)力環(huán)5－螺旋加力器圖4－15車床刀架部件的剛度曲線Ⅰ－一次加載Ⅱ－二次加載Ⅲ－三次加載（1）機(jī)床部件剛度的特點(diǎn)1）背向力Fp與刀架變形ydj不是線性關(guān)系。2）加載曲線與卸載曲線不重合。3）加載曲線與卸載曲線不封閉（卸載后由于存在殘余變形，曲線回不到原點(diǎn)）。4）部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)的估計(jì)值小。

圖4-15是以Fp為縱坐標(biāo)，刀架變形ydj為橫坐標(biāo)的某車床刀架部件的剛度實(shí)測(cè)曲線。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了三次加載—卸載循環(huán)，由圖可以看出，機(jī)床部件的剛度曲線有以下特點(diǎn)：（2）影響機(jī)床部件剛度的因素

①連接表面間的接觸變形（圖示）②薄弱零件本身的影響（圖4－16）③接合面間的間隙④接合面間摩擦力的影響兩零件結(jié)合面間的接觸情況圖表面接觸變形與壓強(qiáng)的關(guān)系圖4－16機(jī)床部件剛度的薄弱環(huán)節(jié)a)溜板中的楔鐵b)軸承套（二）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響1、切削力作用位置變化引起的加工誤差

根據(jù)材料力學(xué)的撓度計(jì)算公式，其切削點(diǎn)工件的變形量為：（在兩頂尖間車細(xì)長(zhǎng)軸）

yw=Fp(L-x)2x2/3EIL(4-18)

從上式的計(jì)算結(jié)果和車削的實(shí)際情況都可證實(shí)，切削后的工件呈鼓形，其最大直徑在通過軸線中點(diǎn)的橫截面內(nèi)。1）工件的剛度及其變形yw=Fp(L-x)2x2/3EILL—工件的長(zhǎng)度(mm)E—材料的彈性模數(shù)N/mm2I—工件斷面的慣性距2）工件短而粗

即此時(shí)工藝系統(tǒng)剛度主要取決于機(jī)床剛度

當(dāng)?shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢肅時(shí)（圖示），工藝系統(tǒng)的總變形y系統(tǒng)為：

yxt＝y(tǒng)x+y刀架

通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點(diǎn)處的變形量為:

y系統(tǒng)=Fp［1/k刀+1/k頭(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2］(4-16)

可以看出:y系統(tǒng)

=f(x)，是一個(gè)二次拋物線方程，變形大小隨刀具在x方向位置變化,使車出的工件呈拋物線形狀（圖4－20）。圖4－19工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化圖4－20剛度變化造成工件誤差1－理想的工件形狀；2－k頭≠k尾時(shí)車出的工件形狀3）工藝系統(tǒng)剛度及總變形

綜合上述兩種情況，工藝系統(tǒng)的總變形量為式（4-16）和式（4-18）的疊加Y系統(tǒng)=Fp［1/k刀架+1/k頭(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2+(L-x)2x2/3EIL］工藝系統(tǒng)的剛度為Kxt=Fp/yxt=1/［1/k刀架+1/k頭(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2+(L-x)2x2/3EIL］可以看出Kxt=f(x)

由于在工件加工的不同位置，Kxt不同，使加工后工件的徑向尺寸不同，從而產(chǎn)生形狀誤差。2、切削力大小變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映）在加工過程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，都會(huì)引起背向力的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致而產(chǎn)生加工誤差。以車削短圓柱工件外圓為例，如圖4-18所示。由于毛坯存在的圓度誤差△m=ap1-ap2引起了工件產(chǎn)生圓度誤差△w=y1-y2且△m越大，△w越大，這種由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化而使毛坯橢圓形狀誤差復(fù)映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映”。圖4－18毛坯形狀誤差復(fù)映

增加走刀次數(shù),可減小誤差復(fù)映,提高加工精度,但生產(chǎn)率降低了。

提高工藝系統(tǒng)剛度，對(duì)減小誤差復(fù)映系數(shù)具有重要意義。

毛坯的各種形狀誤差（圓度、圓柱度、同軸度、平面度等）都會(huì)以一定的復(fù)映系數(shù)，復(fù)映成工件的加工誤差。

毛坯材料的不均勻，HB有變化，同樣會(huì)引起背向力的變化，產(chǎn)生加工誤差，分析方法同誤差復(fù)映規(guī)律。討論：在車床或磨床類機(jī)床上加工軸類零件時(shí)，常用單爪撥盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，如圖4-21所示。3、切削過程中受力方向變化引起的加工誤差1）由于傳動(dòng)力引起的誤差

結(jié)論：在單爪撥盤傳動(dòng)下車削出來(lái)的工件是一個(gè)正園柱，并不產(chǎn)生加工誤差。圖4－21單爪撥盤傳動(dòng)下工件的受力分析2）由于慣性力引起的誤差

在高速切削時(shí)，如果工藝系統(tǒng)中有不平衡的高速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件存在，就會(huì)產(chǎn)生離心力。它和傳動(dòng)力一樣，在工件的每一轉(zhuǎn)中不斷變更方向，引起工件幾何軸線作上述相同形式的擺角運(yùn)動(dòng)，故理論上講也不會(huì)造成工件園度誤差。但是要注意的是當(dāng)不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時(shí)，車床主軸軸頸和軸承內(nèi)孔表面的接觸點(diǎn)就會(huì)不斷地變化，軸承孔園度誤差將傳給工件的回轉(zhuǎn)軸心。因此可采用配重平衡的方法來(lái)消除這種影響，必要時(shí)亦可適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)速，以減小離心力的影響。4、工藝系統(tǒng)其它外力作用引起的加工誤差1）由于機(jī)床部件或工件本身重量以及它們?cè)谝苿?dòng)中位置變化而引起的加工誤差（圖）

2）由于夾緊力引起的加工誤差（圖4-23）

圖機(jī)床部件自重引起的橫梁變形圖4－23套筒夾緊變形誤差Ⅰ－工件Ⅱ－開口過渡環(huán)圖4－24薄片工件的磨削毛坯翹曲b)電磁工件臺(tái)吸緊c)磨后松開，工件翹曲d)磨削凸面e)磨削凹面f)磨后松開，工件平直通過提高導(dǎo)軌等結(jié)合面的刮研質(zhì)量、形狀精度并降低表面粗糙度，都能增加接觸面積，有效地提高接觸剛度。預(yù)加載荷，也可增大接觸剛度加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，采用中心架或跟刀架來(lái)提高工件的剛度。采用導(dǎo)套、導(dǎo)桿等輔助支承來(lái)加強(qiáng)刀架的剛度。對(duì)剛性較差的工件選擇合適的夾緊方法，能減小夾緊變形，提高加工精度采用塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌，其摩擦特性好，有效防止低速爬行，運(yùn)行平穩(wěn)，定位精度高，具有良好的耐磨性、減振性和工藝性。此外，還有滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。（1）提高接觸剛度（2）提高零部件剛度減小受力變形（3）合理安裝工件減小夾緊變形（4）減少摩擦防止微量進(jìn)給時(shí)的“爬行”五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（5）合理使用機(jī)床（6）合理安排工藝，粗精分開（7）轉(zhuǎn)移或補(bǔ)償彈性變形（8）減少工藝系統(tǒng)受力變形五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差（一）概述

工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱變形，從而破壞工件與刀具間正確的相對(duì)位置，造成加工誤差。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的40%~70%。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴(yán)重地影響加工精度，而且還影響加工效率的提高。實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進(jìn)行補(bǔ)償，全靠機(jī)床自動(dòng)控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重大研究課題。1.工藝系統(tǒng)的熱源電機(jī)、軸承、齒輪、油泵等工件、刀具、切屑、切削液氣溫、室溫變化、熱、冷風(fēng)等熱源切削熱摩擦熱外部熱源內(nèi)部熱源環(huán)境溫度熱輻射日光、照明、暖氣、體溫等2.工藝系統(tǒng)的熱平衡工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度會(huì)逐漸升高。同時(shí)，它們也通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。

熱平衡當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。而工藝系統(tǒng)的熱變形也就達(dá)到某種程度的穩(wěn)定。不穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)溫度場(chǎng)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)熱平衡物體中各點(diǎn)的溫度分布稱為溫度場(chǎng),T=f(x,y,z,t)當(dāng)物體未達(dá)熱平衡時(shí)，各點(diǎn)溫度不僅是坐標(biāo)位置的函數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)。這種溫度場(chǎng)稱為不穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)物體達(dá)到熱平衡后，各點(diǎn)溫度將不再隨時(shí)間而變化，只是其坐標(biāo)位置的函數(shù)。這種溫度場(chǎng)稱為穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)

機(jī)床在開始工作的一段時(shí)間內(nèi)，其溫度場(chǎng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其精度也是很不穩(wěn)定的，工作一定時(shí)間后，溫度才逐漸趨于穩(wěn)定，其精度也比較穩(wěn)定。因此，精密加工應(yīng)在熱平衡狀態(tài)下進(jìn)行（恒溫車間）。在生產(chǎn)中，必須注意:（二）機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響

機(jī)床熱變形會(huì)使機(jī)床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響加工精度，其中主軸部件、床身、導(dǎo)軌、立柱、工作臺(tái)等部件的熱變形，對(duì)加工精度影響最大。各類機(jī)床其結(jié)構(gòu)、工作條件及熱源形式均不相同，因此機(jī)床各部件的溫升和熱變形情況是不一樣的。車、銑、鉆、鏜類機(jī)床主軸箱中的齒輪、軸承摩擦發(fā)熱、潤(rùn)滑油發(fā)熱。在工藝系統(tǒng)熱變形中，機(jī)床熱變形最為復(fù)雜，工件、刀具的熱變形相對(duì)來(lái)說要簡(jiǎn)單一些使工件產(chǎn)生熱變形的熱源，主要是切削熱。對(duì)于精密零件，周圍環(huán)境溫度和局部受到日光等外部熱源的輻射熱也不容忽視。（三）工件熱變形對(duì)加工精度的影響（三）工件熱變形對(duì)加工精度的影響（三）工件熱變形對(duì)加工精度的影響1.工件均勻受熱對(duì)于一些形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱的零件，如軸、套筒等，加工時(shí)（如車削、磨削）切削熱能較均勻地傳入工件，工件熱變形量可按下式估算：△L=αL△t式中α——工件材料的熱膨脹系數(shù)，單位為1/℃；L——工件在熱變形方向的尺寸，單位為mm；△t——工件溫升，單位為℃。均勻熱變形對(duì)工件加工精度要求的影響加工盤類和長(zhǎng)度較短的銷軸、套類零件時(shí)，由于走刀行程很短，可以忽略車削較長(zhǎng)工件時(shí)，由于溫升逐漸增加，工件直徑隨之逐漸脹大，因而車刀的背吃刀量將隨走刀而逐漸增大，工件冷卻收縮后外圓表面就會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差當(dāng)工件以兩頂尖定位，工件受熱伸長(zhǎng)時(shí)，如果頂尖不能軸向位移，則工件受頂尖的壓力將產(chǎn)生彎曲變形，對(duì)加工精度產(chǎn)生影響。宜采用彈性或液壓尾頂尖。實(shí)例

在精密絲桿加工中，工件的熱伸長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生螺距的累積誤差。在較長(zhǎng)的軸類零件加工中，將出現(xiàn)錐度誤差。例如：在磨削400mm長(zhǎng)的絲杠螺紋時(shí)，每磨一次溫度升高1℃，則被磨絲杠將伸長(zhǎng)△L=1.17×10-5×400×1=0.0047mm而5級(jí)絲杠的螺距累積誤差在400mm長(zhǎng)度上不允許超過5μm左右。因此，熱變形對(duì)工件加工精度影響很大,主要表現(xiàn)在零件的加工尺寸誤差。2.工件不均勻受熱在刨削、銑削、磨削加工平面時(shí)，工件單面受熱，上下平面間產(chǎn)生溫差，導(dǎo)致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產(chǎn)生了中凹，造成了幾何形狀誤差。

工件凸起量f可按圖例所示圖形進(jìn)行估算。由于中心角φ很小，其中性層的長(zhǎng)度可近似認(rèn)為等于原長(zhǎng)L，則

f=L/2tan(φ/4）≈Lφ/8且（R+H）φ-Rφ=αΔtLφ=αΔtL/H所以

f≈αΔtL2/8H圖例薄板磨削時(shí)的彎曲變形（四）刀具熱變形對(duì)加工精度的影響刀具熱變形主要是由切削熱引起的。切削加工時(shí)雖然大部分切削熱被切屑帶走，傳入刀具的熱量并不多，但由于刀具體積小，熱容量小，導(dǎo)致刀具切削部分的溫升急劇升高，刀具熱變形對(duì)加工精度的影響比較顯著。圖示為車削時(shí)車刀的熱變形與切削時(shí)間的關(guān)系曲線。曲線A——車刀連續(xù)工作時(shí)的熱伸長(zhǎng)曲線；曲線B——切削停止后，車刀溫度下降曲線；曲線C——傳動(dòng)作間斷切削的熱變形切削。車外圓時(shí)，車刀熱變形會(huì)使工件產(chǎn)生圓柱度誤差（喇叭口）。加工內(nèi)孔又如何？刀具不同切削狀態(tài)下的變形連續(xù)切削時(shí)，刀具的熱變形在切削初始階段增加很快，隨后變得較緩慢。經(jīng)過不長(zhǎng)的時(shí)間后（約10～20min）便趨于熱平衡狀態(tài)。此后，熱變形變化量就非常小。刀具總的熱變形量可達(dá)0.03～0.05mm。（四）刀具熱變形對(duì)加工精度的影響

圖車刀熱變形曲線τ1—刀具加熱至熱平衡時(shí)間τ2—刀具冷卻至熱平衡時(shí)間τ0—刀具間斷切削至熱平衡時(shí)間（五）減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑1．減少發(fā)熱和隔離熱源分離熱源、采用隔熱措施，改善摩擦條件，減少熱量產(chǎn)生，如圖所示。有時(shí)可采用強(qiáng)制冷卻法，吸收熱源熱量，控制機(jī)床溫升和熱變形。合理安排工藝、粗精分開。1)采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)2)合理選擇機(jī)床零部件的安裝基準(zhǔn)(圖7-35)尋求各部件熱變形的規(guī)律建立熱變形位移數(shù)字模型并存入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償加工前使機(jī)床高速空轉(zhuǎn)，達(dá)到熱平衡時(shí)再切削加工1）減小溫差；2）均衡關(guān)鍵件的溫升，避免彎曲變形（如圖所示）恒溫車間、使用門簾、取暖裝置均勻布置；恒溫精度一般控制在±1℃以內(nèi)，精密級(jí)較高的機(jī)床為±0.5℃。恒溫室平均溫度一般為20℃，在夏季取23℃，在冬季可取17℃2．均衡溫度場(chǎng)3．改進(jìn)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4．保持工藝系統(tǒng)的熱平衡5．控制環(huán)境溫度6.熱位移補(bǔ)償圖3－31采用隔熱罩減少熱變形圖3－33用熱空氣均衡立柱前后壁的溫度場(chǎng)圖16－35車床上主軸箱兩種結(jié)構(gòu)的熱位移六、工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差（一）內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生及其對(duì)加工精度的影響什么是殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力是指在沒有外部載荷的情況下，存在于工件內(nèi)部的應(yīng)力，又稱內(nèi)應(yīng)力。產(chǎn)生原因殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，促使這種變化的因素主要來(lái)自熱加工或冷加工。殘余應(yīng)力對(duì)零件的影響影響存在殘余應(yīng)力的零件，始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，其內(nèi)部組織有要恢復(fù)到一種新的穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的傾向。在內(nèi)應(yīng)力變化的過程中，零件產(chǎn)生相應(yīng)的變形，原有的加工精度受到破壞。用這些零件裝配成機(jī)器，在機(jī)器使用中也會(huì)逐漸產(chǎn)生變形，從而影響整臺(tái)機(jī)器的質(zhì)量。在鑄造、鍛造、焊接及熱處理過程中，由于工件各部分冷卻收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化，在毛坯內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。(圖4－30）1、毛坯制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力毛坯的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各部分壁厚越不均勻以及散熱條件相差越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力就越大。具有殘余應(yīng)力的毛坯，其內(nèi)部應(yīng)力暫時(shí)處于相對(duì)平衡狀態(tài)，雖在短期內(nèi)看不出有什么變化，但當(dāng)加工時(shí)切去某些表面部分后，這種平衡就被打破，內(nèi)應(yīng)力重新分布，并建立一種新的平衡狀態(tài)，工件明顯地出現(xiàn)變形。圖4－30鑄件殘余應(yīng)力引起的變形圖4-30a)所示為一個(gè)內(nèi)外壁厚相差較大的鑄件，在澆鑄后的冷卻過程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力的情況。2、冷校直引起的殘余應(yīng)力現(xiàn)象原因在外力F的作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，如圖4-31b所示，在軸心線以上的部分產(chǎn)生壓應(yīng)力（用負(fù)號(hào)表示），在軸心線以下的部分產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號(hào)表示）。在軸心線和兩條虛線之間，是彈性變形區(qū)域，在虛線以外是塑性變形區(qū)域。冷校直工藝方法是在一些長(zhǎng)棒料或細(xì)長(zhǎng)零件彎曲的反方向施加外力F以達(dá)到校直目的，如圖4-31a所示。影響

措施當(dāng)外力F去除后，彈性變形本可完全恢復(fù)，但因塑性變形部分的阻止而恢復(fù)不了，使殘余應(yīng)力重新分布而達(dá)到平衡，如圖4-31c所示。對(duì)精度要求較高的細(xì)長(zhǎng)軸（如精密絲杠），不允許采用冷校直來(lái)減小彎曲變形，而采用加大毛坯余量，經(jīng)過多次切削和時(shí)效處理來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力，或采用熱校直。圖4－31冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力2、切削加工中引起的殘余應(yīng)力工件在切削加工時(shí)，其表面層在切削力和切削熱的作用下，會(huì)產(chǎn)生不同程度的塑性變形，引起體積改變，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力的分布情況由加工時(shí)的工藝因素決定。內(nèi)部有殘余應(yīng)力的工件在切去表面的一層金屬后，殘余應(yīng)力要重新分布，從而引起工件的變形。在擬定工藝規(guī)程時(shí)，要將加工劃分為粗、精等不同階段進(jìn)行，以使粗加工后內(nèi)應(yīng)力重新分布所產(chǎn)生的變形在精加工階段去除。對(duì)質(zhì)量和體積均很大的笨重零件，即使在同一臺(tái)重型機(jī)床進(jìn)行粗精加工也應(yīng)該在粗加工后將被夾緊的工作松開，使之有充足時(shí)間重新分布內(nèi)應(yīng)力，在使其充分變形后，然后重新夾緊進(jìn)行精加工。切削加工磨削加工

產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力原因毛坯制造熱處理冷校直減少內(nèi)應(yīng)力引起變形的措施1．合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小零件各部分尺寸差異，以減少鑄鍛件毛坯在制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。2．增加消除殘余應(yīng)力的專門工序?qū)﹁T、鍛、焊接件進(jìn)行退火或回火；工件淬火后進(jìn)行回火；對(duì)精度要求高的零件在粗加工或半精加工后進(jìn)行時(shí)效處理（自然、人工、振動(dòng)時(shí)效處理）

3．合理安排工藝過程

在安排零件加工工藝過程中，盡可能將粗、精加工分在不同工序中進(jìn)行。七、提高加工精度的工藝措施查明產(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，如細(xì)長(zhǎng)軸加工用跟刀架會(huì)導(dǎo)致工件彎曲變形，現(xiàn)采用反拉法切削工件受拉不受壓不會(huì)因偏心壓縮而產(chǎn)生彎曲變形一、減少誤差法二、誤差補(bǔ)償法誤差補(bǔ)償法是人為地造出一種新的原始誤差，去抵消原來(lái)工藝系統(tǒng)中存在的原始誤差，盡量使兩者大小相等、方向相反而達(dá)到使誤差抵消得盡可能徹底的目的。如圖7-39、圖7-40三、誤差分組法誤差分組法是把毛坯或上工序加工的工件尺寸經(jīng)測(cè)量按大小分為n組，每組尺寸誤差就縮減為原來(lái)的1/n。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。圖7－38反拉法切削細(xì)長(zhǎng)軸a)正向進(jìn)給b)反向進(jìn)給圖7－39通過導(dǎo)軌凸起補(bǔ)償橫梁變形圖7－40螺紋加工校正機(jī)構(gòu)1－工件2－絲杠螺母3－車床絲杠4－杠桿5－校正尺6－滾柱7－工作尺面四、誤差轉(zhuǎn)移法誤差轉(zhuǎn)移法就是把原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差的非敏感方向。例如圖7-41，轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)位刀架采用“立刀”安裝法;圖7-42所示為利用鏜模進(jìn)行鏜孔，主軸與鏜桿浮動(dòng)聯(lián)接。五、就地加工法全部零件按經(jīng)濟(jì)精度制造，然后裝配成部件或產(chǎn)品，且各零部件之間具有工作時(shí)要求的相對(duì)位置，最后以一個(gè)表面為基準(zhǔn)加工另一個(gè)有位置精度要求的表面，實(shí)現(xiàn)最終精加工，這就是“就地加工”法，也稱自身加工修配法。六、誤差均分法誤差均分法就是利用有密切聯(lián)系的表面之間的相互比較和相互修正或者利用互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，以達(dá)到很高的加工精度。圖7－41立軸轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移一、加工誤差的性質(zhì)及分類常值誤差變值誤差在順序加工一批工件時(shí)，誤差的大小和方向保持不變者，稱為常值系統(tǒng)性誤差。如原理誤差和機(jī)床、刀具、夾具的制造誤差，一次調(diào)整誤差以及工藝系統(tǒng)因受力點(diǎn)位置變化引起的誤差等都屬常值系統(tǒng)誤差。在順序加工一批工件時(shí)，誤差的大小和方向呈有規(guī)律變化者，稱為變值系統(tǒng)性誤差。如由于刀具磨損引起的加工誤差，機(jī)床、刀具、工件受熱變形引起的加工誤差等都屬于變值系統(tǒng)性誤差。加工誤差隨機(jī)誤差系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件時(shí)，誤差的大小和方向呈無(wú)規(guī)律變化者，稱為隨機(jī)性誤差。如加工余量不均勻或材料硬度不均勻引起的毛坯誤差復(fù)映，定位誤差及夾緊力大小不一引起的夾緊誤差，多次調(diào)整誤差，殘余應(yīng)力引起的變形誤差等都屬于隨機(jī)性誤差第三節(jié)加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法

不同性質(zhì)誤差的解決途徑

對(duì)隨機(jī)性誤差，從表面上看似乎沒有規(guī)律，但是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法可以找出一批工件加工誤差的總體規(guī)律，查出產(chǎn)生誤差的根源，在工藝上采取措施來(lái)加以控制。

對(duì)于變值系統(tǒng)性誤差，在查明其大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律后，可采用自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)償或自動(dòng)周期補(bǔ)償?shù)姆椒ㄏ?。?duì)于常值系統(tǒng)性誤差，在查明其大小和方向后，采取相應(yīng)的調(diào)整或檢修工藝裝備，以及用一種常值系統(tǒng)性誤差去補(bǔ)償原來(lái)的常值系統(tǒng)性誤差，即可消除或控制誤差在公差范圍之內(nèi)。

在生產(chǎn)中，誤差性質(zhì)的判別應(yīng)根據(jù)工件的實(shí)際加工情況決定。在不同的生產(chǎn)場(chǎng)合，誤差的表現(xiàn)性質(zhì)會(huì)有所不同，原屬于常值系統(tǒng)性的誤差有時(shí)會(huì)變成隨機(jī)性誤差。例如：對(duì)一次調(diào)整中加工出來(lái)的工件來(lái)說，調(diào)整誤差是常值誤差，但在大量生產(chǎn)中一批工件需要經(jīng)多次調(diào)整，則每次調(diào)整時(shí)的誤差就是隨機(jī)誤差了。二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法

加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法就是以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工件進(jìn)行實(shí)際測(cè)量所得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，分析一批工件的情況，從而找出產(chǎn)生誤差的原因以及誤差性質(zhì)，以便提出解決問題的方法。在機(jī)械加工中，經(jīng)常采用的統(tǒng)計(jì)分析法主要有分布圖分析法和點(diǎn)圖分析法。（一）分布曲線法

加工一批工件，由于隨機(jī)性誤差的存在，加工尺寸的實(shí)際數(shù)值是各不相同的，這種現(xiàn)象稱為尺寸分散。

在一批零件的加工過程中，測(cè)量各零件的加工尺寸，把測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，按尺寸大小將整批工件進(jìn)行分組，每一組中的零件尺寸處在一定的間隔范圍內(nèi)。同一尺寸間隔內(nèi)的零件數(shù)量稱為頻數(shù)，頻數(shù)與該批零件總數(shù)之比稱為頻率。

以工件尺寸為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)或頻率為縱坐標(biāo)，即可作出該工序工件加工尺寸的實(shí)際分布圖——直方圖。1.實(shí)際分布圖——直方圖

（1）直方圖的作法與步驟1）收集數(shù)據(jù)

在一定的加工條件下，按一定的抽樣方式抽取一個(gè)樣本（即抽取一批零件），樣本容量（抽取零件的個(gè)數(shù)）一般取100件左右，測(cè)量各零件的尺寸，并找出其中的最大值xmin和最小值xmin。2）分組

將抽取的樣本數(shù)據(jù)分成若干組，組數(shù)過多，分布圖會(huì)被頻數(shù)的隨即波動(dòng)所歪曲；組數(shù)太少，分布特征將被掩蓋。4）統(tǒng)計(jì)頻數(shù)分布將各組的尺寸頻數(shù)、頻率和頻率密度填入表中。5）繪制直方圖

按表列數(shù)據(jù)以頻率密度為縱坐標(biāo)，組距為橫坐標(biāo)畫出直方圖，如圖7-43所示。3）確定組距組界及分組

h=(xmax-xmin)/(k-1)第一組上界值：s1=xmin+h/2第一組下界值：x1=xmin-h/2抽取工件100個(gè)，經(jīng)測(cè)量：φmax=Φ28.004mm，φmin=Φ27.992mm，取0.002mm作為尺寸間隔進(jìn)行分組，統(tǒng)計(jì)每組的工件數(shù)，將所得的結(jié)果列表7-1。精鏜活塞銷孔，圖紙要求：銷孔直徑為Ф28－0.015mm下面通過實(shí)例來(lái)說明直方圖的作法：表工件頻數(shù)分布表實(shí)際尺寸的分散范圍=最大孔徑-最小孔徑=28.004-27.992=0.012mm分散范圍中心（實(shí)際平均孔徑）=∑x/n=27.9979mm公差范圍中心（理想分散中心尺寸）=28-T/2=27.9925mm實(shí)際孔徑尺寸分散范圍0.012小于公差范圍0.015圖16－43活塞銷孔直徑尺寸分布圖（2）直方圖的觀察與分析直方圖作出后，通過觀察圖形可以判斷生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，估計(jì)生產(chǎn)過程的加工質(zhì)量及產(chǎn)生廢品的可能性。1）尺寸分散范圍小于允許公差T，且分布中心與公差帶中心重合，則兩邊都有余地，不會(huì)出廢品。2）若工件尺寸分散范圍雖然也小于其尺寸公差帶T，但兩中心不重合（分布中心與公差帶中心），此時(shí)有超差的可能性，應(yīng)設(shè)法調(diào)整分布中心，使直方圖兩側(cè)均有余地，防止廢品產(chǎn)生。3）若工件尺寸分散范圍恰好等于其公差帶T，這種情況下稍有不慎就會(huì)產(chǎn)生廢品，故應(yīng)采取適當(dāng)措施減小分散范圍。4）若工件尺寸分散范圍大于其公差帶T，則必有廢品產(chǎn)生，此時(shí)應(yīng)設(shè)法減小加工誤差或選擇其它加工方法。2.理論分布圖——正態(tài)分布曲線

大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在用調(diào)整法加工時(shí)，當(dāng)所取工件數(shù)量足夠多，且無(wú)任何優(yōu)勢(shì)誤差因素的影響，則所得一批工件尺寸的實(shí)際分布曲線便非常接近正態(tài)分布曲線。在分析工件的加工誤差時(shí)，通常用正態(tài)分布曲線代替實(shí)際分布曲線，可使問題的研究大大簡(jiǎn)化。標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線x

=0工件的平均尺寸（分散中心）σ=1一批零件的均方根差（分散范圍）當(dāng)采用該曲線代表零件加工尺寸的實(shí)際分布曲線時(shí)，上式各參數(shù)的意義為：

y——分布曲線的縱坐標(biāo)，表示工件的尺寸分布概率密度（頻率密度）；

x——分布曲線的橫坐標(biāo)，表示工件的尺寸或誤差；

n——一批工件的數(shù)目（樣本數(shù)）?！ぜ钠骄叽纾ǚ稚⒅行模摇慌慵臉?biāo)準(zhǔn)偏差，（1）正態(tài)分布曲線方程工序標(biāo)準(zhǔn)偏差σ決定了分布曲線的形狀和分散范圍。當(dāng)算術(shù)平均值保持不變時(shí)，σ值越小則曲線形狀越陡，尺寸分散范圍越小，加工精度越高；

σ值越大則曲線形狀越平坦，尺寸分散范圍越大，加工精度越低，如圖16-33b所示。

σ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σ越大。

算術(shù)平均值（2）正態(tài)分布曲線的特征參數(shù)正態(tài)分布曲線的特征參數(shù)有兩個(gè)，即和σ是確定曲線位置的參數(shù)。它決定一批工件尺寸分散中心的坐標(biāo)位置。若改變時(shí)，整個(gè)曲線沿χ軸平移，但曲線形狀不變，如圖16-33a所示。使產(chǎn)生變化的主要原因是常值系統(tǒng)誤差的影響。圖16－33正態(tài)分布曲線及其特征1）正態(tài)分布的特殊點(diǎn)①處概率密度函數(shù)有最大值②x=x±σ處為拐點(diǎn)2）標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布

=0，σ=1xx（3）正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)即圖中陰影面積，可利用概率密度積分表計(jì)算。3）工件尺寸在某區(qū)間內(nèi)的概率分布曲線與橫坐標(biāo)所圍成的面積包括了全部零件數(shù)(l00％)，故其面積等于1；取正態(tài)分布曲線的分布范圍為土3σ（占99.73％）。若尺寸分布中心與公差中心重合，不產(chǎn)生廢品的條件是：T≥6σ若中心不重合存在常值系統(tǒng)誤差Δ系，T≥6σ＋Δ系小結(jié)：①曲線對(duì)稱于直線②曲線與x軸圍成的面積代表了一批工件的全部，即100%，其相對(duì)面積為1。實(shí)際生產(chǎn)中常常認(rèn)為加工一批工件尺寸全部在±3σ范圍內(nèi)，即：

正態(tài)分布曲線的分散范圍為±3σ，工藝上稱該原則為6σ準(zhǔn)則?！?σ（或6σ）的概念在研究加工誤差時(shí)應(yīng)用很廣。

6σ的大小代表了某種加工方法在一定的條件（如毛坯余量、機(jī)床、夾具、刀具等）下所能達(dá)到的加工精度。

所以在一般情況下，應(yīng)使所選擇的加工方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ與公差帶寬度T之間具有下列關(guān)系：

6σ≤T但考慮到系統(tǒng)誤差及其它因素的影響，應(yīng)當(dāng)使6σ小于公差帶寬度T，才能可靠地保證加工精度。3.非正態(tài)分布曲線

工件的實(shí)際分布，有時(shí)并不近似于正態(tài)分布，常見的非正態(tài)分布有以下幾種形式：1）鋸齒形

直方圖的矩形高低相間，形如鋸齒，見圖例a。出現(xiàn)該圖形的主要原因可能是測(cè)量方法不當(dāng)或讀數(shù)不準(zhǔn)，也可能是數(shù)據(jù)分組不當(dāng)所致。

2）對(duì)稱性

中間直方最高，其左右直方逐漸降低且基本呈對(duì)稱分布，見圖例b。該圖形屬正常圖形。

3）偏向形

直方頂端偏向一側(cè)，圖形不對(duì)稱，見圖例c。出現(xiàn)該圖形的主要原因可能是工藝系統(tǒng)產(chǎn)生顯著的熱變形，如刀具受熱伸長(zhǎng)會(huì)使加工的孔偏大，圖形右偏；使加工的軸偏小，圖形左偏，或因?yàn)椴僮髡呒庸ち?xí)慣所致。有時(shí)端跳、徑跳等形位誤差也服從這種分布。4）孤島形

在遠(yuǎn)離分布中心的地方又出現(xiàn)小直方，見圖例d。出現(xiàn)該圖形的主要原因是加工條件有變動(dòng)，也可能因毛刺影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。5）雙峰形

分布圖具有兩個(gè)頂峰，見圖例e。產(chǎn)生這種圖形的主要原因可能是經(jīng)過兩次不同的調(diào)整加工的工件混在一起。6）平頂形

靠近中間的幾個(gè)直方高度相近，呈平頂狀，見圖例f。產(chǎn)生這種圖形的主要原因是生產(chǎn)過程中某種緩慢變動(dòng)傾向的影響，如加工中刀具的顯著磨損。圖7－44常見的幾種非正態(tài)分布圖形a)鋸齒形b)對(duì)稱形c)偏向形d)孤島形e)雙峰形f)平頂形4.分布曲線法的應(yīng)用

1）確定給定加工方法的精度

對(duì)于給定的加工方法，服從正態(tài)分布，其分散范圍為±3σ（6σ）；則:6σ即為該加工方法的加工精度。2）判斷加工誤差的性質(zhì)如果實(shí)際分布曲線基本符合正態(tài)分布，則說明加工過程中無(wú)變值系統(tǒng)誤差（或影響很?。蝗艄顜е行呐c尺寸分布中心重合，則加工過程中常值系統(tǒng)誤差為零；否則存在常值系統(tǒng)誤差，其大小為‖LM-x‖。若實(shí)際分布曲線不服從正態(tài)分布，可根據(jù)直方圖分析判斷變值系統(tǒng)誤差的類型，分析產(chǎn)生誤差的原因并采取有效措施加以抑制和消除。

3）判斷工序能力及其等級(jí)工序能力是指某工序能否穩(wěn)定地加工出合格產(chǎn)品的能力。把工件尺寸公差T與分散范圍6σ的比值稱為該工序的工序能力系數(shù)CP，用以判斷生產(chǎn)能力。CP按下式計(jì)算：CP=T/6σ根據(jù)工序能力系數(shù)CP的大小，共分為五個(gè)等級(jí)。工序能力系數(shù)CP>1時(shí),公差帶T大于尺寸分散范圍6σ,具備了工序不產(chǎn)生廢品的必要條件,但不是充分條件。要不出廢品，還必須保證調(diào)整的正確性，即x與LM要重合。只有當(dāng)CP大于1，同時(shí)T-2‖x-LM‖大于6σ時(shí)，才能確保不出廢品。當(dāng)CP＜1時(shí)，尺寸分散范圍6σ超出公差帶T，此時(shí)不論如何調(diào)整，必將產(chǎn)生部分廢品。當(dāng)CP=1，公差帶T與尺寸分散范圍6σ相等，在各種常值系統(tǒng)誤差的影響下，該工序也將產(chǎn)生部分廢品。工序能力系數(shù)工序等級(jí)說明Cp>1.67特級(jí)工藝能力高，可以允許有異常波動(dòng)，不一定經(jīng)濟(jì)1.67≥Cp>1.33一級(jí)工藝能力足夠，可以允許有一定的異常波動(dòng)1.33≥Cp>1.00二級(jí)工藝能力勉強(qiáng)，必須密切注意1.00≥Cp>0.67三級(jí)工藝能力不足，可能出現(xiàn)少量不合格品0.67≥Cp四級(jí)工藝能力很差，必須加以改進(jìn)令則有：φ(z)為圖中陰影線部分的面積。對(duì)于不同z值的φ(z)，可由表查出。φ(z)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布Q廢品率＝0.5-Φ(Z)4）估算工序加工的合格率及廢品率實(shí)際生產(chǎn)中零件的實(shí)際分布曲線為非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布需轉(zhuǎn)換分布曲線與x軸所包圍的面積代表了一批零件的總數(shù)。如果尺寸分散范圍超出零件的公差帶，則肯定有廢品產(chǎn)生，如圖16-35所示的陰影部分。若尺寸落在Lmin、Lmax范圍內(nèi)，工件的概率即空白部分的面積就是加工工件的合格率。圖16－35廢品率計(jì)算例：軸Φ20-0.1，σ=0.025，ε=-xT

=0.03

求常值系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差，合格率、不合格率x0解：①公差帶中心xT=19.95②尺寸分布中心=xT+ε=19.95+0.03=19.98③常值系統(tǒng)誤差Δ系=-xT=ε=0.03④隨機(jī)誤差6σ=

6×

0.025=0.15或±3σ=±0.075xx⑤計(jì)算合格率、不合格率

6σ=0.15＞T=0.1，

Cp=T/6σ=0.1/0.15=0.67工件極限尺寸xmin=xA=19.9，xmax=xB=20zA=(-xA)/σ=(19.98-19.9)/0.025=3.2ψ(zA)=0.49931zB=(xB-)/σ=(20-19.98)/0.025=0.8ψ(zB)=0.2881合格率=ψ(zA)+ψ(zB)=0.49931+0.2881=0.78741=78.741%廢品率0.5-0.49931=0.069%0.5-0.2881=21.19%可修復(fù)xx應(yīng)用舉例1有一批小軸其直徑尺寸為Ф18－0.035mm，測(cè)量后得（工件的平均尺寸）X＝17.975，σ=0.01，屬正態(tài)分布。求合格率Qh和廢品率Qf。并分析廢品特性及減少?gòu)U品率的可能性。應(yīng)用舉例2鏜孔公差為0.1mm，該工序精度的均方根差σ=0.025mm,已知不能修復(fù)的廢品率為2.5％，求該批產(chǎn)品的合格率為多少？

應(yīng)用舉例3車削一批軸的外圓尺寸為Ф30－0.12mm，屬正態(tài)分布，其σ=0.02mm。實(shí)測(cè)得到尺寸分布中心與公差帶中心不重合，偏左0.03mm。試求該批零件的廢品情況。5.分布圖分析法的缺點(diǎn)

分布圖分析法不能反映誤差的變化趨勢(shì)。加工中，由于隨機(jī)性誤差和系統(tǒng)性誤差同時(shí)存在，在沒有考慮到工件加工先后順序的情況下，很難把隨機(jī)性誤差和變值系統(tǒng)性誤差區(qū)分開來(lái)。由于在一批工件加工結(jié)束后，才能得出尺寸分布情況，因而不能在加工過程中起到及時(shí)控制質(zhì)量的作用。2．點(diǎn)圖分析法（1）點(diǎn)圖的形式1）個(gè)值點(diǎn)圖

按加工順序逐個(gè)地測(cè)量一批工件的尺寸，以工件序號(hào)為橫坐標(biāo)，以工件的加工尺寸為縱坐標(biāo)，就可作出個(gè)值點(diǎn)圖（圖7-47）。個(gè)值點(diǎn)圖反映了工件逐個(gè)的尺寸變化與加工時(shí)間的關(guān)系。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性質(zhì)及其變化趨勢(shì)，如圖7-48所示。平均值曲線O－O’表示每一瞬時(shí)的分散中心，反映了變值系統(tǒng)性誤差隨時(shí)間變化的規(guī)律.其起始點(diǎn)O位置的高低表明常值系統(tǒng)性誤差的大小。整個(gè)幾何圖形將隨常值系統(tǒng)性誤差的大小不同，而在垂直方向處于不同位置。上下限AA’和BB’間的寬度表示在隨機(jī)性誤差作用下加工過程的尺寸分散范圍，反映了隨機(jī)性誤差的變化規(guī)律。圖7－47個(gè)值點(diǎn)圖圖7－48個(gè)值點(diǎn)圖上反映誤差變化趨勢(shì)－R點(diǎn)圖

為了能直接反映出加工中系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差隨加工時(shí)間的變化趨勢(shì)，實(shí)際生產(chǎn)中常用樣組點(diǎn)圖來(lái)代替?zhèn)€值點(diǎn)圖。前者控制工藝過程質(zhì)量指標(biāo)的分布中心，反映了系統(tǒng)性誤差及其變化趨勢(shì)；后者控制工藝過程質(zhì)量指標(biāo)的分散程度，反映了隨機(jī)性誤差及其變化趨勢(shì)。1）X樣組點(diǎn)圖的種類很多，最常用的是X－R點(diǎn)圖（平均值—極差點(diǎn)圖）。它由X點(diǎn)圖和R點(diǎn)圖結(jié)合而成。單獨(dú)的點(diǎn)圖或R點(diǎn)圖不能全面反映加工誤差的情況，必須結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。X設(shè)現(xiàn)抽取順次加工的m個(gè)工件為第i組，則第i樣組的平均值Xi和極差Ri值為式中ximax和ximim分別為第i樣組中工件的最大尺寸和最小尺寸。以樣組序號(hào)為橫坐標(biāo)，分別以Xi和Ri為縱坐標(biāo)，就可以分別作出X點(diǎn)圖和R點(diǎn)圖，如圖7-49所示。X-R點(diǎn)圖的繪制：是以小樣本順序隨機(jī)抽樣為基礎(chǔ)。在加工過程中，每隔一定的時(shí)間，隨機(jī)抽取幾件為一組作為一個(gè)小樣本。每組工件數(shù)（即小樣本容量）m=2～10件，一般取m=4～5件，共抽取k=20～25組，共80～100個(gè)工件的數(shù)據(jù)。在取得這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再計(jì)算每組的平均值Xi和極差Ri。圖7－49X－R點(diǎn)圖（2）點(diǎn)圖分析法的應(yīng)用點(diǎn)圖分析法是全面質(zhì)量管理中用以控制產(chǎn)品加工質(zhì)量的主要方法之一，它是用于分析和判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)所使用的帶有控制界限的圖，又稱管理圖。X-R點(diǎn)圖主要用于工藝驗(yàn)證、分析加工誤差以及對(duì)加工過程的質(zhì)量控制。工藝驗(yàn)證就是判定現(xiàn)行工藝或準(zhǔn)備投產(chǎn)的新工藝能否穩(wěn)定地保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量要求。工藝驗(yàn)證的主要內(nèi)容是通過抽樣檢查，確定其工序能力和工序能力系數(shù)，并判別工藝過程是否穩(wěn)定。工藝過程出現(xiàn)異常波動(dòng)，表明總體分布的數(shù)字特征μ、σ發(fā)生了變化，這種變化不一定就是壞事。例如發(fā)現(xiàn)點(diǎn)子密集在中心線上下附近，說明分散范圍變小了，這是好事。但應(yīng)查明原因，使之鞏固，以進(jìn)一步提高工序能力（即減小6σ值）。再如刀具磨損會(huì)使工件平均尺寸的誤差逐漸增加，使工藝過程不穩(wěn)定。雖然刀具磨損是機(jī)械加工中的正?，F(xiàn)象，如果不適時(shí)加以調(diào)整，就有可能出現(xiàn)廢品。本節(jié)小結(jié)：

工藝過程是否穩(wěn)定，取決于該工序所采用的工藝過程中本身的誤差情況，與產(chǎn)品是否出現(xiàn)廢品不是一回事。

若某工序的工藝過程是穩(wěn)定的，其工序能力系數(shù)Cp值也足夠大，且樣本平均值與公差帶中心基本重合，那么只要在加工過程中不出現(xiàn)異常波動(dòng)，就可以判定它不會(huì)產(chǎn)生廢品。加工過程中不出現(xiàn)異常波動(dòng)，說明該工序的工藝過程處于控制之中，可以繼續(xù)進(jìn)行加工，否則就應(yīng)停機(jī)檢查，找出原因，采取措施消除使加工誤差增大的因素，使質(zhì)量管理從事后檢驗(yàn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防。第四節(jié)

機(jī)械加工表面質(zhì)量一、概述機(jī)械加工方法所獲得的零件表面，實(shí)際上都不是理想的光滑表面。由于加工方法和加工條件的不同，表面上總是殘留下不同程度的粗糙度、表面層殘余應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力）、表面層冷作硬化以及表面層金相組織變化等缺陷。這些缺陷雖然只產(chǎn)生在很薄的表層中，但卻對(duì)產(chǎn)品的使用性能影響很大。

一、概述

圖16-37表面粗糙度與波度第四節(jié)

機(jī)械加工表面質(zhì)量二、表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

1對(duì)耐磨性的影響（下頁(yè)圖）

表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響（零件的耐磨性主要與摩擦副的材料和潤(rùn)滑條件有關(guān)。在條件已定的情況下，表面質(zhì)量就起決定性作用。）零件磨損三個(gè)階段：初期磨損階段（接觸面積?。┱Ｄp階段（接觸面積理想）劇烈磨損階段（接觸壓強(qiáng)超出了油膜張力的臨界值，油膜被破壞）表面加工硬化使表層硬度增加耐磨性提高。但硬化過度會(huì)使表層剝落，加快零件的磨損。表面金相組織的變化會(huì)導(dǎo)致表層硬度發(fā)生變化，影響零件的耐磨性。圖16-38二、表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響2對(duì)零件疲勞強(qiáng)度及抗蝕性的影響

1）表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響表面缺陷會(huì)引起應(yīng)力集中，降低疲勞強(qiáng)度。若表面存在殘余壓應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度將會(huì)提高。2）表面質(zhì)量對(duì)耐腐蝕性的影響表面質(zhì)量越差，存在裂紋時(shí)，耐腐蝕性降低

3對(duì)配合性質(zhì)的影響

對(duì)過盈配合影響配合強(qiáng)度；

對(duì)過度配合影響配合穩(wěn)定性；

對(duì)間隙配合影響配合精度。表面比較粗糙時(shí)，輪廓峰在工作中被逐漸磨掉，零件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響到配合性質(zhì)。一般來(lái)說，表面粗糙度應(yīng)與加工精度相適應(yīng)：三、表面粗糙度的形成及影響因素

（一）

刀具切削后的表面粗糙度

1

刀具的影響

2塑性變形及積屑瘤

3切削用量、切削方式及條件

4工件材料的影響

5振動(dòng)的影響

零件表面粗糙度評(píng)定參數(shù)用來(lái)描述表面粗糙度的參數(shù)，稱為表面粗糙度評(píng)定參數(shù)。這些參數(shù)有：輪廓算術(shù)平均偏差（Ra）；微觀不平十點(diǎn)高度（Rz）；輪廓最大高度（Ry）。零件圖中多采用輪廓算術(shù)平均偏差（Ra）。

1.刀具幾何因素1）刀尖半徑較小時(shí)理論粗糙度的計(jì)算平行四邊形為切削層理論橫截面三角形為殘留面積H為理論粗糙度f(wàn)為進(jìn)給量κr為主偏角

κr’為副偏角則：f=Hctgκr+Hctgκr’f得：H=f/(ctgκr+ctgκr’)H

2)刀尖半徑較大時(shí)理論粗糙度的計(jì)算3）切削速度的影響加工脆性材料時(shí)，切削速度對(duì)于粗糙度影響不大加工塑性材料時(shí)，積屑瘤對(duì)粗糙度影響很大。1磨削用量的影響（二）磨削后的表面粗糙度

圖16-41切削用量的影響2砂輪的影響砂輪上的磨粒因幾何角度，位置不同起三種不同的作用:

1)鋒利、位置靠前的起切削作用

2)較鋒利、位置較靠前的起刻劃作用

3)較鈍、位置靠后的起拋光作用磨削表面粗糙度與砂輪、工件材質(zhì)、磨削用量有關(guān)（1）砂輪：砂輪粒度↑→表面粗糙度Ra↑一般磨料的粒度用粒度號(hào)表示，每英寸長(zhǎng)度上的網(wǎng)眼個(gè)數(shù)為粒度號(hào)，例80#，60#；

微粉用最大顆粒的最大尺寸的微米數(shù)表示，例W28、W14。（2）磨削用量砂輪速度v砂↑

→表面粗糙度Ra↓（3）砂輪修整砂輪修整質(zhì)量越高，磨削表面質(zhì)量越好。四、機(jī)械加工表面的物理力學(xué)性能受加工中力、熱等因素的作用，表面金屬力學(xué)性能將發(fā)生變化：1、表層因塑性變形而產(chǎn)生的冷作硬化2、表層因受熱而發(fā)生金相組織變化3、表層因力，熱等作用而產(chǎn)生殘余應(yīng)力表面完整性包括：微觀幾何不平度、力學(xué)性能變化、摩擦反射性能等1、加工表面的冷作硬物理因素對(duì)于冷作硬化的影響切削力↑，則塑性變形↑，冷作硬化↑。變形速度↑，則塑性變形↓，冷作硬化↓。變形溫度>（0.25~0.3）倍的金屬熔化溫時(shí)，變形金相組織會(huì)有所恢復(fù)，冷作硬化度↓。（一）影響表面層冷作硬化的因素1、刀具：刀刃鈍圓半徑↑，冷作硬化↑；后刀面磨損↑，冷作硬化↑。2、切削用量：切削速度↑，切削溫度↑，則冷作硬化↓；進(jìn)給量↑，冷作硬化↑。3、被加工材料：硬度↑，冷作硬化↓；塑性↑，冷作硬化↑。（二）減少表面層冷作硬化的措施1、合理選擇刀具幾何參數(shù)前角↑，冷作硬化↓；后角↑，冷作硬化↓；鈍圓半徑↓，冷作硬化↓。2、限制后刀面磨損3、合理選擇切削用量切削速度↑，冷作硬化↓；進(jìn)給量↓，冷作硬化↓。2、表面層的金相組織變化與磨削燒傷切削一般不會(huì)導(dǎo)致金相組織變化，磨削因單位切削截面消耗的功率較大，常常導(dǎo)致金相組織變化。磨削淬火鋼時(shí)容易出現(xiàn)的燒傷：回火燒傷：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（索氏體或屈氏體）。淬火燒傷：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。退火燒傷：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。表面顏色與燒傷之間的關(guān)系：黑青淡青米黃淡黃3、表面層殘余應(yīng)力定義：去除外力和熱源作用后,零件內(nèi)部自身平衡