《汽車制造工藝學(xué)》第三章

掌握機械加工質(zhì)量的根本概念影響加工精度、外表質(zhì)量的要素；了解外表質(zhì)量對機器零件運用性能的影響。重點：掌握機械加工質(zhì)量的根本概念及影響加工精度、外表質(zhì)量的要素。難點：外表質(zhì)量對機器零件運用性能的影響。本章提要機器產(chǎn)品的質(zhì)量包括裝配質(zhì)量和零件的加工質(zhì)量。機械制造工藝的三個目的：質(zhì)量、消費率、經(jīng)濟性。機械加工質(zhì)量問題是本課程研討的主要內(nèi)容之一。一、機械加工精度機械加工質(zhì)量的根本概念3.1機械加工質(zhì)量的根本概念加工精度：零件加工后的實踐幾何參數(shù)(尺寸、外形和位置)與理想幾何參數(shù)相符合的程度。符合程度越高那么加工精度就越高。加工誤差：零件加工后的實踐幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度稱為加工誤差。加工誤差的大小表示了加工精度的高低，加工誤差是加工精度的度量?！凹庸ぞ权暫汀凹庸ふ`差〞是評定零件幾何參數(shù)準確程度的兩種不同概念。消費實踐中用控制加工誤差的方法或現(xiàn)代自動順應(yīng)加工方法來保證加工精度。加工精度包括三個方面內(nèi)容：尺寸精度指加工后零件的實踐尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。幾何外形精度指加工后的零件外表的實踐幾何外形與理想的幾何外形的相符合程度。位置精度指加工后零件有關(guān)外表之間的實踐位置與理想機械加工質(zhì)量的根本概念外表質(zhì)量是指機器零件加工后外表層的形狀。有兩部分：二、機械加工外表質(zhì)量〔1〕外表幾何學(xué)特征外表幾何學(xué)特征是指零件最外層外表的微觀幾何外形，通常用外表粗糙度、外表波度表示。外表層材質(zhì)的變化是指一定深度的零件外表層出現(xiàn)與基體資料組織不同的蛻變情況，主要指外表層冷作硬化〔簡稱冷硬〕、由于切削熱引起工件外表溫升過高，外表層金屬發(fā)生金相組織變化的景象、外表層剩余應(yīng)力〔2〕外表層材質(zhì)的變化加工外表質(zhì)量的重要性在于：它對機器零件的運用性能以及整部機械的任務(wù)性能有很大的影響。三、獲得加工精度的方法和經(jīng)濟加工精度機械加工質(zhì)量的根本概念(一)機械加工中獲得工件尺寸精度的方法〔1〕試切法即經(jīng)過數(shù)次試切、丈量，直至到達要求尺寸?！?〕定尺寸刀具法用刀具的尺寸保證工件的加工尺寸。〔3〕調(diào)整法預(yù)先調(diào)整好的刀具位置，然后加工一批工件?！?〕自動控制法自動丈量在工件到達要求時，自動丈量安裝使機床自動退刀并停頓任務(wù)。數(shù)字控制尺寸的獲得(刀架的挪動或任務(wù)臺的挪動)由預(yù)先編制好的程序經(jīng)過計算機數(shù)字控制安裝自動控制?！捕硻C械加工獲得工件外形精度的方法〔1〕軌跡法由切削運動中刀尖軌跡構(gòu)成被加工外表的外形?！?〕成形法由成形刀具刀刃的幾何外形切削出工件的外形?！?〕展成法刀具和工件作展成切削運動時，由刀刃在被加工外表上的包絡(luò)面構(gòu)成成形外表?！踩澄恢镁鹊墨@得方法

〔1〕一次裝夾獲得法零件外表的位置精度在一次安裝中，由刀具相對于工件的成形運動位置關(guān)系保證。

〔2〕多次裝夾獲得法經(jīng)過刀具相對工件的成形運動與工件定位基準面之間的位置關(guān)系來保證零件外表的位置精度。

〔3〕非成形運動法利用人工，而不是依托機床精度，對工件的相關(guān)外表進展反復(fù)的檢測和加工，使之到達零件的位置精度要求。機械加工質(zhì)量的根本概念〔四〕經(jīng)濟加工精度機械加工質(zhì)量的根本概念加工本錢與精度的關(guān)系在I、Ⅲ段運用此法加工是不經(jīng)濟的。在Ⅱ段，加工方法與加工精度是相互順應(yīng)的，加工誤差與本錢根本上是反比關(guān)系，可以較經(jīng)濟地到達一定的精度，Ⅱ段的精度范圍就稱為這種加工方法的經(jīng)濟精度。機械加工質(zhì)量的根本概念某種加工方法的經(jīng)濟精度，是指在正常的任務(wù)條件下(包括完好的機床設(shè)備、必要的工藝配備、規(guī)范的工人技術(shù)等級、規(guī)范的耗用時間和消費費用)所能到達的加工精度。與經(jīng)濟加工精度類似，各種加工方法所能到達的外表粗糙度也有一個較經(jīng)濟的范圍。各種加工方法所能到達的經(jīng)濟精度、外表粗糙度以及外表外形以及位置精度可查閱<金屬機械加工工藝人員手冊>。為了獲得零件的尺寸、外形和相對位置精度，必需分析研討加工過程中影響加工精度的要素。3.2影響加工精度的要素零件的機械加工是在由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)中進展的。工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的要素都稱為原始誤差。原始誤差的存在，使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關(guān)系或速度關(guān)系偏離了理想形狀，致使加工后的零件產(chǎn)生了加工誤差。原始誤差的分類歸納如下。假設(shè)原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負荷的情況下檢驗的，稱為工藝系統(tǒng)靜誤差；假設(shè)在有切削負荷情況下產(chǎn)生的那么稱為工藝系統(tǒng)動誤差。影響加工精度的要素圖7．1為活塞銷孔精鏜工序中的各種原始誤差：

由于定位基準不是設(shè)計基準而產(chǎn)生的定位誤差;

由于夾緊力過大而產(chǎn)生的夾緊誤差屬工件裝夾誤差；

機床制造或運用中的磨損產(chǎn)生的導(dǎo)軌誤差屬于機床誤差；

調(diào)整刀具與工件之間位置而產(chǎn)生的對刀誤差屬調(diào)整誤差；

由于切削熱、摩擦熱等要素的影響而產(chǎn)生的機床熱變形屬于工藝系統(tǒng)熱變形;

還有加工過程中的刀具磨損;

加工終了丈量工序尺寸時,由于丈量方法和量具本身的誤差而產(chǎn)生的丈量誤差。各種原始誤差的大小和方向各有不一樣，而加工誤差那么必需在工序尺寸方向上丈量。所以原始誤差的方向不同時對加工誤差的影響也不同。圖3．2〔或觀看動畫〕以車削為例闡明原始誤差與加工誤差的關(guān)系。圖中實線為刀尖正確位置，虛線為誤差位置。

原始誤差的方向不同時對加工誤差的影響也不同。把對加工誤差影響最大的那個方向〔即經(jīng)過刀刃的加工外表的法線方向〕稱為誤差敏感方向?！?．1〕〔3．2〕影響加工精度的要素一、加工原理誤差加工原理是指加工外表的構(gòu)成原理。加工原理誤差是由于采用了近似的切削運動或近似的切削刃外形所產(chǎn)生的加工誤差。為了獲得規(guī)定的加工外表，要求切削刃完全符合實際曲線的外形，刀具和工件之間必需作相對準確的切削運動。但往往為了簡化機床或刀具的設(shè)計與制造，降低消費本錢，提高消費率和方便運用而采用了近似的加工原理，在允許的范圍內(nèi)存在一定的原理誤差。影響加工精度的要素例如：滾齒就是一種近似的加工方法。由于滾動的齒數(shù)是有限的，所以滾切出來的漸開線不是理想的光滑漸開線而是多條趨近于該曲線的折線。車螺紋時，假設(shè)螺距具有幾位小數(shù)，在選擇掛輪時，由于掛輪的齒數(shù)是固定的，所以往往只能得到近似的螺距。二、機床的制造誤差及磨損機床誤差是指在無切削負荷下，來自機床本身制造誤差、安裝誤差和磨損，主要包括主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差、傳動鏈誤差。

〔一〕主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念實際上機床主軸回轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)軸線的空間位置是固定不變的，即它的瞬時速度為零。而實踐主軸系統(tǒng)中存在著各種影響要素，使主軸回轉(zhuǎn)軸線的位置發(fā)生變化。將主軸實踐回轉(zhuǎn)軸線對理想回轉(zhuǎn)軸線漂移在誤差敏感方向上的最大變動量稱為主軸回轉(zhuǎn)誤差。影響加工精度的要素主軸回轉(zhuǎn)誤差可分為所示的三種根本類型：如圖純徑向跳動：實踐回轉(zhuǎn)軸線一直平行于理想回轉(zhuǎn)軸線，在一個平面內(nèi)作等幅的跳動。純軸向竄動：實踐回轉(zhuǎn)軸線一直沿理想回轉(zhuǎn)軸線作等幅的竄動。純角度擺動：實踐回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線一直成一傾角，在一個平面上作等幅擺動，且交點位置不變。一、是主軸軸頸與支承座孔的圓度誤差，波度和同軸度、止推面或軸肩與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差。二、是滑動軸承軸頸和軸承孔的圓度、波度和同軸度、端面與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度；或滾動軸承滾道的圓度、波度、滾動體的圓度誤差和尺寸誤差，滾道與軸承內(nèi)孔的同軸度誤差(如圖7.4);軸承間隙及止推滾動軸承的滾道與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差等。影響加工精度的要素不同型式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響是不同的；同一類型的回轉(zhuǎn)誤差在不同的加工方式中的影響也不一樣。如圖7.5、7.6、7.7、7.8和表7.1所示。影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要要素主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式車床上車削鏜床上鏜削內(nèi)、外圓端面螺紋孔端面純徑向跳動影響極小無影響圓度誤差無影響純軸向竄動無影響平面度誤差垂直度誤差螺距誤差無影響平面度誤差垂直度誤差純角度擺動圓柱度誤差形響極小螺距誤差圓柱度誤差平面度誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的加工誤差影響加工精度的要素影響加工精度的要素舉例：在外圓磨床上加工如圖的零件，當n1＝2n2，或n1＝n2時，假設(shè)只思索主鈾回轉(zhuǎn)誤差的影響．試分析在圖中給定的兩種情況下，磨削后工件的外圓應(yīng)是什么外形?為什么?〔二〕導(dǎo)軌誤差機床導(dǎo)軌是機床主要部件的相對位置及運動的基準，導(dǎo)軌誤差將直接影響加工精度?！?〕導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差臥式車床或外圓磨床的導(dǎo)軌垂直面內(nèi)有直線度誤差ΔZ如圖7.9(a)，使刀尖運動軌跡產(chǎn)生直線度誤差ΔZ，由于是誤差非敏感方向，零件的加工誤差ΔR≈ΔZ2／2R可忽略不計。

而平面磨床、尤門刨床這時是誤差敏感方向，所以導(dǎo)軌誤差將直接反映到被加工的零件上。影響加工精度的要素導(dǎo)軌在程度面內(nèi)的直線度誤差(2)導(dǎo)軌在程度面內(nèi)的直線度誤差臥式車床或外圓磨床的導(dǎo)軌程度面內(nèi)有直線度誤差△Y如圖7.9(b)，將使刀尖的直線運動軌跡產(chǎn)生同樣的直線度誤差ΔY，由于是誤差敏感方向，工件的加工誤差△R＝△Y，呵斥零件的圓柱度誤差。對平面磨床和龍門刨床，導(dǎo)軌程度方向為誤差非敏感方向，加工誤差可忽略。導(dǎo)軌的平行度誤差

〔7.3〕普通車床H/B≈2/3，外圓磨床H/B≈1。因此這項原始誤差對加工精度的影響不能忽略。(4)導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差假設(shè)車床導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線在程度面內(nèi)有平行度誤差，車出的內(nèi)外圓柱面產(chǎn)生錐度；假設(shè)在垂直面內(nèi)有平行度誤差，那么圓柱面成雙曲線回轉(zhuǎn)體如圖7.11，因是誤差非敏感方向故可忽略。當臥式車床或外圓磨床的前后導(dǎo)軌存在平行度誤差(扭曲)時(見圖7.10)，刀具和工件之間的相對位置發(fā)生了變化，結(jié)果引起了工件的外形誤差。在垂直于縱向走刀的某一截面內(nèi)，假設(shè)前后導(dǎo)軌的平行度誤差頭△Z，那么零件的半徑誤差為：(3)前后導(dǎo)軌的平行度(扭曲)導(dǎo)軌的平行度誤差舉例為什么對車床床身導(dǎo)軌在程度面的直線度要求高于在垂直面的直線度要求?而對平面磨床的床身導(dǎo)軌其要求那么相反呢?對鏜床導(dǎo)軌的直線度為什么在程度面與垂直面都有較高的要求？舉例在車床上加工圓盤件的端面時，有時會出現(xiàn)圓錐面(中凸或中凹)或端面凸輪似的外形(如螺旋面)，試從機床幾何誤差的影響分析呵斥如下圖的端面幾何外形誤差的緣由是什么?產(chǎn)生圖(a)，端面中凸或中凹的主要緣由是橫進給刀架導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直．或橫導(dǎo)軌在程度面的不直度引起的。產(chǎn)生圖(b)端面凸輪狀的主要緣由是主軸的軸向竄動，或橫導(dǎo)軌在程度面的不直度。(三〕傳動鏈誤差傳動鏈誤差傳動鏈誤差是指機床內(nèi)聯(lián)絡(luò)傳動鏈始末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。普通用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。(滾齒機---單線滾刀加工齒輪；滾刀一轉(zhuǎn)—工件一齒)產(chǎn)生的緣由是傳動鏈中各傳動元件的制造誤差、裝配誤差及磨損等。

假設(shè)傳動元件j，在某一時辰產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差是轉(zhuǎn)角的正弦或余弦為：Δφi=Δisin(ωjt+αj)那么所呵斥傳動鏈末端元件n的轉(zhuǎn)角誤差：Δφjn=kjΔφj。kj為誤差傳送系數(shù)。各傳動件對工件精度影響的總和,即傳動鏈的總轉(zhuǎn)角誤差為：Δφ∑=∑Δφjn=∑kjΔisin(ωjt+αj)控制機床誤差的措施(四〕控制機床誤差的措施〔1)減小導(dǎo)軌誤差的方法：提高剛度、耐磨性；滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌；〔2)減小主軸回轉(zhuǎn)誤差的方法：滑動軸承、靜壓軸承；主軸部件做動平衡；〔3)防止機床磨損的方法：光滑油；設(shè)防護罩；滾動或靜壓導(dǎo)軌軸承；使用耐磨資料；三、刀具的制造誤差及磨損〔1)刀具誤差對加工精度的影響刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類不同而異：定尺寸刀具；成形刀具；展成法刀具；普通刀具；刀具磨損引起的誤差占總加工誤差的比例很大?！?)刀具的磨損分三個階段第一階段：時間短(1km〕；第二階段：磨損量與切削路程成正比〔30km〕；第三階段：切削刃變鈍〔切削力變大、工藝系統(tǒng)變形添加)刀具的制造誤差及磨損刀具的制造誤差及磨損〔3)減少刀具磨損對加工誤差影響的措施尺寸補償或調(diào)整；根據(jù)工件資料選用親和力小、耐磨的資料，如陶瓷合金、立方氮化硼、人造金剛石、外表涂層硬質(zhì)合金；選擇適宜的切削液；砂輪的自動修正與補償；適當減小切削用量，以提高刀具的耐用度。四、工藝系統(tǒng)受力、受熱變形引起的誤差工藝系統(tǒng)受力、受熱變形引起的誤差〔1〕工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)在切削力作用下在各個受力方向產(chǎn)生相應(yīng)變形，但影響最大的是誤差敏感方向，所以工藝系統(tǒng)剛度指切削力在加工外表法向的分力FY與FX、FY、FZ同時作用下產(chǎn)生的沿法向的變形Y系統(tǒng)之間的比值。剛度K系統(tǒng)(柔度C系統(tǒng))如下：工藝系統(tǒng)受力變形不但影響工件的加工精度，而且還影響外表質(zhì)量，限制切削用量和消費率的提高。機械加工過程中，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、傳動力、重力和慣性力等外力作用下，會產(chǎn)生變形，破壞刀具和零件之間的正確位置關(guān)系，使零件產(chǎn)生加工誤差(見圖)。〔一〕工藝系統(tǒng)的受力變形零件的剛度由于力與變形普通都是在靜態(tài)條件下進展思索和丈量的，故上述剛度、柔度分別稱為靜剛度和靜柔度。靜剛度是工藝系統(tǒng)本身的屬性，在線性范圍內(nèi)可以為與外力無關(guān)。①零件的剛度外形規(guī)那么、簡單的零件的剛度可用有關(guān)力學(xué)公式推算。長軸零件兩頂尖裝夾按簡支梁計算，三爪卡盤裝夾按懸臂梁計算。零件用兩頂尖裝夾，工件的變形可按簡支梁計算，

最大變形為：最小剛度為：

零件用三爪卡盤裝夾，工件的變形可按懸臂梁計算，

最大變形為：最小剛度為：〔2〕工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度②機床部件的剛度機床部件的剛度機床構(gòu)造外形復(fù)雜，各部件受力影響變形各不一樣，且變形后對工件加工精度的影響也不同。影響機床部件剛度的要素：①接合面間的間隙；②薄弱零件本身的變形(見圖)；③銜接外表間的接觸變形(見圖)。由于機床部件剛度的復(fù)雜性，很難用實際公式計算，剛度計算主要經(jīng)過實驗方法來測定(見圖)。從機床靜剛度曲線可以看出：變形與載荷不成線性關(guān)系，反映刀架的變形不純粹是彈性變形；加載與卸載曲線不重合，有剩余變形存在，兩曲線中包容的面積代表了加載-卸載循環(huán)中所損失的能量，即外力在抑制部件內(nèi)零件間的摩擦和接觸塑性變形所作的功；實踐剛度比估算的小，由于機床部件由許多零件組成，零件之間存在著結(jié)合面、配合間隙和剛度薄弱環(huán)節(jié)，機床部件剛度受這些要素影響，特別是薄弱環(huán)節(jié)對部件剛度影響較大。③刀具的剛度車刀、鏜刀等④工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)在切削力作用下都會產(chǎn)生不同程度的變形，工藝系統(tǒng)受力總變形是各個組成部分變形的迭加，即：

而工藝系統(tǒng)各部件的剛度為：

所以工藝系統(tǒng)剛度為：

知道工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度后，就可以求出整個工藝系統(tǒng)的剛度。工藝系統(tǒng)剛度的一個特點：整個工藝系統(tǒng)的剛度比其中剛度最小的那個環(huán)節(jié)的剛度還小?！?〕工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響①切削過程中力作用位置的變化對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的剛度另一個特點是：工藝系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的剛度和整個工藝系統(tǒng)的剛度，是隨著受力點位置變化而變化。如圖7.18。由此可見，工藝系統(tǒng)剛度在沿工件軸向的各個位置是不同的。所以加工后工件各個橫截面上的直徑尺寸也不一樣，呵斥加工后的外形誤差。

如圖7.12(a)細長零件，剛度低，工藝系統(tǒng)的變形取決于零件的變形，產(chǎn)生鼓形加工誤差。而圖7.12(b)短粗工件，工件剛度較大，變形相對小，工藝系統(tǒng)的變形取決于機床頭、尾架、頂尖、刀架和刀具的變形，零件產(chǎn)生鞍形加工誤差。②切削過程中受力大小變化對加工精度的影響在零件同一截面內(nèi)切削，由于資料硬度不均或加工余量的變化將引起切削力大小的變化，而此時工藝系統(tǒng)的剛度K系統(tǒng)是常量，所以變形不一致，導(dǎo)致零件的加工誤差。圖7.20為車削有橢圓形圓度誤差的短圓柱毛坯外圓，刀尖調(diào)整到要求的尺寸(圖中虛線位置)，在工件的每一轉(zhuǎn)中切深由毛坯長半徑的最大值ap1變化到短半徑的最小值ap2時，切削力也就由最大的FY1，變化到最小的FY2。，由Y=Fy/K可知切削力變化引起對應(yīng)的讓刀變形Y1，Y2。令(ap1-ap2)為毛坯誤差Δ毛坯，(Y1-Y2)為一次走刀后的工件誤差Δ工件，那么有:ε為誤差復(fù)映系數(shù)誤差復(fù)映規(guī)律：當毛坯有外形誤差或位置誤差時，加工后工件仍會有同類的加工誤差。但每次走刀后工誤差將逐漸減少。假設(shè)每次走刀復(fù)映系數(shù)為ε1、ε2、…、εn，那么ε總＝ε1．ε2…εn工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響舉例在臥式鏜床上加工箱體孔，假設(shè)只思索鏜桿剛度的影響，試在如下圖中畫出四種鏜孔方式加工后孔的幾何外形，并闡明為什么？(a)鏜桿送進，有后支承；(b)鏜桿送進，沒后支承。(c)任務(wù)臺送進；〔d〕在鏜模上加工工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響提高機床和夾具的剛度：1)在設(shè)計機床和夾具時，應(yīng)盡量減少其組成零件數(shù)量，以減少總的接觸變形量；2)在設(shè)計機床和夾具時，應(yīng)盡量提高有關(guān)組成零件的外形精度，以減少其外表粗糙度；3〕對機床或夾具上的固定聯(lián)接件，裝配時采用預(yù)緊措施；〔3〕控制工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施提高工件加工時的剛度提高刀具加工時的剛度〔二〕工藝系統(tǒng)的熱變形工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱摩擦熱環(huán)境熱輻射熱電機、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)等日光、照明、暖氣、體溫等工藝系統(tǒng)的熱變形機械加工過程中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下，產(chǎn)生復(fù)雜的變形，破壞了工件與刀具相對位置和相對運動的準確性，引起加工誤差。據(jù)統(tǒng)計，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)的熱變形不僅嚴重地影響加工精度，而且還影響加工效率的提高。1.機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形普通機床的體積較大，熱容量大，雖溫升不高，但變形量不容忽視。且由于機床構(gòu)造較復(fù)雜，加之到達熱平衡的時間較長，使其各部分的受熱變形不均，從而會破壞原有的相互位置精度，呵斥工件的加工誤差。由于機床構(gòu)造方式和任務(wù)條件不同，引起機床熱變形的熱源和變形方式也不一樣。對于車、銑、鉆、鏜類機床，主軸箱中的齒輪、軸承摩擦發(fā)熱和光滑油發(fā)熱是其主要熱源，使主軸箱及與之相連部分(如床身或立柱)的溫度升高而產(chǎn)生較大變形。龍門刨床、導(dǎo)軌磨床等大型機床由于它們的床身較長，假設(shè)導(dǎo)軌面與底面間有溫差，就會產(chǎn)生較大的彎曲變形，從而影響加工精度。幾種機床的熱變形趨勢機床熱變形舉例車床主軸箱的溫升導(dǎo)致主軸線抬高，主軸前軸承的溫升高于后軸承又使主軸傾斜，主軸箱的熱量經(jīng)油池傳到床身，導(dǎo)致床身中凸，更促使主軸線向上傾斜，最終導(dǎo)致主軸回轉(zhuǎn)軸線與導(dǎo)軌的平行度誤差，使加工后的零件產(chǎn)生圓柱度誤差。萬能銑床的熱源也是主傳動系統(tǒng)，由于左箱壁溫度高也導(dǎo)致主軸線升高并傾斜。導(dǎo)軌磨床床身導(dǎo)軌面與床身底面溫差1℃時，其彎曲變形量可達0.22mm。2.刀具的熱變形對加工精度的影響刀具的熱變形刀具熱變形的熱源是切削熱。傳給刀具的切削熱雖然很少，但刀具質(zhì)量小，熱容量小，所以仍會有很高的溫升，引起刀具的熱伸長而產(chǎn)生加工誤差。某些工件加工時刀具延續(xù)任務(wù)時間較長，隨著切削時間的添加，刀具逐漸受熱伸長如圖7.22，車刀的熱伸長中延續(xù)任務(wù)曲線A，使加工后的工件產(chǎn)生圓柱度誤差或端面的平面度誤差。在成批消費小型工件時每個工件切削的時間較短，刀具斷續(xù)任務(wù)，刀具受熱和冷卻是交替進展的，熱變形情況如圖7.22中斷續(xù)切削曲線C所示。對每一個工件來說，產(chǎn)生的外形誤差是較小的；對一批工件來說，在刀具未到達熱平衡時，加工出的一批工件尺寸有一定的誤差，呵斥一批工件尺寸的分散。3.工件的熱變形對加工精度的影響工件的熱變形工件熱變形的熱源主要是切削熱，對有些大型件、精細件，環(huán)境溫度也有很大的影響。傳入工件的熱量越多、工件的質(zhì)量越小那么熱變形越大。工件均勻受熱，車鏜軸套類零件圓柱面，長度及徑向受熱變形。假設(shè)在受熱時丈量到達規(guī)定尺寸，冷卻后尺寸變小，能夠出現(xiàn)尺寸超差。工件均勻受熱的變形量可按△L=αL△T估算。工件不均勻受熱，銑、刨、磨平面等，工件單面受熱產(chǎn)生彎曲變形磨削細長軸時工件溫生逐漸添加。(見圖)控制工藝系統(tǒng)受熱變形主要措施4.控制工藝系統(tǒng)受熱變形主要措施〔1〕工藝措施合理安排工藝過程(粗、精分開〕堅持工藝系統(tǒng)的熱平衡控制環(huán)境溫度〔20°〕；施加切削液；〔2〕采取補償措施〔圖3-24〕〔3〕改良機床構(gòu)造〔圖3-25〕。五.丈量誤差和調(diào)整誤差丈量誤差和調(diào)整誤差丈量誤差是指工件實踐尺寸與量具丈量出的尺寸之間的差值。加工普通精度的零件時，丈量誤差可占工件公差的1/10～1/5，而加工精細零件時，丈量誤差可占1/3左右?！惨弧痴闪空`差丈量時，由于各種要素會呵斥誤差〔誤讀、誤算、視差、刻度誤差、磨耗誤差、接觸力誤差、撓曲誤差、余弦誤差、阿貝(Abbe)誤差、熱變形誤差〕，了解產(chǎn)生誤差的緣由，并有效的處理，方可使整個丈量過程中誤差減至最少。產(chǎn)生誤差的緣由歸納成五大類：人為要素量具要素力量要素丈量要素環(huán)境要素丈量誤差和調(diào)整誤差人為要素：由于人為要素所呵斥的誤差，包括誤讀、誤算和視差等。而誤讀常發(fā)生在游標尺、分厘卡等量具。游標尺刻度易呵斥誤讀一個最小讀數(shù)，如在10.00mm處常誤讀成10.02mm或9.98mm。視差常在讀取丈量值的方向不同或刻度面不在同一平面時所發(fā)生。量具要素：由于量具要素所呵斥的誤差，包括刻度誤差、磨耗誤差及運用前未經(jīng)校正等要素?？潭确謩澞芊駵蚀_，必需經(jīng)由較精細的儀器來校正與追溯。量具運用一段時間后會產(chǎn)生相當程度磨耗，因此必需經(jīng)校正或送修方能再運用。力量要素：由于丈量時所運用接觸力或接觸所呵斥撓曲的誤差。根據(jù)虎克定律，丈量尺寸時，假設(shè)以一定丈量力使測軸與機件接觸，那么測軸與機件皆會部分或全面產(chǎn)生彈性變形，為防止此種彈性變形，測軸與機件應(yīng)采一樣資料制成。丈量要素：丈量時，因儀器設(shè)計或擺置不良等所呵斥的誤差，包括余弦誤差、阿貝誤差等。余弦誤差是發(fā)生在丈量軸與待測外表成一定傾斜角度。環(huán)境要素：丈量時受環(huán)境或場地之不同，能夠呵斥的誤差有熱變形誤差和隨機誤差為最顯著。熱變形誤差通常發(fā)生于因室溫、人體接觸及加工后工件溫度等情形下，因此必需在溫濕度控制下，不可用手接觸工件及量具、工件加工后待冷卻后才丈量。丈量誤差和調(diào)整誤差〔一〕調(diào)整誤差切削加工時，要獲得規(guī)定的尺寸就必需對機床、刀具和夾具進展調(diào)整。單件、小批消費中常采用試切法調(diào)整:試切法調(diào)整不可防止會產(chǎn)生誤差。單件、小批消費中常采用試切法調(diào)整，產(chǎn)生調(diào)整誤差的主要要素：1〕由于丈量帶來誤差；2〕加工余量的影響；3〕微進給誤差4〕判別誤差的影響成批、大量消費中常采用調(diào)整法:對刀有誤差：擋塊、行程開關(guān)、行程控制閥的精度和靈敏度。六、工件剩余應(yīng)力引起的變形工件剩余應(yīng)力引起的變形剩余應(yīng)力(又稱內(nèi)應(yīng)力)是指當外部載荷去除以后，依然殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力。它是由于對工件進展熱加工或冷加工，使金屬內(nèi)部宏觀的或微觀的組織發(fā)生不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。具有剩余應(yīng)力的零件，其內(nèi)部組織處于一種極不穩(wěn)定的形狀，有著劇烈的恢復(fù)到無應(yīng)力形狀的傾向，因此不斷地釋放應(yīng)力，直到其完全消逝為止。在剩余應(yīng)力這一消逝過程中，零件的外形逐漸變化，原有的加工精度逐漸喪失。剩余應(yīng)力的產(chǎn)生1)毛坯制造及熱處置過程中產(chǎn)生的剩余應(yīng)力

在鑄、鍛、焊及熱處置過程中，由于工件各部分不均勻的熱脹冷縮以及金相組織轉(zhuǎn)變時的體積改動，工件內(nèi)部會產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。工件構(gòu)造越復(fù)雜、壁厚相差越大、散熱條件越差，內(nèi)應(yīng)力就越大。后續(xù)加工中再切去金屬，工件內(nèi)部的應(yīng)力將重新分布，從而導(dǎo)致產(chǎn)生加工誤差。2)工件冷校直產(chǎn)生的剩余應(yīng)力

細長軸類零件加工時，通常采用冷校直的方法糾正彎曲變形。為使工件變直，部分資料的應(yīng)力必需超越其彈性極限，即產(chǎn)生塑性變形。外力去除后，工件內(nèi)彈性變形部分要恢復(fù)原有外形，而塑性變形后的資料已不能恢復(fù)。兩部分資料相互牽制，應(yīng)力重新分布，到達新的平衡形狀。這時，將會在工件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。假設(shè)在后續(xù)加工中再切去一層金屬，工件內(nèi)部的應(yīng)力將重新分布而導(dǎo)致彎曲，因此而產(chǎn)生幾何外形誤差。3)機械加工產(chǎn)生剩余應(yīng)力機械加工過程中，由于切削力和切削熱的綜協(xié)作用，會使外表層金屬晶格發(fā)生變形或使金相組織變化，從而會呵斥外表層的剩余應(yīng)力。剩余應(yīng)力的產(chǎn)生工件剩余應(yīng)力引起的變形工件剩余應(yīng)力引起的變形減少和消除內(nèi)應(yīng)力的工藝措施1〕改善零件構(gòu)造2〕合理安排工藝過程3〕設(shè)立消除內(nèi)應(yīng)力的專門機構(gòu)七、加工誤差的統(tǒng)計分析加工誤差系統(tǒng)誤差隨機誤差常值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差誤差統(tǒng)計分析常值系統(tǒng)誤差：在延續(xù)加工一批零件時，加工誤差的大小和方向基外鄉(xiāng)堅持不變，稱為常值系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差：假設(shè)加工誤差是按零件的加工次序作有規(guī)律變化的，那么稱之為變值系統(tǒng)誤差。隨機誤差：在延續(xù)加工一批零件中，出現(xiàn)的誤差假設(shè)大小和方向是不規(guī)那么地變化著的，那么稱為隨機誤差。

隨機誤差和系統(tǒng)誤差的劃分不是絕對的，二者既有區(qū)別又有聯(lián)絡(luò)。同一原始誤差在不同條件下引起的能夠是隨機誤差，也能夠是系統(tǒng)誤差?！惨弧撤植记€法直方圖實踐分布圖——直方圖加工一批工件，由于隨機性誤差的存在，加工尺寸的實踐數(shù)值是各不一樣的，這種景象稱為尺寸分散。在一批零件的加工過程中，丈量各零件的加工尺寸，把測得的數(shù)據(jù)記錄下來，按尺寸大小將整批工件進展分組，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，以頻數(shù)或頻率為縱坐標，即可作出該工序工件加工尺寸的實踐分布圖——直方圖。

銜接直方圖中每不斷方寬度的中點〔組中值〕得到一條折線，即實踐分布曲線。正態(tài)分布曲線方程正態(tài)分布曲線實際和實際分析闡明，當用調(diào)整法加工一批總數(shù)極多的而且這些誤差要素中又都沒有任何優(yōu)勢的傾向時，其分布服從正態(tài)分布曲線(又稱高斯曲線)。正態(tài)分布曲線方程式為：式中Y——正態(tài)分布的概率密度；α——正態(tài)分布曲線的均值；σ——正態(tài)分布曲線的規(guī)范偏差〔均方根偏向〕。實際上的正態(tài)分布曲線是向兩邊無限延伸的，而在實踐消費中產(chǎn)品的特征值〔如尺寸值〕卻是有限的。因此用有限的樣本平均值和樣本規(guī)范偏向S作為實際均值α和規(guī)范偏向σ的估計值。由數(shù)理統(tǒng)計原理得有限測定值的計算公式如下：正態(tài)分布曲線的特性正態(tài)分布曲線的特性①曲線對稱于直線X＝α,在X＝α處到達極大值，在X＝α±σ處有拐點，當X→±∞時曲線以X軸為其漸近線，曲線成鐘形。正態(tài)曲線的這些特性闡明被加工零件的尺寸接近分散中心(均值α)的工件占大部分，而尺寸遠離分散中心的工件是極少數(shù)，而且工件尺寸大于α和小于α的頻率是相等的。正態(tài)分布曲線下的面積A代表了工件(樣本)的總數(shù)，即100％。②假設(shè)改動參數(shù)的值而堅持σ不變，那么分布曲線沿著X軸平移而不改動其外形，如圖a，α決議正態(tài)分布曲線的位置。反之，假設(shè)使σ值固定不變，σ值變化時曲線外形就變化了，如圖b。所以正態(tài)分布曲線的外形是由規(guī)范偏向σ來決議的，σ的大小完全由隨機誤差所決議。聯(lián)絡(luò)到加工誤差的兩種表現(xiàn)特性，顯而易見，隨機誤差引起尺寸分散，常值系統(tǒng)誤差決議分散帶中心位置，而變值系統(tǒng)誤差那么使中心位置隨著時間按一定規(guī)律挪動。正態(tài)分布曲線的特性③分布曲線下所包含的全部面積代表一批加工零件，即100％零件

的實踐尺寸都在這一分布范圍內(nèi)。如圖7．27所示C點代表規(guī)定的最小極限尺寸Amin，CD代表零件的公差帶，在曲線下面C、D兩點之間的面積代表加工零件的合格率。曲線下面其他部分的面積〔圖上無陰影線的部分〕那么為廢品率。在加工外圓時，圖上左邊無陰影線部分相當于不可修復(fù)的廢品，右邊的無陰影線部分那么為可修復(fù)的廢品；在加工內(nèi)孔時，那么恰好相反。對于正態(tài)分布曲線來說，由α到X曲線下的面積由式?jīng)Q議。假設(shè)工件公差為δ，那么：當分散中心與公差帶中心重合，不產(chǎn)生廢品的條件是δ≥6σ；當分散中心與公差帶中心重合，不產(chǎn)生廢品的條件是δ≥6σ＋2Δ系統(tǒng)。尺寸過大或過小的廢品率均由下式計算：Q廢品率＝0.5—A

正態(tài)分布曲線的特性④±3σ(或6σ)在研討加工誤差時是一個很重要的概念。6σ的大小代表了某一種加工方法在規(guī)定的條件下所能到達的加工精度，即工藝才干。在實踐消費中，常以工藝才干系數(shù)Cp。來衡量工藝才干:Cp=δ/6σ。工藝才干系數(shù)闡明了工藝才干滿足公差要求的程度。根據(jù)工藝才干系數(shù)的大小，將工藝分五級：【例題7．1】檢查一批在臥式鏜床上精鏜后的活塞銷孔直徑。圖紙規(guī)定尺寸與公差為，抽查件數(shù)n＝100，分組數(shù)k＝6。丈量尺寸、分組間隔、頻數(shù)和頻率見表7.4。務(wù)虛際分布曲線圖、工藝才干及合格率，分析出現(xiàn)廢品的緣由并提出改良意見。表7．4活塞銷孔直徑測且結(jié)果分布曲線法的實例組尺寸范圍組中值Xj頻數(shù)mi頻率mi/n127.992～27.99427.99344/100227.994～27.99627.9951616/100327.996～27.99827.9973232/100427.998～28.00027.9993030/100528.000～28.00228.0011616/100628.002～28.00428.00322/100解：以組中值Xj替代組內(nèi)零件實踐值，繪制圖7.29為實踐分布曲線。分散范圍=最大孔徑一最小孔徑＝28.04－27.992＝0.012mm；樣本平均值〔又稱尺寸分散范圍中心即平均孔徑〕：公差范圍中心常值系統(tǒng)誤差樣本規(guī)范差工藝才干系數(shù)，，二級工藝才干；廢品率：由，查表7.3可得A＝0.3253；所以

實測結(jié)果分析：部分工件的尺寸超出了公差范圍，有17．47％的廢品〔實踐分布曲線圖中陰影部分；這批工件的分散范圍0.012mm比公差帶0．015mm小，也就是說實踐加工才干比圖紙要求的要高：Cp＝1.11，即δ＞6σ。只是由于有△系統(tǒng)＝0.0054的存在而產(chǎn)生廢品。假設(shè)能設(shè)法將分散中心調(diào)整到公差范圍中心，工件就完全合格。詳細的調(diào)整方法是將鏜刀的伸出量調(diào)短些，以減少鏜刀受力變形產(chǎn)生的加工誤差。分布曲線法的實例分布曲線法的運用◆判別加工性質(zhì)判別能否存在明顯變值系統(tǒng)誤差，如加工過程中沒有明顯的變值系統(tǒng)誤差，其加工尺寸分布接近正態(tài)分布(形位誤差除外)；判別能否存在常值系統(tǒng)誤差，及常值系統(tǒng)誤差的大小，假設(shè)分散中心偏離公差帶中心，那么工藝系統(tǒng)有常值系統(tǒng)誤差。◆確定工序才干◆估算合格品率或不合格品率分布圖分析法的缺陷◆分布圖分析法不能反映誤差的變化趨勢；◆沒有思索加工先后順序，難區(qū)分隨機性誤差和變值系統(tǒng)性誤差；◆加工完成統(tǒng)計，不能在過程中起到及時控制質(zhì)量的作用。分布曲線法的運用7.3.3點圖法1〕個值點圖：依次丈量每工件尺寸記入橫坐標為零件號縱坐標為尺寸的圖表中，它能較清楚地提示出加工過程中誤差的性質(zhì)及其變化趨勢。如圖。2〕均值-極差點圖：采用順序小樣本〔4～6〕，由小樣本均值點圖和極差點圖組成，橫坐標為小樣本組序號。反映了系統(tǒng)性誤差、隨機誤差及其變化趨。如圖。工藝的穩(wěn)定，從數(shù)理統(tǒng)計的原理來說，一個工藝過程的質(zhì)量參數(shù)的總體分布，其平均值和規(guī)范偏向σ在整個工藝過程中假設(shè)能堅持不變，那么工藝是穩(wěn)定的。點圖法7.4提高加工精度的途徑〔1〕減少誤差法〔2〕誤差補償法〔3〕誤差分組法〔4〕誤差轉(zhuǎn)移法〔5〕“就地加工〞法〔6〕誤差平均法〔7〕控制誤差法提高加工精度的途徑7.4.1減少誤差法加工原理誤差查明產(chǎn)生加工誤差的主要要素后，設(shè)法對其直接進展消除或減弱。如細長軸加工用中心架或跟刀架會提高工件的剛度，也可采用反拉法切削，工件受拉不受壓不會因偏心緊縮而產(chǎn)生彎曲變形，如圖7.32、7.33。7.4.2誤差補償法誤差補償法是人為地造出一種新的原始誤差，去抵消原來工藝系統(tǒng)中存在的原始誤差，盡量使兩者大小相等、方向相反而到達使誤差抵消得盡能夠徹底的目的，如圖。7.4.3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)丈量按大小分為n組，每組尺寸誤差就縮減為原來的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減少。提高加工精度的途徑7.4.4誤差轉(zhuǎn)移法誤差轉(zhuǎn)移法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。如圖7.357.4.5就地加工法就地加工法是全部零件按經(jīng)濟精度制造，然后裝配成部件或產(chǎn)品，且各零部件之間具有任務(wù)時要求的相對位置，最后以一個外表為基準加工另一個有位置精度要求的外表，實現(xiàn)最終精加工，這就是“就地加工〞法，也稱本身加工修配法?！熬偷丶庸え暤囊c，就是要求保證部件間什么樣的位置關(guān)系，就在這樣的位置關(guān)系上利用一個部件裝上刀具去加工另一個部件。如圖7.367.4.6誤差平均法提高加工精度的途徑7.4.7控制誤差法控制誤差法是在利用丈量安裝加工循環(huán)中延續(xù)地丈量出工件的實踐尺寸，隨時給刀具以附加的補償，控制刀具和工件間的相對位置，直至實踐值與調(diào)定值的差不超越預(yù)定的公差為止。誤差均分法就是利用有親密聯(lián)絡(luò)的外表之間的相互比較和相互修正或者利用互為基準進展加工，以到達很高的加工精度。如“三板互易〞、“易位法〞等。如圖。第三節(jié)影響外表質(zhì)量的要素影響外表質(zhì)量的要素提高機械加工外表質(zhì)量，應(yīng)研討的主要內(nèi)容如下：1〕外表粗糙度及其改善的工藝措施；2〕外表層物理、力學(xué)性能及其提高的工藝措施；3〕機械加工中的振動及其控制。影響外表質(zhì)量的要素一、外表粗糙度切削加工時外表粗糙度的構(gòu)成，大致可歸納為三方面的緣由：

幾何要素物理要素工藝系統(tǒng)的振動影響外表質(zhì)量的要素1、刀具構(gòu)造參數(shù)的影響由刀具相對于工件作進給運動時在加工外表上遺留下來的切削層殘留面積〔圖3.30〕。實際上的最大粗糙度Rmax可由刀具外形、進給量f，按幾何關(guān)系求得。當不思索刀尖圓弧半徑時：當背吃刀量和進給量很小時，粗糙度主要由刀尖圓弧構(gòu)成：影響外表質(zhì)量的要素圖中結(jié)果闡明：1〕計算所得的粗糙度與實踐結(jié)果是類似的。2〕計算所得的粗糙度值小于實踐結(jié)果。其緣由是:還有外表金屬層塑性變形的影響。當進給量小、切屑薄及金屬資料塑性較大的情況下，這個差別就更大了。影響外表質(zhì)量的要素2、物理要素的影響塑性資料加工后外表的實踐輪廓和實際輪廓由圖知，實踐粗糙度與實際粗糙度差別較大。主要是與被加工資料的性能及切削機理有關(guān)的物理要素的影響。切削過程中刀具的刃口圓角及后刀面對工件擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形。韌性越好的資料塑性變形越大，且容易出現(xiàn)積屑瘤與鱗刺，使粗糙度嚴重惡化。還有切削用量、冷卻光滑液和刀具資料等要素影響。影響外表質(zhì)量的要素積屑瘤與切削溫度有關(guān):3、加工過程中振動的影響加工過程中的振動不僅加大外表的粗糙度，也使刀具很快變鈍或崩刃，機床銜接處遭到破壞，限制消費率的提高。機械加工時的振動有兩種：強迫振動〔系統(tǒng)外部的周期性干擾、旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量偏心〕自激振動〔沒有外界周期性激振力時所產(chǎn)生的振動，激振力是由切削運動本身產(chǎn)生的。切削過程停頓，激振力也就跟著消逝〕二、機械加工后外表強化和外表剩余應(yīng)力切削或磨削加工時，外表層金屬由于塑性變形使晶體間產(chǎn)生剪切滑移，晶格發(fā)生拉長、扭曲和破碎而得到強化。冷作硬化的特點：變形抵抗力提高〔屈服點提高〕，塑性降低〔相對延伸率降低〕。冷硬的目的:通常用冷硬層的深度h、外表層的顯微硬度H以及硬化程度N來表示，如下圖其中N=H/H0，H0為原來的顯微硬度。〔一〕外表強化機械加工后外表強化和外表剩余應(yīng)力外表層冷作硬化的程度決議于產(chǎn)生塑性變形的力、變形速度及變形時的溫度。力越大，塑性變形越大，那么硬化程度越大；速度越大，塑性變形越不充分，那么硬化程度越小；變形時的溫度不僅影響塑性變形程度，還會影響變形后金相組織的恢復(fù)程度。切削加工時外表層的硬化能夠有兩種情況：完全強化此時出現(xiàn)晶格歪扭以及纖維構(gòu)造和變形層物理機械性質(zhì)的改動；不完全強化假設(shè)溫度超越〔0.25~0.30〕T熔〔熔化絕對溫度〕，那么除了強化景象外，同時還有回復(fù)景象，此時歪扭的晶格部分得到恢復(fù)，減低了冷硬作用；假設(shè)溫度超越0.30T熔就會發(fā)生金屬再結(jié)晶，此時由于強化而改動了的外表層物理機械性能幾乎可以完全恢復(fù)。機械加工后外表強化和外表剩余應(yīng)力機械加工時外表層的冷作硬化就是強化作用和回復(fù)作用的綜合結(jié)果。機械加工后外表強化和外表剩余應(yīng)力影響冷作硬化的主要要素①刀具刀具的切削刃口圓角和后刀面的磨損量對于冷硬層有很大的影響，此兩值增大時，冷硬層深度和硬度也隨之增大。前角減少時，冷硬也增大。②被加工資料被加工資料硬度愈低、塑性愈大，切削后的冷硬景象愈嚴重。③切削用量的影響切削速度增大時，刀具與工件接觸時間短，塑性變形程度減少，同時會使溫度增高，有助于冷硬的回復(fù)，所以硬化層深度和硬度都有所減少。進給量增大時，切削力增大，塑性變形程度也增大，因此硬化景象增大。但在進給量較小時，由于刀具的刃口圓角在加工外表單位長度上的擠壓次數(shù)增多，因此硬化傾向也會增大。徑向進給量增大時，冷硬層深度也有所增大，但其影響程度不顯著。機械加工后外表強化和外表剩余應(yīng)力〔二)外表剩余應(yīng)力在機械加工中，工件外表層金屬相對基體金屬發(fā)生外形、體積的變化或金相組織變化時，工件外表層中將殘留相互平衡的剩余應(yīng)力。產(chǎn)生外表層剩余應(yīng)力的緣由：⑴冷態(tài)塑性變形機械加工時，表層金屬產(chǎn)生劇烈的塑性變形。沿切削速度方向外表產(chǎn)生拉伸變形，晶粒被拉長，金屬密度會下降，即比容增大，而里層資料那么妨礙這種變形，因此在外表層產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力，在里層那么產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力。機械加工后外表強化和外表剩余應(yīng)力⑵熱態(tài)塑性變形機械加工時，切削或磨削熱使工件外表部分溫升過高，引起高溫塑性變形。如圖為因加工溫度而引起剩余應(yīng)力的表示圖。第1層溫度在塑性溫度以上，產(chǎn)生熱塑變形，故沒有應(yīng)力；第2層溫度在塑性溫度與室溫之間，只產(chǎn)生彈性熱膨脹，膨脹遭到第3層的妨礙，產(chǎn)生壓應(yīng)力；第3層處在室溫的冷態(tài)層不產(chǎn)生熱變形，產(chǎn)生拉應(yīng)力。開場冷卻時，當?shù)?層冷到塑性溫度以下，體積收縮，但第2層妨礙其收縮，第1層中產(chǎn)生拉應(yīng)力，第2層中的壓應(yīng)力添加。而由于第2層的冷卻收縮，第3層中的拉應(yīng)力有所減小。最后冷卻時，第1層繼續(xù)收縮，拉應(yīng)力進一步增大，而第2層熱膨脹全部消逝，完全由第1層的收縮而構(gòu)成一個不大的壓應(yīng)力，第3層拉應(yīng)力消逝，而與第2層一同受第1層的影響，也構(gòu)成一個不大的壓應(yīng)力。⑶金相組織變化 切削時產(chǎn)生的高溫會引起外表的相變。由于不同的金相組織有不同的比容，外表層金相變化的結(jié)果將呵斥體積的變化。外表層體積膨脹時，由于遭到基體的限制，產(chǎn)生了壓應(yīng)力；反之產(chǎn)生拉應(yīng)力。機械加工后外表強化和外表剩余應(yīng)力實踐機械加工后的外表層剩余應(yīng)力及其分布，是上述三方面要素綜協(xié)作用的結(jié)果，在一定條件下，其中某一或二種要素能夠起主導(dǎo)作用。外表質(zhì)量對機器零件運用性能的影響第四節(jié)外表質(zhì)量對機器零件運用性能的影響在摩擦副的資料、熱處置情況和光滑條件曾經(jīng)確定的情況下，零件的外表質(zhì)量對耐磨性能起決議性的作用。1、粗糙度兩個外表粗糙度值很大的零件接觸，最初接觸的只是一些凸峰頂部，實踐接觸面積比名義接觸面積小得多，這樣單位接觸面積上的壓力就很大，當壓力超越資料的屈服極限時，凸峰部分產(chǎn)生塑性變形；當兩個零件作相對運動時，就會產(chǎn)生剪切、凸峰斷裂或塑性滑移，初期磨損速度很快。一、對零件耐磨性的影響曲線存在最正確點，對應(yīng)零件最耐磨的粗糙度，此時零件的初期磨損量最小。假設(shè)載荷加重或光滑條件惡化，磨損曲線將向上向右挪動，最正確粗糙度值也隨之右移。在外表粗糙度大于最正確值時，減小外表粗糙度值可減少初期磨損量。但當外表粗糙度小于最正確值時，零件實踐接觸面積就增大，接觸面積之間的光滑油被擠出，金屬外表直接接觸，因金屬分子間的親和力而發(fā)生粘結(jié)〔稱為冷焊〕，隨著相對運動的進展，粘結(jié)處在剪切力的作用下發(fā)生撕裂破壞。有時還由于摩擦產(chǎn)生的高溫，使摩擦面部分熔化〔稱為熱焊〕等緣由，使接觸外表遭到破壞，初期磨損量反而急劇添加。外表質(zhì)量對機器零件運用性能的影響一對摩擦副在一定的任務(wù)條件下通常有一最正確粗糙度值，在確定機器零件的技術(shù)條件時應(yīng)該根據(jù)零件任務(wù)的情況及有關(guān)閱歷，規(guī)定合理的粗糙度。外表粗糙度對耐磨性能的影響，還與粗糙度的輪廓外形及紋路方向有關(guān)。圖8.3表示兩個不同零件的外表，粗糙度值一樣，但輪廓外形不同，其耐磨性相差可達3~4倍。實驗闡明，耐磨性決議于輪廓峰頂外形和凹谷外形。前者決議干摩擦?xí)r的實踐接觸面積，后者決議光滑摩擦?xí)r的容油情況。圖8.4為兩摩擦外表粗糙度紋路方向?qū)α慵湍バ缘挠绊?。外表質(zhì)量對機器零件運用性能的影響外表質(zhì)量對機器零件運用性能的影響2、外表層的冷硬可顯著地減少零件的磨損緣由：冷硬提高了外表接觸點處的屈服強度，減少了進一步塑性變形的能夠性，并減少了摩擦外表金屬的冷焊景象。但假設(shè)外表硬化過度，零件心部和外表層硬度差過大，會發(fā)生外表層剝落景象，使磨損加劇。3、外表層產(chǎn)生金相組織變化時，由于改動了基體資料原來的硬度，因此也直接影響其耐磨性。外表質(zhì)量對機器零件運用性能的影響在周期性的交變載荷作用下，零件外表微觀不平與外表的缺陷一樣都會產(chǎn)生應(yīng)力集中景象，而且外表粗糙度值越大，即凹陷越深和越尖，應(yīng)力集中越嚴重，越容易構(gòu)成和擴展疲勞裂紋而呵斥零件的疲勞損壞。