第3章 機械加工精度

第dg

章

機械加工精度

3.1

概述

3.2

工藝系統(tǒng)的幾何誤差3.3

工藝系統(tǒng)的受力變形3.4

工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差3.5

工件內應力引起的加工誤差3.6

保證加工精度的工藝措施

二

影響加工精度的因素及其分析

三

加工誤差的綜合分析四提高加工精度的工藝措施Chap.3:機械加工精度3.1概述機械加工精度的概念加工誤差的來源和原始誤差概述Moretolearn1、機械加工精度的概念高產、優(yōu)質、低消耗，產品技術性能好、使用壽命長，這是機械制造企業(yè)的基本要求。而質量則是最根本的問題加工質量指標分為：加工精度——宏觀幾何參數(shù)加工表面質量——微觀幾何參數(shù)和表面物理-機械性能等方面的參數(shù)概述Moretolearn概述

機械加工精度——零件在加工后的幾何參數(shù)（尺寸、幾何形狀、表面間的相互位置）的實際值與理論值相符合的程度機械加工精度包括：尺寸精度、形狀精度、位置精度——三者有聯(lián)系，也有區(qū)別Moretolearn原始誤差：在機械加工中，機床、夾具、刀具和工件組成了一個完整的系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)，加工精度問題也就涉及到整個工藝系統(tǒng)的精度問題。由于工藝系統(tǒng)本身的結構和狀態(tài)及加工過程中的物理現(xiàn)象產生的誤差。研究加工精度時，通常按照工藝系統(tǒng)誤差的性質將其歸納為四個方面：（1）工藝系統(tǒng)的幾何誤差；（2）工藝系統(tǒng)的受力變形所引起的誤差；（3）工藝系統(tǒng)的熱變形所引起的誤差；（4）工件內應力變化所引起的誤差。概述2、加工誤差的來源和原始誤差3.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差加工原理誤差機床的幾何誤差刀具誤差夾具誤差和裝夾誤差調整誤差測量誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差Moretolearn1．加工原理誤差（理論誤差）原理誤差——即在加工中采用了近似的加工運動、近似的刀具輪廓和近似的加工方法而產生的原始誤差Moretolearn工藝系統(tǒng)的幾何誤差影響加工精度的因素及其分析工藝系統(tǒng)——由機床、夾具、刀具和工件構成的一個完整系統(tǒng)原始誤差——工藝系統(tǒng)中的誤差Moretolearn工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差近似的刀具和工件的運動聯(lián)系所帶來的加工誤差例如車模數(shù)螺紋時，傳動比I==只要能保證加工精度和零件的使用性能，一定的原理誤差是允許的。這種誤差不應超過相應公差的10~15%。Moretolearn工藝系統(tǒng)的幾何誤差近似的刀具輪廓帶來的誤差例如用模數(shù)銑刀銑齒輪，由于：銑刀的成形面不是純粹的漸開線；模數(shù)相同而齒數(shù)不同的漸開線齒輪齒形是不同的，一把銑刀銑一組齒數(shù)的齒輪，故存在原理誤差再如，用齒輪滾刀加工齒輪時，滾刀也是采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓蝸桿代替漸開線蝸桿Moretolearn工藝系統(tǒng)的幾何誤差近似的加工方法帶來的誤差例如，用尖車刀車外圓，也不是光滑的圓柱面，而是一個螺旋面工藝系統(tǒng)的幾何誤差2．機床的幾何誤差機床誤差包括機床本身各部件的制造誤差、安裝誤差和使用過程中磨損Moretolearn工藝系統(tǒng)的幾何誤差

主軸回轉運動誤差及其影響因素回轉運動的精度取決于其回轉中心相對刀具或工件的位置精度，即取決于機床主軸的回轉精度主軸回轉誤差有三種：主軸的徑向跳動、主軸的軸向竄動、主軸的角度擺動工藝系統(tǒng)的幾何誤差影響主軸回轉精度的因素：滑動軸承軸頸或滾動軸承滾道圓度誤差滾動軸承內環(huán)的壁厚誤差滑動軸承軸頸、軸承套或滾動軸承滾道的波度滾動軸承滾子的圓度誤差和尺寸偏差軸承間隙以及切削中的受力變形軸承定位端面與軸心線垂直度誤差軸承端面之間的平行度誤差鎖緊螺母端面的跳動等

工藝系統(tǒng)的幾何誤差

導軌誤差導軌是確定主要部件相對位置的基準，也是運動基準，各項誤差直接影響被加工工件的精度對導軌的精度要求主要有：在水平面內的直線度在垂直面內的直線度前后導軌的平行度（扭曲）Moretolearn工藝系統(tǒng)的幾何誤差導軌誤差對加工精度的影響：如車削時導軌在水平面內彎曲，向前凸出，則出現(xiàn)鼓形誤差；向后凸出，則出現(xiàn)鞍形誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差

傳動鏈誤差傳動鏈誤差產生的原因傳動元件的制造誤差、傳動元件的裝配誤差、使用過程中的磨損Moretolearn工藝系統(tǒng)的幾何誤差減少傳動鏈誤差對加工精度的影響，可采取如下措施：縮短傳動鏈提高傳動鏈的制造精度和裝配精度設法消除傳動鏈的間隙采用誤差校正機構提高傳動精度工藝系統(tǒng)的幾何誤差3、刀具誤差刀具的制造誤差刀具的制造誤差對加工精度的影響，根據刀具的種類不同而不同。定尺寸刀具以刀具尺寸誤差為主；成形刀具以刀具形狀誤差為主刀具的磨損：分為三個階段：初始磨損、正常磨損、急劇磨損工藝系統(tǒng)的幾何誤差

減少刀具制造誤差對加工精度的影響的措施：提高制造精度合理選擇刀具材料合理選擇切削用量合理選擇刀具幾何參數(shù)合理選擇冷卻潤滑準確刃磨，減少磨損工藝系統(tǒng)的幾何誤差4、夾具誤差與裝夾誤差夾具的制造誤差主要是定位元件、夾緊元件、導向元件、分度元件、夾具體等的制造誤差夾具的誤差除制造誤差外，還有夾具安裝、工件裝夾等誤差對加工精度也會帶來很大影響夾具的磨損主要是定位元件和導向元件的磨損為減少夾具誤差對加工精度的影響，夾具的制造誤差必須小于工件的公差；及時更換易損件工藝系統(tǒng)的幾何誤差5、調整誤差零件加工時，為了保證加工精度必須對機床、夾具和刀具進行調整，由于調整不可能絕對準確，因而產生調整誤差。如，用試切法調整時的測量誤差、進給機構的位移誤差及最小極限切削厚度的影響；用調整法調整時的定程機構的誤差，用樣板或樣件調整時樣板或樣件的誤差。工藝系統(tǒng)的幾何誤差6、測量誤差在工序調整及加工過程中測量工件時，由于測量方法、量具精度等因素對測量結果準確性的影響而產生的誤差。工藝系統(tǒng)的幾何誤差3.3工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)的受力變形Moretolearn工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響減少工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施工藝系統(tǒng)的剛度剛度——工藝系統(tǒng)受外力作用后抵抗變形的能力在上述力的作用下，工藝系統(tǒng)受力變形，刀具和工件相對退讓。設刀具相對工件在切削接觸點法線方向的相對位移量為y，則工藝系統(tǒng)的剛度是：Moretolearn工藝系統(tǒng)的受力變形工藝系統(tǒng)的剛度特性力和變形不是直線關系，即不符合虎克定律加載和卸載曲線不重合卸載后，變形不能恢復到起點部件剛度比我們想象的小Moretolearn工藝系統(tǒng)的受力變形影響部件剛度的因素接觸變形（接觸點的變形）薄弱零件本身的變形間隙的影響摩擦的影響施力方向的影響Moretolearn工藝系統(tǒng)的受力變形工藝系統(tǒng)的剛度對加工精度的影響歸納起來為下列常見形式：由于受力點位置的變化而產生的工件形狀誤差誤差復映毛坯材料硬度不均勻使切削力產生變化，工藝系統(tǒng)受力變形隨之變化而產生加工誤差工藝系統(tǒng)中其它作用力使工藝系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)受力變形而產生加工誤差工藝系統(tǒng)的受力變形誤差復映規(guī)律誤差復映——由毛坯加工余量和材料硬度的變化引起切削力和工藝系統(tǒng)受力變形的變化，因而產生工件的尺寸、形狀誤差的現(xiàn)象Moretolearn工藝系統(tǒng)的受力變形

誤差復映規(guī)律誤差復映系數(shù)ε：定量反映毛坯誤差經過加工后減少的程度

=當加工過程有多次走刀時，每次走刀的復映系數(shù)為ε1、ε2、ε3…，則總復映系數(shù)ε總=ε1ε2ε3…

可簡化為ε總≈（ε1）nMoretolearn工藝系統(tǒng)的受力變形工藝系統(tǒng)受力變形及對加工精度的影響工藝系統(tǒng)受力變形的現(xiàn)象加工過程中的力：切削力、傳動力、夾緊力、重力、控制力、慣性力、干擾力等Moretolearn工藝系統(tǒng)的受力變形由于ε《1，所以經過多次走刀，則可能使毛坯誤差復映到工件上的誤差減少到公差帶允許值的范圍內例：一個工藝系統(tǒng)，其誤差復映系數(shù)為0.25，工件在本工序前的圓度誤差0.5mm，為保證本工序0.01mm的形狀精度，本工序最少走刀幾次？解：0.5×(0.25)n≤0.01解得n=3工藝系統(tǒng)的受力變形縮短切削力作用點和支承點的距離，提高工件剛度選擇合理的零件結構和斷面形狀提高刀具剛度；改善材料性能合理裝夾工件，減少夾緊變形工藝系統(tǒng)的受力變形概述機床熱變形對加工精度的影響工件熱變形對加工精度的影響刀具的熱變形對加工精度的影響減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑Moretolearn工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差3.4工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差1．概述工藝系統(tǒng)熱變形的現(xiàn)象工藝系統(tǒng)受熱升溫而使工件、刀具及機床的許多部分會因溫度升高而產生復雜變形改變工件、刀具、機床間的相互位置破壞刀具與工件間相互運動的正確性改變已調整好的加工尺寸引起切削深度和切削力改變破壞傳動鏈的精度工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差引起熱變形的熱源：內部熱源：切削熱，摩擦熱，電氣等外部熱源：環(huán)境溫度變化，取暖設備，熱幅射等Moretolearn工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)的熱平衡當機床、刀具或工件的溫度達到某一數(shù)值時，單位時間內傳入和散發(fā)的熱量趨于相等，工藝系統(tǒng)就達到了熱平衡狀態(tài)。在熱平衡狀態(tài)下，工藝系統(tǒng)各部分的溫度相對穩(wěn)定，其熱變形也趨于穩(wěn)定。外部熱源主要是環(huán)境溫度變化和輻射熱的影響，它對大型和精密工件的加工影響較大。Moretolearn工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差2、機床熱變形對加工精度的影響機床受熱源的影響，各部分溫度將發(fā)生變化，由于熱源分布的不均勻和機床結構的復雜性，機床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形。工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差2、機床熱變形對加工精度的影響對大型機床，如導軌磨床、外圓磨床、龍門銑床等的長床身部件，其溫差的影響是很顯著的。一般由于床身上表面溫度比床身底面溫度高，形成溫差，使床身產生彎曲變形，表面呈中凸狀，所以床身導軌的直線度明顯受到影響，從而引起加工誤差。如圖3-24所示為常用幾種機床的熱變形趨勢。工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差減少機床熱變形對加工精度的影響的措施為減少熱變形，應使機床處于熱平衡后進行加工。通常的方法是在加工前先讓機床高速空轉，再進行加工，一般機床(車床、磨床等)其空轉熱平衡的時間為4～6小時，中小精密機床為1～2小時，大型精密機床往往超過12小時，甚至達數(shù)十小時，為縮短時問還可以在機床相應部位設置控制熱源，局部加熱使其盡快達到熱平衡。工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差工件內應力引起的加工誤差3.5工件內應力引起的加工誤差毛坯制造中產生的內應力冷校直帶來的內應力切削加工的附加應力減少或消除內應力的措施工件的內應力引起的變形基本概念內應力——當外載荷去除后，仍殘留在工件內部的應力內應力的成因：內因：由于金屬內部宏觀的或者微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產生的外因：熱加工或者冷加工溫度變化伴隨金相組織變化冷熱不均，金相組織變化切削加工，強烈的塑性變形引起表層應力工件內應力引起的加工誤差1、毛坯制造中產生的內應力在鑄、鍛、焊等熱加工過程中，由于工件各部分熱脹冷縮不均勻及金相組織轉變時體積的變化，使毛坯內部產生了相當大的內應力。工件內應力引起的加工誤差相應措施為：在機械加工之前或粗加工后、半精加工前，對鑄、鍛、焊件毛坯進行退火或正火處理，消除內應力的影響，保證機械加工精度。2、冷校直帶來的內應力冷校直帶來的內應力，可以用圖3-31來說明。絲杠一類的細長軸經過車削以后，棒料在軋制中產生的內應力要重新分布，產生彎曲，如圖3-31a所示。工件內應力引起的加工誤差冷校直是在常溫下，在零件原有變形的相反方向加力F，使工件向反方向彎曲，產生塑性變形，以達到校直的目的。對于要求高的工件，需要進行校直、高溫時效、再校直、低溫時效處理，以克服不穩(wěn)定的缺點。3、切削加工的附加應力工件內應力引起的加工誤差切除金屬后，破壞了原有的內應力平衡高溫、高壓下，局部表面層因不均勻的塑性變形而產生內應力時效中產生的二次應力時效過程冷卻階段產生的二次殘余應力4、減少或消除內應力的措施合理安排工藝過程合理設計零件結構安排熱處理工序采取時效處理人工時效振動時效工件內應力引起的加工誤差3.6保證加工精度的工藝措施直接減少誤差法誤差補償法誤差轉移法“就地加工”法誤差分組法誤差平均法控制誤差法保證加工精度的工藝措施1．直接消除和減少誤差法例如車細長軸的三條措施：采用反向走刀（進給）切削采用大進給量和大主偏角（90~93°）車刀在卡盤一端車出一個縮頸2．誤差補償法人為地制造出一種新的或者利用原有的一種原始誤差去抵消另一種原始誤差例如預加載荷精加工磨床床身導軌；用校正機構提高絲桿車床傳動鏈精度提高加工精度的工藝措施3．誤差轉移法將工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等轉移到不影響加工精度的方向去例如，鏜模鏜孔，主軸與鏜桿采用浮動聯(lián)接4．“就地加工”法例如車床配制主軸法蘭盤；再如轉塔車床加工轉塔上的六個刀架安裝孔提高加工精度的工藝措施5.誤差分組法在成批生產條件下，對配合精度要求很高的配合中，當不可能用提高加工精度的方法來獲得時，則可采用誤差分組法。實質上用提高測量精度的手段來彌補加工精度的不足，每組工件的誤差就縮小為原來的1/n（n為組數(shù)）。6．誤差平均法例如，研磨加工高精度的軸和孔，利用誤差相互比較、相互消除來提高精度；再如，刮研精密平板7．控制誤差法對付變值系統(tǒng)性誤差必須采用可變補償?shù)姆椒ㄌ岣呒庸ぞ鹊墓に嚧胧?/p>

工藝措施環(huán)境恒溫，避免光照保持工藝系統(tǒng)熱平衡，如加工前機床空轉一段時間（精密加工中途不停車）裝夾時考慮加工熱變形方向注意選材提高切削速度和走刀量保持刀具鋒利（降低切削熱）粗、精加工分開切削區(qū)施加充分的冷卻液影響加工精度的因素及其分析影響加工精度的因素及其分析減少和控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑

結構措施采用熱對稱結構使關鍵件的熱變形在無害于加工精度的方向移動合理安排支承位置，使產生熱變形位移的有效部分縮短發(fā)熱量大的熱源采取足夠的冷卻措施，采用熱補償方法減少熱變形均衡關鍵件的溫升，避免彎曲隔離熱源6．度量誤差、調整誤差以及安裝誤差度量誤差引起測量誤差的原因：量具本身的誤差測量方法引起測量力引起溫度引起影響加工精度的因素及其分析Moretolearn影響加工精度的因素及其分析

減少或消除度量誤差的措施提高量具精度，合理選擇量具注意操作方法注意測量條件調整誤差工藝系統(tǒng)的調整問題有：機床的調整、夾具的調整、刀具的調整不同的調整方式，有不同的誤差來源影響加工精度的因素及其分析Moretolearn

試切法調整度量誤差：試切調整過程中由于度量失誤或不準而引起誤差加工余量影響：最小切屑厚度太小，以致刀刃打滑，不起切削作用微量進給誤差：最后一刀容易出現(xiàn)爬行影響加工精度的因素及其分析Moretolearn

各機構調整機構的制造精度機構的靈敏度調整的準確性樣件或樣板調整大批量，多刀加工時采用樣板本身的誤差（制造和安裝誤差）對刀誤差影響加工精度的因素及其分析安裝誤差定位誤差基準不重合引起定位元件和定位面制造誤差元件配合間隙引起夾緊誤差夾緊機構的夾緊力不當引起夾緊方式不當引起夾緊狀態(tài)不良引起影響加工精度的因素及其分析三、加工誤差的綜合分析1．誤差的性質誤差分為兩類：

系統(tǒng)性誤差當連續(xù)加工一批零件時，誤差的大小和方向或是保持不變，或是按一定規(guī)律變化。前者稱為常值系統(tǒng)性誤差，后者稱為變值系統(tǒng)性誤差加工誤差的分析Moretolearn常值系統(tǒng)性誤差有：原理誤差，刀具、夾具、量具、機床的制造誤差，調整誤差，系統(tǒng)受力變形變值系統(tǒng)性誤差有：工藝系統(tǒng)熱變形，刀具、夾具、量具、機床磨損加工誤差的分析Moretolearn

隨機性誤差加工一批零件時，其誤差的大小和方向無規(guī)律地變化，這類誤差稱為隨機性誤差隨機性誤差有：復映誤差，定位誤差，夾緊誤差，多次調整引起的誤差，內應力引起的誤差加工誤差的分析2．加工誤差的數(shù)理統(tǒng)計分析法實際分布曲線將零件按尺寸大小以一定的間隔范圍分成若干組，同一尺寸間隔內的零件數(shù)稱為頻數(shù)mI，零件總數(shù)n；頻率為mi/n。以頻數(shù)或頻率為縱坐標，以零件尺寸為橫坐標，畫出直方圖，進而畫成一條折線，即為實際分布曲線加工誤差的分析理論分布曲線實踐證明，當被測量的一批零件（機床上用調整法一次加工出來的一批零件）的數(shù)目足夠大而尺寸間隔非常小時，則所繪出的分布曲線非常接近“正態(tài)分布曲線”正態(tài)分布曲線的方程為：加工誤差的分析Moretolearn加工誤差的分析利用正態(tài)分布曲線可以分析產品質量；可以判斷加工方法是否合適；可以判斷廢品率的大小，從而指導下一批的生產零件出現(xiàn)的概率已達99.73%，在此尺寸范圍之外（）的零件只占0.27%加工誤差的分析Moretolearn加工誤差的分析如果代表零件的公差T，則99.73%就代表零件的合格率，0.27%就表示零件的廢品率因此，=T時，加工一批零件基本上都是合格品了，即時，產品無廢品四、提高加工精度的工藝措施1．直接消除和減少誤差法例如車細長軸的三條措施：采用反向走刀（進給）切削采用大進給量和大主偏角（90~93°）車刀在卡盤一端車出一個縮頸提高加工精度的工藝措施Moretolearn2．誤差補償法人為地制造出一種新的或者利用原有的一種原始誤差去抵消另一種原始誤差例如預加載荷精加工磨床床身導軌；用校正機構提高絲桿車床傳動鏈精度3．誤差轉移法將工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等轉移到不影響加工精度的方向去例如，鏜模鏜孔，主軸與鏜桿采用浮動聯(lián)接提高加工精度的工藝措施4．誤差平均法例如，研磨加工高精度的軸和孔，利用誤差相互比較、相互消除來提高精度；再如，刮研精密平板5．“就地加工”法例如車床配制主軸法蘭盤；再如轉塔車床加工轉塔上的六個刀架安裝孔6．控制誤差法對付變值系統(tǒng)性誤差必須采用可變補償?shù)姆椒ㄌ岣呒庸ぞ鹊墓に嚧胧┤N形式：主動測量：加工過程中隨時測量，隨時進行誤差補償偶件配合測量：以互配件中的一件作為基準去控制另一件積極控制起決定性作用的加工條件：例如精密螺紋磨床的自動恒溫控制提高加工精度的工藝措施第三章機械加工表面質量

一

零件的表面質量及其對使用性能的影響

二

影響機械加工表面粗糙度的因素

三

影響表面物理力學性能的工藝因素

四

磨削的表面質量

五

控制表面質量的工藝途徑Chap.3:機械加工表面質量一、零件的表面質量及其對使用性能的影響1．概述表面質量是指零件加工后的表面層狀態(tài)表面質量影響零件的工作性能、可靠性、壽命零件的表面質量及其對使用性能的影響Moretolearn表面質量的主要內容：表面層的幾何形狀特征表面粗糙度：即表面微觀幾何形狀誤差表面幾何形狀：即表面宏觀不平度波度：介于宏觀幾何誤差與表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差零件的表面質量及其對使用性能的影響Moretolearn

表面層的物理力學性能的變化物理力學性能：表面層塑性變形引起的冷作硬化層深度；表面層硬度的變化；表面層內的殘余應力；刀瘤引起的撕裂、折皺等；微觀及宏觀裂紋；性能（如極限強度等）的變化；重熔金屬的沉積層零件的表面質量及其對使用性能的影響Moretolearn金相組織：

相變；再結晶；過時效。化學性質：晶間腐蝕和選擇性浸蝕；表面脆化（氫脆）零件的表面質量及其對使用性能的影響Moretolearn2．表面質量對零件使用性能的影響表面質量對零件耐磨性的影響兩零件作相對運動時，接觸的凸峰處產生彈性變形、塑性變形、剪切等現(xiàn)象，即產生磨損；磨損達到一定程度，接觸面積增大，金屬分子間的親和力使表面咬焊；表面輪廓形狀、加工紋路以及吸附層、冷作硬化層等也影響耐磨。零件的表面質量及其對使用性能的影響Moretolearn零件表面層材料的冷作硬化，能提高表面層的硬度，增強表面層的接觸剛度，減少摩擦表面間發(fā)生彈性和塑性變形的可能性，使金屬之間咬合的現(xiàn)象減少，因而增強耐磨性。但硬化過度會降低金屬組織的穩(wěn)定性，使表層金屬脆化而脫落，致使磨損加劇。零件的表面質量及其對使用性能的影響表面質量對零件疲勞強度的影響表面粗糙度、劃痕、裂紋等缺陷引起應力集中而產生疲勞損壞；表面層的殘余應力和冷作硬化能提高疲勞強度（故有專門的表面強化工藝：噴丸、滾壓）；但硬化過度會降低金屬組織的穩(wěn)定性，使表層金屬脆化而脫落或產生裂紋，致使磨損加劇。零件的表面質量及其對使用性能的影響表面質量對零件抗腐蝕性能的影響零件表面粗糙的凹谷處容易積聚腐蝕性介質而發(fā)生化學腐蝕或電化學腐蝕；在應力狀態(tài)下，特別是在拉應力狀態(tài)下工作，容易出現(xiàn)裂紋，引起晶間破壞，產生應力腐蝕。零件的表面質量及其對使用性能的影響表面質量影響零件的配合性質相配零件的配合關系是利用間隙量和過盈量來表示的，由于表面粗糙度的存在，使得有效的間隙或過盈量發(fā)生變化，影響配合精度和配合性質；動配合件的磨損改變原來的配合性質，影響動配合的穩(wěn)定性；粗糙的靜配合的實際過盈量比預定的小，靜配合的可靠性差。零件的表面質量及其對使用性能的影響表面質量對零件其他性能的影響零件的表面質量還將對零件的密封性能、零件的接觸剛度、運動的靈活性和發(fā)熱損失、原有精度等產生影響。零件的表面質量及其對使用性能的影響3．影響表面質量的因素機械加工表面不可能是理想光滑表面表面層材料加工時會產生物理、化學變化切削力、切削熱使表層產生各種變化外界介質的腐蝕等等零件的表面質量及其對使用性能的影響二、影響機械加工表面粗糙度的因素1．影響切削加工表面粗糙度的因素幾何因素尖刀切削時：帶圓角半徑的刀切削時：影響機械加工表面粗糙度的因素Moretolearn

影響表面粗糙度的幾何因素有：刀具的幾何形狀和幾何角度進給量刀刃本身的粗糙度物理因素切削力和摩擦力塑性變形過程中形成的積屑瘤切削過程中工件表面上形成鱗刺影響機械加工表面粗糙度的因素Moretolearn工藝系統(tǒng)的動態(tài)因素——振動機械振動分為自由振動、強迫振動、自激振動三大類，金屬切削過程中，主要是強迫振動和自激振動兩種類型振動主要是產生波度、粗糙度而影響零件表面質量影響機械加工表面粗糙度的因素2．降低表面粗糙度的工藝措施合理選擇刀具的幾何角度適當增大前角、后角增大刀尖圓弧半徑減小主、副偏角改善材料切削性能減小材料塑性（采取正火、調質等方法）細化材料晶粒（熱處理）影響機械加工表面粗糙度的因素合理選擇切削用量合理選擇切削速度，避開積屑瘤、鱗刺產生的切削速度區(qū)減少進給量切削深度不宜過小正確使用切削液乳化液、硫化油、植物油等性能各有不同，應合理選用影響機械加工表面粗糙度的因素采用輔助加工方法常用的有：研磨、珩磨、超精加工等提高工藝系統(tǒng)的精度和剛度主運動和進給運動系統(tǒng)的精度要高系統(tǒng)的剛度和抗振性好受力變形和熱變形要小影響機械加工表面粗糙度的因素三、影響表面物理力學性能的工藝因素1．表面層的殘余應力表面層殘余應力的產生當切削過程中表面層組織發(fā)生形狀變化和組織變化時，在表面層及其與基體材料的交界處就會產生互相平衡的彈性應力，稱為表面殘余應力影響表面物理力學性能的工藝因素殘余應力分類：零件整個尺寸范圍內平衡的殘余應力晶粒范圍內平衡的殘余應力晶胞間平衡的殘余應力殘余應力產生的原因冷塑性變形（切削力的作用）熱塑性變形（切削熱的作用）金相組織變化（切削高溫作用下，引起表面層金屬發(fā)生相變）通常是上述三種原因綜合作用的結果影響表面物理力學性能的工藝因素2．表面層的加工硬化表面冷作硬化現(xiàn)象切削（含磨削）過程中，刀具前面迫使金屬受到擠壓而產生塑性變形，使晶體間產生剪切滑移，晶格嚴重扭曲，并使晶粒拉長、破碎和纖維化，引起材料強化、硬度提高，這就是冷作硬化現(xiàn)象影響表面物理力學性能的工藝因素表面層硬化后的金屬性質的具體特點為：晶體形狀改變（拉長、破碎）晶體方向改變（塑性變形后形成一定方向，纖維化）變形抵抗力增加（產生冷作硬化）導電性、導磁性、導熱性亦有變化表面層產生殘余應力決定表面層硬化程度的因素產生塑性變形的力塑性變形的速度塑性變形時的溫度影響表面物理力學性能的工藝因素影響加工冷作硬化的因素切削用量（主要是切削速度、進給量。切削速度的影響：低速時，塑性變形大，冷硬大；速度增加，冷硬減少；但速度超過100m/min時，冷硬又增加。進給量增大，塑性變形增大，冷硬增加；進給量太小，刀具擠壓作用增大，冷硬增加。）影響表面物理力學性能的工藝因素Moretolearn影響表面物理力學性能的工藝因素刀具（刀具的刃口圓角大和后刀面的磨損嚴重以及前刀面的粗糙度高，都將使得刀具對工件表面層金屬的擠壓和摩擦作用增加，因而冷硬程度和深度都增加。）工件材料的影響（工件材料硬度越低，切削時塑性變形越大，冷硬現(xiàn)象越嚴重。）四、磨削的表面質量1．磨削加工的特點磨削精度高，通常作為終加工工序磨削過程比切削復雜，一般滑擦、刻劃、切削作用是同時進行的磨削速度高，通常v砂=40~50m/s，目前甚至高達v砂=80~200m/s磨削溫度高，磨削點附近的瞬時溫度可高達800~1000℃，會引起燒傷和裂紋徑向切削力大，會引起機床發(fā)生振動和彈性變形磨削的表面質量2．影響磨削加工表面粗糙度的因素砂輪的線速度：砂輪線速度越高，粗糙度越低工件的線速度：工件線速度越低，粗糙度越低縱向進給量：縱向進給量增加，粗糙度增大光磨次數(shù)：光磨次數(shù)越多，粗糙度越低磨削的表面質量Moretolearn磨削的表面質量砂輪性質對粗糙度影響：砂輪的粒度砂輪的硬度砂輪的修整工件材料的影響：工件材料太軟、太硬、太韌都不容易降低粗糙度3．磨削表面層的殘余應力——磨削裂紋問題磨削過程中殘余應力的產生磨削加工比切削加工的表面殘余應力更為復雜：一方面，磨粒切削刃為負前角，法向切削力一般為切向切削力的2~3倍（切削加工時只有0.5倍）磨粒對加工表面作用，引起冷塑性變形，產生壓應力；另一方面，磨削溫度高，易引起熱塑性變形，表面出現(xiàn)拉應力磨削的表面質量Moretolearn磨削的表面質量磨削時，殘余應力可能超過材料的強度極限，零件會產生裂紋，有的在外表層，有的在內層下；裂紋方向常與磨削方向垂直，或呈網狀；裂紋常與燒傷同現(xiàn)磨削裂紋產生的原因磨削用量：磨削深度和縱向走刀量大，則塑性變形大，切削溫度高，拉應力過大，