机械制造技术基础-第4章-机械加工质量分解课件

1、 机械制造过程基础知识 切削与磨削原理 机械加工质量 机械加工工艺过程设计 机械制造技术新发展 机器的装配工艺课程导航 机械制造技术概论 机械制造过程基础知识 切削与磨削原理 机械加工质量 机械加本章提要 本章提要 第4章 机械加工质量本章要点机械加工中的振动影响加工误差的因素影响机械加工表面质量的因素工艺系统几何误差工艺系统受力变形工艺系统热变形加工误差的统计分析第4章 机械加工质量本章要点机械加工中的振动影响加工误差的因机械制造技术基础 第4章 机械加工质量Machining Quality4.1 概述Introduction to Machining Quality机械制造技术基础 第4

2、章 机械加工质量4.1 概述4.1 概述 一、基本概念4.1 概述 一、基本概念4.1 概述 一、基本概念4.1 概述 一、基本概念4.1 概述 原始误差4.1 概述 原始误差4.1 概述 3、常值误差与随机误差4.1 概述 3、常值误差与随机误差4.1 概述 随机误差4.1 概述 随机误差4.1 概述 常值误差与随机误差4.1 概述 常值误差与随机误差4.1 概述 4、误差的敏感方向4.1 概述 4、误差的敏感方向4.1 概述 5、获得加工精度的方法4.1 概述 5、获得加工精度的方法4.1 概述 获得形状精度、位置精度的方法4.1 概述 获得形状精度、位置精度的方法机械制造技术基础 第4章

3、 机械加工质量Machining Quality4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响Original Errors of Technological System and its influence to machining Precision机械制造技术基础 第4章 机械加工质量4.2 工艺系统原有4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 一、原理性误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 一、原理性误4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 原理误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 原理误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 二、机床的误差4.2 工艺系统原有误差对加

4、工精度的影响 二、机床的误4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴径向跳动对车外圆的影响4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴径向跳4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴径向跳动4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴径向跳动4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴轴线角度摆动4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴轴线角4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴轴向窜动4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴轴向窜4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴回转轴线的运动误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴回转轴线4.2 工艺

5、系统原有误差对加工精度的影响 主轴回转轴线的运动误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴回转轴线4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴回转轴线的运动误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 主轴回转轴线4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响主轴回转轴线的运动误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响主轴回转轴线的运动误4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 （2）机床导轨误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 （2）机床导4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 4.2 工艺系

6、统原有误差对加工精度的影响 4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 导轨间的平行度误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 导轨间的平4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 导轨摩擦4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 导轨摩擦4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 提高导轨导向精度的措施4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 提高导轨导向4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 三、刀具误差4.2 工艺系统原有误差对加工精度的影响 三、刀具误差机械制造技术基础 第4章 机械加工质量Machining Quality4.3 加工过程中原始误差对加工精度的影响Original E

7、rrors of Machining Process and its influence to machining Precision机械制造技术基础 第4章 机械加工质量4.3 加工过程中原4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺系统的刚度4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺系统的刚度4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺系统的刚度4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺

8、系统的刚度4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺4.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 1、零件刚度4.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 1、零件刚度4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 2、刀具刚度3、机床部件刚度4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 2、刀具4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 二、支撑刚度不足引起的加工误差4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 二、支撑4.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 三、毛坯加工余量不均产生的加工误差4.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 三、毛坯加工4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的

9、影响 毛坯形状的复映误差4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 毛坯形状4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 四、夹紧变形对加工精度的影响4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 四、夹紧4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 五、工件内应力引起的变形4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 五、工件4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工工艺系统受力变形的措施4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工工艺系统受力变形的措施4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工4.3.1

10、 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工工艺系统受力变形的措施3、加工细长轴时防止切削变形的措施4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工工艺系统受力变形的措施4、转移原始误差4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工工艺系统受力变形的措施5、误差补偿法4.3.1 工艺系统受力变形对加工精度的影响 减少加工4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 一、工件的热变形4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 一、工件4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的

11、影响 一、工件的热变形4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 一、工件4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 二、机床的热变形4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 二、机床4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 二、机床的热变形4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 二、机床4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 减少工艺系统热变形的主要措施1、减少热源的发热量：4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 减少工艺4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 减少工艺系统热变形的主要措施4.3.2 工艺系统受热变形对加工精度的影响 减少工艺机械制造技术基

12、础 第4章 机械加工质量Machining Quality4.4 加工误差统计分析Statistic Analysis of Machining Errors机械制造技术基础 第4章 机械加工质量4.4 加工误差统计4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统

13、计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法2、正态分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法2、正态分布4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法(2) 正态分布曲线的特点和应用4.4 加工

14、误差的统计分析 一、分布曲线法(2) 正态4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法正态分布曲线的使用分散范围4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法正态分布曲4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法随机误差和工序精度4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法随机误差和4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法保证加工系统不出废品的充分和必要条件4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法保证加工系4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法4.4 加工误差的统计分析 一、分布曲线法计算一批零件的合格率和废品率

15、 4.4 加工误差的统计分析计算一批零件的合格率和废品率 4.4 加工误差的统计计算一批零件的合格率和废品率 4.4 加工误差的统计分析计算一批零件的合格率和废品率 4.4 加工误差的统计计算一批零件的合格率和废品率 4.4 加工误差的统计分析计算一批零件的合格率和废品率 4.4 加工误差的统计4.4 加工误差的统计分析 计算一批零件的合格率和废品率4.4 加工误差的统计分析 计算一批零件的合格率和废品4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 计算例题4.4 加工误差的统计分析 计算例题4.4 加工误差的统计分析 计算例题4.4 加工误差的统计分析 计

16、算例题4.4 加工误差的统计分析 计算例题4.4 加工误差的统计分析 计算例题4.4 加工误差的统计分析 计算例题二4.4 加工误差的统计分析 计算例题二4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 二、点图法（简介）4.4

17、加工误差的统计分析 二、点图法（简介）4.4 加工误差的统计分析 1、逐点点图（个值点图）4.4 加工误差的统计分析 1、逐点点图（个值点图）4.4 加工误差的统计分析 一、点图法（简介）4.4 加工误差的统计分析 一、点图法（简介）4.4 加工误差的统计分析 逐点点图4.4 加工误差的统计分析 逐点点图4.4 加工误差的统计分析 2、均值-极差点图（x-R图）4.4 加工误差的统计分析 2、均值-极差点图（x-R4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 2、均值-极差点图（x-R图）4.4 加工误差的统计分析 2、均值-极差点图（x-R4.4 加工误

18、差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 4.4 加工误差的统计分析 查找原因、采取措施4.4 加工误差的统计分析 查找原因、采取措施机械制造技术基础 第4章 机械加工质量Machining Quality4.5 机械加工表面质量Surface Quality ofMachining机械制造技术基础 第4章 机械加工质量4.5 机械加工表面4.5 机械加工表面质量 4.5 机械加工表面质量 4.5 机械加工表面质量 一、表面质量的含义4.5 机械加工表面质量 一、表面质量的含义4.5 机械加工表面质量 一、表面质量的含义4.5 机械加工表

19、面质量 一、表面质量的含义4.5 机械加工表面质量 二、表面质量对零件使用性能的影响4.5 机械加工表面质量 二、表面质量对零件使用性能的4.5 机械加工表面质量 二、表面质量对零件使用性能的影响4.5 机械加工表面质量 二、表面质量对零件使用性能的4.5 机械加工表面质量 二、表面质量对零件使用性能的影响4.5 机械加工表面质量 二、表面质量对零件使用性能的4.5 机械加工表面质量 二、表面质量对零件使用性能的影响4.5 机械加工表面质量 二、表面质量对零件使用性能的4.5 机械加工表面质量 三、影响表面粗糙度的因素4.5 机械加工表面质量 三、影响表面粗糙度的因素4.5 机械加工表面质量

20、工件表面的残留面积4.5 机械加工表面质量 工件表面的残留面积4.5 机械加工表面质量 理论表面粗糙度4.5 机械加工表面质量 理论表面粗糙度4.5 机械加工表面质量 理论表面粗糙度4.5 机械加工表面质量 理论表面粗糙度4.5 机械加工表面质量 三、影响表面粗糙度的因素4.5 机械加工表面质量 三、影响表面粗糙度的因素4.5 机械加工表面质量 (二)磨削后的表面粗糙度4.5 机械加工表面质量 (二)磨削后的表面粗糙度4.5 机械加工表面质量 4.5 机械加工表面质量 4.5 机械加工表面质量 四、加工表面产生加工硬化的机理4.5 机械加工表面质量 四、加工表面产生加工硬化的机4.5 机械加工

21、表面质量 五、加工表面产生残余应力的机理4.5 机械加工表面质量 五、加工表面产生残余应力的机4.5 机械加工表面质量 4.5 机械加工表面质量 4.5 机械加工表面质量 2、由于金属相变引起残余应力的机理4.5 机械加工表面质量 2、由于金属相变引起残余应力4.5 机械加工表面质量 2、磨削时的烧伤和裂纹4.5 机械加工表面质量 2、磨削时的烧伤和裂纹4.5 机械加工表面质量六、提高加工表面质量的综合性措施4.5 机械加工表面质量六、提高加工表面质量的综合性措施4.5 机械加工表面质量六、提高加工表面质量的综合性措施4.5 机械加工表面质量六、提高加工表面质量的综合性措施4.5 机械加工表面

22、质量六、提高加工表面质量的综合性措施4.5 机械加工表面质量六、提高加工表面质量的综合性措施本章小结 本章小结 机械制造技术基础 第4章 机械加工质量Machining Quality4.6 机械加工过程中的振动Vibrations in machining Process机械制造技术基础 第4章 机械加工质量4.6 机械加工过程4.6.1 概述 机械加工过程中振动的危害 影响加工表面粗糙度，振动频率较低时会产生波度 影响生产效率 加速刀具磨损，易引起崩刃 影响机床、夹具的使用寿命 产生噪声污染，危害操作者健康 工艺系统受到初始干扰力而破坏了其平衡状态后，系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为自由

23、振动。 由于系统中总存在由阻尼，自由振动将逐渐衰弱，对加工影响不大。机械加工过程中振动的类型自由振动自由振动强迫振动自激振动4.6.1 概述 机械加工过程中振动的危害 影响加工表面4.6.2 机械加工过程中强迫振动强迫振动产生原因 由外界周期性的干扰力（激振力）作用引起 强迫振动振源：机外机内。机外振源均通过地基把振动传给机床。机内： 1）回转零部件质量的不平衡 2）机床传动件的制造误差和缺陷 3）切削过程中的冲击 频率特征：与干扰力的频率相同，或是干扰力频率整倍数 幅值特征：与干扰力幅值、工艺系统动态特性有关。当干扰力频率接近或等于工艺系统某一固有频率时，产生共振 相角特征：强迫振动位移的变

24、化在相位上滞后干扰力一个角，其值与系统的动态特性及干扰力频率有关。强迫振动的特征4.6.2 机械加工过程中强迫振动强迫振动产生原因 由外4.6.3 机械加工过程中自激振动自激振动的概念 在没有周期性外力作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动 自激振动过程可用传递函数概念说明（图4-63） 自激振动是一种不衰减振动 自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率 自激振动能否产生及振幅的大小取决于振动系统在每一个周期内获得和消耗的能量对比情况（图4-64）。图4-64 自激振动系统能量关系ABC能量EQEE0振幅电动机(能源)交变切削力F(t)振动位移X(t)图4-63 自激振动闭环系统机床振动系

25、统（弹性环节）调节系统（切削过程）自激振动的特征4.6.3 机械加工过程中自激振动自激振动的概念 在没有 再生机理： 切削过程，由于偶然干扰，使加工系统产生振动并在加工表面上留下振纹。第二次走刀时，刀具将在有振纹的表面上切削，使切削厚度发生变化，导致切削力周期性地变化，产生自激振动 自激振动机理图4-65 再生自激振动原理图f切入切出y0ya）b）y0y切入切出fc）fy0y切入切出d）切入切出fy0y 产生条件（图4-65） ： a）b）c）系统无能量获得；d）y 滞后于y0，即 0- ，此时切出比切入半周期中的平均切削厚度大，切出时切削力所作正功（获得能量）大于切入时所作负功，系统有能量获得，产生自激振动4.6.3 机械加工过程中自激振动 再生机理： 切削过程，由于偶然干扰，使加工系统产生振 振型耦合机理：将车床刀架简化为两自由度振动系统，等效质量m用相互垂直的等效刚度分别为k1、k2两组弹簧支撑（设x1为低刚度主轴，图4-66）图4-66 车床刀架振型耦合模型Fmabcdx1x1x2x2k2k112X 自激振动的产生： k1=k2，x1与x2无相位差, 轨迹为直线，无能量输入4.6.3 机械加工过程中自激振动 k1k2，x1超前x2 ，轨迹dcba为一椭圆，切入半周期内的平均切削厚度比切出半周期内的大，系统无能量输入 k1k2，x1滞