机械制造基础3

第11章机械加工质量

一目的与要求掌握机械加工精度的概念。了解在生产中影响机械加工的精度的主要因素。了解机械加工表面质量二教学内容机械加工精度概述

1加工精度和加工误差

2机械加工的经济精度

3工件加工精度的获得方法影响加工精度的原因

1原始误差

2工艺系统的几何误差

3减小或消除内应力的措施机械加工表面质量1加工表面质量的含义2影响机械加工表面质量的因素

a切削层残留面积

b

表面层的加工硬化

c表面残余应力

d表面层的金相组织变化与磨削烧伤

三重点与难点掌握工艺系统静误差对加工精度的影响掌握工艺系统动误差对加工精度的影响11.1机械加工精度概述11.1.1加工精度与加工误差

加工精度：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。符合程度越高则加工精度就越高。

加工误差：零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度称为加工误差。加工精度的高低是以加工误差的大小来评价的。

11.1.1加工精度与加工误差

“加工精度”和“加工误差”是评定零件几何参数准确程度的两种不同概念。生产实际中用控制加工误差的方法或现代主动适应加工方法来保证加工精度。

11.1.2机械加工的经济精度

机械加工经济精度是指某种加工方法，在正常生产条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备、标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度

11.1.3工件加工精度的获得方法

尺寸精度的获得方法形状精度的获得方法位置精度的获得方法

试切法调整法定尺寸刀具法自动控制法

机床运动轨迹法成形法仿形法展成法一次安装获得法多次安装获得法

11.2影响加工精度的因素

零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统中进行的。工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。原始误差的存在，使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加工误差。若原始误差是在加工前已存在，即在无切削负荷的情况下检验的，称为工艺系统静误差；若在有切削负荷情况下产生的则称为工艺系统动误差。

11.2.1原始误差的分类归纳

加工原理误差工件装夹误差机床误差工艺系统静误差夹具误差原始误差调整误差刀具误差

工艺系统受力变形工艺系统动误差工艺系统热变形刀具磨损度量误差工件内应力引起的变形

1

加工原理误差加工原理是指加工表面的形成原理。加工原理误差是指由于采用近似的加工方法所产生的误差。为了获得规定的加工表面，要求切削刃完全符合理论曲线的形状，刀具和工件之间必须作相对准确的切削运动。但往往为了简化机床或刀具的设计与制造，降低生产成本，提高生产率和方便使用而采用了近似的加工原理，在允许的范围内存在一定的原理误差。

2工件装夹误差

工件装夹误差主要包括定位误差和由于夹紧力过大而引起的夹紧误差。工件装夹误差是指一批工件采用调整法加工时因定位不准确而引起的尺寸或位置的最大变动量。该误差由基准不重合误差和基准位移误差构成。

3工艺系统静误差

机床误差夹具误差刀具误差

(1)机床误差

机床误差是指由机床制造、安装和使用中的磨损造成的误差。其中对加工精度影响较大的有：①

主轴回转运动误差；②机床导轨误差；③传动链误差。主轴回转运动误差主轴回转运动误差是指主轴的实际回转轴线相对于平均回转轴线（实际回转轴线的对称中心线）的变动量，有三种基本形式：径向圆跳动；轴向窜动；角度摆动

径向圆跳动:

是指主轴瞬时回转中心线相对平均回转中心线所作的公转运动，如图11-1a）所示。轴向窜动:

是指瞬时回转中心线相对于平均中心线在轴线方向上的变动，如图11-1b）所示。

角度摆动:

是指主轴瞬时回转中心线相对于平均中心线在角度方向上的偏移,如图11-1）c所示。a）径向圆逝跳动b）轴向棉窜动c）角度达摆动图11-越1主轴回搂转误差功的基本缘瑞形机床导咳轨误差导轨在水平面内弯曲，歉如图11-叼2所示。导轨在垂直面内弯曲，康如图11-旅3所示。导轨扭琴曲。如果前昨后导轨在床垂直方向耐存在平行申度误差，臭如图11-节4所示。注意误差炸敏感方向导轨在水铃平面内弯哭曲a）b）图11-认2导轨在水妈平面内弯忧曲导轨在猴垂直面挽内弯曲a）b）图11-3导轨在两垂直面粥内弯曲导轨扭参曲a）b）图11-4导轨扭盯曲引起螺的加工抱误差传动链误蓄差加工螺礼旋面、掏齿轮、汽蜗轮等象成形表茂面时，贺刀具和鹅零件之欲间精确毁的运动昨关系——回转运动辟速度与直贴线运动速筹度或回转尤运动速度逗与回转运稀动速度之战间的恒定围关系是由它机床传动孤系统即传有动链来保逆证的。传动链误级差是指机喝床内联外系传动烘链始末性两端传清动元件分之间相盏对运动仇的误差跟。(2)夹具误炒差夹具的误用差主要包抚括：①定位元件复、刀具引半导元件、杆分度机构覆、夹拌具体等的予设计和制秩造误差。②夹具装配皮后，以上零各种元件糠工作面间驴的位置误钟差。③夹具在启使用过世程中工递作表面命的磨损泡。④夹具使净用中工按件定位晚基面与妈定位元痕件工作洽表面间应的位置救误差。（3）刀具误父差一般刀礼具(如普通旁车刀、绿单刃镗慌刀、平件面铣刀纽奉等)的制造误劣差对工件恨精度没有铜直接影响堡。定尺寸刀楚具(如钻头、厅铰刀、拉餐刀及槽铣财刀等)的尺寸养误差直柜接影响钟加工工占件的尺识寸精度屠。4调整误差在加工恨过程中煎，存在影许多工蛇艺系统犯的调整递问题。揉例如：晓机床的奶调整、为夹具的枣调整、准刀具的救调整等矩。总之域，在机葡械加工五的每一岁个工序劝中，总葡要进行赛这样或第那样的朱调整工艇作。由壤于调整茅不可能斯绝对准忧确，也承就带来乏了调整坚误差。5．工艺桨系统动飞误差(1)工艺系甘统受力劣变形机械加同工过程轧中，工香艺系统批在切削忆力、夹仅紧力、棍传动力叙、重力匆和惯性炮力等外易力作用舞下，会缸产生变泪形，破赠坏刀具超和零件效之间的卵正确位惠置关系醉，使零垒件产生悼加工误雁差。(1)工艺系坐统受力敏变形①工艺系统毙刚度。刚度是颜指弹性系誉统受力后太抵抗变形仪的能力；安工艺系统龟刚度是指各垂直作用家于工件加丽工表面（别加工误差隶敏感方向籍）的径向盾分力与工伪艺系统在窃该方向的岛变形之间木的比值。（11-1）式中——工艺系统弃的刚度（纠）；——沿变形方塌向上的静炉载荷大小麻（）；——静变形量趴（）详。工艺系因统在某劳处的法稻向(误差敏饥感方向)总变形是么各个组成第环节在同巨一位置处聋法向变形粮的叠加，说即：（11-2）式中——机床的变补形量（段）；——刀架的变体形量（掠）；——夹具的谢变形量葵（逃）；——工件的变锐形量（旺）。而各组成木部分的刚忠度为：，喷，预，（11-戴3）式中——机床的杠刚度（盾）；——刀架的瞎刚度（劈燕）；——夹具的刚愈度（窜）；——工件的厌刚度（迎）。工艺系爹统刚度松的一般灭计算式仓为：（11-寒4）②切削力运大小变炊化引起凯的加工悔误差——误差复映努现象。误差复映州现象是指由于抵毛坯加工茫余量和材德料硬度的冤变化，引疮起了切削典力和工艺衫系统受力羞变形的变兆化，因而景使加工后弱工件的尺圈寸误差和砌形状误差狸产生了与千毛坯误差缝相似的现姐象。以切削一哄个有椭圆吵形圆度误泻差的工件谊毛坯为例:如图11-件5所示,设毛坯最佛大背吃刀诱量为ap1,最小背吃应刀量为ap2,则毛坯鼠误差夺。切削煮毛坯时,在最大和战最小背吃或刀量时产注生的工艺秧系统的受肥力变形为特、率引起的工学件误为废。与踢的比绩值称为恭误差复遍映系数毯，该值均反映了存误差复呀映程度忙。即：（11-女5）由于藏总小于疼，所以就总是小森于1。图11-珠5毛坯的佩误差复辛映③切削嫁力作用辉点位置额变化引闪起的加槐工误差图11-6受力点叹变化引钞起的变赴形④惯聪性力产阀生的加垂工误差a）b）c）图11-胳7惯性力等引起的患加工误董差(2)工艺系统酷热变形①工艺堡系统的财热源工艺系驰统的热奇源可分站为内部润热源和弓外部热相源两大财类。②机床访受热变谦形产生墓的加工讨误差例如：芳轴承摩押擦发热似、机理床导轨植副的摩宗擦热等亲。③工件热适变形引起毕的加工误符差④刀具热胁变形引起绸的加工误服差（3）工件内葛应力引起馋的变形毛坯制造岩时产生的帐内应力。援如图11-9工件冷猛校直时狠产生的你内应力工件切削排时产生的勾内应力内应力是指当外部载穷荷去除后，仍乏残存在工件内部拳的应力。图11-怕9床身内应错力重新分吴布引起的增床身变形11.烈2.2提高加文工精度浑的工艺毕措施1．减少误趋差法如图11-志102．误差补梅偿法如图11-1斯13．误差转换移法如图11-晴124．误差抵均分法图11-熊10反拉法切斩削细长轴密图11-末12利用镗赵模转移尺机床误古差图11-1图1通过导捧轨凸起纳补偿横俯梁变形11.狐3机械加轧工表面您质量加工表面龟质量是指赞机器零件营在加工后校的表面层疮状态。包桃括两个方可面：加工海表面的几烫何形状特镜征和表面犯层的物理墙、力学性采能的变化。影响机械拾加工表面泄质量的因矩素:切削层残克留面积表面层吵的加工央硬化表面残侮余应力表面层都的金相剖组织变划化与磨突削烧伤在机械加闪工过程中阻，工件表烟层金属受趋到切削力挪的作用产协生强烈的劝塑性变形钩，使晶体尤间产生剪服切滑移，测晶粒严重筑扭曲，并墙产生晶粒份的拉长、敬破碎和纤巾维化，这织使工件表悠面的强度记和硬度提宫高，塑性弱降低，这复