机械加工质量概述方案

1第4章机械加工质量本章要点

理解机械加工质量的含义理解工艺系统几何误差对加工精度的影响，了解其控制方法理解工艺系统受力变形对加工精度的影响，了解其控制方法理解工艺系统热变形对加工精度的影响，了解其控制方法掌握加工误差的统计分析原理与方法了解影响机械加工表面质量的因素及其控制方法了解机械加工中的振动及其控制方法1第4章机械加工质量本章要点理解机械加工质量的含义2机械制造技术基础第4章机械加工质量MachiningQuality4.1

机械加工质量概述IntroductionofMachiningQuality2机械制造技术基础第4章机械加工质量4.1机械加工质34.1机械加工质量概述

生产任何一种机械产品，都要求在保证质量的前提下，做到高效率、低消耗。产品的质量是第一位的，没有质量，高效率、低成本就失去了意义。

产品质量是指用户对产品的满意程度。有三层含意：一是产品的设计质量；二是产品的制造质量；三是服务。制造质量，它主要指产品的制造与设计的符合程度。设计质量，主要反映所设计的产品，与用户(顾客)的期望之间的符合程度。服务主要包括售前的服务，售后的培训、维修、安装等。34.1机械加工质量概述生产任何一种机械产品44.1.1机械加工误差与机械加工精度

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。加工误差的大小表示了加工精度的高低，加工误差是加工精度的度量。“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。44.1.1机械加工误差与机械加工精度加工精度：零54.1.1机械加工误差与机械加工精度

经济加工精度：在正常条件下(标准设备、工艺装备、标准工人水平、正常加工时间)所能保证的加工精度。AB误差成本

加工精度与加工成本成反比,同一加工方法,精度要求越高,加工成本就越高,在A的左侧,要想提高一点加工精度就要付出很大成本；B的右侧,即使精度要求再低,成本也不会降低。54.1.1机械加工误差与机械加工精度经济加工精度6尺寸精度位置精度形状精度（通常形状误差限制在位置公差内，位置公差限制在尺寸公差内）表面粗糙度波度纹理方向伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）加工精度表面质量表面几何形状精度表面变质层表层加工硬化表层金相组织变化表层残余应力机械加工质量（一般包括机械加工精度和加工表面质量两个指标）4.1机械加工质量概述

6尺寸精度（通常形状误差限制在位置公差内，位置公差限制在尺寸7表面形貌特征（表面几何形状精度）4.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响

7表面形貌特征（表面几何形状精度）4.1.2机械加工表面质8宏观几何形状误差（平面度、圆度等）—波长/波高＞1000波度

—波长/波高=50～1000；且具有周期特性表面粗糙度

——波长/波高＜50a）波度b）表面粗糙度图4-1零件加工表面的粗糙度与波度RZλHλRZ返回4.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响

8宏观几何形状误差（平面度、圆度等）—波长/波高＞100094.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响

94.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响10返回4.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响

表面层加工硬化：机械加工过程中产生的塑性变形，使晶格扭曲、崎变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长等，这些都会使表面层金属硬度增加，通称为加工硬化（或冷作硬化）。加工硬化的评定指标通常有3项：

①表面层金属硬度HV；

②硬化层深度h；

③硬化程度N：表面层金相组织的变化：机械加工过程中由于切削热的作用，有可能表面层金属的金相组织发生变化。例如，磨削淬火钢时，磨削热的作用会引起淬火钢中马式体的分解，或出现回火组织等。表面层残余应力：由于切削力和切削热的综合作用，表面层金属晶格的变形或金相组织变化，会造成表面层残余应力。10返回4.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响114.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响

机械加工表面质量：包括表面粗糙度和表面变质层114.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响124.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响

124.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响134.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响

机械加工表面质量对使用性能的影响影响耐磨性图4-3表面粗糙度与初始磨损量图4-4磨损量——硬化关系表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有一定限度适当硬化可提高耐磨性134.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响144.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响

影响疲劳强度表面粗糙度值↓→耐疲劳性↑适当硬化可提高耐疲劳性影响耐蚀性

表面粗糙度值↓→耐蚀性↑表面压应力：有利于提高耐蚀性影响配合质量表面粗糙度值↑→配合质量↓影响结合面的密封性表面粗糙度值↑→密封性↓此外，表面质量对运动平稳性和噪音等也有影响。144.1.2机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响15

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。原始误差与工艺系统原始状态有关的原始误差(几何误差)与工艺过程有关的原始误差(动误差)原理误差定位误差调整误差刀具误差夹具误差机床误差工艺系统受力变形（包括夹紧变形）工艺系统受热变形刀具磨损测量误差工件残余应力引起的变形工件相对于刀具静止状态下的误差工件相对于刀具运动状态下的误差主轴回转误差导轨导向误差传动误差原始误差——原始误差分类4.1.3机械加工工艺系统的原始误差

15工164.1.4误差敏感方向

ΔRΔYRRΔR=ΔX（4-1）（4-2）显然：

工艺系统原始误差方向不同，对加工精度的影响程度也不同。对加工精度影响最大的方向，称为误差敏感方向。

误差敏感方向一般为已加工表面过切削点的法线方向。图4-5误差敏感方向ＯYR0Xa）ＯYR0Xb）误差敏感方向164.1.4误差敏感方向ΔRΔYRRΔR=ΔX（174.1.5机械加工精度的获得方法

试切法

加工时先在零件上试切一小段，进行测量，根据测量结果与要求尺寸的差值，用进给机构或其它方法调整刀具与工件的相对位置，然后再进行试切、测量、调整，直至达到规定的尺寸，最后正式切削出整个待加工表面。试切法的效率低，对操作者的技术水平要求较高，多用于单件、小批生产或高精度零件的加工。尺寸精度的获得方法Flash演示

调整法按试切好的工件或标准样件或对刀装置等，调整刀具相对于工件加工表面的位置，并在加工过程中保持这一位置，从而获得零件所要求的尺寸精度。调整法多用于成批、大量生产。Flash演示174.1.5机械加工精度的获得方法试切法尺寸精度184.1.5机械加工精度的获得方法

尺寸刀具法零件的尺寸精度是由具有一定尺寸的刀具或组合刀具保证的，常用于孔、槽面、成形表面的加工。尺寸精度的获得方法Flash演示

自动控制法通过尺寸测量装置、进给机构和控制机构组成的刀具位置控制系统，使加工过程中的尺寸测量，刀具的补偿调整和切削加工等一系列工作自动完成，逐步获得所要求的尺寸精度。自动控制法实际上是一种自动化了的试切法。184.1.5机械加工精度的获得方法尺寸刀具法尺寸精度194.1.5机械加工精度的获得方法

成形运动使刀具相对于工件做有规律的切削成形运动，从而获得所要求的零件表面形状，如轨迹法、展成法、相切法和成形刀具法等，常用于加工圆柱面、圆锥面、平面、球面、回转曲面、螺旋面和齿形面等。形状精度的获得方法

非成形运动通过对加工表面形状的检测，由工人对其进行相应的修整加工，以获得所要求的形状精度。方法原始，效率低，但当零件形状精度要求很高（超过现有机床设备所能提供的成形运动精度）时，常采用此方法。194.1.5机械加工精度的获得方法成形运动形状精度的204.1.5机械加工精度的获得方法一次装夹获得法零件表面的位置精度在一次安装中，由刀具相对于工件的成形运动位置关系保证。多次装夹获得法通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度。非成形运动法利用人工，而不是依靠机床精度，对工件的相关表面进行反复的检测和加工，使之达到零件的位置精度要求。

位置精度的获得方法204.1.5机械加工精