机械加工工艺5

第5章机械加工质量分析本章要点:加工质量的概念；机械加工精度及其影响因素；机械加工表面质量及其影响因素

5．1机械加工精度教学重点：掌握机械加工精度的概念;掌握获得加工精度的方法;掌握影响加工精度的因素;掌握提高加工精度的工艺措施教学难点：掌握影响加工精度的因素;提高加工精度的工艺措施。5．1机械加工精度5．1．1加工精度的基本概念

机械加工精度是指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程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越底；反之，误差越小加工精度越高。加工精度包括三个方面：尺寸精度：指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。形状精度：指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。位置精度：指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合程度。5．1机械加工精度5．1．2获得加工精度的方法1.获得尺寸精度的方法(1)试切法(2)调整法(3)定尺寸法(4)自动控制法5．1机械加工精度2.获得形状精度的方法（1）轨迹法（2）成形法（3）展成法3.获得位置精度的方法（1）根据工件加工过的表面进行找正的方法；（2）工件的位置精度由夹具来保证。5．1机械加工精度5．1．3影响加工精度的原始误差1.与工艺系统本身初始状态有关的原始误差（1）原理误差即加工方法原理上存在的误差。（2）工艺系统几何误差它可归纳为两类：

①工件与刀具的相对位置在静态下已存在的误差②工件与刀具的相对位置在运动状态下存在的误差2.与切削过程有关的原始误差（1）工艺系统力效应引起的变形（2）工艺系统热效应引起的变形，5．1机械加工精度5．1．4加工原理误差1.采用近似的加工运动造成的误差

如在车削或磨削模数螺纹时，由于其导程t=πm,式中有π这个无理因子，在用配换齿轮来得到导程数值时，就存在原理误差。2.采用近似的刀具轮廓造成的误差如用滚刀滚切渐开线齿轮时，为了滚刀的制造方便，多用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆来代替渐开线基本蜗杆，从而产生了加工原理误差。5．1机械加工精度5．1．5机床的几何误差主轴回转运动误差1.主轴回转运动误差（1）主轴回转精度的概念（2）影响主轴回转精度的主要因素（3）提高主轴回转精度的措施2.导轨的导向误差3．传动链传动误差5．1机械加工精度5．1．6刀具、夹具的制造误差及磨损定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀及槽铣刀等）的尺寸误差，直接影响被加工零件的尺寸精度2.成形刀（成形刀、成形铣刀以及齿轮滚刀等）的误差，主要影响被加工面的形状精度。3.夹具的制造误差对被加工零件的精度影响较大。4.刀具的磨损会直接影响刀具相对被加工表面的位置，造成被加工零件的尺寸误差；夹具的磨损会引起工件的定位误差。

5．1机械加工精度5．1．7工艺系统受力变形引起的加工误差1．切削过程中受力点位置变化引起的加工误差。（1）在两顶尖车削粗而短的光轴时，工艺系统的总变形完全取决于机床头、尾架和刀架的变形。工件产生的误差为双曲线圆柱度误差。（2）在两顶尖间车削细长轴时，由于工件细长，刚度小，在切削力作用下，其变形大大超过机床、夹具和刀具的受力变形。

5．1机械加工精度工件的轴线将会产生弯曲变形，根据材料力学的计算公式可得其变形量为：y=Fy/3EI=(L-x)2x2/L车刀车至x=L/2处时工件产生的变形最大，工件呈中间粗、两头细的腰鼓形。图5-3车削细长轴时受力变形产生的加工误差5．1机械加工精度2．切削力大小变化引起的加工误差——误差复映工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状，但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化，从而导致切削力的变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。这种现象称为“误差复映规律”，所引起的加工误差称为“复映误差”。5．1机械加工精度

3．减小工艺系统受力变形的措施（1）提高工艺系统各部分的刚度①提高工件加工时的刚度例如车削细长轴时：减小工件支承长度为此常采用跟刀架或中心架及其他支承架。减小工件所受法向切削力通常可采取增大前角、主偏角选为90°以及适当减小进给量和切削深度等措施减小。采用反向走刀法使工件从原来的轴向受压变为轴向受拉②提高工件安装时的夹紧刚度

对薄壁件，夹紧时应选择适当的夹紧方法和夹紧部位，否则会产生很大的形状误差。③提高机床部件的刚度5．1机械加工精度由于工件本身有形状误差，用电磁吸盘吸紧时，工件产生弹性变形，磨削后松开工件，因弹性恢复工件表面仍有形状误差（翘曲）。解决办法是在工件和电磁吸盘之间垫入一薄橡皮（0.5mm以下）。当吸紧时，橡皮被压缩，工件变形减小，经几次反复磨削逐渐修正工件的翘曲，将工件磨平。图4—4薄板零件的磨削5．1机械加工精度5．1．8工艺系统受热变形引起的加工误差

1．工艺系统的热源（1）内部热源：切削热、摩擦热、派生热源（2）外部热源：环境温度、热辐射2．工艺系统的热平衡

工艺系统受各种热源影响，其温度逐步上升。但同时，它们也通过各种传热方式向周围散发热量。当单位时间内传入和散发的热量相等时，则认为工艺系统达到热平衡。5．1机械加工精度3．机床热变形引起的加工误差热源大致分为以下三种：（1）主要热源来自机床的主传动系统如普通机床、六角机床、铣床、卧式镗床、坐标镗床等。（2）主要热源来自机床导轨的摩擦如龙门刨床、立式车床等。（3）主要热源来自液压系统如各种液压机床。

热源的热量，一部分传给周围介质，一部分传给热源近处的机床零部件和刀具，以致产生热变形，影响加工精度。

5．1机械加工精度4．刀具热变形及对加工精度的影响（1）刀具连续工作时（2）刀具间歇工作5．工件热变形引起的加工误差（1）工件均匀受热（2）工件不均匀受热6．控制温度变化，均恒温度场必须采取措施控制工艺系统温度变化，保持温度稳定。使热变形产生的加工误差具有规律性，便于采取相应措施给予补偿。

5．1机械加工精度5．1．9工件残余应力引起的误差1．基本概念2.残余应力产生的原因

（1）毛坯制造中产生的残余应力（2）冷校直产生的残余应力（3）切削加工中产生的残余应力3．减少或消除残余应力的措施（1）采取时效处理（2）合理安排工艺路线（3）合理设计零件结构5．1机械加工精度5．1．10提高加工精度的工艺措施1．减少误差法2．误差补偿法或误差抵消法3．误差分组法

（1）误差复映，引起本工序误差；（2）定位误差扩大，引起本工序误差4．误差转移法5．“就地加工”法6．误差平均法作业5-1．叙述加工精度和加工误差的概念及它们之间的区别。5-2．表面质量包括哪几方面的含义？5-3．机床几何误差有哪几项？各项误差对加工精度有何影响？5-4．工艺系统受力变形对加工精度有何影响？5-5．工艺系统受热变形对加工精度有何影响？5-6．在车床上用两顶尖安装车削轴类零件时，出现图4-6所示误差的原因是什么