ch6机械加工质量

机械加工质量机械制造技术基础5/12/20241西安科技大学机械制造工程学院6

机械加工质量本讲提要6.1机械加工概述6.2影响加工精度和质量的因素6.3提高加工精度和表面质量的途径本讲重点5/12/20242西安科技大学机械制造工程学院6.1机械加工概述6.1.1加工精度和表面质量的概念6.1.2加工精度和表面质量对零件使用性能的影响5/12/20243西安科技大学机械制造工程学院6.1.1加工精度和表面质量的概念零件的机械加工质量主要指机械加工精度和表面质量【加工精度】加工的实际几何参数（尺寸、几何形状，表面相互位置）与理想零件的几何参数相符合的程度。符合程度越高，加工精度越高二者之差称为加工误差5/12/20244西安科技大学机械制造工程学院6.1.1加工精度和表面质量的概念【表面质量】指零件表面几何特征和物理力学性能。主要包括两方面内容几何形状误差表面粗糙度：微观几何形状误差波度：微观和宏观之间的周期性几何形状误差表面层的物理机械性能变化加工硬化金相组织变化残余应力5/12/20245西安科技大学机械制造工程学院6.1.2加工精度和表面质量对零件使用性能的影响6.1.2.1对零件耐磨性的影响6.1.2.2对配合性质的影响6.1.2.3对零件疲劳强度的影响6.1.2.4对零件耐腐蚀性能的影响6.1.2.5对工作精度的影响5/12/20246西安科技大学机械制造工程学院6.1.2.1对零件耐磨性的影响加工硬化使得表面层的显微硬度增加，表面耐磨性有所提高金相组织变化会改变硬度，影响耐磨性零件几何形状精度和表面位置精度影响配合表面实际接触面积，影响表面耐磨性5/12/20247西安科技大学机械制造工程学院6.1.2.2对配合性质的影响对配合零件，尺寸、形状精度直接影响配合间隙和过盈的大小，对配合精度起决定性作用表面粗糙度太大，影响配合零件的实际配合性质对于间隙配合，初期磨损很大，配合间隙很快增大，改变应有配合性质，影响配合的稳定性对于过盈配合，影响过盈配合的可靠性，降低联接强度5/12/20248西安科技大学机械制造工程学院6.1.2.3对零件疲劳强度的影响降低表面粗糙度，可以提高疲劳强度表面残余压应力能够抵消部分载荷拉应力，提高疲劳强度而表面残余拉应力则降低疲劳强度冷作硬化能够提高疲劳强度5/12/20249西安科技大学机械制造工程学院6.1.2.4对零件耐腐蚀性能的影响表面粗糙度越大，耐腐蚀性能越低表面残余压应力能使表面显微裂纹合拢，降低表面层对腐蚀作用的敏感性，提高耐腐蚀性能相反，表面残余拉应力降低耐腐蚀性能5/12/202410西安科技大学机械制造工程学院6.1.2.5对工作精度的影响对于轴孔类配合，位置精度直接影响零件的工作精度表面粗糙度小，可使摩擦系数降低，提高配合表面的运灵活性，提高工件表面的接触刚度，提高零件的工作精度零件形状精度高，提高了配合间的接触刚度，提高工作精度表面过大的残余应力，降低零件工作精度5/12/202411西安科技大学机械制造工程学院6.2影响加工精度和质量的因素6.2.1加工精度的影响因素和加工误差的统计分析机械加工中，由机床、刀具、夹具、量具和工件组成的系统称为工艺系统工艺系统在加工中的任何误差，都将影响零件的加工精度5/12/202412西安科技大学机械制造工程学院6.2.1.1工艺系统的几何误差一、原理误差原理误差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。例如滚齿用的齿轮滚刀，就有两种误差，一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓近似造形误差；二是由于滚刀切削刃数有限，切削是不连续的，因而滚切出的齿轮齿形不是光滑的渐开线，而是折线。成形车刀、成形铣刀也采用了近似的刀具轮廓。采用近似的成形运动和刀具刃形，不但可以简化机床或刀具的结构，而且能提高生产效率和加工的经济效益。5/12/202413西安科技大学机械制造工程学院二、机床的几何误差5/12/202414西安科技大学机械制造工程学院三、调整误差机械加工中存在着很多工艺系统的调整问题，由于任何一次调整工作不可能绝对准确，所以存在误差。这种误差称为调整误差。引起调整误差的因素很多，例如调整时所用的刻度盘、行程机构的精度以及与他们配合使用的离合器、电器开关、控制开关等的灵敏度。5/12/202415西安科技大学机械制造工程学院四、刀具夹具的制造误差及工件的安装误差机械加工中常用的刀具有：一般刀具、定尺寸刀具及成形刀具。一般刀具（如车刀、镗刀、铣刀等）的制造误差对加工精度没有直接的影响。定尺寸刀具（如钻头、绞刀、拉刀及槽铣等）的尺寸误差直接影响被加工零件的尺寸精度。同时刀具的工作条件，如机床主轴的跳动因刀具安装不当引起的径向或端面圆跳动等都会使加工面的尺寸扩大。成形刀具（如成形刀、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。夹具的制造误差一般是指定位元件、导向元件及夹具体等零件的加工和装配误差。工件的安装误差，包括工件的定位误差和夹紧误差。5/12/202416西安科技大学机械制造工程学院五、工艺系统磨损所引起的误差机床在长期使用中，由于各部件的结构、工作条件和维护情况等各方面的不同，形成各表面间不同程度的磨损。这些磨损必将扩大机床的原始误差，影响零件的各项加工精度。夹具和量具使用中的磨损，将会引起工件的定位误差和测量误差。刀具的磨损，会直接影响刀具相对被加工表面的位置，造成一批零件的尺寸误差。长的轴类零件，由于刀具的磨损还会造成形状误差。5/12/202417西安科技大学机械制造工程学院6.2.1加工精度的影响因素和加工误差的统计分析工艺系统的误差机床的几何误差：微量进给误差，成形运动误差，磨损误差工件安装误差测量误差切削力和切削热引起的误差分两部分：1与工艺系统本身的结构和状态有关的误差2与切削过程有关的误差5/12/202418西安科技大学机械制造工程学院6.2.1加工精度的影响因素和加工误差的统计分析按照误差性质分四方面工艺系统的几何误差：加工方法原理误差，机床的几何误差，调整误差，刀具和夹具的制造误差，工件的安装误差，工艺系统磨损引起的误差工艺系统受力变形引起的误差工艺系统受热变形引起的误差工件内应力引起的误差：零件毛坯制造和切削加工中的内应力引起的误差5/12/202419西安科技大学机械制造工程学院6.2.1.5机械加工误差的统计分析1.加工误差的性质2.分布曲线法3.点图法（1）加工误差的性质按照加工误差的性质可以分为两大类：系统误差随机误差5/12/202420西安科技大学机械制造工程学院系统误差指在顺次加工一批工件时，所产生的大小和方向不变或按加工顺序作规律性变化的误差。分两类：常值系统误差：机床、夹具、刀具和量具本身的制造误差引起的加工误差变值系统误差：工艺系统的热变形、受力变形以及刀具磨损等随时间规律性的变化引起的加工误差5/12/202421西安科技大学机械制造工程学院随机误差相同的工艺过程条件下，加工一批零件产生大小和方向不同且无变化规律的加工误差。包括：毛坯误差复映工件定位误差夹紧误差多次调整引起的误差内应力引起的误差由切削过程中，由于被加工表面的几何形状或材料硬度不均匀引起切削力变化，从而将毛坯的误差复映到加工后的工件表面上。这种现象称为误差复映5/12/202422西安科技大学机械制造工程学院误差分析试验在排除变值系统误差的情况下加工一批零件，记录测量值按照一定尺寸间隔分组统计该组内零件数量(频数)，将其与总数量之比称作频率作直角坐标上按照分组间隔及频率描点，用直线一次联接各点，所得到的折线称为试验分布线试验表明，当分组间隔足够小时，试验分布线十分接近于正态分布曲线根据统计学知识可知，随机误差出现在的概率仅占0.27％，由于数值小，通常认为随机误差的实用分布范围是，即随机误差为5/12/202423西安科技大学机械制造工程学院分布曲线法和点图法分布曲线法是分组统计作点图，求点图法直接按测量次序统计作点图，用两条包含该点序列的直线间的尺寸方向的距离作为随机误差两法都是通过加工一批零件后对测量数值进行统计分析分析结果用于指导生产，采取补偿措施，提高加工精度5/12/202424西安科技大学机械制造工程学院6.3提高加工精度和表面质量的途