1、第三章 机械加工质量,31机械加工精度概念 一、精度与加工误差： 1.加工精度：指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的相符程度。 2.加工误差： 3.形状位置精度及尺寸公差的关系：形状误差应该限制在位置公差内，位置公差要限制在尺寸公差内。既形状公差位置公差尺寸公差。 二、原始误差： 1.原始误差的含义：指工艺系统的各种误差。 2.原始误差主要有：工艺系统的受力、受热引起的误差变形等。,32产生加工误差的主要因素,一、原理误差： 1.定义：指采用近似的成形运动或近似刀具轮廓进行加工而产生的误差。 2.特点：简化机床、刀具结构；提高效率和效益。 二、机床的几何误差： 1.导轨误差： 导轨在水平
2、、垂直平面内直线度误差（3-2）；主轴与导轨平行度误差（3-4）。 2.机床的主轴回转误差 定义：指主轴实际回转轴线相对理论回转轴线的“漂移”。 分类：轴向窜动；径向跳动；角度摆动。 影响因素：主轴误差、 轴承误差及热变形误差。 3. 传动链误差：传动元件、制造、安装误差。 三、其它误差：刀具、夹具和测量调整误差。,四、工艺系统受力变形引起的误差,1.工艺系统的定义：由机床、夹具、工件和刀具构成的系统为工艺系统。 2.物体刚度的定义：物体抵抗外力欲使其变形的能力。 3.工艺系统的刚度：零件加工表面法向法向分力,与刀具在切削力的作用下,相对工件在该方向的位移y的比值。 4.工艺系统刚度的一般表达
3、式： Js= F y / y 5.影响机床部件刚度因素1）连接表面接触变形的影响。2）部件中薄弱零件的影响。3）间隙、摩擦力的影响。,6.工艺系统受力变形引起的加工误差：1）由于切削力着力点位置变化而使零件产生形状误差。2）由于切削力大小变化引起的加工误差：a.毛坯几何形状引起的切削力变化。b.由于材料硬度不均引起切削力变化。C.刀具变形引起的误差。3）其它力引起的加工误差a.重力、夹紧力引起的加工误差。b.惯性力、传动力引起加误差。C.误差复映现象：,五、工艺系统受热变形引起的误差,1.工艺系统热源及热平衡1)热源：内部热源：切削热由刀具与工件、切削摩擦产生；摩擦热由运动部分摩擦产生。外部热
4、源：环境温度指工作环境；热辐射指太阳光辐射。2)热平衡：Q吸 = Q散 2.机床热变形引起的加工误差1)主轴热变形而产生的加工误差。2)导轨热变形而产生的加工误差。,3.工件热变形引起的加工误差：1)轴类零件易产生形状、尺寸误差。2)丝杠易产生螺距累积误差。3)床身导轨面的磨削，导轨易产生直线度误差。4)薄圆环磨削，易产生圆度误差。 4.减少热变形的措施：减少切削热；降低摩擦热；隔离热源；强制冷却；恒温加工；热补偿法等。,六、工件内应力产生加工误差,1.内应力的概念 1）内应力的含义：指除去载荷后，存在工件内的应力。 2）内应力来源及特点来源：金属内部组织发生不均匀变化而产生。特点：是一种不稳
5、定状态。 2.内应力产生的原因：毛坯制造、冷校直、机械加工等易产生内应力。 3.消除内应力的方法1）合理设计的零件结构。2）采用时效处理、退火和正火的热处理方法。3）合理安排机械加工工艺。,33表面质量的含义及影响因素,一、表面质量含义：是零件加工后表面层状态完整性的表怔。它主要包括表面的几何特征和表层物理力学性能。 1.表面的几何特征 1)表面粗糙度：指已加工面的微观几何形状误差。 2)表面波度：即介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。 2.表层物理力学性能 1)加工硬化：工件加工后表面强度、硬度提高象。 2)表面层的残余应力指机械加工中工件表面层所产生的残余应力。 3)
6、表面层金相组织变化。加工后工件表层金属的金相组织发生了变化。,二、影响表面粗糙度的因素及控制,1.影响表面粗糙度的主要因素1)几何因素：是刀刃和工件相对运动轨迹所形成的残面积。2)物理因素：是在加工过程中在工件表面产生塑性变形，并产生积屑瘤、鳞刺和振动等。 2积屑瘤1)积屑瘤定义在一定的条件下切削塑性金属时，由于前刀面挤压及摩擦的作用，使切屑底层中的一部分金属停滞和堆积在切削刃口附近，形成硬块，能代替 切削刃进行切削，这个硬块称为切屑瘤。,2）积屑瘤产生的原因切屑底面对前刀面强烈摩擦，当接触面达到一定温度和压力时，表面产生粘结现象，形成积屑瘤。 3)积屑瘤的特点：不稳定性，4)积屑瘤的控制措施
7、：提高工件材料硬度；选择低、高速切削；采用切削液；增大前角，减小切削厚度等。 3.降低表面粗糙度值的主要措施1)选择合理的切削用量：采用小进给量；低、高速切削；防止打滑现象。2)选择合理的刀具几何参数：增大刃倾；刀尖圆弧半径；减小主偏、副偏角等。3)改善工件材料的性能采用合理的热处理方法改善材料的性能。4)合理选择切削液5)选择合适刀具材料,三、影响表层物理力学性能因素,1.加工硬化：1）产生的原因：金属层在切削力作用下产生变形。2）加工硬化表示方法：常用硬化层深度hd和硬化程度N表示。3）影响加工硬化的主要因素：刀具、切削用量、工件材料： 2.表面层的残余应力1）表面层残余应力产生的原因：冷
8、态塑变、热态塑变、金相组织变化：2）影响表面层残余应力的因素：切削加工、磨削加工、工件材料：,3.加工表面层金相组织变化及烧伤： 1）表面层金相组织变化的原因：主要是加工时，产生大量的热量使工件表面温度升高，达到组织转变温度而产生的。 2）表面烧伤的形式有回火烧伤；淬火烧伤；退火烧伤。 4.表面强化的措施 1）滚压加工：利用具有较高硬度的滚轮或滚珠对工件表面进行加工使其产生塑性。 2）喷丸强化： 利用大量高速运动的珠丸撞击工件表面，使之产生冷应层和残余压应力的一种加工方法。,四、机械加工中振动,1.强迫振动：1）含义：是由工艺系统内，外部周期交变的激振力（振源）作用下引起的振动。2）产生的原因
9、： 机床上高速回转件的不平衡；传动系统中误差；切削力的变化；外部振源。3）强迫振动的特点：a.振动自身不能引起干扰力的变化，干扰力停止，振动停止。b.强迫振动的频率与外界干扰力频率相同。c.强迫振动的振幅大小与初始条件无关，主要取决于干扰力的频率与系统固有频率的比值。当=1时振幅大，这种现象称共振。4）减少强迫振动的措施：消除振源；提高刚度；隔振；采用减振器和阻尼器等。,2.自激振动1）定义：由振动系统本身产生的交变力激发和维持的振动。2）特点：a .是一种不衰减的振动；b.频率等于固有频率；c.振幅大小取决于输入和消耗能量对比，输入能量大于消耗能量振动能维持，否则停止。3）减轻和消除的措施：
10、a.合理选择切削用量：VC或VC，则振动；f，则振动；ap，则振幅A。b.合理的选择刀具的几何参数：前角和主偏角增大，则振幅减小；的后角和刀尖圆弧半径减小，则振幅减小。c.提高系统刚度和采用减振装置。,34表面质量对零件使用性能的影响,一、表面质量对零件耐磨性的影响 1.表面糙度Ra的影响：表面糙度Ra提高，则耐磨性降低。 2.冷作硬化的影响：冷硬现象提高耐磨性。 二、表面质量对耐蚀性影响： 1. 表面糙度Ra的影响：Ra增大，则耐蚀降低。 2. 残余应力的影响：压应力提高，拉应力降低。 三、表面质量对疲劳强度的影响增大Ra值、冷硬现象存在、压应力都提高疲劳强度，拉应力则疲劳强度降低。 四、表面质量对配合精度的影响： 1. 增大Ra值，则配合精度降低。 2.残余应力存在，也能改变配合精度。,
