【正文】 第三章 機械加工質(zhì)量 概 述 一、加工精度 ?機械加工質(zhì)量：加工精度和表面質(zhì)量 ?加工精度：零件在加工以后的幾何參數(shù)（尺寸、形狀和 位置）的實際值與理想值的符合程度。 ?加工誤差：零件加工后的幾何參數(shù)的實際值與理想值的偏離程度。 ?加工精度包括：（ 1）尺寸精度 （ 2）形狀精度 （ 3）位置精度 ?宏觀幾何形狀誤差（平面度、圓度等） — 波長 /波高＞ 1000 ?波度 — 波長 /波高 =50～ 1000；且具有周期特性 ?表面粗糙度 —— 波長 /波高＜ 50 a） 波度 b） 表面粗糙度 圖 1 零件加工表面的粗糙度與波度 RZ λ Hλ RZ （ 3）表面層的物理機械性能：包括表面層的冷作硬化，表面層的殘余應力。 二、表面質(zhì)量 ? 表面質(zhì)量是指機械加工后零件表面層的狀況，包括： （ 1）表面粗糙度：微觀幾何形狀誤差 （ 2）波度：中間幾何形狀誤差 產(chǎn)生加工誤差的主要因素 yd ??? 2 一 、 機床誤差 1. 導軌誤差 （ 1）導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差（導軌在水平面內(nèi)的彎曲）（ 圖 3）（ 圖 17） 直徑誤差： ?原始誤差： 工藝系統(tǒng)本身的誤差。原始誤差通過加工過程直接反映到工件上就成為 加工誤差 。 圖 3 臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運動 1— 主軸箱 2— 夾盤 3— 刀架 4— 后頂尖 5— 尾座 6— 床身 7— 光杠 8— 絲杠 9— 溜板箱 10— 底座 11— 進給箱 X Z n ◆ 普通車床 ΔY ΔY o D ΔR 水平面 導軌水平面內(nèi)直線度 圖 17 導軌在水平面內(nèi)直線度誤差 222 )2()2( zdyd ?????22 zyyd ?????2y?dzy 2??? （ 2）導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差（導軌在垂直面內(nèi)的彎曲）（ 圖 18） 由 知 略去 則 oab ? 垂直平面 導軌垂直面直線度 ΔZ d ΔY ΔZ 圖 18 導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差 R d/2 設：△ Y= ， R=50mm 則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差 △ Y = △ Z= 則由于切向原始誤差產(chǎn)生的加工誤差 △ Y =△ Z2/d = 此值完全可以忽略不計。由于△ Z2數(shù)值很小，因此該誤差對工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。 Lak 2??2220 tgxrr x ?? )/( 22220 Lbxrr x ??xr1)( 202202??bLrxry022220 rLbxrr ???? 2. 機床主軸軸線與導軌的平行度誤差 (1)主軸軸線與導軌在水平面內(nèi)不平行 工件被加工成錐體，錐度為 (2)主軸軸線與導軌在垂直面內(nèi)不平行 OX為工件軸線， AC為刀尖運動軌跡 則任意位置 x處的半徑： 以 y代替 則得： 任意位置 x處半徑方向的加工誤差為： 或 b ， L b tg 主軸軸線與導軌在垂直面內(nèi) L長度的平行度誤差 式中 — ? ? （ 1）主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 ? 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn) 軸 線對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。 ? 為便于研究，可將主軸回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本型式。 b） 軸向竄動 a）徑向跳動 c）角度擺動 圖 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 3. 主軸回轉(zhuǎn)誤差 ?實際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實際回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運動所產(chǎn)生的位移（即誤差）是一個瞬時值。 A B （ 2） 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 內(nèi)外滾道圓度誤差 、 滾動體形狀及尺寸誤差 圖 19 軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動 ★ 滑動軸承 ?鏜床（圖 20） —— 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動 圖 20 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動 ★ 滾動軸承 ?車床（圖 19） —— 軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動 ★ 其他因素 軸承孔 、 軸徑圓度誤差；軸承孔同軸度誤差；軸肩 、 隔套 端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差；裝配質(zhì)量等 。 刀具 誤差 一般刀具 定尺寸刀具 成形刀具 展成法刀具 如普通車刀、單刃 鏜刀和面銑刀等的制 造誤差對加工精度沒有 直接影響， 但磨損后對 工件尺寸或形狀精度有 一定影響。 定尺寸刀具（如鉆 頭、鉸刀、圓孔拉刀等） 的尺寸誤差直接影響被 加工工件的尺寸精度。 尺寸磨損和刀具的安裝， 也會影響加工精度。 成形刀具（如成形車 刀、成形銑刀、盤形齒 輪銑刀等）的形狀誤差、 安裝誤差、 磨損 影響被 加工面的形狀精度。 展成法刀具（如齒輪 滾刀、插齒刀等）加工齒 輪時，刀具的 形狀誤差、 安裝誤差、磨損影響被 加工面的形狀精度。 二、刀具誤差 ?切削過程中刀具在切除工件上的金屬層，同時工件與切屑也對刀具起作用，使刀具磨損。刀具嚴重磨損，會縮短刀具使用時間、惡化加工表面質(zhì)量、增加刀具材料損耗、增大切削力、增大切削溫度、產(chǎn)生振動。 因此，刀具磨損是影響生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和成本的一個重要因素。 ?刀具磨損三個階段： （ Ⅰ 段） 初期磨損階段 在開始切削的短時間內(nèi)，磨損較快。這是由于刀具表面粗糙不平或表層組織不耐磨引起的。 （ Ⅱ 段） 正常磨損階段 隨著切削時間增長，磨損量以較均勻的速度加大。這是由于刀具表面磨平后，接觸面增大，壓強減小所致。 （ Ⅲ 段） 急劇磨損階段 磨損量達到一定數(shù)值后，磨損急損加速、繼而刀具損壞。這是由于切削時間過長，磨損嚴重，切削溫度劇增，刀具強度，硬度降低所致。 圖 車刀的尺寸磨損 圖 車刀磨損過程 工藝系統(tǒng)： 機床、夾具、 工件、刀具 外力： 切削力、傳動力、慣性力、夾緊力、重力 產(chǎn)生加工誤差 破壞了刀具、工件間相對位置 三、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差 工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象 )()(工件的法線壓移綜合作用下刀具相對于在法向切削力zyxys 、F、FFyFJ ?sJsJ 工藝系統(tǒng)的剛度：在外力作用下，工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力。 式中 —— 工藝系統(tǒng)剛度， [ ]為 工精度的影響 （ 1）機床的剛度計算 機床壓移量 dxj yyy ?? （ 31） 1 ? mm N . Kyy tx ??EHADBA 39。39。39。 ?? 和LxyyKtw?? )( tw yyLxK ??)( twtx yyLxyy ???yF)( xLFLF yA ?? xFLF yB ?)( L xLFF yA ?? LxFFyB ?而 由相似三角形 求出： 所以 故 （ 32） 設 分別為由切削力 在床頭和尾架處所引起 或 BA、FF 的壓力，則： tAtJFy ?wBw jFy ?)( L xLJFytyt?? )(LxJFywyw ?所以 代入 (32)并整理得： 22 )()(LxJFLxLJFywytyx ??? 將式（ 33）及 dyd JFy ?dywytyj JFLxJFLxLJFy ???? 22 )()( （ 33） 代入式（ 31）得： 因 dwtjyjJLxJLxLJyFJ1)(1)(1122 ?????為： 故任意點即離床頭為 x處的機床剛度 jJ（ 34） 2Lx ?dwtjJJJLJ1)11(411)2(???tdjJJJ 11 1)0(??wdjJJLJ 11 1)(??0xwtwJJ