【正文】 第四章 機(jī)械加工質(zhì)量及其控制 機(jī)械加工質(zhì)量概述 機(jī)械加工精度的影響因素 機(jī)床幾何誤差及其對(duì)加工精度的影響 工藝系統(tǒng)受力變形與受熱變形對(duì)加工精度的影響 工件內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工精度影響 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 機(jī)械加工表面質(zhì)量 學(xué)習(xí)指南 ? 機(jī)械加工質(zhì)量主要包括加工精度和加工表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。 ? 在影響 機(jī)械加工精度 的諸多誤差因素中， 機(jī)床的幾何誤差 、 工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形 占有突出的位置，學(xué)習(xí)者應(yīng)了解這些誤差因素是如何影響加工誤差的。 ? 在影響 機(jī)械加工表面質(zhì)量 的諸多因素中，切削用量、刀具幾何角度以及工件、刀具材料等起重要作用，學(xué)習(xí)者應(yīng)了解這些因素對(duì)加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律。 ? 應(yīng)學(xué)會(huì)分析加工誤差產(chǎn)生的物理原因，從而找出控制加工誤差的方法。同時(shí)還應(yīng)學(xué)會(huì)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 對(duì)加工誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 ，以從加工誤差的統(tǒng)計(jì)特征，確定出加工誤差的變化規(guī)律及可能采取的 控制方法 。 機(jī)械加工質(zhì)量概述 學(xué)習(xí)要點(diǎn)： ? 掌握機(jī)械加工質(zhì)量和加工精度的概念 ? 熟知尺寸精度、形狀精度和位置精度的獲得方法 ? 了解表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響。 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 機(jī)械加工質(zhì)量的內(nèi)涵 機(jī)械加工后最外層表面與周圍環(huán)境界面的幾何形狀誤差 波度 ：介于宏觀幾何形狀誤差與微觀表面粗糙度之間的幾何形狀誤差 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 零件加工表面的粗糙度和波度 波度：波長(zhǎng) ?，波高 H? 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 機(jī)械加工質(zhì)量的內(nèi)涵 機(jī)械加工后，零件一定深度表面層的物理力學(xué)性質(zhì)等方面的質(zhì)量與基體相比發(fā)生的變化，稱 加工變質(zhì)層 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 加工變質(zhì)層的構(gòu)成情況 （ P116） 變質(zhì)層 構(gòu)成 厚度 成因 吸附層 污染層、化合物層、物理化學(xué)吸附層、異物嵌入層（積屑瘤碎片、磨粒嵌入） 8?m 外界因素 結(jié)晶組織變化層（壓縮層） 非晶體層、微細(xì)結(jié)晶層、位錯(cuò)密度升高層、孿晶層、便面合金化層、纖維化層、相變層、再結(jié)晶層 幾十至幾百微米 切削力引起塑性變形 應(yīng)力變質(zhì)層 殘余應(yīng)力層 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 加工精度及加工誤差 零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和各表面間相互位置）與理想幾何參數(shù)（形狀、位置無(wú)誤差，尺寸位于零件圖紙規(guī)定的公差帶中心）的 符合 程度 ? 加工精度 不符合 程度 ? 加工誤差 符合程度高，加工精度高； 加工精度高，加工誤差小。 形狀誤差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)； 位置誤差應(yīng)限制在尺寸誤差范圍之內(nèi)。 如不作特殊說(shuō)明，零件的形狀誤差和位置誤差不應(yīng)大于零件尺寸公差的二分之一。如對(duì)零件的形狀誤差或位置誤差有特別要求，應(yīng)在尺寸公差之外另加標(biāo)注。 如圖所示夾具底板零件，其頂面于底面之間的距離尺寸為自由公差，但其頂面對(duì)底面的平行度誤差要求很高，需特別加以標(biāo)注。 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 機(jī)械加工精度的獲得方法 ?尺寸精度 （ 1）試切法 （ 2）調(diào)整法 （ 3）定尺寸刀具法 零件加工表面尺寸由刀具確定，孔（鉆、擴(kuò)、鉸）；鍵槽（鍵槽銑刀）；成形刀具（成型表面） （ 4）自動(dòng)控制法 數(shù)控加工（尺寸測(cè)量裝置 +進(jìn)給機(jī)構(gòu) +控制裝置 ?加工過(guò)程中的尺寸測(cè)量 +刀具補(bǔ)償調(diào)整 ） B A 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 機(jī)械加工精度的獲得方法 ?形狀精度 （ 1）成形運(yùn)動(dòng)法：刀具相對(duì)于工件有規(guī)律的切削成形運(yùn)動(dòng) 例：軌跡法、展成法、相切法和成形刀具法 （ 2）非成形運(yùn)動(dòng)法：通過(guò)表面形狀檢驗(yàn)，人工修整加工 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 機(jī)械加工精度的獲得方法 ?形狀精度 （ 1）成形運(yùn)動(dòng)法：刀具相對(duì)于工件有規(guī)律的切削成形運(yùn)動(dòng) 例：軌跡法、展成法、相切法和成形刀具法 （ 2）非成形運(yùn)動(dòng)法：通過(guò)表面形狀檢驗(yàn)，人工修整加工 例：樣板加工 效率低，但當(dāng)零件形狀精度要求很高（高于機(jī)床設(shè)備所能提供的成形運(yùn)動(dòng)精度）時(shí)采用 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 機(jī)械加工精度的獲得方法 ?位置精度 （ 1）一次裝夾獲得法 零件表面的位置精度在一次裝夾中由刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系保證； （ 2）多次裝夾獲得法 通過(guò)道具相對(duì)工件的成形運(yùn)動(dòng)與工件定位基準(zhǔn)面之間的位置關(guān)系來(lái)保證零件表面的位置精度 （ 3）非成形運(yùn)動(dòng)法 人工修整，反復(fù)檢測(cè)、加工 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 一次裝夾獲得法 車床上一次安裝車外圓和端面，則端面相對(duì)于外圓表面的垂直度由車床橫向溜板運(yùn)動(dòng)軌跡與車床主軸回轉(zhuǎn)中心線的垂直度來(lái)保證 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 機(jī)械加工精度的獲得方法 ?位置精度 （ 1）一次裝夾獲得法 零件表面的位置精度在一次裝夾中由刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系保證； （ 2）多次裝夾獲得法 通過(guò)刀具相對(duì)工件的成形運(yùn)動(dòng)與工件定位基準(zhǔn)面之間的位置關(guān)系來(lái)保證零件表面的位置精度 （ 3）非成形運(yùn)動(dòng)法 人工修整，反復(fù)檢測(cè)、加工 機(jī)械加工質(zhì)量概述 ? 多次裝夾獲得法 // 互為基準(zhǔn)，經(jīng)三次反復(fù)加工，保證兩平面平行度 A ? A 選擇頂尖孔為基準(zhǔn)，在調(diào)頭的兩次裝夾中統(tǒng)一基準(zhǔn)，磨軸上兩軸頸，保證兩軸頸的同軸度要求。 機(jī)械加工精度的影響因素 ? 學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 掌握 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)原始誤差 的概念，掌握工藝系統(tǒng)原始誤差（包括靜誤差和動(dòng)誤差）對(duì)機(jī)械加工精度的影響及控制方法，深刻理解和掌握 誤差敏感方向 的概念及其在機(jī)械加工精度分析中的應(yīng)用。 機(jī)械加工精度的影響因素 ? 概念：機(jī)械加工工藝系統(tǒng) 加工過(guò)程中，由機(jī)床、夾具、刀具、量具和工件構(gòu)成的封閉系統(tǒng)稱為機(jī)械加工工藝系統(tǒng) 機(jī)械加工精度的影響因素 ? 工藝系統(tǒng)原始誤差 零件未加工前工藝系統(tǒng)本身所具有的誤差 例：數(shù)控插補(bǔ)加工、相切法和范成法加工 工藝系統(tǒng)靜誤差 工藝系統(tǒng)原有精度被破壞而產(chǎn)生的附加誤差因素 工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差 機(jī)械加工精度的影響因素 ? 誤差敏感方向 ? 切削加工過(guò)程中，由于各種原始誤差的影響，會(huì)使刀具和工件之間正確的幾何關(guān)系遭到破壞，引起加工誤差。 ? 不同方向的原始誤差，對(duì)加工誤差的影響程度不同。 ? 當(dāng)原始誤差與工序尺寸方向一致時(shí)，原始誤差對(duì)加工精度的影響最大。 △x x y R A’’ A Ro O A’ 例：車削加工，工件回轉(zhuǎn)軸線 O，刀尖正確位置 A △y 機(jī)械加工精度的影響因素 ? 誤差敏感方向 ?刀尖由 A移至 A’或A’’導(dǎo)致的工件半徑上的誤差是一樣的，為△ R △x x y R A’’ A Ro O A’ 例：車削加工，工件回轉(zhuǎn)軸線 O，刀尖正確位置 A △y 設(shè)： Ro=25mm，△ y= 則： △ R= 機(jī)械加工精度的影響因素 ? 誤差敏感方向 △x x y R A’’ A Ro O A’ 例：車削加工，工件回轉(zhuǎn)軸線 O，刀尖正確位置 A △y 當(dāng)原始誤差的方向在加工表面法線方向時(shí)，引起的加工誤差最大。 當(dāng)原始誤差的方向在加工表面切線方向時(shí)，引起的加工誤差最小，可以忽略不計(jì) 影響加工精度最大的方向（即通過(guò)刀刃的加工表面的法向）稱為誤差敏感方向。 機(jī)床幾何誤差及其對(duì)加工精度的影響 學(xué)習(xí)要點(diǎn)： ? 掌握機(jī)床 主軸回轉(zhuǎn)精度 的概念及對(duì)加工精度的影響，了解主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的原因及提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施； ? 掌握 機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向精度 的概念及對(duì)加工精度的影響，掌握機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)之間的位置關(guān)系精度及其對(duì)加工精度的影響，了解提高這些精度的措施。 機(jī)床幾何誤差及其對(duì)加工精度的影響 ? 機(jī)床幾何原始誤差 ?基本成形運(yùn)動(dòng)自身誤差 ?主軸回轉(zhuǎn)誤差 ?直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)誤差 ?成形運(yùn)動(dòng)之間的相對(duì)誤差 ?縱向進(jìn)給與主軸軸線不平行 ?縱向、橫向進(jìn)給不垂直 n f 機(jī)床幾何誤差及其對(duì)加工精度的影響 ? 機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度 n 主軸 O ? 機(jī)床主軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在任一截面上若只有一點(diǎn) O的速度為零，則該點(diǎn)為主軸的回轉(zhuǎn)中心。 ?由于主軸回轉(zhuǎn)誤差，回轉(zhuǎn)中心的位置時(shí)刻變動(dòng)，為瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心。 ?主軸回轉(zhuǎn)精度高低，以規(guī)定測(cè)量截面內(nèi)，主軸瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心相對(duì)于其平均位置來(lái)衡量 機(jī)床幾何誤差及其對(duì)加工精度的影響 ? 主軸回轉(zhuǎn)誤差 三種形式 舉例 …… 舉例 ……