【正文】 車床刀架振動系統(tǒng) 刀尖沿橢圓軌跡 abcd 作順時針方向運動時 ， 因 x1 為低剛度主軸 ， 且位于切削力 F 與法向 X 的夾角 β 之內(nèi) ，切入半周期內(nèi) （ abc） 的平均切削厚度比切出半周期 （ cda） 的小 ， 系統(tǒng)有能量獲得 ， 使振動得以維持 。 （ 2）磨削裂紋 磨削淬火鋼、滲碳鋼及硬質(zhì)合金工件時，常常在垂直于磨削的方向上產(chǎn)生微小龜裂，嚴重時發(fā)展成 龜殼狀微裂紋 。 刀具刃口鈍圓半徑 rn 后刀面磨損寬度 VB 使第 Ⅲ 區(qū)變形復雜化 在 VB 和 CD段與后刀面接觸而使 塑變加劇 ， 甚至可引起表層的非晶質(zhì)化 、 纖維化及加工硬化 。 一般情況下，調(diào)整法加工后的零件 尺寸服從正態(tài)分布。 提高成形運動間速度關(guān)系精度的措施 盡量減少傳動件數(shù)目 ， 縮短傳動鏈長度 采用降速傳動 保證高精度的傳動零部件制造 、 總裝調(diào)試和維修 傳動誤差檢測與補償 40 題 1： 套筒零件如圖所示 。 對于間隙配合 ，經(jīng)初期磨損后 ， 間隙會有所增大 ， 嚴重時會影響密封性能或?qū)蚓?；對于過盈配合 ， 使計算所得過盈量與實際過盈量有所不同 ， 成為過渡配合甚至間隙配合 ， 從而可能影響過盈配合的連接強度 。機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 5章 機械加工質(zhì)量及其控制 FUNDAMENTALS OF MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY Machining Quality and its Control 1 概述 機械加工質(zhì)量的含義 表面 （ 微觀 ） 形貌 加工變質(zhì)層 零件質(zhì)量 裝配質(zhì)量 機械產(chǎn)品質(zhì)量 材料，金相組織 (材質(zhì) ) 加工精度，波紋度 ，表面粗糙度 (幾何 ) 加工精度 表面質(zhì)量 尺寸精度 形狀精度 位置精度 機械加工質(zhì)量 2 加工精度及其發(fā)展 車、銑 磨 CNC機床 研磨，工具磨 光學磨，金剛石車、磨 金剛石超精車、磨，電解加工 衍射光柵刻線機 電子束，離子束， X射線 分子束生長，離子注 掃描隧道技術(shù) ? ?埃113 nm 激光反射鏡平面度提高到 30nm， 表面粗糙度 降低到 10nm， 反射率將提高到 %以上 。 此外 ， 加工表面質(zhì)量對 零件接觸剛度 、 運動平穩(wěn)性 和 噪音等也有影響 。 本工序為最后工序 ， 欲在 這批工件上銑鍵槽 ， 定位方案見圖示 。其概率密度函數(shù)為： 221e21 ?????? ??? ???xxy)0,( ??????? ?x x x ( z ) 0 y T 6 ? ? ? 65 177。 77 機械加工表面粗糙度 及其降低的工藝措施 一、切削加工 刀具 操作者 環(huán)境 冷卻潤滑 工件 機床 夾具 切削用量 材料 表面粗糙度 幾何角度 安裝情況 材料 組織 剛性 精度 剛性 精度 功率 運動平穩(wěn)性 剛性 切削速度 進給量 背吃刀量 種類 用量 供給方式 質(zhì)量 振動 溫度 技術(shù)水平 精神狀態(tài) 78 H H )0(cotcot ε39。有的裂紋不在工件的外表面，而是在表面層下，用肉眼根本無法發(fā)現(xiàn)。 k1 = k2 無振動 k1 k2 無振動 k1 k2 振動 113 若在切削 （ 磨削 ） 過程中產(chǎn)生兩次走刀間的重疊現(xiàn)象 ， 則由于前次的波紋 ， 將引起后次的切厚發(fā)生變化 ， 使切削力改變而產(chǎn)生振動 。 能量抵消 能量抵消 消耗能量 獲得能量 振動 112 （ 2）振型耦合自激振動機理 實際生產(chǎn)中 ， 機械加工系統(tǒng)一般是具有不同剛度和阻尼的彈簧系統(tǒng) ， 具有不同方向性的各彈簧系統(tǒng)復合在一起 ， 滿足一定的組合條件就會產(chǎn)生自激振動 ， 這種復合在一起的自激振動機理稱振型耦合自激振動機理 。 如果這種拉應(yīng)力超過了工件材料的抗拉強度極限時，工件磨削表面就會產(chǎn)生裂紋 —— 磨削裂紋。 分流點 O以下的金屬經(jīng)嚴重的 擠壓摩擦產(chǎn)生塑變 ， 脫離后刀面后 ， 因深處基體的的彈性變形產(chǎn)生彈性恢復 Δh， 并留在加工表面上 。 系統(tǒng)誤差 在相同的工藝條件下加工一批工件，所產(chǎn)生的大小和 方向不變（ 常值 ），或按加工順序有規(guī)律的變化（ 變值 ） 的加工誤差 隨機誤差 在相同的工藝條件下加工一批工件，所產(chǎn)生的大小和 方向不同，且無規(guī)律變化的加工誤差 加工誤差的統(tǒng)計性質(zhì) 63 機械加工誤差的分布規(guī)律 正態(tài)分布 調(diào)整法加工時沒有某種優(yōu)勢因素的影響 平頂分布 加工過程中有顯著的變值系統(tǒng)誤差，如刀具磨損 雙峰分布 兩臺機床或兩次調(diào)整加工，精度不同，調(diào)整尺寸 不一致 偏態(tài)分布 加工過程受到人為干預(yù)，如試切法加工時的保全心理 在顯著熱變形至達到熱平衡期間進行加工 64 加工誤差的統(tǒng)計分析方法 統(tǒng)計分析方法 點圖分析法 分布曲線法 1． 分布曲線法 通過測量一批零件加工后的實際尺寸，做出尺寸分布曲線， 然后按照此曲線來判斷該加工方法所產(chǎn)生的加工誤差。 在 降速鏈中的低速傳動件誤差的影響最大。 12 （ 4） 影響配合性質(zhì) 影響配合性質(zhì)最主要因素是表面粗糙度 。 否則 ，壽命將大大縮短 磁頭與磁盤間的飛行高度在 50nm以下 ， 若進一步降低將使存儲容量呈指數(shù)倍增長 1kg精密陀螺轉(zhuǎn)子的偏心增加 ， 將引起100m的射程誤差和 50m的軌道誤差 4 5 機械加工精度的各項指標既有區(qū)別，又有聯(lián)系。 13 加工誤差與原始誤差 加工誤差 —— 加工后每個零件在尺寸 、 形狀 、 位置方面與理想零件的差值 。 定位元 件為水平放置的帶臺肩心軸 ， 心軸直徑 試求： 1． 所給定位方案的定位誤差 ， 并判斷能否滿足加 工要求； 2． 若所給定位方案不 能滿足要求 ， 試通 過分析計算給出合 理方案 。 3σ 原則 正態(tài)分布的隨機變量的分散范圍是 177。rr??? rf ?? )0(8 εε2?? rrf① 理論粗糙度 （ 1）切削加工表面粗糙度的成因 79 ② 積屑瘤的影響 積屑瘤對表面質(zhì)量的影響 ΔhD 過切量造成深淺、寬窄不均的犁溝，增大了表面粗糙度 積屑瘤周期性生成與脫落 碎片鑲嵌在已加工表面上，影響工件的表面質(zhì)量 高硬度積屑瘤脫落 造成刀具的粘結(jié)磨損，增大了加工表面粗糙度 80 ③ 鱗刺的影響 切削加工表面在切削速度方向產(chǎn)生的魚鱗片狀毛刺 其特點是晶粒與基體材料的晶粒相互交錯，無分界線 鱗刺的產(chǎn)生條件 刀具材料 高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具 工件材料 低（中）碳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金、紫銅 等塑性金屬 切削條件 切削速度 vc 中等，甚至很低 時 鱗刺對表面質(zhì)量的影響 增大了表面粗糙度值，成為塑性金屬材料精加工的一大障礙 81 ④ 切削機理的變化 單元切屑周期性斷裂向切削表面以下深入，在加工表面上留下 擠裂 痕跡 —— 波浪形 崩碎 切屑形成過程中 ， 從主切削刃處開始的裂紋在接近主應(yīng)力方向斜著向下延伸 ，發(fā)生斷裂 ， 造成加工表面的凸凹不平 切削刃兩側(cè)的工件材料被擠壓后因沒有側(cè)面的約束力而產(chǎn)生 隆起 ，也會使表面粗糙度值加大 82 ⑤ 切削顫振 機床主軸回轉(zhuǎn)精度不高、導軌形狀誤差引起的運動機構(gòu)跳動，材料不均勻及切屑不連續(xù)等造成切削力波動，均會使刀具與工件間的相對位置產(chǎn)生變化，從而使切削厚度、寬度發(fā)生變化。 97 在零件的制造過程中，一方面要設(shè)法避免裂紋的產(chǎn)生，另一方面要采用適宜的檢驗方法來檢查工件的表面質(zhì)量。 消除或減少自激振動的方法 Ⅰ ）減小重疊系數(shù) μ ① 破壞自振條件，提高切削穩(wěn)定性 0≤ μ ≤ 1 無再生振動 再生振動大 bbd??（外圓車削） 重疊系數(shù)為： BfB ???（外圓磨削） f 114 例如： 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。由此產(chǎn)生的自激振動稱 再生自激振動 。 （ 1）磨削燒傷 95 馬氏體轉(zhuǎn)變溫度 θ 相變溫度 馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鸾M織 （ 索氏體或屈氏體 ） 磨削淬火鋼時，由于磨削區(qū)溫度的不同，可能產(chǎn)生三種燒傷： 回火燒傷 淬火燒傷 退火燒傷 θ 相變溫度時急冷 ， 表層出現(xiàn)二次淬火 ， 硬度提高；內(nèi)層產(chǎn)生過回火組織 ， 硬度降低 未用磨削液， θ 相變溫度時慢冷，出現(xiàn)退火，硬度降低 96 磨削的高溫在工件表面層引起熱應(yīng)力和金相組織相變帶來的體積應(yīng)力，且多呈現(xiàn)為 殘余拉應(yīng)力 。 mm 18 0 03 ?? mm ?x mm ??可解得： 不合格品率為 % 可能原因及相應(yīng)措施： 1. 對刀不準 —— 需準確調(diào)刀 2. 消除系統(tǒng)誤差；減少不可修復廢品 2. 工序能力差 —— 需減小 σ 改善工藝條件 .RΔSΔ ： 75 機械加工表面質(zhì)量的影響因素及其控制 由前已知： 表面 （ 微觀 ） 形貌 表面層物理機械 性能 （ 加工變質(zhì)層 ） 機械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度 表面波紋度 塑性變形引起的冷作硬化 切（磨）削熱引起的金相組織變化 力（熱）產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 輪廓算術(shù)平均偏差 Ra 微觀不平度 10點高度 Rz 直線波紋度平均波幅 Wz 圓周波紋度平均波幅 Wz 76 切削加工表面的形成過程 切削層金屬經(jīng)過第 Ⅰ 、 Ⅱ 變形區(qū)后形成了切屑，經(jīng)過第 Ⅲ變形區(qū)則形成了已加工表面。 55 2. 工藝系統(tǒng)熱變形的影響與控制 熱源 內(nèi)部熱源 外部熱源 摩擦熱 （運動副） 轉(zhuǎn)化熱 （電動機，動力能耗） 加工熱 （切削熱、磨削熱） 環(huán)境溫度 （室溫、地基溫度） 輻射熱 （陽光、取暖設(shè)備、人體） （ 1） 工藝系統(tǒng)的熱源 56 （ 2）工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響 （特別是精密件、大型件的加工） 機床 破壞原有的冷態(tài)幾何精度，造成加工誤差 工件