【正文】 5. 其它影響 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能還有其它方面的影響： 如減小表面粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和測量精度；對(duì)滑動(dòng)零件，可降低其摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。 （ 2）表面殘余應(yīng)力對(duì)零件工作精度的影響 表面層有較大的殘余應(yīng)力，就會(huì)影響它們精度的穩(wěn)定性。 （ 2）表面層冷作硬化與殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 ?適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強(qiáng)度。 2. 表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 （ 1）表面粗糙度對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 表面粗糙度越大，抗疲勞破壞的能力越差。 四、表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響 1．表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響 圖 43 表面粗糙度與初期磨損量的關(guān)系 （ 2）表面層的冷作硬化對(duì)零件耐磨性的影響 ?加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。 如 圖 43所示。珠丸的直徑一般為 ~4mm，對(duì)于尺寸較小、表面粗糙度值較小的工件，采用直徑較小的珠丸。如圖 42為典型的滾壓加工示意圖。這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。在磨削過程中，當(dāng)工件表面層產(chǎn)生的殘余應(yīng)力超過工件材料的強(qiáng)度極限時(shí)，工件表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋。（密度小，比容大） 圖 41 切削熱在表層金屬產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的示意圖 機(jī)械加工后工件表面層的殘余應(yīng)力是 塑性變形、切削熱 和金相組織變化的綜合結(jié)果。這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。 （ 3）砂輪粒度與硬度 ?磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑堵塞，使表面粗糙度值增大，若導(dǎo)熱情況不好，還會(huì)燒傷工件表面。 圖 40 砂輪上的磨粒 2. 磨削中影響粗糙度的物理因素 磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過程中只是對(duì)被加工表面擠壓，沒有切削作用。 工件的轉(zhuǎn)速增大，通過加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面粗糙度值增大 。 磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細(xì)，刃口的等高性越好。 一般積屑瘤對(duì)切削加工過程的影響是不利的， 在精加工時(shí)應(yīng)盡可能避免積屑瘤的產(chǎn)生，但在粗加工時(shí)，有時(shí)可充分利用積屑瘤。 ?積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響 在中低速切削塑性金屬材料時(shí) , 常在刀具前面刃口處粘結(jié)一些工件材料 , 形成一塊硬度很高的楔塊，稱之為 積屑瘤 。 （ 2）切削速度的影響 加工塑性材料時(shí)，切削速度對(duì)表面粗糙度的影響（對(duì) 積屑瘤和鱗刺 的影響）見如圖 39所示。 （一）切削加工表面粗糙度 ?刀尖圓弧半徑 rε ?主偏角 kr、副偏角 kr′ ?進(jìn)給量 f（圖 3－ 37） ?要減小殘留面積高度 R：減少進(jìn)給量 f、刀具主、副偏角，或增大刀尖圓弧半徑。 零件的機(jī)械加工質(zhì)量不僅指加工精度，而且包括加工表面質(zhì)量。 以樣組序號(hào)為橫坐標(biāo)，分別以 Xi和 Ri為縱坐標(biāo)，就可以分別作出 X點(diǎn)圖 和 R點(diǎn)圖 ，如圖36所示。 圖 35 單個(gè)零件點(diǎn)圖 － R點(diǎn)圖 ?為了能直接反映出加工中系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差隨加工時(shí)間的變化趨勢(shì)，實(shí)際生產(chǎn)中常用樣組點(diǎn)圖來代替單個(gè)零件點(diǎn)圖。 （二）點(diǎn)圖法 1. 單個(gè)零件點(diǎn)圖 ?按加工順序逐個(gè)地測量一批工件的尺寸，以工件序號(hào)為橫坐標(biāo)，以工件的加工尺寸為縱坐標(biāo)，就可作出單值點(diǎn)圖 （ 圖 35） 。 2）判斷加工誤差的性質(zhì) ?如果實(shí)際分布曲線基本符合正態(tài)分布，則說明加工過程中無變值系統(tǒng)誤差（或影響很?。?； ?若公差帶中心與尺寸分布中心重合，則加工過程中常值系統(tǒng)誤差為零；否則存在常值系統(tǒng)誤差。 所以在一般情況下，應(yīng)使所選擇的加工方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差 σ與公差帶寬度 T之間具有下列關(guān)系： 6σ≤T 但考慮到系統(tǒng)誤差及其它因素的影響，應(yīng)當(dāng)使 6σ小于公差帶寬度 T，才能可靠地保證加工精度。 3σ ，工藝上稱該原則為6σ 準(zhǔn)則 。 在 177。1σ—— 一批零件的均方根偏差， 。 以工件尺寸為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)或頻率為縱坐標(biāo) ，即可作出該工序工件加工尺寸的實(shí)際分布圖。 在機(jī)械加工中，經(jīng)常采用的統(tǒng)計(jì)分析法主要有 分布曲線法 和 點(diǎn)圖法 。 如由于刀具磨損引起的加工誤差，機(jī)床、刀具、工件受熱變形引起的加工誤差等都屬于變值系統(tǒng)性誤差。 1）定位誤差； 2）刀具導(dǎo)向（對(duì)刀）誤差； 3）夾緊誤差； 4）夾具制造誤差； 5）夾具安裝誤差； ?? （ 1）量具、量儀和測量方法本身的誤差 （ 2）環(huán)境條件的影響（溫度、振動(dòng)等） （ 3）測量人員主觀因素的影響（視力、測量 力大小等） （ 4）正確選擇和使用量具，以保證測量精度。 采用近似的成形運(yùn)動(dòng)和刀具刃形，不但可以簡化機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)，而且能提高生產(chǎn)效率和加工的經(jīng)濟(jì)效益。 切削加工 磨削加工 產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力原因 毛坯制造 熱處理 冷校直 減少內(nèi)應(yīng)力引起變形的措施 1．合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu) 應(yīng)盡量簡化結(jié)構(gòu)，減小 零件各部分尺寸差異， 以減少鑄鍛件毛坯在制 造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力的分布情況由加工時(shí)的工藝因素決定。 ?冷校直工藝方法是在一些長棒料或細(xì)長零件彎曲的反方向施加外力 F以達(dá)到校直目的，如圖 31a所示。 ?具有殘余應(yīng)力的毛坯，其內(nèi)部應(yīng)力暫時(shí)處于相對(duì)平衡狀態(tài)，雖在短期內(nèi)看不出有什么變化，但當(dāng)加工時(shí)切去某些表面部分后，這種平衡就被打破，內(nèi)應(yīng)力重新分布，并建立一種新的平衡狀態(tài)，工件明顯地出現(xiàn)變形。 ?在內(nèi)應(yīng)力變化的過程中，零件產(chǎn)生相應(yīng)的變形，原有的加工精度受到破壞。恒溫室平均溫度一般為 20℃ ，在夏季取 23℃ ，在冬季可取 17℃ 。 尋求各部件熱變形的規(guī) 律建立熱變形位移數(shù)字 模型并存入計(jì)算機(jī)中進(jìn) 行實(shí)時(shí)補(bǔ)償 加工前使機(jī)床高速空轉(zhuǎn)， 達(dá)到熱平衡時(shí)再切削加工。 （五）減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑 1．減少發(fā)熱和隔離熱源 分離熱源、采用隔熱措施，改善摩擦條件，減少熱量產(chǎn)生，如 圖27所示。 ?減少工件熱變形的措施 （四）刀具熱變形對(duì)加工精度的影響 刀具熱變形主要是由切削熱引起的 。 因此，熱變形對(duì)工件加工精度影響很大。發(fā)熱部件和機(jī)床大件間用隔熱材料隔開。 ?在生產(chǎn)中，必須注意 : （二）機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響 機(jī)床熱變形會(huì)使機(jī)床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響加工精度，其中主軸部件、床身、導(dǎo)軌、立柱、工作臺(tái)等部件的熱變形，對(duì)加工精度影響最大。 熱 平 衡 ? 當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。 實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進(jìn)行補(bǔ)償，全靠機(jī)床自動(dòng)控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。 ? 毛坯材料的不均勻， HB有變化，同樣會(huì)引起力的變化，產(chǎn)生加工誤差，分析方法同誤差復(fù)映規(guī)律。 多種情況下，刀具的剛度對(duì)工件精度無顯著影響，但鏜小直孔、鉆小而深的孔等影響較大。39。這是由于切削時(shí)間過長，磨損嚴(yán)重，切削溫度劇增，刀具強(qiáng)度，硬度降低所致。這是由于刀具表面粗糙不平或表層組織不耐磨引起的。 二、刀具誤差 ?切削過程中刀具在切除工件上的金屬層，同時(shí)工件與切屑也對(duì)刀具起作用，使刀具磨損。 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。 b） 軸向竄動(dòng) a）徑向跳動(dòng) c）角度擺動(dòng) 圖 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 3. 主軸回轉(zhuǎn)誤差 ?實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。 圖 3 臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng) 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(jìn)給箱 X Z n ◆ 普通車床 ΔY ΔY o D ΔR 水平面 導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度 圖 17 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差 222 )2()2( zdyd ?????22 zyyd ?????2y?dzy 2??? （ 2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差（導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的彎曲）（ 圖 18） 由 知 略去 則 oab ? 垂直平面 導(dǎo)軌垂直面直線度 ΔZ d ΔY ΔZ 圖 18 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差 R d/2 設(shè)：△ 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(jì)。 ?加工