【正文】 難點(diǎn)在于工藝系統(tǒng)誤差對零件加工質(zhì)量的影響及其改善措施。在大批量生產(chǎn)中，采用組合機(jī)床、自動線加工；在單件小批、中批生產(chǎn)中，采用數(shù)控加工及成組加工，都可有效提高生產(chǎn)率。成批生產(chǎn)時盡量擴(kuò)大工件的批量，減少分?jǐn)偟矫總€工件上的準(zhǔn)備終結(jié)時間。圖 518所示為轉(zhuǎn)位（雙工位）夾具加工，圖 519所示為立式銑床采用回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行連續(xù)加工，這樣使工件的裝卸時間完全和基本時間重合，可以間接減少輔助時間。如氣動、液壓、電動及多件夾緊等夾具，可減少裝夾工件時間。切削加工過程中可以采用多刀切削、多件加工、合并工步等方法來減少工作行程，如圖516所示。高速滾齒機(jī)的切削速度可達(dá)65～ 75 m/min。 ? （ 1）縮短基本時間。生產(chǎn)成本不僅要計(jì)算工人直接生產(chǎn)產(chǎn)品所消耗的價值，還要計(jì)算設(shè)備、工具、材料、動力等消耗的價值。使用硬度太高的砂輪，也容易發(fā)生燒傷。但并非無色就等于沒有燒傷，有時通過多次光磨磨掉了表面燒傷的氧化膜，卻并未完全去掉燒傷層，給工件帶來隱患。而磨削時，磨粒在高速下以很大的負(fù)前角切削薄層金屬，在工件表面引起很大的摩擦和塑性變形，其單位切削功率消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般切削加工。在一定條件下，其中某一種或兩種原因起主導(dǎo)作用。表面層體積膨脹時，因?yàn)槭艿交w的限制，產(chǎn)生了應(yīng)壓力，反之則產(chǎn)生拉應(yīng)力。由于受到里層的限制，于是工件表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。若拉應(yīng)力值超過工件材料的疲勞強(qiáng)度時，則使工件表面產(chǎn)生裂紋，加速工件損壞。但進(jìn)給量太小時，因形成薄層切屑使表面層受擠壓的作用增加，塑性變形也增加，故冷硬作用也隨之增加。 ? 切削速度增大，硬化層深度和硬化程度都隨之減小。 ? 表面層的硬化程度除了與產(chǎn)生塑性變形的力有關(guān)外，還與變形速度以及變形時的溫度有關(guān)。 ? 以上分析了影響切削加工表面粗糙度的兩個主要因素，實(shí)際加工中以哪個因素為主，還要根據(jù)加工方法以及加工表面的實(shí)際輪廓形狀進(jìn)行具體分析。刃傾角的大小又會影響刀具的實(shí)際前角，因此都會影響表面粗糙度。刀具的前角對切削過程的塑性變形有很大影響。 ? 切削速度對表面粗糙度的影響也很大。因此，為了減小加工表面粗糙度，常在切削加工前對材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻細(xì)密的晶粒組織和較好的硬度。 ? 由物理因素引起的粗糙度過大，主要應(yīng)采取措施減少加工時的塑性變形，避免產(chǎn)生刀瘤和鱗刺，對此影響最大的是切削速度和被加工材料的性能。 ? ③ 采用各種消震減震裝置。常用的隔震材料有橡皮、金屬彈簧、空氣彈簧、泡沫乳膠、軟木、礦渣棉、木屑等。當(dāng)干擾力的頻率接近系統(tǒng)某一固有頻率時，就會發(fā)生共振。機(jī)床上高速旋轉(zhuǎn)的零部件（例如，磨床的砂輪、車床的卡盤以及高速旋轉(zhuǎn)的齒輪等），必須進(jìn)行平衡，使質(zhì)量不平衡量控制在允許范圍內(nèi)。當(dāng)機(jī)械加工過程中出現(xiàn)影響加工質(zhì)量的震動時，首先應(yīng)該判別這種震動是強(qiáng)迫震動還是自激震動，然后再采取相應(yīng)措施來消除或減小震動。 ? 自由震動 —— 工藝系統(tǒng)受初始干擾力或原有干擾力取消后產(chǎn)生的震動。 ? 3．機(jī)械加工過程中震動 ? （ 1）機(jī)械加工中震動的產(chǎn)生和影響。 鱗刺 是已加工表面上出現(xiàn)的鱗片狀毛刺般的缺陷。 影響加工表面粗糙度的因素及改善措施 機(jī)械加工表面質(zhì)量 圖 513 切削層殘留面積 ? 2．物理因素 ? 在切削時，刀具的刃口圓角及刀具后刀面引起的擠壓變形與摩擦使金屬材料發(fā)生塑性變形，增大了表面粗糙度。 ? 5．表面質(zhì)量對零件的其他性能也有影響 ? 例如降低零件的表面粗糙度可以提高密封性能、提高零件的接觸剛度、降低相對運(yùn)動零件的摩擦系數(shù)，提高運(yùn)動的靈活性，從而減少發(fā)熱和功率消耗、減少設(shè)備的噪聲等。 ? 4．對零件抗腐蝕性的影響 ? 當(dāng)零件在潮濕的空氣中或在有腐蝕性的介質(zhì)中工作時，會發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕。而殘余拉應(yīng)力使表面裂紋擴(kuò)大，降低零件的疲勞強(qiáng)度。試驗(yàn)證明，對于承受交變載荷的零件，減少 Ra值，可以使疲勞強(qiáng)度提高 30%～40%。就零件的耐磨性而言，最佳表面粗糙度 Ra的值在 ～ ?m之間。目前對殘余應(yīng)力的判斷大多是定性的，它對零件使用性能的影響大小取決于它的方向、大小和分布狀況。加工過程（特別是磨削）中的高溫作用下，工件表層溫度升高，當(dāng)溫度超過材料相變臨界點(diǎn)時，就會產(chǎn)生金相組織的變化，大大降低零件使用性能，這種變化包括晶粒大小、形狀、析出物和再結(jié)晶等。 ? 表面層的冷作硬化程度決定于產(chǎn)生塑性變形的力、變形速度以及變形時的溫度。 壓縮層 是由于切削力的作用造成的塑性變形區(qū)，其上部是由于刀具的擠壓摩擦而產(chǎn)生的 纖維層 。機(jī)械零件在加工中由于受切削力和熱的綜合作用，表面層金屬的物理力學(xué)性能相對于基本金屬的物理力學(xué)性能發(fā)生了變化。 ② 表面波度。加工表面的微觀幾何特征主要包括表面粗糙度和表面波度兩部分組成，如圖 511所示。機(jī)械加工后的表面，總存在一定的微觀幾何形狀的偏差，表面層的物理力學(xué)性能也會發(fā)生變化。機(jī)械加工時，應(yīng)注意粗、精加工分開；注意減小切削力，如減小余量、減小切削深度并進(jìn)行多次走刀，以避免工件變形。 ?震動時效 是工件受到激振器的敲擊，或工件在大滾筒中回轉(zhuǎn)互相撞擊，一般震動 30～ 50 min即可消除內(nèi)應(yīng)力。這種方法一般需要半年至五年時間，會造成再制品和資金的積壓，但效果較好。因此，對精度要求高的零件，在粗加工、半精加工之后都要安排低溫時效工序以消除表面內(nèi)應(yīng)力。 ? （ 3）切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 ? （ 2）冷校直帶來的內(nèi)應(yīng)力。但是它的內(nèi)部組織有強(qiáng)烈的要求恢復(fù)到一種穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)，一旦外界條件產(chǎn)生變化，如環(huán)境溫度的改變、繼續(xù)進(jìn)行切削加工、受到撞擊等，內(nèi)應(yīng)力的暫時平衡就會被打破而重新分布，這時工件將產(chǎn)生變形，從而破壞原有的精度。恒溫車間平均溫度一般為 20℃ ，但可根據(jù)季節(jié)和地區(qū)調(diào)整。一般精密級在 177。 ? （ 3）均勻溫度場。由熱變形規(guī)律可知，在機(jī)床剛開始運(yùn)轉(zhuǎn)的一段時間內(nèi)，溫升較快，熱變形大。 ?③ 減少散熱能力。例如，采用靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌，改用低黏度潤滑油、鋰基潤滑脂，或循環(huán)冷卻潤滑、油霧潤滑等措施。 工藝系統(tǒng)熱變形及改善措施 機(jī)械加工精度 ?3．減小工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑 ?（ 1）減少熱源的發(fā)熱。切削時產(chǎn)生的切削熱大部分被切屑帶走，傳給刀具的熱量不多，但因?yàn)榈毒吖ぷ鞑糠仲|(zhì)量小、熱容量小，所以變形也較大，從而影響工件的加工精度。如軸類零件，在切削加工過程中均勻受熱，當(dāng)精加工時熱變形影響很大，主要影響尺寸精度；當(dāng)細(xì)長工件在頂尖間加工時，切削熱引起的工件熱伸長會導(dǎo)致軸向力不斷增加，致使工件彎曲變形，加工后的工件呈鼓形，形成圓柱度和直徑尺寸的誤差。 ? 在工藝措施方面 ，機(jī)床開機(jī)后可讓機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間，使其達(dá)到或接近熱平衡（傳入熱與散出熱相等）時再進(jìn)行加工，精密機(jī)床應(yīng)安裝在恒溫室中使用。圖 510所示為幾種機(jī)床在工作狀態(tài)下熱變形的趨勢。例如靠近窗口受日光照射的機(jī)床，上、下午照射的情況不同變形不同。例如軸與軸承、齒輪副、摩擦離合器、工作臺與導(dǎo)軌、絲杠與螺母等所產(chǎn)生的摩擦熱和動力源（如電動機(jī)、油馬達(dá)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)）工作時所發(fā)出的熱。特別是在精密加工中，熱變形引起的加工誤差會占總加工誤差的40%~70%。在夾具設(shè)計(jì)或工件裝夾時都必須盡量減少彎曲力矩。 ?（ 2）提高工件、部件剛度，減少受力變形。如對機(jī)床導(dǎo)軌及裝配基面進(jìn)行刮研，提高頂尖錐體同主軸和尾座套筒錐孔的接觸質(zhì)量，多次修研加工精密零件用中心孔等。 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差及改善措施 機(jī)械加工精度 ?4．減小工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施 ?減少工藝系統(tǒng)的受力變形是機(jī)械加工中保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的主要途徑之一。 ? 如夾緊力引起的影響。在切削加工中，由于工件毛坯加工余量或材料的硬度不均勻引起切削力變化，從而引起切削和工藝系統(tǒng)受力變形的變化，造成工件尺寸誤差和形狀誤差。 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差及改善措施 機(jī)械加工精度 ?3．工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響 ?（ 1）切削力作用點(diǎn)位置的變化引起的加工誤差。所謂工藝系統(tǒng)剛度是指作用于工件加工表面法線方向上的切削分力 Fn，與刀具在切削力作用下相對于工件在該方向上的位移之比，即 ? k = Fn/y ? 式中： k— 靜剛度（ N/mm）； ? Fn— 法向作用力（ N）； ? y — 法向位移（ mm）。因此，在這種情況下控制加工精度的問題，實(shí)際上主要就是控制工藝系統(tǒng)受力變形的問題。如圖 58所示。 ? 1．現(xiàn)場加工中工藝系統(tǒng)受力變形的現(xiàn)象 ? 在車床上加工一根細(xì)長軸時，在縱向走刀過程中切屑的厚度起了變化，越到中間切屑層越薄，加工出來的工件出現(xiàn)了兩頭細(xì)中間粗的腰鼓形誤差。各傳動元件在傳動鏈中的位置不同，其影響程度不同。圖 57所示為車削螺紋傳動鏈?zhǔn)疽鈭D。這些傳動機(jī)構(gòu)由于本身的制造誤差、安裝誤差和工作中的磨損，必將引起傳動鏈兩端件之間的相對運(yùn)動誤差，這種誤差稱為傳動鏈誤差。 ? ② 避開主軸回轉(zhuǎn)精度對加工的影響。 ? 綜上所述，主軸回轉(zhuǎn)精度影響工件加工表面的形狀誤差，尤其是在精加工時，機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差是影響工件圓度的主要因素。加工螺紋時影響螺距誤差。 ? 產(chǎn)生主軸徑向跳動的主要原因 有軸徑與箱體孔圓度誤差，軸承間隙、軸承滾道和滾動體的形狀誤差，軸與孔安裝后同軸度誤差等。 機(jī)床的幾何誤差 機(jī)械加工精度 圖 56 主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 ? （ 2）產(chǎn)生主軸