【正文】 件已經(jīng)確定的情況下，零件的表面質(zhì)量就起決定作用。在加工過程中，由于塑性變形、金相組織的變化和溫度造成的體積變化的影響，表面層會(huì)殘留有應(yīng)力。金相組織的變化主要通過顯微組織觀察來確定。 ? ② 表面層金相組織的變化 —— 熱變質(zhì)層 。切削力越大，塑性變形越大，因而硬化程度也就越大；變形速度越大，塑性變形越不充分，硬化程度也就減少。切削過程中表面層產(chǎn)生的塑性變形使晶體間產(chǎn)生剪切滑移，晶格嚴(yán)重扭曲，并產(chǎn)生晶格的拉長、破碎和纖維化，引起材料的強(qiáng)化，這時(shí)它的強(qiáng)度和硬度都提高了，這就是 冷作硬化 現(xiàn)象。如淬火、回火一樣，切削熱的作用也會(huì)使工件表面層材料產(chǎn)生相變及晶粒大小變化。最外層生成有氧化膜或其他化合物，并吸收、滲進(jìn)氣體粒子，稱為 吸附層，該層的總厚度一般不超過 8 nm。該層總稱為 加工變質(zhì)層 。 表面層的物理力學(xué)性能 包括表面層的加工硬化、殘余應(yīng)力和表面層的金相組織變化。主要是由加工過程中工藝系統(tǒng)的低頻振動(dòng)引起的周期性形狀誤差（圖 511所示的L 2/H 2），介于形狀誤差（ L1/H1 1 000）與表面粗糙度（ L3/H3 50）之間。 機(jī)械加工表面質(zhì)量概念 機(jī)械加工表面質(zhì)量 圖 511 表面粗糙度與表面波度 ① 表面粗糙度是指已加工表面的微觀幾何形狀誤差，是由刀具的形狀以及切削過程中塑性變形和震動(dòng)等因素引起的。表面粗糙度是波距 L小于 1 mm的表面微小波紋；表面波度是指波距 L在 1～ 20 mm之間的表面波紋。機(jī)械加工的表面不可能是理想的光滑的表面，而是存在著表面粗糙度、波度等表面幾何形狀以及劃痕、裂紋等缺陷。因此，機(jī)械加工表面質(zhì)量 包括加工表面的幾何特征和表面層物理力學(xué)性能兩個(gè)方面的內(nèi)容。它 是零件加工后表面層狀態(tài)完整性的表征 。 工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差及改善措施 機(jī)械加工精度 ? 零件的機(jī)械加工質(zhì)量除了加工精度之外，還包括加工表面質(zhì)量。 ?（ 3）合理安排工藝。這種方法節(jié)省能源、簡便、效率高，近幾年來發(fā)展很快。低溫時(shí)效是加熱到 100～ 160℃ ，保溫幾十小時(shí)后出爐自然冷卻，低溫時(shí)效效果好，但時(shí)間長。 ?人工時(shí)效處理 是將工件進(jìn)行熱處理，分高溫時(shí)效和低溫時(shí)效。 自然時(shí)效處理 是把毛坯或經(jīng)粗加工后的工件放于露天下，利用溫度自然變化，經(jīng)過多次熱脹冷縮，使工件內(nèi)部組織發(fā)生微觀變化，從而逐漸消除內(nèi)應(yīng)力。 工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差及改善措施 機(jī)械加工精度 ?2．減少或消除內(nèi)應(yīng)力的措施 ?（ 1）合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)，在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能簡化結(jié)構(gòu)，使壁厚均勻、減小壁厚差、增大零件剛度。膨脹受到里層組織的阻力，使表面殘留壓應(yīng)力，里層產(chǎn)生與其平衡的拉應(yīng)力。在切削加工過程中，由于刀具刃口半徑不能為零，因而切屑的形成存在著劇烈的撕裂和摩擦，加上后刀面的擠壓，使工件表面組織產(chǎn)生塑性變形。其方法是在與變形相反的方向加力，使工件反向產(chǎn)生塑性變形，以達(dá)到校直的目的。細(xì)長軸類零件車削后，常因棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，而使其產(chǎn)生彎曲變形。毛坯的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各部分壁厚越不均勻，散熱的條件差別越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也愈大。 工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差及改善措施 機(jī)械加工精度 ? 1．產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因 ? （ 1）毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 ? 工件經(jīng)鑄造、鍛造或切削加工后，內(nèi)部存在的各個(gè)內(nèi)應(yīng)力互相平衡，可以保持形狀精度的暫時(shí)穩(wěn)定。如冬季可取17℃ ,夏季可取 23℃ ，以節(jié)省能源。 ℃ 。 1℃ ，精密級(jí)為 177。精密機(jī)床一般安裝在恒溫車間。當(dāng)機(jī)床零部件溫升均勻時(shí)，機(jī)床本身就呈現(xiàn)一種熱穩(wěn)定狀態(tài)，從而使機(jī)床產(chǎn)生不影響加工精度的均勻熱變形。精密機(jī)床盡可能連續(xù)加工，避免中途停車。當(dāng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)后，熱變形趨于穩(wěn)定，加工精度才易保證。 工藝系統(tǒng)熱變形及改善措施 機(jī)械加工精度 ? （ 2）保持工藝系統(tǒng)的熱平衡。使用大流量切削液，或噴霧等方法冷卻，可帶走大量切削熱或磨削熱。當(dāng)零件精度高時(shí)，應(yīng)注意粗加工和精加工分開進(jìn)行。 ?② 減少切削熱或磨削熱。對于不能分離的熱源，如主軸軸承、絲杠螺母副、高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副等則可從結(jié)構(gòu)、潤滑等方面改善其摩擦特性，減少發(fā)熱。 ?① 分離熱源。 ? 一般情況下，在合理選擇切削用量或刀具幾何角度并給予充分有冷卻和潤滑的情況下，刀具的熱變形對加工精度的影響并不明顯。 ? 刀具的熱變形一般會(huì)影響工件的尺寸精度。 ? （ 3）刀具的熱變形。 工藝系統(tǒng)熱變形及改善措施 機(jī)械加工精度 ? 零件在單面加工時(shí)，由于工件單面受熱，上下表面之間形成溫差，平板翹曲，產(chǎn)生彎曲變形，形成 平面度誤差 。由于加工方式的不同，傳給工件熱量就不等，加上工件受熱的體積不同，工件的受熱均勻與否，對熱變形的影響也很大。 ? （ 2）工件的熱變形。 ? 為了減小機(jī)床熱變形對加工精度的影響，通常在機(jī)床 大件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上 采取對稱結(jié)構(gòu)或采用主動(dòng)控制方式均衡關(guān)鍵件溫度，以減少其因受熱出現(xiàn)的彎曲或扭曲變形對加工的影響； 在結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)上 ，其布局應(yīng)使關(guān)鍵部件的熱變形位于對加工精度影響較小的方向上；對發(fā)熱量較大的部件，應(yīng)采取足夠的冷卻措施或采取隔離熱源的方法。 工藝系統(tǒng)熱變形及改善措施 機(jī)械加工精度 從圖中可以看出，機(jī)床床身、主軸、工作臺(tái)、導(dǎo)軌等部件是易發(fā)生熱變形的部位。由于各類機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工作條件相差很大，所以引起機(jī)床熱變形的熱源和變形形式也是多種多樣的。 工藝系統(tǒng)熱變形及改善措施 機(jī)械加工精度 ? 2．工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差及改善措施 ? （ 1）機(jī)床的熱變形。 ? （ 4）日光、燈光、加熱器等產(chǎn)生的輻射熱。 ? （ 3）周圍環(huán)境通過空氣對流而傳來的熱。 ? （ 2）機(jī)床運(yùn)動(dòng)副。 ? 1．工藝系統(tǒng)的熱源 ? 引起熱變形的根源是工藝系統(tǒng)在加工過程中出現(xiàn)的各種“熱源”。工藝系統(tǒng)的熱變形破壞了工件與刀具相對運(yùn)動(dòng)的正確性，改變已調(diào)整好的加工尺寸，引起了背吃刀量和切削力的改變等而產(chǎn)生加工誤差。夾緊時(shí)必須特別注意選擇適當(dāng)?shù)膴A緊方法，否則會(huì)引起很大形狀誤差，如圖 59所示。 ?（ 3）采用合理的裝夾方法。對剛度較低的叉架類、細(xì)長軸等工件，其主要措施是減小支承間的長度，如設(shè)置輔助支承、安裝跟刀架或中心架。如軸承的調(diào)整中就采用此項(xiàng)措施。通過刮研可改善配合表面粗糙度和形狀精度，使實(shí)際接觸面積增加，而有效提高接觸剛度。 提高接觸剛度常用的方法 是改善機(jī)床部件主要零件接觸面的配合質(zhì)量。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際，可采取以下措施。所以在生產(chǎn)中采用在套筒外加上一個(gè)厚壁的開口過渡環(huán)，如圖 59（ d）所示，使夾緊力均勻地分布在薄壁套筒上，從而減少了變形。對剛性較差的工件，若是夾緊時(shí)施力不當(dāng)，也常引起工件的形狀誤差。如夾緊力、工件的質(zhì)量、機(jī)床移動(dòng)部件的質(zhì)量、傳動(dòng)力以及慣性力等，這些力也能使工藝系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)的受力變形變化，會(huì)產(chǎn)生加工誤差。當(dāng)毛坯誤差較大，一次進(jìn)給不能滿足加工精度要求時(shí)，需要多次進(jìn)給來消除誤差，使誤差減小到公差允許的范圍內(nèi)。 ?（ 2）切削力變化引起的加工誤差。切削過程中工藝系統(tǒng)的剛度會(huì)隨切削力作用點(diǎn)位置的變化而變化，這將直接影響工件的幾何形狀誤差。但部件剛度問題比較復(fù)雜，迄今沒有合適的計(jì)算方法，只能用實(shí)驗(yàn)的方法加以測定。 ? 工藝系統(tǒng)剛度應(yīng)包括機(jī)床剛度、刀具剛度、夾具剛度和工件剛度。工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力用剛度來描述。 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 ? 2．工藝系統(tǒng)的剛度 ? 工藝系統(tǒng)變形通常是彈性變形。粗車完畢后，受力變形恢復(fù)，這時(shí)候即使不進(jìn)刀，甚至把刀架稍稍后退一點(diǎn)再走刀的話，刀尖仍然可以切到金屬。 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 ? 從上面細(xì)長軸的彈性變形思路出發(fā)，可以想象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：由于使用日久，工藝系統(tǒng)中的機(jī)床的某些與加工尺寸有關(guān)的部分（如頭架、尾架或刀架），在切削力作用下產(chǎn)生了受力變形。例如在舊車床上加工剛性很好的工件時(shí)，經(jīng)過粗車一刀后，再要精車的話，有時(shí)候不但不把刀架橫向進(jìn)給一點(diǎn)，反而要把它反向退回一點(diǎn)，才能保證精車時(shí)切去極薄的一層以滿足加工精度和表面粗糙度的要求，否則可能使實(shí)際背吃刀量過多。根據(jù)力學(xué)知識(shí)很容易判斷，這是由于工件的剛性太差，因而一旦受到切削力就會(huì)朝著與刀具相反的方向變形，越到中間變形越大，實(shí)際背吃刀量也就越小，所以產(chǎn)生 腰鼓形的加工誤差 。 機(jī)床的幾何誤差 機(jī)械加工精度 ? 切削加工時(shí)，由機(jī)床、刀具、夾具和工件組成的工藝系統(tǒng)，在切削力、夾緊力以及重力等的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)的變形，使刀具和工件在靜態(tài)下調(diào)整好的相互位置和切削時(shí)成形運(yùn)動(dòng)的正確幾何關(guān)系發(fā)生變化，從而造成加工誤差。通過傳動(dòng)誤差的諧波分析，可以判斷誤差來自傳動(dòng)鏈中的哪一個(gè)傳動(dòng)元件，并可根據(jù)其大小找出影響傳動(dòng)鏈誤差的主要環(huán)節(jié)。 機(jī)床的幾何誤差 機(jī)械加工精度 ? 傳動(dòng)鏈誤差 是由于機(jī)床傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件（齒輪、分度蝸輪副、絲杠螺母副等）存在制造誤差和裝配誤差引起的，使用過程中的磨損也會(huì)產(chǎn)生傳動(dòng)鏈誤差。當(dāng)車螺紋時(shí)，要求工件旋轉(zhuǎn)一周刀具必須直線移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，傳動(dòng)時(shí)必須保持 S = iT（ S為工件導(dǎo)程， T為絲杠導(dǎo)程， i為齒輪傳動(dòng)比）為恒定值不變。例如，在滾齒機(jī)上滾齒、車床上車螺紋等。 ? 機(jī)床的傳動(dòng)誤差嚴(yán)重地影響著切削運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。 機(jī)床的幾