【正文】 校直 ? 時(shí)效處理 殘余應(yīng)力來(lái)源 ? 毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 （ 圖 434） 減小殘余應(yīng)力措施 ? 冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力 （圖 435） ?切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力 40 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 工藝系統(tǒng)熱變形及其對(duì)加工精度的影響 Heat Deformation of Technological System and it’ s Effect to machining Precision 41 概述 在精密加工和大件加工中 ， 工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約 40～ 70%。 1 2 3 n? ? ? ? ?? ? ? ? ????（ 415） 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來(lái)表示 ， 誤差復(fù)映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比 。 ? ? ? ?1 2 1 2 1 21g p p p p mCF F a akk ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（ 413） ? 以橢圓截面車(chē)削為例說(shuō)明（圖 424） 圖 424 誤差復(fù)映現(xiàn)象 ap1 Δ1 a p2 Δ 2 毛坯外形 工件外形 由于工藝系統(tǒng)受力變形 ，使毛坯誤差部分反映到工件上 ， 此種現(xiàn)象稱(chēng)為 “ 誤差復(fù)映 ” 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 切削力大小變化引起的加工誤差 ? 誤差復(fù)映 32 ? 誤差復(fù)映系數(shù) 機(jī)械加工中 ， 誤差復(fù)映系數(shù)通常小于 1。 221 1 1jc ptj w z djL Z ZXFk L k L k???? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ???（ 49） 圖 421 變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律 X tj X wz ΔX Fp A A′ B B′ C C′ Z L FA FB X z 切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差 29 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 ? 工件加工后成鞍形（圖 422） 圖 422 機(jī)床受力變形引起的加工誤差 （ 510） ? ? 2 23pgF L Z ZXE J L??????◆ 工件變形引起的加工誤差 式中 Xg —— 工件變形； E —— 工件材料彈性模量； J —— 工件截面慣性矩； Fp， L， Z —— 含義同前 。 工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之迭加。 a） b） 圖 420 試切法與調(diào)整法 試切法 （ 圖 420 a） 調(diào)整法 （ 圖 420 b） 25 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì) 加工精度的影響 Static Stiffness of Technological System and its influence to machining Precision 26 在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力與變形量之比 基本概念 工藝系統(tǒng)剛度 pFkX??（ 47） 式中 k—— 工藝系統(tǒng)剛度； Fp—— 吃刀抗力； ΔX —— 藝系統(tǒng)位移 （切削合力作用下的位移 ） 。 ?測(cè)量有限試件造成的誤差。 ?定程機(jī)構(gòu)誤差。 ?試切時(shí)與正式切削時(shí)切削厚度不同造成的誤差。 ? 與夾具有關(guān)的影響位置誤差因素包括： ? 通常要求定位誤差和夾具制造誤差不大于工件相應(yīng)公差的 1/3。 機(jī)床誤差 機(jī)床傳動(dòng)誤差 21 ? 縮短傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度 ? 提高末端元件的制造精度與安裝精度 ? 采用降速傳動(dòng) ? 采用頻譜分析方法 ， 找出影響傳動(dòng)精度的誤差環(huán)節(jié) ? 對(duì)傳動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償 末端元件轉(zhuǎn)角誤差 圖 418 傳動(dòng)鏈誤差的頻譜分析 a) ΔθΣ θn A1 A2 Ai b) ω（ 頻率 ） A（幅值） ω1 ω2 ωi ◆ 提高傳動(dòng)精度措施 機(jī)床誤差 22 刀具與夾具誤差 ?定尺寸刀具（鉆頭、絞刀等）尺寸誤差影響加工尺寸誤差 ?成形刀具和展成刀具形狀誤差影響加工形狀誤差 ?刀具磨損影響加工尺寸誤差或形狀誤差 刀具誤差 23 刀具與夾具誤差 L177。 17 ◎ 導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理想運(yùn)動(dòng)方向的偏差 ◎ 包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線(xiàn)度 ， 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線(xiàn)度 ， 前后導(dǎo)軌平行度 （ 扭曲 ） ， 導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的平行度 （ 或垂直度 ） 等 。 ★ 主軸傾角擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響 ?與主軸 徑向跳動(dòng)影響類(lèi)似 ， 不僅影響圓度誤差 ，而且影響圓柱度誤差 。 則刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡接近于正圓 （ 圖 49） 。 ( ) c ossi nX R eYR?????（ 44） 顯然，式（ 44）為一橢圓。 b）端面圓跳動(dòng) a）徑向圓跳動(dòng) c）傾角擺動(dòng) 圖 47 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 主軸回轉(zhuǎn)誤差 11 機(jī)床誤差 ◆ 主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響 ★ 主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（鏜孔） 考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在 X方向上作簡(jiǎn)諧直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為 2e。 例 2： 用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開(kāi)線(xiàn)齒輪 例 1： 在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復(fù)雜形面零件 (圖 46) S h 圖 46 空間曲面數(shù)控加工 8S R h? ? ?（ 43） 加工原理誤差 10 機(jī)床誤差 ? 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)線(xiàn)對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的漂移。 物理方法 數(shù)學(xué)方法 8 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 工藝系統(tǒng)幾何精度對(duì) 加工精度的影響 Geometric Precisions of Technological System and its influence to machining Precision 9 加工原理誤差是指采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。 ◆ 試驗(yàn)方法： 通過(guò)試驗(yàn)或測(cè)試，確定影響各因素與加工質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)系。 圖 44 誤差敏感方向 Ｏ Y X a） Ｏ Y X b） 誤差敏感方向 6 引起加工誤差的根本原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差 ， 將工藝系統(tǒng)的誤差稱(chēng)為原始誤差 。對(duì)加工精度影響最大的方向，稱(chēng)為誤差敏感方向。第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 本章要點(diǎn) 機(jī)械加工中的振動(dòng) 影響加工誤差的因素 影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素 工藝系統(tǒng)幾何誤差 工藝系統(tǒng)受力變形 工藝系統(tǒng)熱變形 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 1 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 概述 Introduction to Machining Quality 2 機(jī)械加工質(zhì)量 尺寸精度 形狀精度 位置精度 （通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位置公差限制在尺寸公差內(nèi)） 表面粗糙度 波度 紋理方向 傷痕 （劃痕、裂紋、砂眼等） 加工精度 表面質(zhì)量 表面幾何形狀精度 表面缺陷層 表層加工硬化 表層金相組織變化 表層殘余應(yīng)力 加工質(zhì)量 圖 41 加工質(zhì)量包含的內(nèi)容 3 機(jī)械加工質(zhì)量 ◆ 加工精度： 零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與 理想幾何參數(shù) 接近程度。 ◆ 零件宏觀幾何形狀誤差、波度、表面粗糙度 宏觀幾何形狀誤差（平面度、圓度等） — 波長(zhǎng) /波高＞ 1000 波度 — 波長(zhǎng) /波高 =50～ 1000；且具有周期特性 表面粗糙度 —— 波長(zhǎng) /波高＜ 50 a） 波度 b） 表面粗糙度 圖 42 零件加工表面的粗糙度與波度 RZ λ Hλ RZ 4 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響 對(duì)耐磨性影響 Ra（ μm） 初始磨損量 重載荷 輕載荷 圖 43 表面粗糙度與初始磨損量 表面粗糙度值 ↓ → 耐疲勞性 ↑ 適當(dāng)硬化可提高耐疲勞性 表面粗糙度值 ↓→ 耐蝕性 ↑ 表面壓應(yīng)力：有利于提高耐蝕性 表面粗糙度值 ↑ → 配合質(zhì)量 ↓ 表面粗糙度值 ↓→耐磨性 ↑，但有一定限度（圖 43） 對(duì)耐疲勞性影響 對(duì)耐蝕性影響 對(duì)配合質(zhì)量影響 紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好 適當(dāng)硬化可提高耐磨性 5 誤差敏感方向 ? 圖 44： ΔR ΔY ΔR =ΔX 202YYRR???（ 41） XRX? ? ?（ 42） 顯然： XYRR?? ?? 工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對(duì)加工精度的影響程度也不同。 ? 誤差敏感方向一般為已加工表面過(guò)切削點(diǎn)的法線(xiàn)方向。 影響加工精度的因素 原始誤差 與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差 ) 與工藝過(guò)程有關(guān)的原始誤差 (動(dòng)誤差 ) 原理誤差 定位誤差 調(diào)整誤差 刀具誤差 夾具誤差 機(jī)床誤差 工藝系統(tǒng)受力變形 （ 包括夾緊變形 ） 工藝系統(tǒng)受熱變形 刀具磨損 測(cè)量誤差 工件殘余應(yīng)力引起的變形 工件相對(duì)于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差 工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的誤差 主軸回轉(zhuǎn)誤差 導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差 傳動(dòng)誤差 原始誤差 —— 原始誤差分類(lèi) 圖 45 原始誤差構(gòu)成 7 研究加工質(zhì)量的方法 ◆ 理論方法： 運(yùn)用物理學(xué)和力學(xué)原理，分析研究某一個(gè)或某幾個(gè)因素對(duì)加工精度或表面質(zhì)量的影響。 ◆ 統(tǒng)計(jì)分析方法： 運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法，根據(jù)被測(cè)質(zhì)量指