機(jī)械基礎(chǔ)第5章

1、第五章第五章 機(jī)械制造的質(zhì)量分析機(jī)械制造的質(zhì)量分析機(jī)械制造的質(zhì)量分析機(jī)械制造的質(zhì)量分析5 5.1 .1 概述概述5 5.2 .2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5 5.3 .3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.4 5.4 提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法5.1.1 5.1.1 加工精度的基本概念加工精度的基本概念 機(jī)械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和相互位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。 工件的加工精度包括尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度等三個(gè)方面。 實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離程度稱為加工誤差, 加工誤差越小，加工精度就越高。5.1 5.

2、1 概述概述5.1.2 5.1.2 獲得規(guī)定的加工精度的方法獲得規(guī)定的加工精度的方法5.1.2.1 5.1.2.1 獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法 （1）試切法試切法 該法是通過試切測(cè)量調(diào)整再試切，反復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到要求的加工尺寸。試切法生產(chǎn)效率低，加工精度取決于工人的技術(shù)水平，但有可能獲得較高精度，且不需復(fù)雜的裝置。主要用于單件小批生產(chǎn)。 （2）定尺寸刀具法定尺寸刀具法 該法是用具有一定尺寸精度的刀具來保證工件的加工尺寸的。如鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、拉刀、槽銑刀等。這種方法具有較高的生產(chǎn)率，加工精度主要取決于刀具的精度及刀具與工件的位置精度。5.1 5.1 概述概述5.1.2.1 5.1.

3、2.1 獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法 （3）調(diào)整法調(diào)整法 該法是先按要求的尺寸調(diào)整好刀具相對(duì)于工件的位置，并在一批零件的加工過程中始終保持這個(gè)位置不變，以獲得規(guī)定的加工尺寸。調(diào)整法比試切法加工精度的保持性好，且具有較高的生產(chǎn)率，對(duì)操作工人要求不高，但對(duì)調(diào)整工要求較高，在成批及大量生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 （4）自動(dòng)控制法自動(dòng)控制法 該法是將測(cè)量裝置、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)組成一個(gè)自動(dòng)加工系統(tǒng)。加工過程中由自動(dòng)測(cè)量裝置測(cè)量工件的加工尺寸，并與所要求的尺寸進(jìn)行比較后發(fā)出信號(hào)，信號(hào)通過轉(zhuǎn)換、放大后控制機(jī)床或刀具作相應(yīng)調(diào)整，直到達(dá)到規(guī)定的加工尺寸要求，加工自動(dòng)停止。早期的自動(dòng)控制法多采用機(jī)械液壓控制系統(tǒng)，

4、近年來，由于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床得到廣泛的應(yīng)用。5.1 5.1 概述概述5.1.2.2 5.1.2.2 獲得幾何形狀精度的方法獲得幾何形狀精度的方法 （1）軌跡法軌跡法 利用刀尖運(yùn)動(dòng)的軌跡來形成被加工表面的形狀。普通的車削、銑削、刨削和磨削等均屬于刀尖軌跡法。用這種方法得到的形狀精度主要取決于成形運(yùn)動(dòng)的精度。 （2）成形法成形法 利用成形刀具的幾何形狀來代替機(jī)床的某些成形運(yùn)動(dòng)而獲得加工表面形狀的。如成形車削、銑削、磨削等。成形法所獲得的形狀精度主要取決于刀刃的形狀。 （3）展成法展成法 利用刀具和工件作展成運(yùn)動(dòng)得到加工表面的形狀，如滾齒、插齒、磨齒、滾花鍵等均屬展成法。這種方法所獲得的形狀

5、精度主要取決于刀刃的形狀精度和展成運(yùn)動(dòng)精度等。5.1 5.1 概述概述5.1.2.3 5.1.2.3 獲得相互位置精度的方法獲得相互位置精度的方法 （1）直接找正安裝直接找正安裝 直接找正的定位精度為：劃針找正的定位精度為0.250.5mm，百分表找正的定位精度可達(dá)0.02mm左右，用精密量具（如千分表）找正的定位精度為0.010.005mm。這種方法的生產(chǎn)率低，對(duì)工人的技術(shù)水平要求高，一般只適用于單件小批生產(chǎn)。 （2）劃線找正安裝劃線找正安裝 劃線找正的定位精度低，劃線費(fèi)時(shí)，需要技術(shù)水平高的劃線工，只用于批量不大、形狀復(fù)雜而笨重的零件加工或毛坯的尺寸公差很大而無法采用夾具裝夾的工件。 （3）

6、夾具定位安裝夾具定位安裝 對(duì)中小尺寸的工件，生產(chǎn)批量較大時(shí)，一般都采用夾具定位安裝的方法。夾具以一定的位置安裝在機(jī)床上，工件在夾具上定位并夾緊。用夾具安裝工件定位方便，精度高，裝夾效率也高。5.1 5.1 概述概述5.2.1 5.2.1 加工誤差加工誤差 在機(jī)械加工中,由機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的統(tǒng)一體,稱為工藝系統(tǒng)。在任何一個(gè)加工過程中，由于工藝系統(tǒng)各種原始誤差的存在，使工件和刀具中間的正確幾何關(guān)系遭到破壞而產(chǎn)生加工誤差。按性質(zhì)可分為以下三類： （1）工藝系統(tǒng)的幾何誤差 （2）工藝系統(tǒng)力效應(yīng)產(chǎn)生的誤差 （3）工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差 各誤差因素在不同的具體情況下，影響程度不同。在分析生產(chǎn)

7、中存在的具體加工精度問題時(shí)，必須分清主次，抓住主要矛盾。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.2 5.2.2 工藝系統(tǒng)幾何誤差對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)幾何誤差對(duì)加工精度的影響5.2.2.1 5.2.2.1 加工原理誤差加工原理誤差 加工原理誤差是指因采用了近似的加工運(yùn)動(dòng)或者近似的刀具輪廓等進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。 如用成型刀具加工復(fù)雜的曲線表面時(shí)，刀具刃口完全符合理論曲線的輪廓相當(dāng)困難，所以往往采用圓弧、直線等簡單的線型近似逼近曲線的輪廓。如用模數(shù)銑刀加工齒輪，為了減少生產(chǎn)中銑刀的數(shù)量，實(shí)際上只用一套（826把）模數(shù)銑刀來分別加工在一定齒數(shù)范圍內(nèi)的所有齒輪，由于每把

8、銑刀均是按一種模數(shù)的一種齒數(shù)設(shè)計(jì)和制造的，因而用其來加工其他齒數(shù)的齒輪時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生齒形的原理誤差。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差 （1）機(jī)床的幾何誤差機(jī)床的幾何誤差 機(jī)床的制造誤差、安裝誤差、使用中的磨損等都會(huì)在加工中直接影響刀具與工件的相互位置精度，造成加工誤差。一般情況下，只能用一定精度的機(jī)床加工一定精度的工件。機(jī)床的幾何誤差主要包括：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。 主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差 主軸回轉(zhuǎn)誤差即指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)理論回轉(zhuǎn)軸線的“漂移”。主軸回轉(zhuǎn)誤差可分為三種基本形式:純徑

9、向跳動(dòng)、純角度擺動(dòng)和軸向竄動(dòng)，如下圖所示。 5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差 導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差 機(jī)床導(dǎo)軌副是實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的主要部件，其制造和裝配精度是影響直線運(yùn)動(dòng)精度的主要因素。對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌的精度要求，主要有以下三個(gè)方面：在水平面內(nèi)的直線度、在垂直面內(nèi)的直線度、前后導(dǎo)軌的平行度。 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響如下圖所示。在車削較短的零件時(shí)影響較小，若

10、車削細(xì)長軸，這一誤差將明顯地反映到工件上，工件將產(chǎn)生鞍形或鼓形加工誤差。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差引起的加工誤差1、截平面 2、導(dǎo)軌 3、理想的導(dǎo)軌交線 4、導(dǎo)軌實(shí)際交線 5、假想工件尺寸 6、車刀5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響如下圖所示，同樣會(huì)引起刀尖在切削行程內(nèi)位置變化Z，而工件在半徑方向的誤差RZ2/d，影響較小，可忽略不計(jì)。但對(duì)龍

11、門刨床、龍門銑床及導(dǎo)軌磨床來說，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差將直接反映到工件上。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度引起的誤差5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差 導(dǎo)軌面間平行度誤差的影響如下圖所示，這類誤差會(huì)使車床床鞍在沿床身移動(dòng)時(shí)發(fā)生傾斜,從而使刀尖相對(duì)于工件產(chǎn)生偏移,進(jìn)而影響加工精度，加工出的零件形狀可能為鼓形、鞍形或呈錐度等。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素車床導(dǎo)軌面間的平行度誤差5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差 傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差 對(duì)于某些

12、加工方法,為保證工件的加工精度,要求工件和刀具間必須有準(zhǔn)確的傳動(dòng)關(guān)系。若傳動(dòng)鏈存在誤差，將直接影響最后的加工精度。為了減小傳動(dòng)鏈誤差對(duì)加工精度的影響，可采取下列措施： a）減少傳動(dòng)鏈中的元件數(shù)，即縮短傳動(dòng)鏈,以減少誤差來源。 b）提高傳動(dòng)元件,特別是末端元件的制造和安裝精度。 c）消除傳動(dòng)間隙 d）采用誤差修正機(jī)構(gòu)來提高傳動(dòng)精度，即人為地在傳動(dòng)鏈中加入一個(gè)與機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差大小相等、方向相反的誤差，以抵消傳動(dòng)鏈本身的誤差。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差 （2）工藝系統(tǒng)的其他幾何誤差工藝系統(tǒng)的其他幾何

13、誤差 刀具誤差刀具誤差 機(jī)械加工中常用的刀具有：一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。一般刀具(如普通車刀、單刃鏜刀和平面銑刀等)的制造誤差，對(duì)加工精度沒有直接影響。定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、拉刀等)的尺寸誤差直接影響加工工件的尺寸精度。刀具在安裝使用中不當(dāng)，也將影響加工精度。成形刀具（如成形車刀、成形銑刀和齒輪刀具等）的制造、安裝及磨損誤差主要影響被加工表面的形狀誤差。 夾具誤差?yuàn)A具誤差 夾具的制造誤差一般指定位元件、導(dǎo)向元件及其夾具體等零件的加工和裝配誤差。這些誤差對(duì)被加工零件的精度影響較大。所以在設(shè)計(jì)和制造夾具時(shí)，凡影響零件加工精度的尺寸都控制較嚴(yán)。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)

14、械加工精度的因素5.2.2.2 5.2.2.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差 測(cè)量誤差測(cè)量誤差 工件在加工過程中，要用各種量具、量儀等進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)量，再根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)工件進(jìn)行試切或調(diào)整機(jī)床。由于量具本身的制造誤差、測(cè)量時(shí)的接觸力、溫度、目測(cè)正確程度等都直接影響加工誤差。因此，要正確的選擇和使用量具，以保證測(cè)量精度。 調(diào)整誤差調(diào)整誤差 零件加工的每一個(gè)工序中，為了獲得被加工表面的形狀、尺寸和位置精度，總要進(jìn)行一些調(diào)整工作(如安裝夾具、調(diào)整刀具尺寸等)，由于調(diào)整不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，必然會(huì)帶來一些誤差，即調(diào)整誤差。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.3 5.2.3

15、工藝系統(tǒng)力效應(yīng)對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)力效應(yīng)對(duì)加工精度的影響 在切削加工中，工藝系統(tǒng)的各個(gè)組成元件，在切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、重力、慣性力等外力作用下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形（彈性變形和塑性變形），這種變形將使工件和刀具相對(duì)位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.3.1 5.2.3.1 工藝系統(tǒng)的剛度及其對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)的剛度及其對(duì)加工精度的影響 工藝系統(tǒng)的剛度Kxt定義為：零件加工表面法向分力Fy與刀具在切削力作用下，相對(duì)工件在該方向的位移Yxt的比值，即Kxt= Fy/Yxt 工藝系統(tǒng)的總變形量應(yīng)是：Yxt=Yje+Ydj+Yjj

16、+Yg Kxt=Fy/Yxt、Kje=Fy/Yje、Kdj=Fy/Ydj、Kjj=Fy/Yjj、Kg=Fy/Yg 式中：變形量單位mm，剛度單位N/mm Kxt 工藝系統(tǒng)的總變形量 Yxt 工藝系統(tǒng)的總剛度 Kje 機(jī)床變形量 Yje 機(jī)床剛度 Kdj 夾具變形量 Ydj 夾具剛度 Kjj 刀具變形量 Yjj 刀具剛度 Kg 工件變形量 Yg 工件剛度5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.3.1 5.2.3.1 工藝系統(tǒng)的剛度及其對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)的剛度及其對(duì)加工精度的影響 所以，工藝系統(tǒng)剛度一般式為： 因此，當(dāng)知道工藝系統(tǒng)各個(gè)部分的剛度后，即可求出系統(tǒng)剛度

17、。 用剛度一般式求解某一系統(tǒng)剛度時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。如車削外圓時(shí)，車刀本身在切削力作用下的變形對(duì)加工誤差的影響很小，可忽略不計(jì)，此時(shí)計(jì)算式中可省去刀具剛度一項(xiàng)。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素11111xtjejjdjgkkkkk5.2.3.1 5.2.3.1 工藝系統(tǒng)的剛度及其對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)的剛度及其對(duì)加工精度的影響 工藝系統(tǒng)的剛度對(duì)加工精度的影響有以下幾種形式： （1）由于受力點(diǎn)位置變化而產(chǎn)生的工件幾何形狀誤差由于受力點(diǎn)位置變化而產(chǎn)生的工件幾何形狀誤差 在車床頂尖間車削粗而短的光軸 在車床頂尖間車削細(xì)長軸 （2）誤差復(fù)映規(guī)律誤差復(fù)映規(guī)律 在切削

18、加工中，由于工件毛坯加工余量或材料硬度的變化，會(huì)引起切削力和工藝系統(tǒng)受力變形的變化，因而使工件產(chǎn)生加工誤差。 （3）工藝系統(tǒng)中其他作用力變化引起受力變形的變化而產(chǎn)生的加工藝系統(tǒng)中其他作用力變化引起受力變形的變化而產(chǎn)生的加工誤差工誤差 夾緊力、重力、慣性引起的離心力等也都將不同程度的造成工件的加工誤差。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.3.2 5.2.3.2 保證加工質(zhì)量的措施保證加工質(zhì)量的措施 提高工藝系統(tǒng)剛度，減少受力變形，是保證加工質(zhì)量的有效措施，生產(chǎn)中一般采用以下幾個(gè)途徑： （1）提高工藝系統(tǒng)中零件的配合質(zhì)量，以提高接觸剛度。由于零件的接觸剛度大大低于零

19、件本身剛度，所以提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。 （2）提高工件的剛度、減少受力變形。在加工中，由于工件本身的剛度較低，特別是叉架類、細(xì)長軸等結(jié)構(gòu)零件，容易變形。常采用中心架、跟刀架、輔助支承等，以縮小切削力的作用點(diǎn)到支承點(diǎn)之間的距離，達(dá)到減小工件變形的目的。 （3）合理裝夾工件，減少夾緊變形。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.3.3 5.2.3.3 工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形 殘余應(yīng)力是指外部載荷去除后，仍殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力。零件中的殘余應(yīng)力，往往處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，在常溫下，特別是在外界某些因素的影響下很容易失去原有狀態(tài)，使殘余

20、應(yīng)力重新分布，在應(yīng)力重新分布過程中會(huì)使零件產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了原有的精度。因此，必須采取措施減少殘余應(yīng)力對(duì)加工零件精度的影響。 殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：（1）鑄、鍛、焊等毛坯制造過程中及熱處理時(shí)，由于工件各部分熱脹冷縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化，使工件毛坯產(chǎn)生了很大的殘余應(yīng)力。（2）切削加工中由于切削力和切削熱的作用，使工件表面產(chǎn)生冷熱塑性變形和金相組織的變化，從而使工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力。（3）工件在冷校直時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.3.3 5.2.3.3 工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形 為了減少殘余應(yīng)力對(duì)加工精度

21、的影響，可在毛坯制造及零件粗加工后進(jìn)行時(shí)效處理。常用的方法有人工時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效和天然時(shí)效等方法。例如，對(duì)鑄、鍛、焊接件進(jìn)行退火或回火，零件淬火后進(jìn)行回火；對(duì)精度要求高的床身、絲杠、箱體、精密主軸等零件，在粗加工后進(jìn)行時(shí)效處理；對(duì)精度要求很高的精密絲杠、標(biāo)準(zhǔn)齒輪、精密床身等零件，則要在每次切削加工后都進(jìn)行時(shí)效處理。 合理安排工藝過程可以減小殘余應(yīng)力對(duì)加工精度的影響。例如，粗、精加工分開在不同工序中進(jìn)行，使粗加工后有一定時(shí)間讓殘余應(yīng)力重新分布，以減少對(duì)精加工的影響。在加工大型工件時(shí)，粗、精加工往往在一個(gè)工序中完成，這時(shí)應(yīng)在粗加工后將工件松開，讓工件有自由變形的可能，然后再用較小的夾緊力夾緊工件進(jìn)行

22、精加工。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.4 5.2.4 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 在機(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)在熱的作用下產(chǎn)生復(fù)雜的變形，從而破壞刀具與工件的相互位置關(guān)系和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，引起加工誤差。在精加工、超精加工中，它是影響加工精度的主要因素。有時(shí)為了避免熱變形需要進(jìn)行預(yù)熱和調(diào)整，這常常需要占用很多工作時(shí)間，影響了機(jī)床的效率，增加了加工成本。 工藝系統(tǒng)熱變形的根本原因是系統(tǒng)內(nèi)溫度場(chǎng)分布的變化。而溫度場(chǎng)的分布取決于熱量的產(chǎn)生、傳入和傳出過程。當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)，溫度分布不再變化，成為與時(shí)間無關(guān)的穩(wěn)定溫度場(chǎng)，也就不再繼續(xù)產(chǎn)

23、生熱變形。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.4.1 5.2.4.1 工藝系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形的熱源工藝系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形的熱源 在機(jī)械加工中，工藝系統(tǒng)受多種熱源的影響，使其產(chǎn)生變形，主要熱源有： （1）機(jī)械動(dòng)力源的能量損耗轉(zhuǎn)化為熱量。這些熱量通過金屬導(dǎo)熱或液壓油流動(dòng)向機(jī)床和工藝系統(tǒng)其它部分傳出。 （2）傳動(dòng)部分產(chǎn)生的摩擦熱。這些熱通過金屬導(dǎo)熱和潤滑油傳出，在訂床身內(nèi)的潤滑油池形成一個(gè)高溫區(qū)，對(duì)床身的熱變形影響很大。 （3）切削熱的一部分傳入工件和刀具，使其產(chǎn)生熱變形。切削熱大部分被切屑和切削液帶走并落在床身上使床身產(chǎn)生熱變形。 （4）環(huán)境傳來的熱量使工藝系統(tǒng)各部分受熱不

24、均勻而引起的變形。 對(duì)工藝系統(tǒng)加工精度影響最大的是大尺寸構(gòu)件受熱不均、溫度差較大時(shí)引起的彎曲變形。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.4.2 5.2.4.2 車床的熱變形對(duì)加工精度的影響車床的熱變形對(duì)加工精度的影響 由于各類機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工作條相差很大，所以引起機(jī)床熱變形的熱源和變形形式也是各種各樣的。就機(jī)床來說，對(duì)加工精度有影響的多種熱變形中，最重要的是主軸部件、床身導(dǎo)軌以及兩者相對(duì)位置的熱變形。 對(duì)于車、銑、鉆、鏜類機(jī)床，產(chǎn)生熱變形的主要熱源是主軸箱內(nèi)傳動(dòng)件的摩擦熱，它通過潤滑油傳至主軸箱體及與其相連的床身，使這些部分溫度升高而產(chǎn)生變形5.2 5.2 影響機(jī)械

25、加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.4.2 5.2.4.2 車床的熱變形對(duì)加工精度的影響車床的熱變形對(duì)加工精度的影響 下圖所示為車床在工作狀態(tài)下的熱變形。由于主軸箱的熱變形，導(dǎo)致主軸軸心線抬高，同時(shí)還發(fā)生傾斜。導(dǎo)軌也因?yàn)闊嶙冃味a(chǎn)生彎曲，結(jié)果造成車床前后頂尖連心線與導(dǎo)軌不平行。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.4.3 5.2.4.3 刀具和工件的熱變形對(duì)加工精度的影響刀具和工件的熱變形對(duì)加工精度的影響 刀具切削部分的溫度很高，通過導(dǎo)熱使刀桿溫度長升高，一般在連續(xù)切削1020min即可達(dá)到熱平衡。熱變形表現(xiàn)為刀桿的伸長。在加工長軸類工件時(shí)，會(huì)造成表面的幾

26、何形狀誤差，但這種誤差有時(shí)可與刀具磨損造成的工件表面的幾何形狀誤差相互補(bǔ)償，故刀具熱變形在一般加工中，對(duì)加工精度影響不大。 工件受切削熱的影響會(huì)產(chǎn)生熱變形。如果在受熱膨脹時(shí)測(cè)量達(dá)到了規(guī)定的加工尺寸，那么在冷卻收縮后尺寸就會(huì)變小，甚至可能出現(xiàn)尺寸超差，造成廢品。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.4.3 5.2.4.3 刀具和工件的熱變形對(duì)加工精度的影響刀具和工件的熱變形對(duì)加工精度的影響 工件的熱變形有兩種情況： 一種是均勻受熱，如車、鏜、外圓磨等加工方法，它主要影響尺寸精度。 另一種是不均勻受熱，如平面的刨、銑、磨等工序，工件單面受熱，上下表面之間形成溫度差而產(chǎn)

27、生彎曲變形，這時(shí)主要影響幾何形狀精度。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.4.4 5.2.4.4 減少熱變形及其影響的措施減少熱變形及其影響的措施 減少發(fā)熱和隔熱減少發(fā)熱和隔熱 （1）凡是有可能從主機(jī)分離出去的熱源，如電動(dòng)機(jī)、變速箱、液壓裝置和油箱等，應(yīng)盡可能放置在機(jī)床外部；不能與主機(jī)分離的熱源，如主軸軸承、絲杠副之類的零件和部件，應(yīng)從結(jié)構(gòu)和潤滑方面來減少摩擦發(fā)熱。 （2）及時(shí)清除切屑或在工作臺(tái)上裝隔熱板以阻止切屑熱量傳向工作臺(tái)、床身、夾具等，是防止工藝系統(tǒng)熱變形的有效措施。 （3）強(qiáng)制冷卻，均衡溫度場(chǎng) 對(duì)機(jī)床發(fā)熱部位可以采取風(fēng)冷、油冷等強(qiáng)制冷卻方法，來吸收熱源

28、發(fā)出的熱量，控制機(jī)床的局部溫升和熱變形。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.4.4 5.2.4.4 減少熱變形及其影響的措施減少熱變形及其影響的措施 從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取措施以減少熱變形從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取措施以減少熱變形 （4）采用“熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)”。如為防止零、部件由于受熱發(fā)生彎曲變形，可改單立柱為龍門式結(jié)構(gòu)，以防止立柱局部熱變形而造成強(qiáng)烈的彎曲位移。 （5）使零件的熱變形盡量發(fā)生于不影響加工精度的方向上。如機(jī)床主軸采用前端軸向定位，后端浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，使主軸熱變形向主軸后端移動(dòng)。又如定位絲杠的螺母盡量靠近絲杠的定位端，以減少產(chǎn)生熱變形的有效長度。5.2 5.2 影響機(jī)械加工

29、精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.5 5.2.5 加工誤差的綜合分析加工誤差的綜合分析 前面已對(duì)影響加工精度的各種主要因素進(jìn)行了分析，也提出了一些保證加工精度的措施。但從分析方法上講是屬于單因素法。生產(chǎn)中出現(xiàn)的加工精度問題往往是綜合性很強(qiáng)的工藝問題，其影響因素也比較復(fù)雜。因此，必須運(yùn)用以前學(xué)過的基本知識(shí)，對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中的加工精度問題進(jìn)行綜合分析，并提出解決問題的對(duì)策。 各種單因素的加工誤差，按其在一批零件中出現(xiàn)的規(guī)律，可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩大類。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.5 5.2.5 加工誤差的綜合分析加工誤差的綜合分析 （1）系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤

30、差 在順序加工的一批零件中出現(xiàn)的大小保持不變或有規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。前者為常值系統(tǒng)誤差，后者為變值系統(tǒng)誤差。 原理誤差、機(jī)床、刀具、夾具、量具的制造誤差、調(diào)整誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形誤差等都是常值系統(tǒng)誤差。如鉸刀直徑有0.01mm的負(fù)偏差，加工的孔也都存在0.01mm的負(fù)偏差，就屬于常值系統(tǒng)誤差。 機(jī)床和刀具的熱變形，刀具的磨損引起的加工誤差是隨著加工的先后順序而有規(guī)律變化的，屬于變值系統(tǒng)誤差。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.5 5.2.5 加工誤差的綜合分析加工誤差的綜合分析 （2）隨機(jī)性誤差隨機(jī)性誤差 在順序加工的一批零件中出現(xiàn)的大小和方向都是

31、無規(guī)律變化的誤差，稱為隨機(jī)誤差。毛坯誤差的復(fù)映、定位誤差、夾緊誤差、操作誤差、內(nèi)應(yīng)力引起變形誤差等都是隨機(jī)誤差。 不同性質(zhì)的誤差的解決途徑不同。對(duì)于常值系統(tǒng)誤差，可以通過調(diào)整或檢修工藝裝備的方法來解決，或人為地制造一種常值誤差來補(bǔ)償原來的常值誤差。對(duì)于變值系統(tǒng)誤差可以通過自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒▉斫鉀Q。對(duì)于無明顯變化規(guī)律的隨機(jī)誤差，就很難完全消除，只能對(duì)產(chǎn)生的根源采取適當(dāng)措施以縮小其影響。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.5 5.2.5 加工誤差的綜合分析加工誤差的綜合分析 由于加工誤差中存在著系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，所以采用統(tǒng)計(jì)分析方法更為科學(xué)。 統(tǒng)計(jì)分析方法就是以對(duì)許多

32、工件進(jìn)行抽樣檢查的結(jié)果為基礎(chǔ)，經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計(jì)的處理，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律性，找出解決問題的途徑。 常用的加工誤差的綜合分析方法有分布曲線法和點(diǎn)圖法。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.5.1 5.2.5.1 分布曲線法分布曲線法 （1）實(shí)際分布曲線實(shí)際分布曲線 測(cè)量每個(gè)工件的加工尺寸，把測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄下來，按尺寸大小將整批工件進(jìn)行分組，則每一組中的零件尺寸處在一定的時(shí)間范圍內(nèi)。同一尺寸間隔內(nèi)的零件數(shù)量稱為頻數(shù)，頻數(shù)與該批零件總數(shù)之比稱為頻率。以零件尺寸為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)為縱坐標(biāo)，便可以得到實(shí)際分布曲線。 （2）正態(tài)分布曲線正態(tài)分布曲線 大量的試驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)和理論分析表明：當(dāng)一批

33、工件總數(shù)極多，加工中的誤差是由許多相互獨(dú)立的隨機(jī)因素引起的，而且這些誤差中又都沒有任何優(yōu)勢(shì)的傾向，其分布是服從正態(tài)分布的，這時(shí)的分布曲線稱為正態(tài)分布曲線。 （3）非正態(tài)分布曲線非正態(tài)分布曲線 在機(jī)械加工中，工件實(shí)際尺寸的分布情況，有時(shí)并不符合正態(tài)分布。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.5.1 5.2.5.1 分布曲線法分布曲線法 （4）分布曲線的應(yīng)用分布曲線的應(yīng)用 確定各種加工方法所能達(dá)到的精度等級(jí)。 判別加工誤差的性質(zhì) 確定工件尺寸的合格率和廢品率 布曲線法屬于事后分析，不能把規(guī)律性變化的系統(tǒng)誤差從隨機(jī)誤差中分離出來。也不能在加工過程中提供控制工藝過程的資料

34、。采用點(diǎn)圖法可以彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.2.5.2 5.2.5.2 點(diǎn)圖法點(diǎn)圖法 點(diǎn)圖法的要點(diǎn)就是按加工的先后順序作出工件尺寸的變化圖， 以暴露整個(gè)加工過程中的誤差變化。其具體作法就是按加工的順序定期測(cè)量工件的尺寸，一般每組取m（4或5）個(gè)工件，測(cè)量后取其平均值。以組序號(hào)為橫坐標(biāo)，以求得的平均尺寸為縱坐標(biāo)作出各點(diǎn)并將各點(diǎn)順序連接，便得到所謂的點(diǎn)圖。 點(diǎn)圖法可用于工藝驗(yàn)證和加工過程誤差分析。5.2 5.2 影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素5.3.1 5.3.1 概述概述 零件機(jī)械加工的質(zhì)量除取決于加工精度外，還取決于表面層的質(zhì)量。

35、產(chǎn)品的工作性能在很大程度上取決于其主要零件的表面質(zhì)量，因此，探討和研究機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量具有極為重要的意義。 表面質(zhì)量主要包括零件表面的幾何特性和表面層力學(xué)物理性能兩個(gè)方面。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.1.1 5.3.1.1 表面的幾何特征表面的幾何特征 （1）表面粗糙度表面粗糙度 表面粗糙度是指加工表面的微觀幾何形狀誤差。下圖表示的是粗糙度輪廓算術(shù)平均偏差。表面粗糙度主要是由機(jī)械加工中切削刀具在工件表面留下的加工痕跡所形成，其波長與波高的比值一般小于50。 （2）表面波度表面波度 表面波度是介于宏觀幾何形狀誤差與微觀幾何形狀誤差（即粗糙度）之間的周期性

36、幾何形狀誤差。在下圖中,A表示波度的高度。表面波度通常是由于加工過程中工藝系統(tǒng)的低頻振動(dòng)所造成，其波長與波高的比值一般為501000。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.1.1 5.3.1.1 表面的幾何特征表面的幾何特征5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量a）表面粗糙度 b）表面波度5.3.1.1 5.3.1.1 表面的幾何特征表面的幾何特征 （3）表面加工紋理表面加工紋理 表面加工紋理即表面微觀結(jié)構(gòu)的主要方向，取決于表面形成所采用的機(jī)械加工方法，即主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。 （4）傷痕傷痕 傷痕即在加工表面上一些個(gè)別位置上出現(xiàn)的缺陷。大多是隨機(jī)分布的，如砂眼、

37、氣孔、裂痕和劃痕等。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.1.2 5.3.1.2 表面層力學(xué)物理性能表面層力學(xué)物理性能 （1）表面層加工硬化 （2）表面層金相組織的變化 （3）表面層殘余應(yīng)力5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.2 5.3.2 零件表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響零件表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響5.3.2.1 5.3.2.1 零件表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響零件表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響 零件的耐磨性與摩擦副的材料、潤滑條件和零件的表面加工質(zhì)量等因素有關(guān)。表面粗糙度對(duì)摩擦副的初期磨損影響很大，但也不是表面粗糙度參數(shù)值越小越耐磨。5.3 5.3 機(jī)械

38、加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.2.2 5.3.2.2 零件表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響零件表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 零件在交變載荷的作用下，其表面微觀不平的凹谷處和表面層的缺陷處容易引起應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋，造成零件的疲勞破壞。試驗(yàn)表明，減小零件表面粗糙度值可以使零件的疲勞強(qiáng)度有所提高。 加工硬化 表面層的適度硬化可以在零件表面形成一個(gè)硬化層，它能阻礙表面層疲勞裂紋的出現(xiàn)，從而使零件疲勞強(qiáng)度提高。但零件表面層硬化程度過大，反而易于產(chǎn)生裂紋，故零件的硬化程度與硬化深度也應(yīng)控制在一定的范圍之內(nèi)。 殘余應(yīng)力 當(dāng)表面層為殘余壓應(yīng)力時(shí)，能延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高零件的疲勞強(qiáng)度；當(dāng)表面層為殘余

39、拉應(yīng)力時(shí)，容易使零件表面產(chǎn)生裂紋而降低其疲勞強(qiáng)度。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.2.3 5.3.2.3 零件表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響零件表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響 零件的表面粗糙度在一定程度上影響零件的耐腐蝕性。零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。因此，減小零件表面粗糙度值，可以提高零件的耐腐蝕性能。 零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐腐蝕性，而表面殘余拉應(yīng)力則降低零件的耐腐蝕性。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.2.4 5.3.2.4 零件表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)及其他方面的影

40、響零件表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)及其他方面的影響 相配零件間的配合關(guān)系是用過盈量或間隙值來表示的。 在間隙配合中，如果零件的配合表面粗糙，則會(huì)使配合件很快磨損而增大配合間隙，改變配合性質(zhì)，降低配合精度。 在過盈配合中，如果零件的配合表面粗糙，則裝配后配合表面的凸峰被擠平，配合件間的有效過盈量減小，降低配合件間連接強(qiáng)度，影響配合的可靠性。 對(duì)有配合要求的表面，必須限定較小的表面粗糙度參數(shù)值。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.2.4 5.3.2.4 零件表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)及其他方面的影響零件表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)及其他方面的影響 零件的表面質(zhì)量對(duì)零件的使用性能還有其他方面的影響。例如，對(duì)

41、于液壓缸和滑閥，較大的表面粗糙度值會(huì)影響密封性；對(duì)于工作時(shí)滑動(dòng)的零件，恰當(dāng)?shù)谋砻娲植诙戎的芴岣哌\(yùn)動(dòng)的靈活性，減少發(fā)熱和功率損失；零件表面層的殘余應(yīng)力會(huì)使加工好的零件因應(yīng)力重新分布而變形，從而影響其尺寸和形狀精度等。 提高加工表面質(zhì)量，對(duì)保證零件的使用性能、提高零件的使用壽命是很重要的。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.3 5.3.3 影響機(jī)械加工表面粗糙度的工藝因素影響機(jī)械加工表面粗糙度的工藝因素5.3.3.1 5.3.3.1 切削加工表面粗糙度的影響因素切削加工表面粗糙度的影響因素 表面粗糙度是指已加工表面微觀不平程度的平均值，是一種微觀幾何形狀誤差。經(jīng)切削加工形成的已

42、加工表面粗糙度，一般可看成由理論粗糙度和非正常原因造成的表面粗糙度疊加而成。 （1）理論粗糙度理論粗糙度 指刀具幾何形狀和切削運(yùn)動(dòng)引起的表面不平度。生產(chǎn)中如果條件比較理想，加工后表面實(shí)際粗糙度接近于理論粗糙度。 （2）非正常原因造成的表面粗糙度非正常原因造成的表面粗糙度 指切削過程中出現(xiàn)的非正常原因造成的表面不平度。積屑瘤、加工過程中的振動(dòng)、刀具后刀面磨損造成的擠壓、摩擦痕跡、刀刃缺陷的復(fù)映、切屑的拉毛和擦痕等都影響表面粗糙度。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.3.1 5.3.3.1 切削加工表面粗糙度的影響因素切削加工表面粗糙度的影響因素 （3）影響表面粗糙度的工藝因素

43、影響表面粗糙度的工藝因素 選擇合理的切削用量 選擇適當(dāng)?shù)牡毒邘缀螀?shù) 選擇合適的刀具材料 改善工件材料的性能 選擇合適的切削液5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.3.2 5.3.3.2 磨削加工表面粗糙度的影響因素磨削加工表面粗糙度的影響因素 （1）磨削加工表面粗糙度的形成磨削加工表面粗糙度的形成 磨削加工是用分布在砂輪表面上的磨粒通過砂輪和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行的。由于磨粒在砂輪表面上的分布不均勻，有高有低，而磨粒切削刃鈍圓半徑較大，同時(shí)磨削厚度又很小，因此在磨削過程中，磨粒在工件表面上滑擦，刻劃后切下切屑，把加工表面上刻劃出無數(shù)細(xì)微的溝槽，溝槽兩邊會(huì)伴隨著塑性隆起，從而形

44、成表面粗糙度。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.3.2 5.3.3.2 磨削加工表面粗糙度的影響因素磨削加工表面粗糙度的影響因素 （2）影響表面粗糙度的工藝因素影響表面粗糙度的工藝因素 磨削用量的影響磨削用量的影響 a）砂輪速度砂輪速度 提高砂輪線速度有利于減小磨削表面的表面粗糙度值。因?yàn)樯拜喫俣仍黾訒r(shí)，單位時(shí)間內(nèi)參與磨削磨粒增多，殘留面積減少，每個(gè)刃口切除的金屬量減少。為了得到較小的表面粗糙度值，要避免砂輪轉(zhuǎn)速為工件轉(zhuǎn)速的整數(shù)倍，從而使磨料不致重復(fù)磨削工件上的同一點(diǎn)，使磨粒與磨削痕跡錯(cuò)開。 b）工件速度工件速度 工件速度越大，單個(gè)磨粒的磨削厚度越大，會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)磨削工

45、件表面的磨粒數(shù)減少，致使加工表面的表面粗糙度值增大。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.3.2 5.3.3.2 磨削加工表面粗糙度的影響因素磨削加工表面粗糙度的影響因素 c）磨削深度磨削深度 磨削深度增加，磨削過程中磨削力與磨削溫度都增加，磨削表面塑性變形程度增大，使磨削表面的表面粗糙度值增大。生產(chǎn)中，為兼顧表面質(zhì)量和生產(chǎn)率，通常在磨削過程中對(duì)徑向進(jìn)給量開始時(shí)采用較大值，以提高生產(chǎn)率;而在磨削后期采用較小值或進(jìn)行無進(jìn)給磨削(又稱光磨)，以減小表面粗糙度值。 砂輪的影響砂輪的影響 a）砂輪的粒度砂輪的粒度 砂輪的粒度號(hào)越大，粒度越細(xì)，砂輪表面單位面積上的磨粒數(shù)就越多，砂輪表面

46、磨粒的等高性越好，從而表面粗糙度值就下降。但是，粒度號(hào)過大時(shí)，砂輪易堵塞，磨削性能下降，同時(shí)還會(huì)引起燒傷。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.3.2 5.3.3.2 磨削加工表面粗糙度的影響因素磨削加工表面粗糙度的影響因素 b）砂輪的硬度砂輪的硬度 硬度應(yīng)大小合適，半鈍化期越長越好。砂輪太硬，磨粒磨損后仍不易脫落，使工件表面受到強(qiáng)烈的摩擦和擠壓，增加了塑性變形，表面粗糙度值增大，同時(shí)還容易引起燒傷。砂輪太軟，磨粒易脫落，磨削作用減弱，也會(huì)增大表面粗糙度值。 c）砂輪的修整質(zhì)量砂輪的修整質(zhì)量 砂輪修整的質(zhì)量越高，砂輪工作表面上的徽刃就越多，微刃的等高性越好，工件表面粗糙度值越

47、小。 d）砂輪材料砂輪材料 砂輪材料是指磨料,它可分為氧化物系(剛玉)、碳化物系(碳化硅、碳化硼)和高硬磨料系（人造金剛石、立方氮化硼）。鋼類零件用剛玉砂輪，鑄鐵、硬質(zhì)合金用碳化物砂輪。金剛石砂輪可得到極小的粗糙度值，但成本較高。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.3.2 5.3.3.2 磨削加工表面粗糙度的影響因素磨削加工表面粗糙度的影響因素 被加工材料的影響被加工材料的影響 工件材料硬度太大，砂輪易磨鈍，故表面粗糙度值變大；工件太軟，砂輪易堵塞，磨削熱增大，也得不到較小的表面粗糙度。 塑性、韌性大的工件材料，其塑性變形程度大，磨削后工件的表面粗糙度值較大。導(dǎo)熱性差的材料

48、，也不易得到較小的表面粗糙度。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.4 5.3.4 影響加工表面變質(zhì)層的因素影響加工表面變質(zhì)層的因素5.3.4.1 5.3.4.1 表面層加工硬化表面層加工硬化 （1）表面層加工硬化的產(chǎn)生。表面層加工硬化的產(chǎn)生。 在機(jī)械加工時(shí)，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長、纖維化甚至破碎，從而使得表面層的強(qiáng)度增加，這種現(xiàn)象稱為加工硬化，又稱為冷作硬化和強(qiáng)化。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.4.1 5.3.4.1 表面層加工硬化表面層加工硬化 （2）表面層加工硬化的影響因素。

49、表面層加工硬化的影響因素。 切削力切削力 切削力越大，塑性變形越大，硬化程度也越大，硬化層深度也越大。因此，增大進(jìn)給量切削深度和減小前角，都會(huì)增大切削力，使加工硬化嚴(yán)重。 變形速度（切削速度）變形速度（切削速度） 變形速度很快時(shí)，工件接觸時(shí)間短，塑性變形不充分，因此硬化程度將降低。 切削溫度切削溫度 切削時(shí)產(chǎn)生的熱最會(huì)對(duì)工件的表面層硬化產(chǎn)生軟化作用，因此切削溫度越高，表面層的加工硬化回復(fù)程度就越大。 工件材料工件材料硬度低、塑性大時(shí)切削加工的表面層加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.4.2 5.3.4.2 表面層金相組織的變化與磨削燒傷表面層金相組織的變化

50、與磨削燒傷 （1）金相組織變化與磨削燒傷的產(chǎn)生金相組織變化與磨削燒傷的產(chǎn)生 機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的切削熱會(huì)使得工件的加工表面產(chǎn)生劇烈的溫升，當(dāng)溫度超過工件材料金相組織變化的臨界溫度時(shí)，將發(fā)生金相組織轉(zhuǎn)變。在磨削加工中，由于多數(shù)磨粒為負(fù)前角切削，磨削溫度很高，產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于切削時(shí)的熱量，而且磨削熱有60%80%傳給工件，所以極容易出現(xiàn)金相組織的轉(zhuǎn)變，使得表面層金屬的硬度和強(qiáng)度下降，產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至引起顯微裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。 產(chǎn)生磨削燒傷時(shí)，加工表面常會(huì)出現(xiàn)黃、褐、紫、青等燒傷色，這是磨削表面在瞬時(shí)高溫下形成的氧化膜顏色。不同的燒傷色，表明工件表面受到的燒傷程度不同。5.3 5.3 機(jī)

51、械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.4.2 5.3.4.2 表面層金相組織的變化與磨削燒傷表面層金相組織的變化與磨削燒傷 （2）影響磨削燒傷的因素影響磨削燒傷的因素 磨削燒傷與磨削溫度有十分密切的關(guān)系，因此一切影響磨削溫度的因素都在一定程度上對(duì)燒傷有影響。 磨削用量磨削用量 當(dāng)增大磨削深度時(shí)，工件表面及表面下不同深度的溫度都將提高，容易造成燒傷。當(dāng)增加工件進(jìn)給速度時(shí)，磨削區(qū)表面溫度會(huì)增高，但此時(shí)熱源作用時(shí)間減少，因而可減輕燒傷。但提高工件速度會(huì)導(dǎo)致其表面粗糙度值變大，為彌補(bǔ)此不足，可提高砂輪速度。實(shí)踐證明，同時(shí)提高和砂輪速度既可減輕工件表面燒傷，又不致降低生產(chǎn)效率。5.3 5.3 機(jī)械加工表

52、面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.4.2 5.3.4.2 表面層金相組織的變化與磨削燒傷表面層金相組織的變化與磨削燒傷 砂輪材料砂輪材料 砂輪硬度太高的砂輪，鈍化砂粒不易脫落，自銳性不好，使總切削力增大，溫度升高，容易產(chǎn)生燒傷。 為了防止燒傷，可采用有彈性的粘接劑，如用橡膠、樹脂等材料制成的粘接劑，磨削時(shí)磨粒受到大切削力時(shí)可以彈讓，使磨削厚度減小，從而總切削力減小。 立方氮化硼砂輪熱穩(wěn)定性好，與鐵族元素的化學(xué)反應(yīng)很小，磨削溫度低，而立方氮化磨粒本身硬度、強(qiáng)度僅次于金剛石，磨削力小，能磨出較好的表面質(zhì)量。 此外，采用粗粒度砂輪、松組織砂輪都可提高砂輪的自銳性，改善散熱條件，使砂輪不易被切屑堵塞，因此

53、都可大大減小磨削燒傷的產(chǎn)生。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.4.2 5.3.4.2 表面層金相組織的變化與磨削燒傷表面層金相組織的變化與磨削燒傷 冷卻方法冷卻方法 a）采用內(nèi)冷卻砂輪，將切削液引入砂輪的中心腔內(nèi)，由于離心力的作用，切削液再經(jīng)過砂輪內(nèi)部的孔隙從砂輪四周的邊緣甩出，這樣，切削液即可直接進(jìn)入磨削區(qū)，發(fā)揮有效的冷卻作用。 b）采用高壓大流量切削液，既增強(qiáng)了冷卻效果，又有利于沖掉砂輪表面上的磨屑，防止砂輪堵塞。在砂輪上安裝帶有空氣擋板的切削液噴嘴，以減輕高速旋轉(zhuǎn)砂輪表面的高壓附著氣流作用，使切削液能順利地噴注到磨削區(qū)，這對(duì)于高速磨削更為重要。 c)采用浸油砂輪，把

54、砂輪放在熔化的硬脂酸溶液中浸透，取出冷卻后成為含油砂輪。磨削時(shí)，磨削區(qū)的熱源使砂輪邊緣部分硬脂酸熔化而灑入磨削區(qū)起冷卻潤滑作用。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.4.3 5.3.4.3 表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力 （1）表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生 在機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí),在表面層及其與基體材料的交界處就會(huì)產(chǎn)生相互平衡的彈性壓力。這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，有以下三種原因： 冷態(tài)塑變冷態(tài)塑變 工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長塑變，基體仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后，表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。 熱態(tài)塑變熱態(tài)塑變

55、 表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 金相組織變化金相組織變化 比容大的組織比容小的組織體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。（密度小，比容大）5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.3.4.3 5.3.4.3 表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力 （2）磨削裂紋的產(chǎn)生磨削裂紋的產(chǎn)生 在磨削過程中，當(dāng)工件表層產(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，這就稱為磨削裂紋。磨削裂紋的產(chǎn)生會(huì)使零件承受交變載荷的能力大大降低。 （3）影響表面殘余應(yīng)力的主要因素影響表面殘余應(yīng)力的主要因素 機(jī)械加工后工件表面層的殘余應(yīng)力是冷態(tài)塑性變形、熱態(tài)塑性變形和金相組織變化三者綜合作用的結(jié)

56、果。切削加工時(shí)起主要作用的往往是冷態(tài)塑性變形，表面層常產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。磨削加工時(shí)，通常熱態(tài)塑性變形或金相組織變化引起的體積變化是產(chǎn)生殘余應(yīng)力的 主要因素，所以表面層常存有殘余拉應(yīng)力。5.3 5.3 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量5.4.1 5.4.1 提高機(jī)械加工精度的主要途徑提高機(jī)械加工精度的主要途徑 機(jī)械加工誤差是由工藝系統(tǒng)中的原始誤差引起的。 從消除和減小誤差的技術(shù)上看，可以將控制誤差的方法分為兩大類： （1）誤差預(yù)防技術(shù) （2）誤差補(bǔ)償技術(shù)5.4 5.4 提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法5.4.1.1 5.4.1.1 誤差預(yù)防技術(shù)誤差預(yù)防技術(shù) 誤差預(yù)防技術(shù)是指減小原始誤差

57、或減少原始誤差的影響，即減少誤差源或改變誤差源至加工誤差之間的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系。 （1）合理采用先進(jìn)工藝與設(shè)備合理采用先進(jìn)工藝與設(shè)備 （2）直接減少原始誤差法直接減少原始誤差法 是在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法，它是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后,設(shè)法對(duì)其直接消除或減少。如車削細(xì)長軸時(shí)，由于受力和熱的影響，工件產(chǎn)生彎曲變形，如下圖所示。工件彎曲變形后，在高速回轉(zhuǎn)下，由于離心力的作用，加劇了彎曲變形，并引起振動(dòng)。工件在切削熱的作用下必然產(chǎn)生熱伸長，若卡盤和尾座頂尖之間的距離是固定的，則工件在軸向沒有伸縮的余地，因此產(chǎn)生會(huì)軸向力，將加劇工件的彎曲變形。5.4 5.4 提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法提高機(jī)械加

58、工質(zhì)量的方法5.4.1.1 5.4.1.1 誤差預(yù)防技術(shù)誤差預(yù)防技術(shù) 可以采取如下措施以減少上述原始誤差：采取反向進(jìn)給的切削方法，如下圖所示。 采用大進(jìn)給量反向切削和大的主偏角車刀，以增大軸向力，工件在較大的軸向力的拉伸作用下，還能消除顫動(dòng)，使切削更加平穩(wěn)。 5.4 5.4 提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法5.4.1.1 5.4.1.1 誤差預(yù)防技術(shù)誤差預(yù)防技術(shù) （3）誤差轉(zhuǎn)移法誤差轉(zhuǎn)移法 在機(jī)床精度達(dá)不到零件的加工要求時(shí)，通過誤差轉(zhuǎn)移的方法，能夠用一般精度的機(jī)床加工高精度的零件。例如，用鏜床鏜孔時(shí)，孔系的位置精度和孔間距的尺寸精度依靠鏜模和鏜桿的精度來保證，鏜桿與機(jī)床主軸之間采用

59、撓性連接，使機(jī)床誤差與加工精度無關(guān)。 （4）誤差分組法誤差分組法 在成批生產(chǎn)條件下，對(duì)配合精度要求很高的零件，當(dāng)不可能用提高加工精度的方法來獲得時(shí)，則可采用誤差分組法。這種方法是先對(duì)配偶件進(jìn)行逐一測(cè)量，并按一定的尺寸間隔分成相等數(shù)目的組，然后再按相應(yīng)的組分別進(jìn)行配對(duì)。5.4 5.4 提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法5.4.1.1 5.4.1.1 誤差預(yù)防技術(shù)誤差預(yù)防技術(shù) （5）“就地加工就地加工”法法 在加工和裝配中，有些精度問題牽涉到很多零部件間的相互關(guān)系，如果單純通過提高零部件的精度來滿足設(shè)計(jì)要求，有時(shí)很困難，甚至不可能實(shí)現(xiàn)，若采用“就地加工”法就可解決這類難題。 如在轉(zhuǎn)塔車床

60、制造中，轉(zhuǎn)塔上六個(gè)裝刀具的孔，其軸心線必須保證和機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)中心線重合，而六個(gè)平面又必須與主軸中心線垂直。如果按傳統(tǒng)的精度分析與精度保證方法，不僅使加工誤差小到難以制造的程度，而且裝配后精度更達(dá)不到技術(shù)要求。生產(chǎn)中常采用“就地加工”法，即對(duì)這些重要表面在裝配之前不進(jìn)行精加工，等轉(zhuǎn)塔裝配到機(jī)床上后，再在自身機(jī)床上對(duì)這些表面作進(jìn)一步的精加工，從而達(dá)到所需的精度。5.4 5.4 提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法提高機(jī)械加工質(zhì)量的方法5.4.1.1 5.4.1.1 誤差預(yù)防技術(shù)誤差預(yù)防技術(shù) （6）誤差平均法誤差平均法 對(duì)配合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨方法來達(dá)到。研具本身并不要求具有很高的精度，但它卻能在和