五章機械加工質(zhì)量分析與控制1

第5章機械加工質(zhì)量分析與控制市場競爭的核心是產(chǎn)品，而質(zhì)量是產(chǎn)品參與激烈市場競爭的重要因素。產(chǎn)品的制造質(zhì)量主要與零件的制造質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量有關(guān)。零件的制造質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)5.1機械加工精度5.2機械加工表面質(zhì)量思考題與練習(xí)5.1機械加工工精度5.1..1加工精度度的基本本概念加工精度度零件在加加工后的的實際幾幾何參數(shù)數(shù)（尺寸寸、形狀狀和位置置）與理理想幾何何參數(shù)的的符合程程度加工誤差差加工后零零件的實實際幾何何參數(shù)（（尺寸、、形狀和和位置））對理想想幾何參參數(shù)的偏偏差程度度零件的加加工精度度包括尺寸精度度、形狀狀精度、、位置精精度三方面1.原始誤差差工藝系統(tǒng)統(tǒng)：零件件的機械械加工是是在工藝藝系統(tǒng)中中進(jìn)行的的，機床床、夾具具、刀具具和工件件組成了了一個完完整的工工藝系統(tǒng)統(tǒng)。工藝藝系統(tǒng)中中的種種種誤差，，在不同同條件下下，以不不同的程程度和方方式反映映為加工工誤差。。定義：工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的誤差差稱為原始誤差差。工藝系統(tǒng)統(tǒng)的原始始誤差根根據(jù)產(chǎn)生生的階段段不同，，可歸納納下圖所所示5.1..2影響加工工精度的的因素原始誤差差的分類類原始誤差差加工前的的誤差加工過程程中的誤誤差加工后的的誤差加工原理理誤差調(diào)整誤差差工件裝夾夾誤差機床誤差差夾具誤差差刀具制造造誤差工藝系統(tǒng)統(tǒng)受力變變形工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱變形形刀具磨損損工件殘余余應(yīng)力引引起的變變形測量誤差差（1）加工原原理誤差差定義：采采用了近近似的成成形運動動或近似似的切削削刃形狀狀所產(chǎn)生生的加工工誤差理論上為為了獲得得設(shè)計規(guī)規(guī)定的零零件加工工表面，，要求切切削刃完完全符合合理論曲曲線形狀狀，刀具具和工件件之間必必須保持持準(zhǔn)確的的運動關(guān)關(guān)系。但但在實際際生產(chǎn)中中為了簡簡化機床床或刀具具的設(shè)計計和制造造，降低低生產(chǎn)成成本，提提高生產(chǎn)產(chǎn)率，允允許在保保證零件件加工精精度的前前提下采采用近似似加工原原理2.工藝系統(tǒng)統(tǒng)的幾何何誤差（2）機床誤誤差1）主軸回回轉(zhuǎn)誤差差的概念念定義：主主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時，主主軸各瞬瞬間的實實際回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線對對其理想想回轉(zhuǎn)軸軸線的漂漂移基本形式式：徑向跳動：實際回轉(zhuǎn)軸線始終平行于理想回轉(zhuǎn)軸線，在一個平面內(nèi)作等幅的跳動軸向跳動：實際回轉(zhuǎn)軸線始終沿理想回轉(zhuǎn)軸線作等幅的竄動角度擺動：實際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線始終成一傾斜角，在一個平面上作等幅擺動，且交點位置不變影響主軸軸回轉(zhuǎn)精精度的主主要因素素影響主軸軸回轉(zhuǎn)精精度的主主要因素素有：軸軸承本身身的誤差差、軸承承的間隙隙、主軸軸各段軸軸徑同軸軸度誤差差、軸承承之間的的同軸度度誤差及及主軸系系統(tǒng)的剛剛度和熱熱變形等等滑動軸承承滾動軸承承滑動軸承承車床（圖a）——軸徑不圓圓引起車車床主軸軸徑向跳跳動（注注意其頻頻率特性性）鏜床（圖圖b）——軸承孔不不圓引起起鏜床主軸軸徑向跳跳動圖a圖b

滾動軸承承與軸承本本身的精精度有關(guān)關(guān)，很大大程度上上又與配配合件的的精度有有關(guān)。如如主軸軸軸頸與支支撐座孔孔各自的的圓度誤誤差、波波度和同同軸度，，止推面面或軸肩肩與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線的的垂直度度、滾道道的圓度度、波度度，滾動動體的圓圓度誤差差和尺寸寸誤差等等滾動軸承承的幾何何誤差2）機床導(dǎo)導(dǎo)軌誤差差導(dǎo)軌是機機床上確確定各主主要部件件相對位位置關(guān)系系及運動動的基準(zhǔn)準(zhǔn)，導(dǎo)軌軌的誤差差將直接接影響加加工精度度車床及磨磨床導(dǎo)軌軌精度要要求有三三個方面面：在水水平面內(nèi)內(nèi)的直線線度；在在垂直面面內(nèi)的直直線度；；前后導(dǎo)導(dǎo)軌的平平行度（（扭曲））（1）導(dǎo)軌軌在水平平面內(nèi)的的直線度度誤差（2）導(dǎo)軌軌在垂直直面內(nèi)的的直線度度誤差（3）前后后導(dǎo)軌的的平行度度誤差（（扭曲））導(dǎo)軌在水水平面內(nèi)內(nèi)的直線線度誤差差：臥式車車床、外外圓磨床床。導(dǎo)軌在垂垂直面內(nèi)內(nèi)的直線線度誤差差：平面磨磨床、龍龍門刨床床。前后導(dǎo)軌軌的平行行度誤差差（扭曲曲）：臥式車車床、外外圓磨床床。臥式車床床導(dǎo)軌直直線度誤誤差

臥式車床床導(dǎo)軌垂垂直面內(nèi)內(nèi)直線度度誤差對對工件加加工精度度的影響響臥式車床床導(dǎo)軌扭扭曲對工工件加工工精度的的影響3）機床傳傳動鏈誤誤差定義：指機床內(nèi)內(nèi)聯(lián)系傳傳動鏈?zhǔn)际寄﹥啥硕藗鲃釉g相相對運動動的誤差差在螺紋加加工、展展成法加加工中，，由于要要求機床床傳動鏈鏈保證刀刀具與工工件之間間具有準(zhǔn)準(zhǔn)確的速速比關(guān)系系，故機機床傳動動鏈誤差差對加工工精度影影響很大大，其原原因是由由于傳動動鏈中各各傳動元元件的制制造誤差差、裝配配誤差以以及使用用中的磨磨損等。。(3)刀具的幾幾何誤差差采用定尺尺寸刀具具（如鉆鉆頭、鉸鉸刀、鍵鍵槽銑刀刀、鏜刀刀塊、圓圓拉刀等等）加工工時，刀刀具的尺尺寸精度度直接影影響工件件的尺寸寸精度采用成形形刀具（（如成形形車刀、、成形銑銑刀、成成形砂輪輪等）加加工時，，刀具的的形狀精精度將直直接影響響工件的的形狀精精度采用展成成刀具（（如齒輪輪滾刀、、花鍵滾滾刀、插插齒刀等等）加工工時，刀刀具切削削刃的幾幾何形狀狀誤差會會影響工工件的加加工精度度對一般刀刀具（如如車刀、、鏜刀、、銑刀等等），其其制造精精度對工工件加工工精度沒沒有直接接影響，，但這一一類刀具具耐用度度低，易易磨損（4）夾具的的幾何誤誤差夾具的作作用：保證加工工時工件件在刀具具和機床床之間具具有正確確的位置置，故夾夾具的幾幾何誤差差對工件件的尺寸寸精度和和位置精精度影響響很大夾具幾何何誤差的的內(nèi)容：：夾具的制制造誤差差夾具的安安裝誤差差（5）定位誤誤差定義：工工件采用用調(diào)整法法加工時時因定位位不準(zhǔn)確確而引起起的尺寸寸或位置置的最大大變動量量定位誤差差的來源源：基準(zhǔn)不重重合誤差差定位副制制造不準(zhǔn)準(zhǔn)確誤差差定位誤差差是基準(zhǔn)準(zhǔn)不重合合誤差和和定位副副制造不不準(zhǔn)確誤誤差綜合合作用的的結(jié)果，，由于這這兩項誤誤差的方方向有可可能不在在同一個個方向，，故定位位誤差等等于基準(zhǔn)準(zhǔn)不重合合誤差與與定位副副制造不不準(zhǔn)確誤誤差的矢矢量和基準(zhǔn)不重重合誤差差基準(zhǔn)：用用來確定定零件上上幾何要要素之間間的幾何何關(guān)系所所依據(jù)的的點、線線、面設(shè)計基準(zhǔn)準(zhǔn)：在零零件圖上上用來確確定某一一表面的的尺寸、、位置所所依據(jù)的的基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)準(zhǔn)：在工工序圖上上用來確確定本工工序被加加工表面面加工后后的尺寸寸、位置置所依據(jù)據(jù)的基準(zhǔn)準(zhǔn)理論上要要求工序序基準(zhǔn)應(yīng)應(yīng)與設(shè)計計基準(zhǔn)重重合，加加工工件件時，須須選擇工工件上若若干幾何何要素作作為加工工（或測測量）時時的定位位基準(zhǔn)（（或測量量基準(zhǔn)）），如所所選的定定位基準(zhǔn)準(zhǔn)（或測測量基準(zhǔn)準(zhǔn)）與設(shè)設(shè)計基準(zhǔn)準(zhǔn)不重合合時，就就會產(chǎn)生生基準(zhǔn)不不重合誤誤差，它它等于定定位基準(zhǔn)準(zhǔn)相對于于設(shè)計基基準(zhǔn)在工工序尺寸寸方向上上的最大大變動量量，且只只在采用用調(diào)整法法加工時時才會產(chǎn)產(chǎn)生，在在試切法法加工時時不會產(chǎn)產(chǎn)生定位副制制造不準(zhǔn)準(zhǔn)確誤差差工件在夾夾具中的的正確位位置由夾夾具上的的定位元元件來確確定，夾夾具上的的定位元元件不可可能按照照基本尺尺寸制造造得絕對對準(zhǔn)確，，它們的的實際尺尺寸（或或位置））都允許許在分別別規(guī)定的的公差范范圍內(nèi)變變動，同同時，工工件上的的定位基基準(zhǔn)面也也同樣存存在制造造誤差工件定位位面與夾夾具定位位元件組組成了定定位副，，由于定定位副制制造的不不準(zhǔn)確以以及定位位副間隙隙引起的的工件最最大位置置的變動動量，稱稱為定位位副制造造不準(zhǔn)確確誤差3.工藝系統(tǒng)統(tǒng)的受力力變形（1）基本概概念切削加工工時，機機械加工工工藝系系統(tǒng)在切切削力、、夾緊力力、慣性性力、重重力等力力的作用用下，會會產(chǎn)生相相應(yīng)的變變形，從從而破壞壞了刀具具和工件件之間的的正確的的相對位位置，造造成了加加工誤差差例如，在在車削細(xì)細(xì)長軸時時，工件件在切削削力的作作用下會會發(fā)生變變形，使使加工出出的軸產(chǎn)產(chǎn)生了鼓鼓形的圓圓柱度誤誤差（見見圖a）在臥式鏜鏜床上鏜鏜孔時，，若鏜桿桿作進(jìn)給給運動，，由于鏜鏜桿彎曲曲的變形形，加工工后的工工件孔會會產(chǎn)生拋拋物線回回轉(zhuǎn)體誤誤差（見見圖b）加工時工工件彎曲曲加工后工工件呈鼓鼓形（a）（b）工藝系統(tǒng)統(tǒng)受力變變形引起起的加工工誤差(2)零件的剛剛度工藝系統(tǒng)統(tǒng)中如果果零件的的剛度相相對于機機床、刀刀具、夾夾具來說說比較低低，在切切削力的的作用下下，工件件由于剛剛性不足足而引起起的變形形對其加加工精度度的影響響會很大大，形狀狀規(guī)則、、結(jié)構(gòu)簡簡單的零零件的剛剛度可用用有關(guān)力力學(xué)公式式估算，，例如細(xì)細(xì)長回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)類零件件用兩頂頂尖裝夾夾，工件件的變形形可按簡簡支梁計計算：(3)刀具的剛剛度外圓車刀刀在加工工表面時時法線方方向上的的剛度很很大，其其變形可可以忽略略不計鏜直徑較較小的內(nèi)內(nèi)孔時，，刀桿剛剛性很差差，其受受力變形形對孔加加工精度度影響很很大（4）機床部部件的剛剛度1）機床部部件的剛剛度機床的結(jié)結(jié)構(gòu)形狀狀復(fù)雜，，其中機機床部件件又由很很多零件件組成，，其剛度度的計算算很難用用理論公公式來完完成，故故機床部部件剛度度計算目目前主要要是通過過實驗方方法來測測定圖5-9為單向測測定車床床靜剛度度的實驗驗方法圖5-10是一臺車車床刀架架部件經(jīng)經(jīng)三次加加載和卸卸載的靜靜剛度曲曲線。其其特點如如下：a.力與變形形呈非線線性關(guān)系系說明機機床部件件的變形形不單純純是彈性性變形b.加載曲線線與卸載載曲線不不重合c.第一次加加載與卸卸載后曲曲線不封封閉d.機床部件件實際剛剛度比按按實際估估算的要要小車床部件件靜剛度度的測定定車床刀架架部件的的靜剛度度曲線影響機床床部件剛剛度的因因素接合面接接觸變形形：零件表面面總是存存在幾何何形狀誤誤差和粗粗糙度，，所以結(jié)結(jié)合面的的實際面面積只是是名義接接觸面積積的一小小部分低剛度零零件本身身變形：：機床部件件中，個個別剛度度很低的的零件對對整體部部件剛度度影響很很大連接表面面間的間間隙：機床部件件受力變變形時，，首先會會消除各各有關(guān)零零件間的的間隙，，間隙消消除后，，接觸表表面開始始產(chǎn)生接接觸變形形和彈性性變形，，相應(yīng)剛剛度較大大接觸表面面之間的的摩擦：：機床部件件在受力力變形的的過程中中由于有有摩擦力力的作用用，經(jīng)多多次加載載、卸載載之后，，加載曲曲線與卸卸載曲線線不重合合受力方向向及作用用力矩：：在前面的的靜剛度度試驗中中，所施施加的載載荷及測測量的變變形的方方向都在在Y方向，這這只是模模擬了切切削過程程中起決決定作用用的力和和位移，，但是部部件的變變形比單單個零件件的變形形復(fù)雜，，Y方向的位位移與三三個方向向的受力力均有關(guān)關(guān)。兩零件接接合面間間的接觸觸情況AA放大部件中的的薄弱零零件的變變形1）工藝系系統(tǒng)的變變形工藝系統(tǒng)統(tǒng)在切削削力的作作用下，，都會產(chǎn)產(chǎn)生不同同程度的的變形，，導(dǎo)致刀刀具和被被加工表表面的相相對位置置發(fā)生變變化，從從而使工工件產(chǎn)生生加工誤誤差工藝系統(tǒng)統(tǒng)的變形形等于各各組成部部分變形形的疊加加，即式中，—機床變形形量，㎜㎜；—夾具變形形量，㎜㎜；—刀具變形形量，㎜㎜；—工件的變變形量，，㎜。（5）工藝系系統(tǒng)的受受力變形形及其對對加工精精度的影影響工藝系統(tǒng)統(tǒng)各部件件的剛度度式中，——機床剛度度，N/㎜㎜；——夾具剛度度，N/㎜㎜；——刀具剛度度，N/㎜㎜；——工件剛度度，N/㎜㎜。工藝系統(tǒng)統(tǒng)的剛度度由上式可可知，知知道了工工藝系統(tǒng)統(tǒng)各組成成部分的的剛度后后，就可可以計算算出整個個系統(tǒng)的的剛度，，并且整個工藝藝系統(tǒng)的的剛度要要比其中中剛度最最小的那那個環(huán)節(jié)節(jié)的剛度度還要差差設(shè)作用在在主軸箱箱和尾座座上的力力分別為為FA、FB，則可求求出系統(tǒng)統(tǒng)的變形形及剛度度如下：：車削外圓圓時工藝藝系統(tǒng)受受力變形形對加工工精度的的影響切削力位位置的變變化對零零件加工工精度的的影響2）工藝系統(tǒng)統(tǒng)的受力力變形及及其對加加工精度度的影響響切削力大大小變化化對工件件加工精精度的影影響在對零件件同一截截面內(nèi)進(jìn)進(jìn)行切削削時，由由于工件件材質(zhì)不不均或加加工余量量的變化化，會引引起切削削力的變變化，使使工藝系系統(tǒng)發(fā)生生變形，，導(dǎo)致工工件出現(xiàn)現(xiàn)加工誤誤差這種毛坯坯誤差復(fù)復(fù)映到工工件上的的現(xiàn)象稱稱為誤差差復(fù)映現(xiàn)現(xiàn)象。毛胚形狀狀誤差的的復(fù)映夾緊力對對加工精精度的影影響工件的剛剛度比較較低或夾夾緊力的的方向和和施力點點選擇不不當(dāng),裝夾過程程中會引引起工件件的變形形,從而導(dǎo)致致工件的的加工誤誤差例如用三三爪自定定心卡盤盤夾持薄薄壁套筒筒作鏜孔孔加工,如圖，為為薄壁套夾夾緊變形形誤差薄壁套筒筒夾緊變變形誤差差機床部件件和工件件重量對對加工精精度的影影響有些大型型機床由由于自身身重力過過大會引引起相應(yīng)應(yīng)的變形形，從而而造成工工件加工工誤差。。例如大型立式式車床在刀架的的自重下下引起橫橫梁變形形，造成成工件端端面的平平面度誤誤差及外外圓上的的錐度。。工件的的直徑越越大，加加工誤差差也越大大對于大型型工件的的加工（（如磨削削床身導(dǎo)導(dǎo)軌面）），工件自重重引起的變變形有時時會成為為產(chǎn)生加加工形狀狀誤差的的主要原原因。在在實際生生產(chǎn)中，，裝夾大大型工件件時，恰恰當(dāng)布置置支承可可以減小小自重引引起的變變形

龍門銑橫橫梁變形形龍門銑橫橫梁變形形補償大型工件件變形轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移、補補償設(shè)計計其他作用用力對零零件加工工精度的的影響例例如：：工藝系統(tǒng)統(tǒng)的慣性性力、傳傳動力減小工藝藝系統(tǒng)受受力變形形是保證證加工精精度的有有效途徑徑之一。。在生產(chǎn)產(chǎn)中，主主要從兩兩個方面面考慮。。首先是提提高工藝藝系統(tǒng)剛剛度，這包括括提高機機床剛度度，即配配合面的的接觸剛剛度、零零部件的的剛度、、保持有有關(guān)部位位適度預(yù)預(yù)緊和合合理間隙隙等，使使用中心心架或跟跟刀架等等工藝措措施提高高工件和和刀具的的剛度，，采用合合理的裝裝夾和加加工方式式；其次減小小載荷及及其變化化，如合理理地選擇擇刀具材材料、幾幾何角度度以及切切削要素素，盡量量使同一一批加工工件的加加工余量量和加工工材料均均勻，將將切削力力的變動動幅度控控制在某某一許可可范圍內(nèi)內(nèi)。4.工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱變變形熱變形對對加工精精度影響響比較大大，尤其其是在精精密加工工和大件件加工中中，由熱熱變形所所引起的的加工誤誤差通常常會占到到工件加加工總誤誤差的40％～70％⑴工藝系系統(tǒng)的熱熱源⑵工件熱熱變形對對加工精精度的影影響⑶刀具熱熱變形對對加工精精度的影影響⑷機床熱熱變形對對加工精精度的影影響(5)工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱平平衡以及及減小其其熱變形形的途徑徑⑴工藝系系統(tǒng)的熱熱源切削熱摩擦熱派生熱源源環(huán)境溫度度輻射熱工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源源外部熱源源切削熱是由切削過程中工件切削層金屬彈性變形、塑性變形以及刀具、工件與切削之間的摩擦所消耗的能量轉(zhuǎn)化而來的對加工精度的影響最為直接切削熱與被加工的材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量及切削時的冷卻潤滑條件有直接的關(guān)系摩擦熱主要來源：工藝系統(tǒng)的運動副（如齒輪副、軸承副、導(dǎo)軌副、螺母絲杠副、離合器副等）的相對運動所產(chǎn)生的摩擦熱及因動力源（如電動機、液壓系統(tǒng)等）工作時的能量損失而產(chǎn)生的熱工藝系統(tǒng)內(nèi)部的部分熱量通過切屑、切削液、潤滑液等帶到機床其他部位，形成了派生熱源，因此使系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形以對流傳遞為主要傳遞形式的環(huán)境溫度的變化（如氣溫的變化，空調(diào)溫度，地基溫度的變化等）影響工藝系統(tǒng)的受熱均勻性，從而影響工件的加工精度以輻射為傳遞形式的輻射熱（如陽光、燈光照明、加熱器、人體溫度等）對工藝系統(tǒng)輻射的單面性或局部性而使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形，從而影響工件的加工精度請單擊4下⑵工件熱熱變形對對加工精精度的影影響1）工件均均勻受熱熱：△L=αL△T2）工件不不均勻受受熱在銑、刨刨及磨削削加工中中容易出出現(xiàn)如下下情況：：①長軸類類零件磨磨削時的的熱變形形長軸熱變變形引起起的形狀狀誤差②薄片類類零件的的熱變形形上上下表面面之間形形成溫差差，導(dǎo)致致工件件向上凸凸起，凸凸起部分分被工具具切去。。加工完完畢冷卻卻后，加加工表面面就產(chǎn)生生了中凹凹形狀的的幾何誤誤差。⑶刀具熱熱變形對對加工精精度的影影響刀具熱變變形的熱熱源主要要是切削削熱1）刀具連連續(xù)切削削時：曲線A是刀具連連續(xù)工作作時的熱熱伸長曲曲線2）刀具間間斷切削削時：間斷切削削熱變形形曲線見見中曲線線C為了減小小刀具的的熱變形形，應(yīng)合合理選擇擇切削用用量和刀刀具幾何何參數(shù)，，并給予予充分的的冷卻和和潤滑，，以減少少切削熱熱，降低低切削溫溫度車刀熱變變形曲線線⑷機床熱熱變形對對加工精精度的影影響由于機床床熱源分分布的不不均勻、、機床結(jié)結(jié)構(gòu)的復(fù)復(fù)雜性以以及機床床工作條條件變化化很大等等原因，，機床各各部件溫溫升不同同，甚至至同一零零件的不不同部位位溫升也也有差異異，從而而破壞了了機床原原有的相相互位置置關(guān)系，，使工件件產(chǎn)生加加工誤差差不同機床床，其主主要熱源源不同，，對加工工精度的的影響也也不同車、銑、、鉆、鏜鏜等機床床的主要要熱源是是主軸箱箱(5)工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱平平衡以及及減小其其熱變形形的途徑徑1)工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱平衡衡工藝系統(tǒng)統(tǒng)在各種種熱源作作用下溫溫度會逐逐漸升高高，同時時它們也也通過各各種傳熱熱方式向向周圍介介質(zhì)散發(fā)發(fā)熱量。。當(dāng)工藝藝系統(tǒng)的的溫度達(dá)達(dá)到某一一數(shù)值，，且單位位時間內(nèi)內(nèi)散出的的熱量與與熱源傳傳入的熱熱量趨于于相等時時，就達(dá)達(dá)到了工工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱平衡衡狀態(tài)。。在熱平平衡狀態(tài)態(tài)中，工工藝系統(tǒng)統(tǒng)各部分分的溫度度就保持持在相對對固定的的數(shù)值上上，同時時其熱變變形也就就相應(yīng)地地趨于穩(wěn)穩(wěn)定。當(dāng)物體未未達(dá)到熱熱平衡或或處于不不穩(wěn)態(tài)溫溫度場時時，其各各點溫度度既是位位置坐標(biāo)標(biāo)的函數(shù)數(shù)也是時時間的函函數(shù)；當(dāng)當(dāng)物體達(dá)達(dá)到熱平平衡或處處于穩(wěn)態(tài)態(tài)溫度場場時，各各點溫度度將不隨隨時間而而變化，，而僅是是其位置置坐標(biāo)的的函數(shù)。。2)減小工藝藝系統(tǒng)熱熱變形的的途徑①減少熱熱源發(fā)熱熱和隔離離熱源盡量將熱熱源從機機床內(nèi)部部分離出出去，如電動機機、變速速箱、液液壓系統(tǒng)統(tǒng)等均應(yīng)應(yīng)盡可能能移出；；對于不能能分離的的熱源，，如主軸軸軸承、、絲桿螺螺母副等等則可以以從結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計、、潤滑等等方面改改善摩擦擦特性、、減少發(fā)發(fā)熱；也也可以用用隔熱材材料將發(fā)發(fā)熱部件件和機床床大件隔隔離開來來。對于不便便移置和和隔離的的發(fā)熱量量大的熱熱源也可可用強制制式的風(fēng)風(fēng)冷、水水冷、散散熱片、、循環(huán)潤潤滑冷卻卻等措施施散熱②均衡衡溫度場場采用均衡衡溫度場場的設(shè)計計和措施施，保證證機床零零部件溫溫升均勻勻，使機機床本身身趨于熱熱平衡狀狀態(tài)③加快溫溫度場平平衡和強強化散熱熱在加工工工件前機機床高速速空運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，使其其短時間間達(dá)到熱熱平衡后后再換成成工作速速度進(jìn)行行加工；；或在機機床溫升升較高、、較低位位置，附附加“控控制熱源源”均衡衡溫度場場，促使使其更快快地達(dá)到到熱平衡衡狀態(tài)④改進(jìn)機機床結(jié)構(gòu)構(gòu)采用熱對對稱、減減小和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移誤差差敏感方方向的熱熱伸長量量等結(jié)構(gòu)構(gòu)，減少少機床零零部件熱熱變形，，減少工工件加工工誤差⑤控制環(huán)環(huán)境溫度度精密加工工、精密密裝配和和精密計計量應(yīng)在在恒溫條條件下進(jìn)進(jìn)行。5.工件應(yīng)力力引起的的變形殘余應(yīng)力力：外部載荷荷去除以以后，仍仍然存在在于零件件內(nèi)部的的應(yīng)力，，稱為殘殘余應(yīng)力力。工件一旦旦產(chǎn)生應(yīng)應(yīng)力之后后，就會會使工件件金屬處處于一種種高能位位的不穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，它本本能地要要向低能能位的穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)化化，并伴伴隨著變變形的發(fā)發(fā)生，從從而導(dǎo)致致工件喪喪失原有有的加工工精度殘余應(yīng)力的產(chǎn)產(chǎn)生熱加工中中殘余應(yīng)應(yīng)力的產(chǎn)產(chǎn)生冷校直產(chǎn)產(chǎn)生的殘殘余應(yīng)力力切削加工工帶來的的殘余應(yīng)應(yīng)力熱加工中中殘余應(yīng)應(yīng)力的產(chǎn)產(chǎn)生在鑄、鍛鍛、焊、、熱處理理等工序序中由于于工件壁壁厚不均均、冷卻卻不均以以及金相相組織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的體體積變化化，使毛毛坯內(nèi)部部產(chǎn)生了了相當(dāng)大大的殘余余應(yīng)力。。毛坯的的結(jié)構(gòu)愈愈復(fù)雜，，各部分分厚度愈愈不均勻勻，散熱熱條件相相差愈大大，則在在毛坯內(nèi)內(nèi)部產(chǎn)生生的應(yīng)力力越大。。具有殘殘余應(yīng)力力的毛坯坯暫時處處于相對對平衡狀狀態(tài)，如如圖(a)所示，但但當(dāng)切去去一層金金屬后，，這種平平衡狀態(tài)態(tài)被打破破，殘余余應(yīng)力會會重新分分布，導(dǎo)導(dǎo)致工件件出現(xiàn)明明顯的變變形，如如圖(b)所示。床身因殘余應(yīng)應(yīng)力引起起的變化化冷校直產(chǎn)產(chǎn)生的殘殘余應(yīng)力力細(xì)長軸類類零件經(jīng)經(jīng)車削后后，棒料料在軋制制中產(chǎn)生生的殘余余應(yīng)力要要重新分分布，使使軸出現(xiàn)現(xiàn)彎曲。。為了校校正這種種變形，，在原有有變形的的相反方方向加外外力，使使工件向向相反方方向彎曲曲，工件件除受拉拉、壓應(yīng)應(yīng)力發(fā)生生彈性變變形外，，其外層層還產(chǎn)生生塑性變變形，以以達(dá)到校校直的目目的，這這就是冷冷校直。。在外力力的作用用下，被被冷校直直工件內(nèi)內(nèi)部應(yīng)力力重新分分布；當(dāng)當(dāng)外力去去除后，，外層的的塑性變變形部分分牽制了了彈性變變形的恢恢復(fù)，產(chǎn)產(chǎn)生了新新的殘余余應(yīng)力平平衡狀態(tài)態(tài)。所以以說，冷冷校直后后的工件件雖然減減少了彎彎曲變形形，但依依然處于于不穩(wěn)定定狀態(tài)，，還會產(chǎn)產(chǎn)生新的的彎曲變變形。切削加工工帶來的的殘余應(yīng)應(yīng)力切削過程程中產(chǎn)生生的力和和熱，也也會使工工件產(chǎn)生生殘余應(yīng)應(yīng)力。減減小殘余余應(yīng)力引引起的變變形誤差差，可以以通過改改進(jìn)零件件結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計,盡量做到到結(jié)構(gòu)對稱稱、壁厚厚均勻來來減少殘殘余應(yīng)力力的產(chǎn)生生；熱加工件件在進(jìn)入入機械加加工前,進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)熱處理理以加速速殘余應(yīng)應(yīng)力變形形的進(jìn)程程；精密、重重要零件件除了注注意粗、、精加工工分階段段外,還應(yīng)在工工序間酌酌情穿插插適當(dāng)熱熱處理，，以達(dá)到到松弛和和消除殘殘余應(yīng)力力的目的的。常值性系系統(tǒng)誤差差在連續(xù)加加工一批批工件時時，大小小和方向向均保持持不變的的誤差，，例如：：機床、、刀具、、夾具、、量具等等的制造造誤差及及調(diào)整誤誤差變值性系系統(tǒng)誤差差在連續(xù)加加工一批批工件中中，大小小和方向向有規(guī)律律變化的的誤差，，例如：：刀具具的磨損損引起的的加工誤誤差、工工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱變形形引起的的加工誤誤差，從從上述誤誤差定義義可以看看出，常常值性系系統(tǒng)誤差差與加工工順序無無關(guān)，而而變值性性系統(tǒng)誤誤差與加加工順序序有關(guān)5.1..3加工誤差差的統(tǒng)計計1.概述（1）加工誤誤差的分分類1）系統(tǒng)誤誤差2）隨機誤誤差在連續(xù)加加工一批批工件時時，大小小和方向向無規(guī)則則變化的的誤差稱稱為隨機誤差差例如：加加工時的的定位誤誤差、夾夾緊誤差差、加工工余量不不均勻引引起的誤誤差等對系統(tǒng)誤誤差，可可循其產(chǎn)產(chǎn)生的規(guī)規(guī)律加以以調(diào)整或或補償來來消除，，而對隨隨機誤差差，只能能縮小其其變動范范圍，無無法完全全消除。。正態(tài)分布布的數(shù)學(xué)學(xué)模型、、特征參參數(shù)和特特殊點機械加工工中，工工件的尺尺寸誤差差是由很很多相互互獨立的的隨機誤誤差綜合合作用的的結(jié)果，，如果其其中沒有有一個隨隨機誤差差起絕對對作用，，則加工工后工件件的尺寸寸呈正態(tài)態(tài)分布。正態(tài)分布布曲線方方程如下下：式中，y（x）——正態(tài)分布布的概率率密度；；——算數(shù)數(shù)平均值值；——標(biāo)準(zhǔn)偏差差。正態(tài)分布布曲線的的特殊點點實際生產(chǎn)產(chǎn)中，通通常，，為為查表方方便，需需將非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)態(tài)分布轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)態(tài)分布。。令標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)態(tài)分布=0，=1的正態(tài)分分布為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分布布，其概概率分布布密度如如下式：：，則工件尺寸寸在某區(qū)區(qū)間的概概率該概率等等于圖中中陰影的的面積工件尺寸寸概率分分布則令：2.工藝過程程的分布布圖分析析⑴工藝過過程的穩(wěn)穩(wěn)定性工藝過程程的穩(wěn)定定性：工藝過程程中在時時間歷程程上保持持工件均均值和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差值值穩(wěn)定不不變的性性能在加工時時間不是是很長的的情況下下，分布布特征參參數(shù)的變變化是很很小的，，因此，，工藝過過程穩(wěn)定定性取決決于變值值系統(tǒng)性性誤差是是否顯著著，在正正常情況況下，變變值系統(tǒng)統(tǒng)性誤差差并不顯顯著，可可以說工工藝過程程是穩(wěn)定定的，即即工藝過過程處于于控制狀狀態(tài)中⑵工藝過過程的分分布圖分分析具體工藝藝過程分分布圖分分析的內(nèi)內(nèi)容及步步驟如下下：樣本容量量的確定定樣本數(shù)據(jù)據(jù)的整理理與計算算繪制實際際分布圖圖繪制理論論分布圖圖工藝過程程分布圖圖分析3.工藝過程程的點圖圖分析工藝過程程穩(wěn)定點子正常常波動→→工藝過過程穩(wěn)定定；點子子異常波波動→工工藝過程程不穩(wěn)定定穩(wěn)定性判判別1）沒有點點子超出出控制限限2）大部分分點子在在中心線線上下波波動，小小部分點點子靠近近控制限限3）點子變變化沒有有明顯規(guī)規(guī)律性（（如上升升、下降降傾向，，或周期期性波動動）同時滿足足為穩(wěn)定定5.1..4提高加工工精度的的途徑減小原始始誤差轉(zhuǎn)移原始始誤差誤差分組組法誤差平均均法誤差補償償法

5.2..1表面質(zhì)量量定義：機器零件件加工后后表面層層的狀態(tài)態(tài)內(nèi)容：表面層的的幾何形形狀1)表面粗糙糙度：是是指加工工表面的的微觀幾幾何形狀狀誤差，，其波高高與波長長比值一一般小于于502)表面波度度：加工工不平度度中波長長與波高高之比值值在40～1000的幾何形形狀誤差差稱為波波度5.2機械加工工表面質(zhì)質(zhì)量表面幾何何形狀波距/波高＜40時，按表表面粗糙糙度處理理波距/波高40=＜λ=＜1000，按表面面波度處處理波距/波高λ＞1000，按形狀狀位置誤誤差處理理表面層的的物理機機械性能能1）表面層的的冷作硬硬化：零件在機機械加工工過程中中由于切切削力的的作用使使表面層層金屬產(chǎn)產(chǎn)生強烈烈的冷態(tài)態(tài)塑性變變形后，，引起的的強度及及硬度都都有所提提高的現(xiàn)現(xiàn)象稱為為表面層層的冷作作硬化2）表面層金金相組織織的變化化：由于切削削熱使被被加工表表面的溫溫升過高高，使得得表層金金屬的金金相組織織發(fā)生變變化的現(xiàn)現(xiàn)象3）表面層殘殘余應(yīng)力力：由于加工工過程中中切削表表面變形形及切削削熱的影影響，工工件表面面層產(chǎn)生生了殘余余應(yīng)力2.表面質(zhì)量量對使用用性能的的影響（1）表面質(zhì)質(zhì)量對零零件耐磨磨性的影影響在摩擦副副的材料料、熱處處理情況況及潤滑滑條件已已經(jīng)確定定的情況況下，零零件表面面質(zhì)量對對耐磨性性能起決決定作用用表面粗糙糙度值的的大小對對零件表表面磨損損的影響響不同，，一般來來說，表面粗糙糙度值越越小，其其耐磨形形越好，，但太小，，潤滑油油不易存存儲，導(dǎo)導(dǎo)致接觸觸面之間間發(fā)生分分子粘結(jié)結(jié)，使磨磨損加大大下圖是實實驗所得得的不同同表面粗粗糙度對對初期磨磨損量影影響曲線線接觸表面面的表面面粗糙度度有一個個最佳值值，最佳值與與零件的的工作情情況有關(guān)關(guān)，工作作載荷加加大時，，初期磨磨損量增增大，表表面粗糙糙度最佳佳值也加加大表面粗糙糙度與初初期磨損損的關(guān)系系（2）表面質(zhì)質(zhì)量對疲疲勞強度度的影響響在交變載載荷作用用下，表表面粗糙糙度的凹凹谷部位位很容易易引起應(yīng)應(yīng)力集中中，產(chǎn)生生疲勞裂裂紋。表面粗糙糙度值越越大，即即凹陷越越深越尖尖，應(yīng)力力集中越越嚴(yán)重，，越容易易形成和和擴展疲疲勞裂紋紋，造成成零件的的疲勞損損壞零件表面面層的殘殘余拉應(yīng)力將將使裂紋紋擴大，，加速疲疲勞破壞壞；而表面面層殘余壓應(yīng)應(yīng)力能夠夠阻止疲疲勞裂紋紋的擴展展，延緩緩疲勞破破壞的發(fā)發(fā)生零件表面面的冷作硬化化層可以以阻止裂裂紋的擴擴大及新新裂紋的的產(chǎn)生，，對提高高疲勞強強度有利利。但冷硬層層過深或或過硬則則容易產(chǎn)產(chǎn)生裂紋紋，所以以零件的的冷作硬硬化層深深度要適適中（3）表面質(zhì)質(zhì)量對耐耐腐蝕性性的影響響表面粗糙糙度對零零件的耐耐腐蝕性性影響很很大。表面粗糙糙度值越越大，凹凹谷中聚聚積的腐腐蝕性物物質(zhì)就越越多，零零件的抗抗腐蝕性性越差表面的冷作硬化化及金相相組織變變化都會會產(chǎn)生應(yīng)應(yīng)力，應(yīng)應(yīng)力會導(dǎo)導(dǎo)致應(yīng)力力腐蝕，，若有裂裂紋，會會增加應(yīng)應(yīng)力腐蝕蝕的敏感感性，從從而降低低零件的的耐腐蝕蝕性（4）表面質(zhì)質(zhì)量對配配合質(zhì)量量的影響響表面粗糙糙度值的的大小對對零件配配合精度度的影響響很大對于間隙配合合，粗糙糙度值大大會使磨磨損加大大，破壞壞了原有有的配合合性質(zhì)對于過盈盈配合，，壓裝時時會減小小過盈量量，降低低配合強強度1）刀具幾幾何形狀狀的影響響刀具相對對工件作作進(jìn)給運運動時，，在加工工表面上上留下了了切削層層殘留面面積以車削為為例，如如果背吃刀量量較大，，則主要要是刀刃刃的直線線部分形形成表面面粗糙度度：如果背吃吃刀量較較小時，，工件表表面粗糙糙度主要要是由刀刀刃的圓圓弧部分分形成的的5.2..2機械加工工后的表表面質(zhì)量量1.機械加工工后的表表面粗糙糙度（1）機械加加工后的的表面粗粗糙度2）工件材材料的性性質(zhì)切削加工工后表面面的粗糙糙度的實實際輪廓廓與理論論輪廓有有較大差差異，主主要原因因是被加加工材料料塑性變變形的影影響加工塑性性材料時時，刀具具的刃口口圓角及及后刀面面對工件件擠壓、、摩擦而而產(chǎn)生塑塑性變形形。工件材料料韌性越越好，金金屬的塑塑性變形形越大，，容易產(chǎn)產(chǎn)生積屑屑瘤和鱗鱗刺，加加工表面面也就越越粗糙3）切削用用量切削速度度對表面面粗糙度度的影響響很大，，如圖所所示若切削速速度處在在產(chǎn)生積積屑瘤和和鱗刺的的范圍內(nèi)內(nèi)，加工工表面會會很粗糙糙；若切切削速度度處在積積屑瘤和和鱗刺產(chǎn)產(chǎn)生的區(qū)區(qū)域之外外，如選選擇低速速寬刀精精切，表表面粗糙糙度值會會明顯減減小過小的背背吃刀量量會使刀刀具在被被加工表表面上擠擠壓和打打滑，增增大表面面粗糙度度值進(jìn)給量的的影響見見前述公公式加工塑性性材料時時切削速速度對表表面粗糙糙度影響響（2）磨削加加工后的的表面粗粗糙度磨削加工工時表面面粗糙度度的形成成的與切切削加工工時表面面粗糙度度形成的的過程類類似，它它也是由由幾何因因素及表表面金屬屬的塑性性變形來來決定的的從幾何因因素角度度看，磨磨削表面面是由砂砂輪上大大量磨粒粒刻劃出出無數(shù)極極細(xì)的刻刻痕形成成的，被被磨表面面單位面面積上的的刻痕越越多、刻刻痕的等等高性越越好，表表面粗糙糙度值越越小從塑性變變形角度度來看，，磨削加加工時溫溫度很高高，大多多數(shù)磨粒粒在工件件表面只只有劃擦擦、耕犁犁作用，，使得金金屬沿著著磨粒的的兩側(cè)流流動，形形成溝槽槽兩側(cè)的的隆起，，從而產(chǎn)產(chǎn)生比較較大的塑塑性變形形，使表表面粗糙糙度值增增大影響磨削削表面粗粗糙度的的因素1）砂輪的的粒度2）砂輪的的硬度3）砂輪的的修整4）磨削速速度5）磨削徑徑向進(jìn)給給量和和光磨磨次數(shù)6）工件圓圓周進(jìn)給給速度和和軸向進(jìn)進(jìn)給量7）冷卻潤潤滑液產(chǎn)生原因因：機械加工工過程中中由于切切削力的的作用產(chǎn)產(chǎn)生塑性性變形，，使晶格格扭曲、、畸變，，晶粒間間產(chǎn)生剪剪切滑移移，晶粒粒被拉長長及纖維維化，甚甚至出現(xiàn)現(xiàn)碎晶，，這些原原因使得得表面層層金屬的的硬度和和強度提提高，這這種現(xiàn)象象稱為冷冷作硬化化（或強強化）產(chǎn)生的結(jié)結(jié)果：使得金屬屬變形抗抗力加大大，塑性性降低，，冷作硬硬化之后后得金屬屬始終處處于高能能位的不不穩(wěn)定狀狀態(tài)，只只要有可可能就會會向低能能位的穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)變，，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱為為弱化評定冷作作硬化的的指標(biāo)：：①表層金金屬的顯顯微硬度度②硬化層層深度③硬化程程度2.機械加工工后的表表面層物物理力學(xué)學(xué)性能(1)表面層的的冷作硬硬化影響冷作作硬化的的原因刀具：刀具的切切削刃口口圓角半半徑及后后刀面的的磨損對對冷硬層層的影響響很大。。增大兩兩值，冷冷硬層的的深度及及硬度都都會增加加切削用量量：切削速度度增大，，刀具與與工件作作用時間間縮短，，會使塑塑性變形形的程度度減小，，冷硬層層深度也也隨之減減小，同同時增大大切削速速度，會會使切削削熱在工工件表面面停留的的時間縮縮短，增增加冷硬硬程度加工材料料：工件材料料的塑性性越大，，冷硬現(xiàn)現(xiàn)象越嚴(yán)嚴(yán)重（2）表面層層材料金金相組織織的變化化切削加工工時，切切削熱大大部分被被切屑帶帶走，故切削熱熱對工件件表面層層材料金金相組織織影響很很小磨削加工工所消耗耗的能量量絕大部部分轉(zhuǎn)化化為熱而而傳給了了工件，，使工件溫溫度升高高，引起起加工表表面層金金屬金相相組織的的顯著變變化，強強度和硬硬度下降降，產(chǎn)生生殘余應(yīng)應(yīng)力，甚甚至裂紋紋，這就就是磨削削燒傷現(xiàn)現(xiàn)象磨削淬火火鋼時可可能產(chǎn)生生三種燒燒傷：1）回火燒燒傷：磨削區(qū)域域溫度超超過馬氏氏體轉(zhuǎn)變變溫度而而未超過過淬火鋼鋼的相變變溫度，，工件表表層金屬屬原有的的馬氏體體組織將將轉(zhuǎn)變成成硬度較較低的回回火組織織（索氏氏體或屈屈氏體）），這種種燒傷稱稱為回火