機(jī)械加工質(zhì)量及控制三

第3章機(jī)械加工質(zhì)量分析及控制第一節(jié)概述第二節(jié)影響加工精度的主要因素及其控制第三節(jié)加工誤差的綜合分析第四節(jié)影響表面質(zhì)量的因素及其控制第五節(jié)機(jī)械加工中振動的基本知識第一節(jié)概述一、加工精度和表面質(zhì)量的概念機(jī)械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。表面質(zhì)量指零件表面的幾何特征和表面層的物理力學(xué)性能。1.加工表面幾何特征加工表面的幾何特征，主要由表面粗糙度和表面波度兩部分組成（見圖3-1）。圖3-1加工表面的幾何形狀特征2.加工表面層物理力學(xué)性能變化（1）表面層的冷作硬化（2）表面層殘余應(yīng)力的形成（3）表面層的金相組織變化圖3-2二、加工精度的獲得方法

1.尺寸精度的獲得方法

（1）試切法（2）定尺寸刀具法（3）調(diào)整法（4）自動控制法2.形狀精度的獲得方法（1）軌跡法（2）成形法（3）展成法3.位置精度的獲得方法（1）一次裝夾獲得法

當(dāng)零件上有相互位置精度要求的各表面是在同一次裝夾中加工出來時，表面相互位置精度是由機(jī)床有關(guān)部分的相互位置精度來保證的。（2）多次裝夾獲得法

當(dāng)零件上有相互位置精度要求的各表面被安排在不同的安裝中加工時，零件表面的相互位置精度主要取決于安裝精度。三、表面粗糙度對零件使用性能的影響1.對零件耐磨性的影響2.對零件配合性能的影響3.對零件疲勞強(qiáng)度的影響4.對零件耐蝕性的影響5.對零件接觸剛度的影響圖3-3表面粗糙度值與初期磨損量的關(guān)系第二節(jié)影響加工精度的主要因素及其控制圖3-4原始誤差加工原理誤差工件裝夾誤差工藝系統(tǒng)靜誤差調(diào)整誤差工藝系統(tǒng)動誤差度量誤差機(jī)床誤差夾具誤差刀具制造誤差工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形

加工原理誤差是指采用了近似的成形運(yùn)動或近似的切削刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。一、加工原理誤差如：在數(shù)控機(jī)床上采用“行切法”加工復(fù)雜形面。圖3-5空間曲面的數(shù)控加工加工中引起機(jī)機(jī)床誤差的原原因主要有機(jī)床的制造誤誤差、安裝誤差及其磨損等三個方面。。二、工藝系統(tǒng)統(tǒng)的靜誤差（一）機(jī)床誤誤差1．主軸回轉(zhuǎn)誤差差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差差的基本形式式為便于分析和和研究，主軸軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動誤誤差可以分解解為三種基本本形式：軸向跳動、徑向跳動、角度擺動。軸向跳動：瞬時回轉(zhuǎn)軸軸線沿平均回回轉(zhuǎn)軸線方向向的軸向運(yùn)動動，如圖圖3-6所示。主軸的的軸向跳動對對工件的圓柱柱面加工沒有有影響，主要要影響端面形形狀、軸向尺尺寸精度端面面垂直度。主主軸存在軸向向跳動誤差時時，車削加工工螺紋會將使使加工后的螺螺旋產(chǎn)生螺距距誤差。徑向跳動：瞬時回轉(zhuǎn)軸軸線始終平行行于平均回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線方向的的徑向運(yùn)動，，如圖圖3-6所示。主軸的的純徑向跳動動會使工件產(chǎn)產(chǎn)生圓柱度誤誤差，對加工工端面基本沒沒有影響。但但加工方法不不同，所引起起的加工誤差差形式和程度度也不同。純角度擺動：瞬時回轉(zhuǎn)軸軸線與平均回回轉(zhuǎn)軸線方向向成一傾斜角角度，但其交交點(diǎn)位置固定定不變的運(yùn)動動，如圖圖3-6所示。圖3-6主軸回轉(zhuǎn)誤差差的基本形式式1）主軸的純徑徑向跳動對加加工精度的影影響主軸的徑向圓圓跳動會使工工件產(chǎn)生圓度度誤差，但徑徑向圓跳動的的方式和規(guī)律律不同，加工工方法不同（（如車削和鏜鏜削），對加加工精度的影影響也不同。。如圖3-7所示，在鏜床床上鏜孔時，，刀具回轉(zhuǎn)，，工件不轉(zhuǎn)。。假設(shè)主軸回回轉(zhuǎn)中心在y方向上作簡諧諧直線運(yùn)動，，其頻率與主主軸轉(zhuǎn)速相同同，振幅為A，則鏜刀刀尖尖的運(yùn)動軌跡跡為一橢圓，，而加工出的的孔即呈現(xiàn)橢橢圓形狀，其其圓度誤差為為A。圖3-8主軸的徑向圓圓跳動對車外外圓精度的影影響圖3-7主軸的徑向圓圓跳動對鏜孔孔精度的影響響2）軸向竄動對加加工精度的影影響主軸的軸向竄竄動對內(nèi)、外外圓的加工精精度沒有影響響，但加工端端面時，會使使加工的端面面與內(nèi)外圓軸軸線產(chǎn)生垂直直度誤差。主軸每轉(zhuǎn)一周周，要沿軸向向竄動一次，，使得切出的的端面產(chǎn)生平平面度誤差（（圖3-9）。當(dāng)加工螺螺紋時，會產(chǎn)產(chǎn)生螺距誤差差。圖3-9主軸的純軸向向竄動對加工工精度的影響響3）主軸的傾角角擺動對加工工精度的影響響。圖3-10主軸的傾角擺擺動對加工精精度的影響主軸的傾角擺擺動對加工精精度的影響與與徑向圓跳動動對加工精度度的影響相似似，其區(qū)別在在于傾角擺動動不僅影響工工件加工表面面的圓度誤差差，而且影響響工件加工表表面的圓柱度度誤差。（3）影響主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度的主要因素1）滑動軸承誤誤差對主軸回回轉(zhuǎn)精度的影影響軸承誤差主要要來源于主軸軸軸頸和軸承承孔等的圓度度誤差和波度度。2）滾動軸承誤誤差對主軸回回轉(zhuǎn)精度的影影響滾動軸承的內(nèi)內(nèi)圈、外圈和和滾動體本身身的幾何精度度將影響主軸軸回轉(zhuǎn)精度。3）軸承配合質(zhì)質(zhì)量對主軸回回轉(zhuǎn)精度的影影響與軸承相配合合零件的制造造精度和裝配配質(zhì)量對主軸軸回轉(zhuǎn)精度有有重要影響。。圖3-11圖3-12（4）提高主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度的措施(1)提高主軸部件件的制造精度度和裝配精度度。(2)當(dāng)主軸采用滾滾動軸承時，，應(yīng)對其適當(dāng)當(dāng)預(yù)緊，使消消除軸承間隙隙，增加軸承承剛度，均化化誤差，可提提高主軸的回回轉(zhuǎn)精度。(3)采用運(yùn)動和定定位分離的主主軸結(jié)構(gòu)，可可減小主軸誤誤差對零件加加工的影響，，使主軸的回回轉(zhuǎn)精度不反反映到工件上上去。實(shí)際生生產(chǎn)中，通常常采用兩個固固定頂尖支承承定位加工，，主軸只起傳傳動作用，如如外圓磨床。。圖3-13用固定頂尖支支承磨外圓2．導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差差機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)機(jī)床中確定主主要部件相對對位置的基準(zhǔn)，也是運(yùn)動基基準(zhǔn)。機(jī)床的導(dǎo)軌精精度是指導(dǎo)軌軌副的運(yùn)動件件實(shí)際運(yùn)動方方向與理想方方向的符合程程度，這兩者者之間的偏差差值稱為導(dǎo)向誤差。直線導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度包括：導(dǎo)軌在在水平面內(nèi)的的直線度、導(dǎo)導(dǎo)軌在垂直面面內(nèi)的直線度度、前后導(dǎo)軌軌的平行度、、導(dǎo)軌對主軸軸回轉(zhuǎn)軸線的的平行度等。。以在車床上車車削圓柱面為為例，分析導(dǎo)導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差差對加工精度度的影響。1)導(dǎo)軌在水平面面內(nèi)直線度誤誤差臥式車床在水水平面內(nèi)存在在直線度誤差差ΔY，見圖3-14，則車刀尖的的直線運(yùn)動軌軌跡也要產(chǎn)生生直線度誤差差ΔY，從而造成工工件圓柱度誤誤差，ΔR=ΔY，如圖3-14所示。這表明水平方向是臥臥式車床加工工誤差對導(dǎo)軌軌誤差的敏感感方向。（1）導(dǎo)軌導(dǎo)向精精度對加工精精度的影響圖3-14臥式車床導(dǎo)軌軌直線度誤差差2)導(dǎo)軌在垂直面面內(nèi)直線度誤誤差的影響臥式車床在垂垂直面內(nèi)存在在直線度誤差差ΔZ，則車刀尖的的直線運(yùn)動軌軌跡也要產(chǎn)生生直線度誤差差ΔZ，從而造成工工件圓柱度誤誤差，ΔR=ΔZ2/(2R)=ΔZ2/d,說明臥式車床對導(dǎo)導(dǎo)軌在垂直面面內(nèi)直線度誤誤差不敏感。3)導(dǎo)軌扭曲誤差差如果機(jī)床前后后導(dǎo)軌不平行行（扭曲），，則引起被加加工零件半徑徑誤差為：圖3-15導(dǎo)軌扭曲誤差差式中H——車床中心高；；B——導(dǎo)軌精度；——導(dǎo)軌傾斜角；；——前后導(dǎo)軌的扭扭曲量。（2）影響機(jī)床導(dǎo)導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差差的因素1）機(jī)床制造誤誤差2）機(jī)床安裝誤誤差3）導(dǎo)軌磨損如何提高機(jī)床床導(dǎo)軌的導(dǎo)向向精度？機(jī)床設(shè)計(jì)與制制造時，應(yīng)從從結(jié)構(gòu)、材料料、加工工藝藝等方面采取取措施，提高高制造精度機(jī)床安裝時，，應(yīng)校正好水水平和保證地地基質(zhì)量使用時，要注注意調(diào)整軌道道配合間隙，，同時保證良良好的潤滑和和防護(hù)3．傳動鏈的傳傳動誤差（1）機(jī)床傳傳動鏈的傳動動誤差及其對對加工精度的的影響機(jī)床傳動鏈誤誤差是指機(jī)床內(nèi)部部傳動機(jī)構(gòu)傳傳動過程中出出現(xiàn)傳動鏈?zhǔn)资啄﹥啥藗鲃觿釉g相對對運(yùn)動的誤差差。傳動鏈誤差一一般不影響圓圓柱面和平面面的加工精度度，但對齒輪輪、蝸輪蝸桿桿、螺紋和絲絲桿等加工有有較大影響。圖3-16齒輪機(jī)床傳動動鏈（2）減少傳動鏈鏈傳動誤差的的措施1）縮短傳動鏈鏈長度，減少少傳動鏈中傳傳動件的數(shù)目目。2）采用降速傳傳動鏈。3）提高傳動元元件，特別是是提高末端傳傳動元件的制制造精度和裝裝配精度。4）采用誤差補(bǔ)補(bǔ)償?shù)姆椒?。。圖3-17精密絲杠螺距距誤差補(bǔ)償設(shè)設(shè)置（二）刀具與與家具誤差1.刀具誤差刀具誤差包括括刀具的制造誤差、安裝誤差和磨損。2.夾具誤差夾具誤差影響響工件加工表表面的位置精度或尺寸精度。工藝系統(tǒng)剛度度工藝系統(tǒng)的剛剛度定義為在加工誤差差敏感方向上上工藝系統(tǒng)所所受外力與變變形量之比。。根據(jù)系統(tǒng)所受受載荷的性質(zhì)質(zhì)不同，工藝藝系統(tǒng)剛度可可分為靜剛度和動剛度兩種。靜剛度主要影影響工件的幾何精度；動剛度則反映映系統(tǒng)抵抗動動態(tài)力的能力力，主要影響響工件表面的波度和表面粗糙度。三、工工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)的動動誤差差（一）工工藝系系統(tǒng)受受力變變形引引起的的誤差差圖3-182、機(jī)床床部件件的剛剛度及及其特點(diǎn)1）作用用力與與變形形不是是線性性關(guān)系系，反反映出出刀架架的變變形不不純粹粹是彈彈性變變形。。2）加載載與卸卸載曲曲線不不重合合，兩兩曲線線間包包容的的面積積代表表了加加載—卸載循循環(huán)中中所損損失的的能量量，即即外力力在克克服部部件內(nèi)內(nèi)零件件間的的摩擦擦力和和接觸觸面塑塑性變變形所所做的的功。。3）卸載載后曲曲線不不回到到原點(diǎn)點(diǎn)，說說明產(chǎn)產(chǎn)生了了殘余余變形形。在在反復(fù)復(fù)加載載—卸載后后，殘殘余變變形逐逐漸趨趨近于于零。。4）部件件的實(shí)實(shí)際剛剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比按按實(shí)體體所估估算的的要小小。由由于機(jī)機(jī)床部部件的的剛度度曲線線不是是線性性的，，其剛剛度不不是常常數(shù)，，一般般取曲曲線兩兩端點(diǎn)點(diǎn)連線線的斜斜率來來表示示其平平均剛剛度。。圖3-19影響機(jī)機(jī)床部部件剛剛度的的因素素很復(fù)雜雜，主主要因因素包包括以以下幾幾方面面：（1）聯(lián)接接表面面間的的接觸觸變形形（2）薄弱弱零件件的變變形（3）零件件表面面間摩摩擦力力的影影響（4）接合合面的的間隙隙圖3-203、工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)剛度度對加加工精精度的的影響響（1）切削削力作作用點(diǎn)點(diǎn)位置置變化化引起起的工工件形形狀誤誤差（2）切削削力大大小變變化引引起的的加工工誤差差（3）其他他作用用力對對加工工精度度的影影響圖3-21圖3-22圖3-23圖3-24圖3-25（1）合理理設(shè)計(jì)計(jì)零部部件結(jié)結(jié)構(gòu)（2）提高高聯(lián)接接表面面的接接觸剛剛度此外提提高接接觸剛剛度的的主要要措施施還有有：1）提高高機(jī)床床部件件中零零件間間接合合表面面的質(zhì)質(zhì)量。。2）給機(jī)機(jī)床部部件預(yù)預(yù)加載載荷。。（3）采用用合理理的裝裝夾方方式、、加工工方式式提高高工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)剛度度4、減少少工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)受力力變形形的措施圖3-26（二））工件件殘余余應(yīng)力力引起起的誤誤差殘余應(yīng)應(yīng)力又稱內(nèi)內(nèi)應(yīng)力力，是是指在在沒有有外力力作用用下或或去除除外力力后仍仍殘存存在工工件內(nèi)內(nèi)部的的應(yīng)力力。零件中中的殘殘余應(yīng)應(yīng)力往往往處處于一一種很很不穩(wěn)穩(wěn)定的的相對對平衡衡狀態(tài)態(tài)，在常溫溫下特特別是是在外外界某某種因因素的的影響響下很很容易易失去去原有有狀態(tài)態(tài)，使使殘余余應(yīng)力力重新新分布布，零零件產(chǎn)產(chǎn)生相相應(yīng)的的變形形，從從而破破壞了了原有有的精精度。。因此此，必必須采采取措措施消消除殘殘余應(yīng)應(yīng)力對對零件件加工工精度度的影影響。。1.產(chǎn)生殘殘余應(yīng)應(yīng)力的的原因（1）毛坯坯制造造和熱熱處理理過程程中產(chǎn)產(chǎn)生的的殘余余應(yīng)力力在鑄、、鍛、、焊及及熱處處理等等熱加加工過過程中中，由由于工工件各各部分分熱脹冷冷縮不不均勻勻以及金相組組織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變時時的體體積變變化，使毛毛坯內(nèi)內(nèi)部產(chǎn)產(chǎn)生了了相當(dāng)當(dāng)大的的殘余余應(yīng)力力。圖3-27彎曲的工件件(原來無殘余余應(yīng)力)要校直，常常采用冷校直。（2）冷校直帶帶來的殘余余應(yīng)力圖3-28圖3-29切削過程中中產(chǎn)生的力力和熱，也也會使被加加工工件的的表面層變變形，產(chǎn)生生殘余應(yīng)力力。（3）切削加工工中產(chǎn)生的的殘余應(yīng)力力2.減少或消除除殘余應(yīng)力力的措施1．合理設(shè)計(jì)計(jì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)2．增加時效效處理工序序3.合理安排工工藝過程例如：對鑄鑄、鍛、焊焊接件進(jìn)行行退火或回回火；零件件淬火后進(jìn)進(jìn)行回火；；對精度要要求高的零零件，如床床身、絲桿桿、箱體、、精密主軸軸等，在粗粗加工后進(jìn)進(jìn)行時效處處理。例如：粗、、精加工分分開在不同同工序中進(jìn)進(jìn)行，留有有一定時間間讓殘余應(yīng)應(yīng)力重新分分布；在加加工大型工工件時，粗粗、精加工工往往在一一個工序中中來完成，，這時應(yīng)在在粗加工后后松開工件件，讓工件件有自由變變形的可能能，然后再再用較小的的夾緊力夾夾緊工件后后進(jìn)行精加加工。（三）工藝系統(tǒng)的的熱變形對對加工精度度的影響在機(jī)械加工工過程中，，工藝系統(tǒng)統(tǒng)會受到各各種熱源的的影響，使使工藝系統(tǒng)統(tǒng)各個組成成部分產(chǎn)生生復(fù)雜的變變形，這種種變形稱為為熱變形。1.概述據(jù)統(tǒng)計(jì)，在在精密加工工中，由于于熱變形引引起的加工工誤差約占占總加工誤誤差的40％一70％。高效、、高精度、、自動化加加工技術(shù)的的發(fā)展，使使工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱變形問問題變得更更為突出，，已成為機(jī)機(jī)械加工技技術(shù)進(jìn)一步步發(fā)展的一一個重要的的研究課題題。（1）工藝系統(tǒng)的的熱源系統(tǒng)內(nèi)部熱熱源(切削熱和摩擦熱)系統(tǒng)外部熱熱源(環(huán)境溫度和太陽輻射熱熱)一方面，工工藝系統(tǒng)受受熱源影響響，溫度逐逐漸升高；；另一方面，，熱量通過過各種傳導(dǎo)導(dǎo)方式向周周圍散發(fā)。。（2）溫度場與與工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱平衡2.機(jī)床熱變形形對加工精精度的影響響機(jī)床受熱源源的影響，，各部分溫溫升將發(fā)生生變化．由由于熱源分分布的不均均勻和機(jī)床床結(jié)構(gòu)的復(fù)復(fù)雜性，機(jī)機(jī)床各部件件將發(fā)生不不同程度的的熱變形，，破壞了機(jī)機(jī)床原有的的幾何精度度，從而降降低了機(jī)床床的加工精精度。圖3-30臥式車床和和臥式銑床床的熱變形形3.刀具熱變形形對加工精精度的影響響切削熱（（是是主要的））外部熱源（（對對于精密件件不可忽視視）使工件產(chǎn)生生變形的熱熱源同時，不同同的加工方方法，不同同的工件材材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)和尺寸件件的受熱變變形也不相相同。圖3-31刀具熱伸長長量與切削削時間的關(guān)關(guān)系4.工具熱變形形對加工精精度的影響響刀具的熱變變形主要是是切削熱引引起的，傳傳給刀具的的熱量雖不不多，但由由于刀具體體積小、熱熱容量小且且熱量又集集中在切削削部分，因因此切削部部分仍產(chǎn)生生很高的溫溫升。依據(jù)物理公公式計(jì)算工工件長度或或直徑上的的熱變形量量：式中，L——工件原有長長度或直徑徑，單位為為mm;——工作材料料的線膨膨脹系數(shù)數(shù)；——溫升。5、減少和和控制工工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱變形形的主要要途徑1．減少熱熱源的發(fā)發(fā)熱和隔隔離熱源源2．均衡溫溫度場3．采用合合理的機(jī)機(jī)床結(jié)構(gòu)構(gòu)4．控制環(huán)環(huán)境溫度度，加速速達(dá)到熱熱平衡狀狀態(tài)對于不能能分離的的熱源，，如主抽抽軸承、、絲杠螺螺母副、、高速運(yùn)運(yùn)動的導(dǎo)導(dǎo)軌副等等，則可以從結(jié)結(jié)構(gòu)、潤潤滑等方方面改善善其摩擦擦特性，，減少發(fā)發(fā)熱。1）減少熱熱源的發(fā)發(fā)熱和隔隔離熱源源采用有效效的冷卻卻措施為了減少少機(jī)床的的熱變形形，凡是是可能分分離出去去的熱源源應(yīng)移出出，如電電動機(jī)、、變速箱箱、液壓壓系統(tǒng)、、冷卻系系統(tǒng)等，，均應(yīng)移移出。熱源可能能分離出出去減少發(fā)熱熱例如，采采用靜壓壓軸承。。靜壓導(dǎo)導(dǎo)軌，改改用低粘粘度潤滑滑油、理理基潤滑滑脂等，，也可用用隔熱材材料將發(fā)發(fā)熱部件件和機(jī)床床大件(如床身、、立柱等等)隔離開來來。如增加散散熱面積積或使用用強(qiáng)制式式的風(fēng)冷冷、水冷冷、循環(huán)環(huán)潤滑等等。例如，目目前，大大型數(shù)控控機(jī)床、、加工中中心普遍遍采用冷冷凍機(jī)，，對潤滑滑油、切切削液進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)制制冷卻，，以提高高冷卻效效果。在在精密絲絲杠磨床床的母絲絲杠中通通以冷卻卻液，以以減少熱熱變形。。平面磨床床采用熱熱空氣加加熱溫升升較低的的立柱后后壁，以以減小立立柱前后后壁的溫溫度差，，從而減減少立柱柱的彎曲曲變形。。采取這這種指施施后，工工件的加加工直線線度誤差差可降低低為原來來的1／3～1／4。2）均衡溫溫度場圖3-323）采用合合理的機(jī)機(jī)床結(jié)構(gòu)構(gòu)在變速箱箱中，將將軸、軸軸承、傳傳動齒輪輪盡量對對稱布置置，可使使箱壁溫溫升均勻勻，從而而減少箱箱體變形形。機(jī)床床大件的的結(jié)構(gòu)和和布局對對機(jī)床的的熱態(tài)性性能有很很大影響響。4）控制環(huán)環(huán)境溫度度，加速速達(dá)到熱熱平衡狀狀態(tài)精密機(jī)床床一般安安裝在恒恒溫車間間，其恒恒溫精度度一般控控制在±l℃℃。對于精密密機(jī)床，，特別是是大型機(jī)機(jī)床，達(dá)達(dá)到熱平平衡的時時間較長長，為了了縮短這這個時間間，可預(yù)先高高速空運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)床床或設(shè)置置控制熱熱源，人人為地給給機(jī)床加加熱，使使之較快快達(dá)到熱熱平衡狀狀態(tài)，然后進(jìn)進(jìn)行加工工?；谟谕瑯釉?，精精密加工工機(jī)床應(yīng)應(yīng)盡量避避免中途途停車。。四、提高和保保證加工工精度的的工藝措措施一)減少誤差差法直接減少少誤差法法在生產(chǎn)產(chǎn)中應(yīng)用用較廣，，是在查查明產(chǎn)生生加工誤誤差的主主要因素素直接進(jìn)進(jìn)行消除除或減少少的方法法。二)誤差轉(zhuǎn)移移法誤差轉(zhuǎn)移移法是把把影響加加工精度度的原始始誤差轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到誤誤差的非非敏感方方向上。。三)誤差分組組法采用分組組調(diào)整的的方法，，把毛坯坯按誤差差大小分分為n組，每組組毛坯的的誤差就就縮小為為原來的的1/n；然后按按各組分分別調(diào)整整刀具與與工件的的相對位位置或選選用合適適的定位位元件，，就可大大大縮小小整批工工件的尺尺寸分散散范圍。。四)誤差平均均法研磨時，，研具的的精度并并不很高高，分布布在研具具上的磨磨料粒度度大小也也可能不不一樣。。但由于于研磨時時工件和和研具間間有復(fù)雜雜的相對對運(yùn)動軌軌跡，使使工件上上各點(diǎn)均均有機(jī)會會與研具具的各點(diǎn)點(diǎn)相互接接觸并受受到均勻勻的微量量切削。。同時工工件和研研具相互互修整，，精度也也逐步共共同提高高，進(jìn)一一步使誤誤差均化化，因此此可獲得得精度高高于研具具原始精精度的加加工表面面。五)誤差補(bǔ)償償法誤差補(bǔ)償償法就是是人為地地加入一一個附加加輸入，，盡量使使得引入入的誤差差與原始始誤差之之間大小小相等、、方向相相反，從從而達(dá)到到減少加加工誤差差、提高高加工精精度的目目的。圖3-34高壓油泵泵偶件自自動配磨磨裝置示示意圖圖3-33龍門銑床床橫梁導(dǎo)導(dǎo)軌預(yù)加加變形第三節(jié)加加工工誤差的的綜合分分析前幾節(jié)就就影響加加工精度度的各種種主要因因素，從從單因素素的角度度進(jìn)行了了詳細(xì)分分析，并并提出了了一些保保證加工工精度的的措施。。但在實(shí)實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)中，一一個工序序加工完完成后，，工件的的加工精精度是一一系列工工藝因素素綜合作作用的結(jié)結(jié)果，各各種因素素產(chǎn)生的的加工誤誤差可能能相互迭迭加，也也可能相相互補(bǔ)償償或抵消消，而且且各種誤誤差的表表現(xiàn)性質(zhì)質(zhì)在很大大程度上上帶有一一定的隨隨機(jī)性。。實(shí)際上，，影響加加工精度度的因素素是錯綜綜復(fù)雜的的，需要要要用概概率理論論和統(tǒng)計(jì)計(jì)方法進(jìn)進(jìn)行分析析和處理理，進(jìn)而而提出控控制和解解決加工工精度問問題的工工藝措施施。一、加加工誤差差的性質(zhì)質(zhì)1.系統(tǒng)誤差差在順序加加工同一一批工件件中，如如果加工工誤差的的大小和和方向都都保持不不變，或或者按照照一定的的規(guī)律變變化，則則稱為系統(tǒng)誤差差。機(jī)床、夾夾具、刀刀具和量量具本身身的制造造誤差和和很慢的的磨損往往往被看看作常值值系統(tǒng)誤誤差。機(jī)機(jī)床、夾夾具和刀刀具等在在熱平衡衡前的熱熱變形常常被看作作變值系統(tǒng)統(tǒng)誤差。2.隨機(jī)誤差差在順序加加工同一一批工件件中，如如果加工工誤差的的大小和和方向呈呈不規(guī)則則變化，，則稱為為隨機(jī)誤差差。第三節(jié)加加工工誤差的的綜合分分析（一）分分布曲線線分析法法分布曲線線分析法法是將測測量加工工后所得得一批零零件的實(shí)實(shí)際尺寸寸或誤差差，根據(jù)據(jù)測量結(jié)結(jié)果作出出該批工工件尺寸寸或誤差差的分布布圖，然然后按照照此圖來來分析和和判斷加加工誤差差的情況況。1．實(shí)際分布布曲線實(shí)驗(yàn)分布布圖的作作法與步步驟如下下：采集數(shù)據(jù)據(jù)確定分組組數(shù)、組組距h、各組組組界和組組中值計(jì)算平均均值和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差畫出直方方圖二、加工誤差差的統(tǒng)計(jì)計(jì)分析方方法2.理論分布布曲線1）正態(tài)分分布曲線線圖3-35圖3-36圖3-372）非正態(tài)態(tài)分布曲曲線圖3-383．分布曲線線分析法法的應(yīng)用用1）判別加加工誤差差性質(zhì)對于正態(tài)態(tài)分布而而言，常常值系統(tǒng)統(tǒng)誤差影影響平均均值，，會引引起正態(tài)態(tài)分布曲曲線沿橫橫軸平移移，即樣樣本平均均值與與公差帶帶中心不不重合；；而隨機(jī)機(jī)誤差決決定σ值，僅影影響分布布曲線的的形狀。。因此，，如果實(shí)實(shí)際分布布與正態(tài)態(tài)分布基基本相符符，可判判斷整批批工件的的加工精精度及加加工誤差差性質(zhì)。。如果實(shí)際際分布與與正態(tài)分分布有較較大出入入，可根根據(jù)分布布圖初步步判斷變變值系統(tǒng)統(tǒng)誤差的的類型。。2）判定工工序能力力及其等等級工序能力力是指工工序處于于穩(wěn)定狀狀態(tài)時，，加工誤誤差正常常波動的的幅度。。當(dāng)加工工尺寸服服從正態(tài)態(tài)分布時時，其尺尺寸分布布范圍是是6σ，所以工工序能力力就是6σ。6σ的大小代代表了某某一種加加工方法法在規(guī)定定的條件件下，如如毛坯余余量、切切削用量量、正常常的機(jī)床床、夾具具和刀具具等，所所能達(dá)到到的加工工精度。。工序能力力等級描描述了工工序能力力滿足加加工精度度要求的的程度，，是以工工序能力力系數(shù)來來表示的的。當(dāng)工工序處于于穩(wěn)定狀狀態(tài)時，，工序能能力系數(shù)數(shù)按下式式計(jì)算：：Cp=T/(6σ)T為工件尺尺寸公差差。根據(jù)工序序能力系系數(shù)Cp的大小，，可將工工序能力力分為5級，如表表3-4所示。一一般工序序能力不不應(yīng)低于于二級，，即Cp＞1。3）估算合合格品率率或不合合格品率率1.單值點(diǎn)圖按加工工順序序逐個個測量量工件件的尺尺寸，，以工工件加加工的的順序序號為為橫坐坐標(biāo)，，工件件尺寸寸(或誤差差)為縱坐坐標(biāo)，，則整整批工工件的的加工工結(jié)果果可畫畫成點(diǎn)點(diǎn)圖，，每個個工件件畫一一點(diǎn)，，如圖圖所示示，反反映了了每個個工件件尺寸寸(或誤差差)與加工工時間間的關(guān)關(guān)系，，故稱稱為單值點(diǎn)點(diǎn)圖。（二））點(diǎn)圖圖分析析法圖3-392.圖圖式平平均值值控控制圖圖聯(lián)合合使用用時的的統(tǒng)稱稱。圖3-40圖3-41一、影影響表表面粗粗糙度度的工工藝因因素(一)切削加加工的的表面面粗糙糙度1.影響切切削殘殘留面面積用直線線切削削刃切切削時時，切切削面面積高高度為為：用圓弧弧切削削刃切切削時時，其其殘留留面積高高度為為：圖3-42第四節(jié)節(jié)影影響響表面面質(zhì)量量的因因素及及其控控制2.影響切切削表表面積積屑瘤瘤和鱗鱗刺的的因素素寬刀精精切和和高速速精切切，合合理選選擇切切削液液，適適當(dāng)增增大刀刀具法法前角角，提提高刀刀具的的刃磨磨質(zhì)量量等，，均能能有效效地減減小加加工表表面粗粗糙度度值。。（二））磨磨削加加工表表面粗粗糙度度1.砂輪對對表面面粗糙糙度的的影響響（1）砂輪粒粒度（2）砂輪硬硬度（3）砂輪組組織（4）砂輪磨磨粒材材料（5）砂輪修修整此外，，采用用超硬磨磨粒（人造造金剛剛石、、立方方氮化化硼和和陶瓷瓷）砂砂輪進(jìn)進(jìn)行磨磨削，，可以以獲得得很小小的表表面粗粗糙度度值，，這是是目前前精密密和超超精密密磨削削的主主要方方法。。2.磨削用用量對對表面面粗糙糙度的的影響響砂輪的的速度越高，，單位位時間間內(nèi)通通過被被磨表表面的的磨粒粒數(shù)就就越多多，表表面的的粗糙糙度值值就越越小。。砂輪的的縱向進(jìn)進(jìn)給量量減小，，工件件表面面的每每個部部位被被砂輪輪重復(fù)復(fù)磨削削的次次數(shù)增增加，，被磨磨表面面的粗粗糙度度值將將減小小。工質(zhì)材材料的的性質(zhì)、冷卻潤潤滑液液的選用用等對對磨削削表面面粗糙糙度也也有明明顯的的影響響。（一））表面面層的的冷作作硬化化1.影響切切削加加工表表面冷冷作硬硬化的的因素素(1)切削用用量的的影響響加大進(jìn)進(jìn)給量量時，，切削削力增增大，，表層層金屬屬的塑塑性變變形加加劇，，冷硬硬程度度增大大，表表面金金屬的的顯微微硬度度將隨隨之增增大。。但如如果進(jìn)進(jìn)給量量跟小小，如如切削削厚度度小于于0.05~0.06時，繼繼續(xù)減減小進(jìn)進(jìn)給量量，表表層金金屬的的冷硬硬程度度不僅僅不會會減小小，反反而會會增大大。(2)刀具幾幾何形形狀的的影響響刀具刃刃鈍圓圓半徑徑增大大時，，加工工后表表面的的冷硬硬層深深度和和硬度度也隨隨之增增大。。原因因在于于切削削刃鈍鈍圓半半徑增增大會會加大大徑向向切削削力，，從而而加劇劇塑性性變形形，導(dǎo)導(dǎo)致硬硬化現(xiàn)現(xiàn)象嚴(yán)嚴(yán)重。。刀具具后面面的磨磨損量量增加加時，，使得得刀具具后面面與被被加工工表面面的摩摩擦加加劇，，塑性性變形形增大大，從從而表表層冷冷硬程程度增增大。。(3)加工材材料性性能的的影響響工工件件材料料的塑塑性越越大，，冷硬硬傾向向越大大，冷冷硬程程度也也越嚴(yán)嚴(yán)重。。二、影影響零零件表表層物物理力力學(xué)性性能的的因素素及其其控制制（二））表層層的殘殘余應(yīng)應(yīng)力1.影響切切削表表層殘殘余應(yīng)應(yīng)力的的因素素（1）切削用用量影響切切削速速度增增加，，使表表面沿沿速度度方向向的塑塑性變變形減減少，，工件件表層層產(chǎn)生生的殘殘余拉拉應(yīng)力力，隨隨速度度的提提高而而下降降。加加大進(jìn)進(jìn)給量量，會會使表表層金金屬塑塑性變變形增增加，，切削削區(qū)發(fā)發(fā)生的的熱量量也增增加，，其結(jié)結(jié)果會會使殘殘余應(yīng)應(yīng)力的的數(shù)值值及擴(kuò)擴(kuò)展深深度相相應(yīng)增增大。。（2）刀具角角度的影響響當(dāng)當(dāng)前前角由由正值值變?yōu)闉樨?fù)值值或繼繼續(xù)增增大負(fù)負(fù)前角角，拉拉伸殘殘余應(yīng)應(yīng)力的的數(shù)值值減小小。（3）工件件材材料料的影影響響塑塑性性大大的的材材料料，，切切削削加加工工后后表表面面層層一一般般產(chǎn)產(chǎn)生生殘殘余余拉拉應(yīng)應(yīng)力力；；脆脆性性材材料料如如鑄鑄鐵鐵，，切切削削時時由由于于后后刀刀面面的的擠擠壓壓與與摩摩擦擦，，表表面面層層產(chǎn)產(chǎn)生生殘殘余余壓壓應(yīng)應(yīng)力力。。2.影響響磨磨削削表表層層殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力的的因因素素（1）磨削削用用量量的影影響響磨磨削削低低碳碳鋼鋼時時，，當(dāng)當(dāng)磨削削深深度度很小?。ǎㄈ缛鏰p=0.005mm）時時，，塑塑性性變變形形起起主主要要作作用用，，因因此此磨磨削削表表面面形形成成壓壓縮縮殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力。。繼繼續(xù)續(xù)加加大大磨磨削削深深度度，，塑塑性性變變形形加加劇劇，，磨磨削削熱熱隨隨之之增增大大，，熱熱因因素素的的作作用用逐逐漸漸占占主主導(dǎo)導(dǎo)地地位位，，在在表表面面層層產(chǎn)產(chǎn)生生拉拉伸伸殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力；；且且隨隨著著磨磨削削深深度度的的增增大大，，拉拉伸伸殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力的的數(shù)數(shù)值值將將逐逐漸漸增增大大。。當(dāng)當(dāng)ap>0.025mm時，盡管管磨削溫溫度很高高，但因因工業(yè)鐵鐵的含碳碳量極低低，不可可能出現(xiàn)現(xiàn)淬火現(xiàn)現(xiàn)象，此此時塑性性變形因因素逐漸漸起主導(dǎo)導(dǎo)作用，，表層金金屬的拉拉伸殘余余應(yīng)力數(shù)數(shù)值逐漸漸減小。。當(dāng)ap取值很大大時，表表層金屬屬呈現(xiàn)壓壓縮殘余余應(yīng)力狀狀況。提高砂輪速度度，磨削區(qū)區(qū)溫度增增高，而而每顆磨磨粒所切切除的金金屬厚度度減小，，此時熱熱因素的的作用增增大，塑塑性變形形因素的的影響減減小，因因此提高高砂輪速速度將使使表面金金屬產(chǎn)生生拉伸殘殘余應(yīng)力力的傾向向增大。。加大工件件的回轉(zhuǎn)速度度和進(jìn)給速度度，將使砂砂輪與工工件的熱熱作用時時間縮短短，熱因因素的影影響逐漸漸減小，，塑性變變形因素素的影響響逐漸加加大。這這樣，表表面金屬屬中產(chǎn)生生拉伸殘殘余應(yīng)力力的趨勢勢逐漸減減小，而而產(chǎn)生壓壓縮殘余余應(yīng)力的的趨勢逐逐漸增大大。（2）工件材料料的影響工件材料的強(qiáng)強(qiáng)度越高、導(dǎo)導(dǎo)熱性越越差、塑塑性越低低，在磨磨削時表表面金屬屬產(chǎn)生拉拉伸殘余余應(yīng)力的的傾向就就越大。（三）表表層金屬屬金相組組織的變變化發(fā)生磨削削燒傷的的根本原原因是磨磨削溫度度過高，，因此避避免和減減輕磨削削燒傷的的基本途途徑是減減少熱量量的產(chǎn)生生和加速速熱量的的發(fā)散，，具體措措施如下下：（1）正確選擇擇砂輪為避免產(chǎn)產(chǎn)生燒傷傷，應(yīng)選選擇較軟軟的砂輪輪。選擇擇具有一一定彈性性的結(jié)合合劑（如如橡膠結(jié)結(jié)合劑、、樹脂結(jié)結(jié)合劑）），也有有助于避避免燒傷傷現(xiàn)象的的產(chǎn)生。。（2）合理選擇擇磨削用用量磨削深度度ap對磨削溫溫度影響響最大，，從減輕輕燒傷的的角度考考慮，ap不宜過大大。平磨磨時，加加大橫向向進(jìn)給量量ft有助于減減輕燒傷傷。加大大工件回回轉(zhuǎn)速度度Vw，磨削表表面的溫溫度升高高，但其其增長速速度與磨磨削深度度ap的影響相相比要小小得多；；且Vw越大，熱熱量越不不容易傳傳入工件件內(nèi)層，，具有減減小燒傷傷層深度度的作用用。但增增大工件件速度Vw會使表面面粗糙度度值增大大，為了了彌補(bǔ)這這一缺陷陷，可以以相應(yīng)提提高砂輪輪速度Vs。（3）改善冷卻卻條件內(nèi)冷卻是是一種較較為有效效的冷卻卻方法。。其工作作原理是是：經(jīng)過過嚴(yán)格過過濾的冷冷卻液通通過中空空主軸法法蘭套引引入砂輪輪的中心心腔內(nèi)，，由于離離心力的的作用，，這些冷冷卻液就就會通過過砂輪內(nèi)內(nèi)部的孔孔隙向砂砂輪四周周的邊緣緣灑出，，這樣冷冷卻液就就有可能能直接進(jìn)進(jìn)入磨削削區(qū)，如如圖3-43a所示。圖3-43第五節(jié)機(jī)械加工工中的振振動基本本知識機(jī)械加工工過程中中常產(chǎn)生生振動，，振動對對于加工工質(zhì)量和和生產(chǎn)效效率都有有很大影影響。新型的、、難加工工材料的的加工過過程中工工藝系統(tǒng)統(tǒng)更易產(chǎn)產(chǎn)生振動動。所以以研究振振動產(chǎn)生生的誘因因及機(jī)理理，進(jìn)而而避免、、抑制或或消除振振動是非非常有意意義的。。一、機(jī)械械加工中中的強(qiáng)迫迫振動機(jī)械加工工中的強(qiáng)迫振動動是在外界界周期性性干擾力力的作用用下，系系統(tǒng)受迫迫產(chǎn)生的的振動。。1.強(qiáng)迫振動動產(chǎn)生的的原因強(qiáng)迫振動動的振源源有來自自機(jī)床內(nèi)內(nèi)部的稱稱為機(jī)內(nèi)振振源，也有有來自自機(jī)床床外部部的稱稱為機(jī)機(jī)外振振源。。機(jī)機(jī)內(nèi)振振源主主要有有機(jī)床旋旋轉(zhuǎn)件件的不不平衡衡，機(jī)床傳傳動機(jī)機(jī)構(gòu)的的缺陷陷，往復(fù)運(yùn)運(yùn)動部部件的的慣性性力，以及及切削過過程中中的沖沖擊等。機(jī)床中中各種種高速速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的零零件（（例如如電動動機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子、、帶輪輪、齒齒輪、、卡盤盤、砂砂輪等等），，由于于不平平衡產(chǎn)產(chǎn)生周周期性性的激振力力，使加加工過過程產(chǎn)產(chǎn)生強(qiáng)強(qiáng)迫振振動。。齒輪制造不不精確確或有安裝誤誤差也會產(chǎn)產(chǎn)生周周期性性干擾擾力。。第五節(jié)節(jié)機(jī)械加加工中中的振振動基基本知知識2.強(qiáng)迫振振動的的特性1）強(qiáng)迫迫振動動是一一種不不衰減減的振振動，，只要要有激激振干干擾力力存在在，振振動就就不會會衰減減，但但振動動本身身不會會引起起干擾擾力的的變.2）強(qiáng)迫迫振動動的振振動頻頻率與與干擾擾力的的頻率率相同同，或或是干干擾力力頻率率的整整數(shù)倍倍。這這種頻頻率對對應(yīng)關(guān)關(guān)系是是診斷斷機(jī)械械加工工中所所產(chǎn)生生的振振動是是否為為強(qiáng)迫迫振動動的主主要依依據(jù)，，并可可利用用上述述頻率率特征征去分分析、、查找找強(qiáng)迫迫振動動的振振源。。3）強(qiáng)迫迫振動動的幅幅值既既與干干擾力力的幅幅值有有關(guān)，，又與與工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)的動動態(tài)特特性及及干擾擾力頻頻率有有關(guān)。。一般般來說說，干干擾力力的幅幅值越越大，，強(qiáng)迫迫振動動的幅幅值也也越大大。工工藝系系統(tǒng)的的動態(tài)態(tài)特征征對強(qiáng)強(qiáng)迫振振動的的幅值值影響響極大大。4）強(qiáng)迫迫振動動的位位移變變化總總是比比干擾擾力在在相位位上滯滯后一一個角角，其其值與與系統(tǒng)統(tǒng)的動動態(tài)特特性及及干擾擾力頻頻率有有關(guān)。。1.自激振振動的的概念及特點(diǎn)機(jī)械加加工過過程中中，在在沒有有周期期性外外力干干擾作作用下下，由由系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)部部激發(fā)發(fā)反饋饋產(chǎn)生生的周周期性性振動動，稱稱為自激振振動，簡稱稱顫振振。機(jī)床加加工系系統(tǒng)是是一個