項(xiàng)目7-機(jī)械加工質(zhì)量分析課件

項(xiàng)目7機(jī)械加工質(zhì)量分析

機(jī)械制造技術(shù)(任務(wù))目錄

任務(wù)一了解加工誤差組成及其產(chǎn)生原因1任務(wù)二熟悉加工誤差綜合分析的方法

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任務(wù)三分析機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素

3機(jī)械制造技術(shù)任務(wù)一了解加工誤差的組成及其產(chǎn)生原因任務(wù)引入質(zhì)量是企業(yè)的生命加工精度零件在加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面相對位置）與圖紙所要求的理想幾何參數(shù)相符合的程度。包括零件的形狀精度、尺寸精度和表面相對位置精度三個(gè)部分如何把各種誤差控制在允許范圍內(nèi)（即公差范圍內(nèi)）研究加工誤差的目的：機(jī)械制造技術(shù)知識鏈接在機(jī)械加工中，機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個(gè)完整的加工系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)的各個(gè)部分，如機(jī)床、夾具、刀具和工件都存在誤差，統(tǒng)稱為工藝系統(tǒng)誤差。由于它是原始存在的，故也叫原始誤差主要包括原理誤差、機(jī)床誤差、刀具誤差、夾具誤差、工藝系統(tǒng)受力變形、熱變形和內(nèi)應(yīng)力引起的誤差等機(jī)械制造技術(shù)一、加工原理誤差（理論誤差）原理誤差是由于采用了近似輪廓形狀的刀具或近似的加工運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加工誤差采用近似的加工原理可簡化加工過程、使機(jī)床結(jié)構(gòu)及刀具形狀簡化、刀具數(shù)量減少、降低成本和提高生產(chǎn)率等。例如在車床上車削蝸桿又如用仿形法銑削齒形機(jī)械制造技術(shù)二、工藝系統(tǒng)的幾何誤差1．機(jī)床誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本型式機(jī)械制造技術(shù)回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響從零件表面形狀形成過程看，回轉(zhuǎn)誤差沿刀具與工件接觸點(diǎn)法向分量ΔY對精度影響最大；而切向分量ΔZ對精度的影響極小機(jī)械制造技術(shù)主軸的純徑向跳動(dòng)對工件的圓度影響很小主軸的純軸向竄動(dòng)對內(nèi)、外圓加工沒有影響，但所加工的端面卻與內(nèi)外圓不垂直主軸的純角度擺動(dòng)對工件的圓度影響很小，但工件成錐形車削時(shí)：主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響，隨加工方法而異機(jī)械制造技術(shù)（2）導(dǎo)軌誤差在水平面內(nèi)的直線度在垂直面內(nèi)的直線度前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）2．刀具誤差定尺寸刀具成形刀具一般刀具3．夾具誤差機(jī)械制造技術(shù)三、工件在機(jī)床或夾具上安裝時(shí)的定位和夾緊誤差四、工藝系統(tǒng)受力變形所引起的加工誤差指在加工過程中刀具相對工件在切削接觸點(diǎn)法線方向的相對位移量y，它與外力F和工藝系統(tǒng)剛度K系統(tǒng)有關(guān)，即：y=F/K系統(tǒng)工藝系統(tǒng)的剛度在加工過程中并不是一個(gè)常數(shù)，它將隨工件加工部位的不同而變化。剛度是指物體或系統(tǒng)抵抗使其變形的外力的能力機(jī)械制造技術(shù)車削時(shí)的受力變形1．由于剛度不等而引起的加工誤差以在車床上兩頂尖之間加工光軸為例K系統(tǒng)=Fy/y系統(tǒng)

y系統(tǒng)=y工件+y機(jī)床+y刀具+y夾具=y工件+y機(jī)床=y工件

+（1—x/L）y頭架

+y尾架

x/L+y刀架

機(jī)械制造技術(shù)在車床上加工細(xì)長軸時(shí)，加工后出現(xiàn)腰鼓形

在車床上車削短而粗的高剛度軸時(shí)，加工后出現(xiàn)馬鞍形車削時(shí)，工件和機(jī)床剛度不足而造成的加工誤差Δ毛坯=機(jī)械制造技術(shù)誤差的復(fù)映2．誤差復(fù)映現(xiàn)象Δ工件

=y1—y2—

誤差復(fù)映系數(shù)：ε=Δ工件/Δ毛坯

機(jī)械制造技術(shù)3．由于夾緊變形而引起的加工誤差?yuàn)A緊變形而引起的加工誤差機(jī)械制造技術(shù)4．其他力所引起的加工誤差重力變形而引起的加工誤差機(jī)械制造技術(shù)5．為減小工藝系統(tǒng)變形的影響應(yīng)采取的措施1)提高工藝系統(tǒng)的剛度例如，減少機(jī)床、夾具中的接合面；加工中使用中心架、跟刀架、導(dǎo)套等來提高工件的剛度等

2)減小切削力和其它外力及其在加工中的變化例如，合理選擇刀具材料和切削用量；及時(shí)刃磨刀具等機(jī)械制造技術(shù)車床的熱變形五、工藝系統(tǒng)熱變形1．工藝系統(tǒng)熱變形現(xiàn)象2．機(jī)床的熱變形機(jī)械制造技術(shù)3．工件熱變形及其對加工精度的影響①在切削區(qū)施加充足的切削液；②提高切削速度或進(jìn)給量，以減少傳入工件的熱量；③粗、精加工分開，使粗加工的余熱不帶到精加工工序中；④刀具和砂輪勿讓過分的磨鈍就進(jìn)行刃磨和修正，以減少切削熱和磨削熱；⑤使工件在夾緊狀態(tài)下有伸縮的自由（如采用彈簧后頂尖等）。減少工件熱變形對加工精度的影響，采取的措施：機(jī)械制造技術(shù)內(nèi)應(yīng)力而引起的變形六、工件因內(nèi)應(yīng)力而引起加工誤差內(nèi)應(yīng)力是在沒有外界載荷的情況下，存在于零件內(nèi)部互相平衡的應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力愈大，加工后的變形也愈大機(jī)械制造技術(shù)①安排熱處理工序來消除內(nèi)應(yīng)力，對于特別精密的零件，進(jìn)行多次消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序；②對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度低的零件，劃分為粗、半精、精三個(gè)加工階段，以減小內(nèi)應(yīng)力引起的變形；③嚴(yán)格控制切削用量和刀具磨損，使零件不致產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力；④合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)，盡量減小各部分厚度尺寸差值，以減小毛坯制造中的內(nèi)應(yīng)力；⑤采用無切削力的特種工藝方法，如電化學(xué)加工等。為了克服內(nèi)應(yīng)力的重新分布而引起的變形，采取的措施：機(jī)械制造技術(shù)任務(wù)二熟悉加工誤差綜合分析的方法任務(wù)引入在實(shí)際生產(chǎn)中，影響加工精度的因素往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的解決加工精度問題的途徑用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法綜合分析機(jī)械制造技術(shù)知識鏈接一、加工誤差的性質(zhì)1.系統(tǒng)性誤差1）當(dāng)順序加工一批零件時(shí)，產(chǎn)生誤差的大小和方向若保持不變，則稱為常值系統(tǒng)性誤差2）若按一定的規(guī)律變化，則稱為變值系統(tǒng)性誤差例如，原理誤差和機(jī)床、刀具、夾具、量具的制造誤差等例如，刀具的磨損、工藝系統(tǒng)的熱變形等

機(jī)械制造技術(shù)2.隨機(jī)性誤差（又稱偶然性誤差）在加工一批零件中，產(chǎn)生誤差的大小和方向是無規(guī)律地變化的例如，毛坯誤差的復(fù)映、定位誤差、夾緊誤差、多次調(diào)整誤差，內(nèi)應(yīng)力引起的誤差等

加工誤差是許多系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差共同作用的結(jié)果，因此應(yīng)對具體加工條件下可能產(chǎn)生誤差的因素和大小加以分析和研究。誤差性質(zhì)不同，解決的途徑也不同。機(jī)械制造技術(shù)二、分布曲線法以實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用概率論理論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，分析計(jì)算一批工件的誤差，從而劃分其性質(zhì)并提出消除或控制誤差的一種方法。生產(chǎn)中常用的有分布曲線法和點(diǎn)圖法加工誤差統(tǒng)計(jì)分析法：機(jī)械制造技術(shù)3）將一批零件中每個(gè)零件的尺寸加以測量，并按尺寸大小把整批零件分成若干組，每組中零件尺寸處于一定的間隔范圍內(nèi)。該尺寸間隔稱為組距1）用調(diào)整法加工出的一批工件，其尺寸總是在一定范圍內(nèi)變化的，這種現(xiàn)象稱為尺寸分散2）一批工件最大與最小尺寸之差就是尺寸分散范圍4）某一尺寸間隔內(nèi)的零件數(shù)量，稱為頻數(shù)m5）頻數(shù)m與該批零件總數(shù)n之比，稱為頻率機(jī)械制造技術(shù)直方圖分布折線圖實(shí)際分布曲線正態(tài)分布曲線機(jī)械制造技術(shù)正態(tài)分布曲線機(jī)械制造技術(shù)②算術(shù)平均值決定了這一曲線的位置，左右對稱正態(tài)分布曲線有以下一些特性：①曲線呈鐘形，中間高，兩邊低③均方根偏差σ是決定曲線形狀的唯一參數(shù)④正態(tài)分布曲線與橫坐標(biāo)沒有交點(diǎn)⑤正態(tài)分布曲線下面所包含的全部面積代表了全部工件，即100%機(jī)械制造技術(shù)在x1范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率設(shè)則機(jī)械制造技術(shù)⑥當(dāng)Z=3，即X=±3σ時(shí)，則2Φ（z）＝0.9973當(dāng)X=±3σ＝T時(shí)，加工一批零件基本上都是合格品了。因此，一般取6σ為正態(tài)分布曲線的尺寸分散范圍

T>6σ的正態(tài)分布曲線機(jī)械制造技術(shù)若分布曲線變成不對稱分布，則說明加工過程中出現(xiàn)不正常情況，或存在著對加工精度的影響起主要作用的因素

不對稱分布曲線機(jī)械制造技術(shù)任務(wù)三分析機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素

任務(wù)引入機(jī)械加工表面質(zhì)量是指零件加工后的表面層狀態(tài)，是判定零件質(zhì)量優(yōu)劣的重要依據(jù)機(jī)械零件的失效，大多是由于零件的磨損、耐腐蝕和疲勞等所致磨損、腐蝕、疲勞等破壞都是從零件表面開始零件表面質(zhì)量，直接影響零件的工作性能，尤其是可靠性和壽命機(jī)械制造技術(shù)知識鏈接表面粗糙度和波度一、表面質(zhì)量的主要內(nèi)容機(jī)械制造技術(shù)（1）表面層的幾何形狀特征加工后的實(shí)際表面的幾何形狀和理想表面的幾何形狀的偏離量①表面粗糙度—表面的微觀幾何形狀誤差②波度—介于宏觀幾何形狀誤差與表面粗糙度之間的周期性幾何形狀誤差輪廓算術(shù)平均偏差Ra微觀不平度十點(diǎn)高度Rz機(jī)械制造技術(shù)（2）表面層的物理力學(xué)性能①表面層的加工硬化②表面層材料金相組織的變化③表面層的殘余應(yīng)力機(jī)械制造技術(shù)零件表面的接觸情況二、表面質(zhì)量對零件使用性能的影響1．對零件耐磨性的影響①Ra的影響必須適中：最佳表面粗糙度Ra=0.8～0.2過大初期磨損嚴(yán)重過小易“咬合”機(jī)械制造技術(shù)一般來說，圓弧狀的、凹坑狀的表面紋理，耐磨性好，而尖峰狀耐磨性差②表層加工硬化的影響③表面紋理的影響冷作硬化一般都能使耐磨性有所提高。過度硬化會(huì)使金屬組織疏松，使表層金屬變脆、脫落，反而使磨損加劇冷硬程度與耐磨性的關(guān)系機(jī)械制造技術(shù)2．對零件疲勞強(qiáng)度的影響殘余壓應(yīng)力能降低其疲勞強(qiáng)度如：表面淬火、滲碳、滲氮等方法的采用①Ra的影響減小Ra值可以使零件的疲勞強(qiáng)度有所提高特別是承受交變負(fù)荷的零件表面②加工硬化的影響適度的加工硬化能阻礙表面層疲勞裂紋的出現(xiàn)，從而提高疲勞強(qiáng)度③殘余應(yīng)力的影響機(jī)械制造技術(shù)3．對零件耐蝕性的影響零件在潮濕的空氣中或在有腐蝕性的介質(zhì)中工作時(shí)，常會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕——由于大氣中的氣體及水汽或腐蝕介質(zhì)容易在粗糙表面的谷底處積聚而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)腐蝕——由于不同金屬材料的兩個(gè)零件表面相接觸時(shí)，在表面的粗糙度頂峰間產(chǎn)生的電化學(xué)作用減小零件表面粗糙度，可提高零件的耐腐蝕性能殘余壓應(yīng)力和一定程度的硬化有利于阻礙表面裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，因而有利于提高零件的抗腐蝕能力機(jī)械制造技術(shù)4．對零件配合質(zhì)量的穩(wěn)定性及可靠性的影響有配合要求的表面都要求較低的表面粗糙度影響動(dòng)配合的穩(wěn)定性影響靜配合的可靠性過盈配合中，表面硬化嚴(yán)重將造成表層金屬剝離，從而破壞配合的性質(zhì)和精度表面殘余應(yīng)力過大，將引起零件變形，使零件的幾何尺寸改變，也將影響配合性質(zhì)和精度機(jī)械制造技術(shù)三、影響表面質(zhì)量的因素1．刀具幾何形狀及切削用量切削過程中刀具在工件表面上留下的殘留面積的大小是表面粗糙度的標(biāo)志影響殘留面積大小的主要是刀尖半徑、主偏角、副偏角和進(jìn)給量機(jī)械制造技術(shù)在一定的切削速度范圍內(nèi)容易產(chǎn)生積屑瘤或鱗刺切削液的冷卻和潤滑作用會(huì)減少切削熱和摩擦，并能抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，有利于降低表面粗糙度值砂輪的粒度細(xì)