生產(chǎn)過(guò)程和機(jī)械加工質(zhì)量

第3章機(jī)械加工質(zhì)量3.1機(jī)械加工精度3.1.1機(jī)械加工精度的概念3.1.2機(jī)械加工精度獲得的方法3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素3.1.4提高機(jī)械加工精度的工藝措施3.2加工表面質(zhì)量3.2.1機(jī)械加工表面質(zhì)量的基本概念3.2.2機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器使用性能的影響3.2.3影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝措施1廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.1機(jī)械加工精度3.1.1機(jī)械加工精度的概念

機(jī)械加工精度的概念加工精度：是指零件加工后，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。加工精度包括：尺寸精度：加工表面的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的尺寸之間的符合程度。在國(guó)標(biāo)中尺寸公差分20級(jí)（IT01、IT0、IT1~IT18）。形狀精度：加工表面的實(shí)際形狀與理想零件表面形狀相符合的程度。在國(guó)標(biāo)中形狀公差有六項(xiàng)：直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度、面輪廓度。相互位置精度：加工表面的間實(shí)際位置與理想位置相符合的程度。在國(guó)標(biāo)中位置公差有八項(xiàng)：平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對(duì)稱度、位置度、圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)。2廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.1.2機(jī)械加工精度獲得的方法（2）調(diào)整法：通過(guò)預(yù)調(diào)好的機(jī)床、夾具、刀具、工件，在加工中自行獲得尺寸精度。（3）定尺寸刀具法：用一定形狀和尺寸的刀具加工獲得。（4）自動(dòng)控制法：用一定裝置，邊加工邊自動(dòng)測(cè)量控制加工。2.

形狀精度的獲得方法（1）軌跡法：利用刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)獲得形狀。（2）成形法：利用成形刀具加工獲得表面形狀。（3）展成法：利用刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件被刀具切削成一定形狀的包絡(luò)線。l.

尺寸精度的獲得方法（1）試切法：試切——測(cè)量——調(diào)整——再試切3廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.

位置精度的獲得方法（1）一次裝夾獲得法（2）多次裝夾獲得法裝夾的方式：直接找正裝夾、劃線找正裝夾、夾具裝夾。3.1.2機(jī)械加工精度獲得的方法4廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素工藝系統(tǒng)

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。按照工藝系統(tǒng)誤差的性質(zhì)可歸納為4個(gè)方面

1、工藝系統(tǒng)的幾何誤差2、工藝系統(tǒng)的受力變形3、工藝系統(tǒng)的熱變形4、工件殘余應(yīng)力所引起的誤差5廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素1）加工原理誤差采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工產(chǎn)生的誤差。2）機(jī)床的幾何誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差（主軸軸線漂移）：純徑向跳動(dòng)：車削外圓、鏜孔時(shí)產(chǎn)生圓度誤差。純軸向竄動(dòng)：車端面產(chǎn)生平面度誤差；車螺紋產(chǎn)生螺距小周期誤差。純角度擺動(dòng)：產(chǎn)生圓柱度或端面形狀誤差。1、工藝系統(tǒng)幾何誤差6廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素（2）機(jī)床導(dǎo)軌誤差（3）機(jī)床傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差1、工藝系統(tǒng)幾何誤差3）工藝系統(tǒng)的其他幾何誤差（1）刀具誤差（2）夾具誤差（3）工件裝夾誤差（4）測(cè)量誤差（5）調(diào)整誤差7廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室2、工藝系統(tǒng)受力變形1）工藝系統(tǒng)的剛度及其影響（1）工藝系統(tǒng)的剛度機(jī)械加工過(guò)程中，在重力、切削力、夾緊力、慣性力、傳動(dòng)力等外力作用下，工藝系統(tǒng)都會(huì)變形，破壞刀具與工件間的正確位置，從而產(chǎn)生加工誤差。3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素

（2）工件和刀具的剛度

（3）接觸剛度就是互相接觸的兩表面受力后抵抗變形的能力。

（4）機(jī)床部件的剛度8廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室2、工藝系統(tǒng)受力變形2）工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差（1）切削過(guò)程中受力點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素

（2）由切削力大小變化引起的誤差——誤差復(fù)映

（3）切削過(guò)程中受力方向變化引起的工件形狀誤差

（4）由其他作用力引起的誤差a、夾緊力引起的誤差b、離心力及傳動(dòng)力引起的誤差c、重力引起的誤差9廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3）減小工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施提高接觸剛度提高工件的剛度，減少受力變形提高機(jī)床部件剛度、減少受力變形合理裝夾工件、減少夾緊變形3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素2、工藝系統(tǒng)受力變形10廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室1）機(jī)床熱變形引起的加工誤差2）工件的熱變形引起的加工誤差工件均勻受熱工件不均勻受熱3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素3、工藝系統(tǒng)的熱變形3）刀具的熱變形引起的加工誤差4）減少和控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑減少發(fā)熱，隔離熱源冷卻、通風(fēng)、散熱均衡溫度場(chǎng)加速熱平衡控制環(huán)境溫度11廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室例：車削工件，產(chǎn)生圖示誤差，分析主要原因。(a)錐形：導(dǎo)軌與主軸不平行、刀具磨損；(b)腰鼓形：工件剛性差，產(chǎn)生讓刀；(c)馬鞍形：工件剛性好，機(jī)床兩端剛性差。12廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室4、工件殘余應(yīng)力所引起的誤差殘余應(yīng)力：是指當(dāng)外載荷去掉后仍然存在于工件內(nèi)部的應(yīng)力。存在內(nèi)應(yīng)力是工件處于不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，應(yīng)力變化將產(chǎn)生變形。殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因及所引起的誤差：1）毛坯制造中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力：在鑄造、鍛造、焊接及熱處理中工件受熱不均及金相組織變化時(shí)體積的變化而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。通常表面（薄的部位）先冷卻凝固，芯部（厚的部位）后冷卻，因此先冷卻部分受壓應(yīng)力，后冷卻部分受拉應(yīng)力。2）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力：剛性較差的、易變形的細(xì)長(zhǎng)工件，采用冷校直的方法糾正彎曲變形時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。3）切削加工引起的殘余應(yīng)力：切削過(guò)程中切削塑性變形、相變等使工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力。3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素13廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室減少或消除工藝系統(tǒng)殘余應(yīng)力的措施合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)：鑄件、鍛件壁厚均勻，焊接件焊縫分布均勻等；盡量不采用冷校直工藝：精密件嚴(yán)禁冷校直，可熱校直或加大余量多切削；合理安排時(shí)效處理消除內(nèi)應(yīng)力；合理安排工藝過(guò)程：粗加工后過(guò)一定時(shí)間后再精加工，粗加工后松開工件重新以較小的力裝夾等。3.1.3影響機(jī)械加工精度的主要因素14廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室1、直接減少誤差法

2、誤差補(bǔ)償法

3、誤差轉(zhuǎn)移法

4、誤差分組法3.1.4提高機(jī)械加工精度的工藝措施15廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.2機(jī)械加工表面質(zhì)量3.2.1機(jī)械加工表面質(zhì)量的概念1）表面質(zhì)量的含義：指零件加工后的表面微觀幾何形狀和表面的物理力學(xué)性能狀態(tài)。表面質(zhì)量包括：表面微觀幾何形狀：

表面粗糙度表面波度

表面層物理力學(xué)性能：表面層冷作硬化表面層殘余應(yīng)力表面層相變16廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.2.2機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)機(jī)器使用性能的影響1、表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響：初期磨損快，跑合后進(jìn)入正常磨損。表面粗糙時(shí)，高點(diǎn)干摩擦，磨損快；表面太光潔時(shí)潤(rùn)滑油無(wú)法進(jìn)入，造成材料粘結(jié)磨損，最佳Ra0.32~1.25μm。表面硬化，耐磨性提高。表面相變影響耐磨性。2、表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響：表面越粗糙，抗疲勞性越差。表面硬化抗疲勞性提高，但硬化程度過(guò)高，易出現(xiàn)疲勞裂紋、剝落現(xiàn)象。表層壓應(yīng)力，提高抗疲勞性，表層拉應(yīng)力，降低抗疲勞性。3、表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性的影響：表面越粗糙，抗腐蝕能力越差。凹陷處易于雜質(zhì)形成原電池，造成電化學(xué)腐蝕。4、表面質(zhì)量對(duì)配合性質(zhì)的影響5、表面質(zhì)量對(duì)接觸剛度的影響：表面越粗糙，接觸剛度越低，聯(lián)接牢固性、接觸位置準(zhǔn)確性越差。3.2機(jī)械加工表面質(zhì)量17廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3.2.3影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素及提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的工藝措施1、影響表面粗糙度的工藝因素：與切削刀具有關(guān)的因素主要是刀具的幾何參數(shù)與工件材質(zhì)相關(guān)的因素包括材料的塑性、金相組織等與加工條件有關(guān)的因素包括切削用量、冷卻條件以及工藝系統(tǒng)的精度與抗振性等3.2機(jī)械加工表面質(zhì)量18廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室2、降低表面粗糙度的措施：l

選擇合適的切削條件（1）切削速度（2）減小進(jìn)給量（3）切削深度（背吃刀量）（4）切削液l

合理選用刀具幾何參數(shù)和刀具材料（1）采用合理的刀具幾何參數(shù)（2）采用與工件材料分子親和力小的刀具材料l

改善工件材料的性能和金相組織l

使用特殊的加工方法3.2機(jī)械加工表面質(zhì)量19廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室4.2.3影響零件表面層物理力學(xué)性能的因素改善措施1）表面層加工硬化加工過(guò)程中工件表層金屬產(chǎn)生塑性變形，金屬晶體產(chǎn)生剪切滑移，晶格扭曲使表層金屬?gòu)?qiáng)度、硬度提高，塑性下降。2）加工表面金相組織變化和磨削燒傷

金相組織變化主要發(fā)生在磨削加工過(guò)程中，當(dāng)磨削溫度超過(guò)材料相變溫度，金相組織將發(fā)生變化，表層顯微硬度變化、產(chǎn)生表面殘余應(yīng)力、顯微裂紋，表面出現(xiàn)彩色氧化膜，又稱為磨削燒傷。3.2機(jī)械加工表面質(zhì)量20廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室磨削燒傷的主要形式（磨削淬硬鋼）：影響因素：1）磨削用量2）砂輪的選擇3）工件材料4）冷卻條件3.2機(jī)械加工表面質(zhì)量21廣東白云學(xué)院數(shù)控教研室3）表層殘余應(yīng)力