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1、第6章 机械加工质量 Machining Quality,6.1 概述 Summary6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy6.3 加工精度的统计分析 Statistical Analysis for the Machining Accuracy6.4 提高加工精度的工艺措施 The Main Methods of Raising the Machining Precision6.5 影响表面质量的因素 The Factors Influencing on Surface Qualities6.6 提高表面质量的途径
2、 Approach for Improving Machined Surface Quality,6.1 概述 Summary,6.1.1 加工精度 Machining Accuracy 机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合程度。 零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。 加工精度包括三个方面： 尺寸精度：指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。 形状精度：指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。 位置精度：指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合程度。,6.1 概述 Summ
3、ary,6.1.2获得加工精度的方法 Ways for Obtaining the Machining Accuracy1、获得尺寸精度的方法 (1) 试切法 (2) 调整法 (3) 定尺寸法 (4) 自动控制法 2、 获得形状精度的方法 (1) 轨迹法 (2) 成形法 (3) 展成法 3、获得位置精度的方法 (1)找正的方法 (2)用夹具安装工件,6.1 概述 Summary,6.1.3 机械加工表面质量 Qualities of Machined Surface1、表面层的几何形状特征 （1）表面粗糙度 （2）表面波度 （3）表面加工纹理 （4）伤痕,6.1 概述 Summary,2、 表
4、面层的物理力学性能和化学性能 （1）表面层的加工冷作硬化 （2）表面层金相组织的变化 （3）表面层金相的残余应力,6.1 概述 Summary,6.1.4 表面质量对零件使用性能的影响 Influence of Surface Quality on Service Performance of Part1、表面质量对零件耐磨性的影响 2、表面质量对零件疲劳强度的影响3、表面质量对零件耐腐蚀性能的影响4、表面质量对零件间配合性质的影响5、表面质量对零件其他性能的影响,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,6.2.1
5、加工误差的产生 The Causes of Machining Errors1、工艺系统的静误差2、工艺系动误差3、加工原理误差,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,6.2.2 工艺系统的静误差 Static Errors of Process System1、机床的几何误差 (1) 主轴回转误差 包括轴向窜动、径向跳动、角度摆动三种基本形式。,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,(2) 导轨误差 主要包括： 1）导轨在水平面内直线
6、度和垂直面内的直线度,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,2）前后两导轨的平行度；,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,3）导轨对主轴回转轴线在水平面内和垂直面内的平行度误差或垂直度误差 若导轨与机床主轴回转轴线不平行或不垂直， 则会引起工件的几何形状误差，如车床导轨与主轴回转轴线在水平面内不平行， 会使工件的外圆柱表面产生锥度； 在垂直面内不平行， 会使工件的外圆柱表面产生马鞍形误差。,6.2 影响机械加工精度的因素 The Fa
7、ctors Influencing Machining Accuracy,（3）机床传动链误差 传动链的传动误差，是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。它是内联系传动加工工件（如螺纹、 齿轮、 蜗轮及其他零件）时，影响加工精度的主要因素。例如在滚齿机上用单头滚刀加工直齿轮时要求： 滚刀转一圈， 工件转过一个齿。这种运动关系是由刀具与工件间的传动链来保证的。 减少机床传动链误差的措施: 1）减少传动链中的元件数，即缩短传动链 2）提高传动元件，特别是终端传动元件的制造和装配精度。 3）尽量减小传动链中齿轮副或螺旋副中存在的传动间隙。 4）采用误差补偿办法。,6.2 影响机械加工
8、精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,（4）夹具误差与装夹误差 夹具误差主要是指夹具的定位元件、导向元件及夹具体的制造与装配误差，它将直接影响工件加工表面的位置精度和尺寸精度，对被加工工件表面的位置精度影响最大。在夹具设计时，凡是影响工件加工精度的尺寸应严格控制其制造误差，一般夹具可取工件上相应尺寸公差的1/21/10，粗加工（工件公差较大）时夹具可取工件上相应尺寸公差的1/51/10，精加工（工件公差较小）时可取工件公差的1/21/3，夹具磨损是一个缓慢的过程，它对加工精度的影响不很明显，对它们进行定期的检修和维修。,6.2 影响机
9、械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,（5）刀具误差 刀具误差主要是刀具的制造和磨损误差，其影响程度与刀具的种类有关。一般刀具，如车刀、铣刀、单刃镗刀和砂轮等，它们的制造误差对工件的加工精度没有直接影响，而加工过程中刀刃的磨损和钝化则会影响工件的加工精度。对定尺寸刀具，其尺寸误差直接关系到被加工表面的尺寸精度。 为了减少刀具的制造误差和磨损，应合理选择刀具材料和规定刀具的加工公差，合理选用切削用量和切削液，正确装夹刀具并及时进行刃磨。,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machini
10、ng Accuracy,（6）调整误差 调整是指在各机械加工工序开始时为使刀刃和工件保持正确位置所进行的调整。再调整(或称小调整)是指在加工过程中由于刀具磨损等原因对已调整好的机床所进行的再调整或校正。通过调整，使刀具与工件保持正确的相对位置，从而保证各工序的加工精度及其稳定性。调整结果不可能绝对准确，因而产生调整误差。调整方式不同，其误差来源也不相同。,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,6.2.3 工艺系统的动误差 Dynamic Errors of Process System1. 工艺系统的受力变形对加工
11、精度的影响 工艺系统的受力变形是机械加工精度中的一项很重要的原始误差。,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,2. 工艺系统的刚度 （1）工艺系统刚度定义工艺系统刚度是指工艺系统在外力作用下抵抗变形的能力。为充分反映工艺系统刚度对零件加工精度的影响，将工艺系统刚度Ks的定义确定为加工误差敏感方向上工艺系统所受外力Fp与变形量（或位移量）X之比，即：,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,（2）工艺系统刚度的计算工艺系统中各组成环节在切削
12、加工过程中，由于受到各种外力作用，会产生不同程度的变形，使刀具和工件的相对位置发生变化，从而产生相应的加工误差。 工艺系统刚度的倒数等于工艺系统各组成环节刚度的倒数之和。,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,（3）影响机床部件刚度的因素 1）连接表面间的接触变形 2）薄弱零件本身的变形 3）零件表面间摩擦力的影响 4）接合面的间隙,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,3. 切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 （1）机床变形引起的
13、加工误差,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,（2）工件变形引起的加工误差 由材料力学公式可以计算出工件在切削点的变形量： （3）同时考虑机床和工件变形引起的加工误差 同时考虑机床和工件的变形时，在切削点处刀具相对于工件的位移量为二者的叠加,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,4. 切削力大小变化引起的加工误差以车削椭圆形横截面毛坯为例分析。图中加工时根据设定尺寸（虚线圆的位置）调整刀具的切深。在工件每转一转中，切深发生变化，最大切
14、深为ap1，最小切深为ap2。假设毛坯材料的硬度是均匀的，那么ap1处的切削力Fp1最大，相应的变形1,也最大；ap2处的切削力Fp2最小，相应的变形2也最小。由此可见，当车削具有圆度误差（半径上）m= ap1- ap2的毛坯时，由于工艺系统受力变形，而使工件产生相应的圆度误差（半径上）g=1-2。这种毛坯误差部分地反映在工件上的现象叫做“误差复映”。,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,5. 夹紧力对加工精度影响工件在装夹时，由于工件刚度较低或夹紧力着力点不当，会使工件产生相应的变形，造成加工误差。,6.2 影响机械加工精度的因素 The Factors Influencing Machining Accuracy,6.减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施（1）合理设计零部件结构 （2）提高连接表面的接触刚度 （3）采用辅助支撑 （4）采用合理的装夹和加工方式 （5）减小载荷及其变化,
