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1、机械制造工程学,作者：马光,责任编辑：王波 出版日期：2009年9月 IDPN：308-2009-047 课件章数：8,第六章 机械加工质量及质量控制,6.1 机械加工精度及表面质量的概念与意义 6.2 工艺系统几何因素对加工精度的影响 6.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 6.4 工艺系统热变形对加工精度的影响 6.5 工艺系统质量控制及加工误差统计分析 6.6 机械加工表面质量的影响因素及控制措施,6.1 机械加工精度及表面质量的概念与意义,6.1.1机械加工精度及表面质量的概念,（1）机械加工精度是指零件在加工后，其形状、尺寸及各加工表面之间的相对位置，亦即它们的几何参数的实际值与理
2、论值相符合的程度。 （2）表面质量是指零件几何方面的质量和材料性能方面的质量。,6.1.2加工误差的来源,1、加工前的误差（原理误差、调整误差、工艺系统的几何误差、定位误差）； 2、加工过程中的误差（工艺系统的受力变形引起的加工误 差、工艺系统的受热变形引起的加工误差）； 3、加工后的误差（工件内应力重新分布引起的变形以及测量误差）等。,6.1.3误差敏感方向,影响加工精度最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法向）称为误差的敏感方向。 当原始误差的方向与误差敏感方向一致时，对加工精度的影响最大。,6.1.4 机械加工精度及表面质量对零件使用性能的影响,1、对零件耐磨性的影响 （1）表面粗糙度
3、对零件耐磨性的影响 （2）加工硬化(冷作硬化)对耐磨性也有影响,2、对零件疲劳强度的影响 （1）表面粗糙度对疲劳强度的影响 （2）残余应力对疲劳强度的影响 （3）冷作硬化对疲劳强度的影响 3、对耐蚀性的影响 （1）表面粗糙度对耐蚀性的影响 （2）残余应力对耐蚀性的影响 4、对配合性质的影响,6.2 工艺系统几何因素 对加工精度的影响,6.2.1加工原理误差,加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。,6.2.2机床的几何误差,1、主轴回转运动误差 （1）主轴回转误差的基本型式及影响 （2）主轴回转误差对加工精度的影响 （3）提高主轴回转精度的措施,2、机床导轨误
4、差 导轨在水平面内的直线度误差 导轨在垂直面内的直线度误差 导轨扭曲 机床导轨对主轴轴心线平行度误差的影响,3、机床传动链误差 4、夹具的制造误差与磨损 5、调整误差和测量误差 6、刀具的制造误差与磨损,6.3 工艺系统受力变形 对加工精度的影响,6.3.1工艺系统刚度的概念及计算,在机械加工中，刚度k是指：加在工件上的作用力F与由它所引起的在作用力方向上的位移y的比值。,6.3.2机床部件刚度,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,6.3.3工艺系统刚度对加工精度的影响,1、由于受力点位置的变化而产生的工件形
5、状误差 ,2、切削力大小变化引起的加工误差,3、工艺系统其它作用力的变化对加工精度的影响 （1）夹紧力对加工精度的影响 （2）传动力与惯性力和重力均会引进工艺系统的变形。,6.3.4减少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)提高配合面的接触刚度。 (3)设置辅助支承或减小悬伸长度以提高工件刚度。 (4)提高刀具刚度可从刀具材料、结构和热处理方面采取措施。 (5)采用合理的安装方法和加工方法以提高工艺系统的刚度。,6.3.5工件残余应力引起的变形,1、毛坯的内应力 2、冷校直引起的内应力 3、工件切削时的内应力 4、减少或消除内应力的措施 合理设计零件结构 采取时
6、效处理,6.4 工艺系统热变形对 加工精度的影响,6.4.1 工艺系统的热源,6.4.2工艺系统的热平衡,6.4.3 工件热变形引起的加工误差,轴类零件在车削或磨削时，一般是均匀受热，温度逐渐升高，其直径也逐渐胀大，胀大部分将被刀具切去，待工件冷却后则形成圆柱度和直径尺寸的误差。,6.4.4 机床热变形对加工精度的影响,6.4.5 减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施,1、减少发热和隔热 2、加强散热能力 3、均衡温度场 4、采用合理的机床零部件结构 5、控制环境温度的变化,6.5 工艺系统质量控制 及加工误差统计分析,6.5.1 加工误差的分布规律,1、系统误差 2、随机误差,6.5.2
7、加工误差的统计分析方法,1、分布曲线法 （1）实际分布曲线（直方图） （2）理论分布曲线 正态分布 非正态分布,（3）分布图分析法的应用 判别加工误差性质 确定各种加工方法所能达到的精度 确定工序能力及其等级 估算合格品率或不合格品率,（4）分布曲线法的缺点 1）分布曲线法属于事后分析，不能反映误差的变化趋势。 2）由于必须等一批工件加工完毕后，才能得出分布情况。 3）分布曲线法费时、不经济。,2、点图分析法,点图分析法所采用的样本是顺序小样本，即每隔一定时间抽取样本容量n510的一个小样本，计算出各小样本的算术平均值x和极差R。 （1）点图的形式 （2） 图的应用 （3） 控制图分析,3、保
8、证和提高加工精度的途径 1）减少或消除原始误差 2）转移原始误差 3）误差分组 4）就地加工法 5）控制加工过程中温升 6）在线自动补偿 7）配对加工 8）误差补偿法,6.6 机械加工表面质量的 影响因素及控制措施,6.6.1 表面粗糙度的形成,1、影响切削残留面积高度的因素 2、影响切削表面塑性变形和积屑瘤的因素,6.6.2影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施,1、影响表面粗糙度的工艺因素 （1）第一类，与切削刀具有关的因素 （2）第二类，与工件材质有关的因素 （3）第三类，与加工条件有关的因素 2、改善措施 （1）针对成因采取相应措施 （2）还可以从加工方面上着手改善，如用研磨、珩磨和超精加工等。,6.6.3磨削加工后的表面粗糙度,1、磨削用量对表面粗糙度的影响 2、砂轮对表面粗糙度的影响,6.6.4表面冷作硬化,1、加工方法,2、刀具几何参数 3、刀具磨损 4、工件方面 5、切削用量 6、控制加工硬化的措施,6.6.5影响表面金属残余应力的因素及控制措施,1、刀具几何参数 2、刀具磨损 3、工件材料 4、切削用量,6.6.6磨削烧伤、磨削裂纹及控制措施,1、磨削烧伤 2、磨削裂纹 3、磨削烧伤、磨削裂纹的控制措施 （1）正确选择砂轮 （2）合理选择磨削用量 （3）改善冷却条件,
