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1、第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制本章提要本章提要 机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。机器零机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。机器零件的加工质量一般用件的加工质量一般用机械加工精度机械加工精度和和加工表面质量加工表面质量两个重两个重要指标表示，它的高低将直接影响整台机器的使用性能和要指标表示，它的高低将直接影响整台机器的使用性能和寿命。寿命。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制内容提纲内容
2、提纲4.14.24.34.4概述概述概述概述机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制加工误差的综合分析加工误差的综合分析加工误差的综合分析加工误差的综合分析机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制4.5第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第一节第一节概述概述机械加工
3、质量包括几何参数方面的质量和表面物理机机械加工质量包括几何参数方面的质量和表面物理机机械加工质量包括几何参数方面的质量和表面物理机机械加工质量包括几何参数方面的质量和表面物理机械参数方面的质量。械参数方面的质量。械参数方面的质量。械参数方面的质量。其中几何参数方面的尺寸精度、宏观几何精度和位置其中几何参数方面的尺寸精度、宏观几何精度和位置其中几何参数方面的尺寸精度、宏观几何精度和位置其中几何参数方面的尺寸精度、宏观几何精度和位置精度属于机械加工精度范畴，而表面物理机械参数方面的精度属于机械加工精度范畴，而表面物理机械参数方面的精度属于机械加工精度范畴，而表面物理机械参数方面的精度属于机械加工精
4、度范畴，而表面物理机械参数方面的质量和微观几何形状精度属于机械加工表面质量范畴。质量和微观几何形状精度属于机械加工表面质量范畴。质量和微观几何形状精度属于机械加工表面质量范畴。质量和微观几何形状精度属于机械加工表面质量范畴。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制随着机器速度、负载的增高以及自动化生产的需要，对随着机器速度、负载的增高以及自动化生产的需要，对随着机器速度、负载的增高以及自动化生产的需要，对随着机器速度、负载的增高以及自动化生产的需要，对机器性能的要求也不断提高，因此保证机器零件具有更高的机器性能的要求也不断提高，
5、因此保证机器零件具有更高的机器性能的要求也不断提高，因此保证机器零件具有更高的机器性能的要求也不断提高，因此保证机器零件具有更高的加工精度也越显得重要。我们在实际生产中经常遇到和需要加工精度也越显得重要。我们在实际生产中经常遇到和需要加工精度也越显得重要。我们在实际生产中经常遇到和需要加工精度也越显得重要。我们在实际生产中经常遇到和需要解决的工艺问题，多数也是加工精度问题。解决的工艺问题，多数也是加工精度问题。解决的工艺问题，多数也是加工精度问题。解决的工艺问题，多数也是加工精度问题。研究机械加工精研究机械加工精度的目的度的目的是是是是研究加工系统中各种误差的物理实质，掌握其变研究加工系统中各
6、种误差的物理实质，掌握其变研究加工系统中各种误差的物理实质，掌握其变研究加工系统中各种误差的物理实质，掌握其变化的基本规律，分析工艺系统中各种误差与加工精度之间的化的基本规律，分析工艺系统中各种误差与加工精度之间的化的基本规律，分析工艺系统中各种误差与加工精度之间的化的基本规律，分析工艺系统中各种误差与加工精度之间的关系，寻求提高加工精度的途径，以保征零件的机械加工质关系，寻求提高加工精度的途径，以保征零件的机械加工质关系，寻求提高加工精度的途径，以保征零件的机械加工质关系，寻求提高加工精度的途径，以保征零件的机械加工质量。量。量。量。零件的零件的零件的零件的机械加工表面质量机械加工表面质量决
7、定了机器的决定了机器的决定了机器的决定了机器的使用性能使用性能使用性能使用性能和延长和延长和延长和延长使用寿命使用寿命使用寿命使用寿命。机械加工表面质量是以机械零件的。机械加工表面质量是以机械零件的。机械加工表面质量是以机械零件的。机械加工表面质量是以机械零件的加工表面加工表面加工表面加工表面和和和和表表表表面层面层面层面层作为分析和研究对象的。作为分析和研究对象的。作为分析和研究对象的。作为分析和研究对象的。第一节第一节概述概述第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 加工精度加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状是
8、指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。和位置）与理想几何参数的符合程度。（1 1）零件的）零件的尺寸精度尺寸精度：加工后零件的实际尺寸与零件理：加工后零件的实际尺寸与零件理想尺寸相符的程度。想尺寸相符的程度。（2 2）零件的）零件的形状精度形状精度：加工后零件的实际形状与零件理：加工后零件的实际形状与零件理想形状相符的程度。想形状相符的程度。（3 3）零件的）零件的位置精度位置精度：加工后零件的实际位置与零件：加工后零件的实际位置与零件理想位置相符的程度。理想位置相符的程度。第一节第一节概述概述一、机械加工精度一、机械加工精度（一）机械加工精度的概念（一）机械
9、加工精度的概念（一）机械加工精度的概念（一）机械加工精度的概念第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 加工误差：加工误差：实际加工不可能做得与理想零件完全一致，实际加工不可能做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实际几何参数对理想几总会有大小不同的偏差，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。何参数的偏离程度，称为加工误差。加工误差的大小表示了加工精度的高低。生产实际中用加工误差的大小表示了加工精度的高低。生产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。控制加工误差的方法来保证加工精度
10、。加工精度和加工误差是从两种观点来评定零件几何参数，加工精度和加工误差是从两种观点来评定零件几何参数，所谓保证和提高加工精度问题就是限制和降低加工误差问题。所谓保证和提高加工精度问题就是限制和降低加工误差问题。第一节第一节概述概述一、机械加工精度一、机械加工精度（一）机械加工精度的概念（一）机械加工精度的概念（一）机械加工精度的概念（一）机械加工精度的概念第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制获得工件尺寸精度的方法有：获得工件尺寸精度的方法有：试切法试切法、调整法调整法、定尺寸刀具法定尺寸刀具法、自动控制法自动控制法1)试切法
11、：调整试切法：调整试切试切测测量计算量计算调整，这样反复调整，这样反复几次直到试切尺寸符合要几次直到试切尺寸符合要求为止。求为止。主要影响因素主要影响因素:测量精度，微进测量精度，微进给机构的准确性，刀具的切给机构的准确性，刀具的切削性能；可达到很高的精度。削性能；可达到很高的精度。第一节第一节概述概述一、机械加工精度一、机械加工精度（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制获得工件尺寸精度的方法有：获得工件尺寸精度的方法有：试切法试切
12、法、调整法调整法、定尺寸刀具法定尺寸刀具法、自动控制法自动控制法第一节第一节概述概述一、机械加工精度一、机械加工精度（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法2)调整法：调整法：首先调整好刀首先调整好刀具与工件的相对位置具与工件的相对位置,并并要求在一批零件的加工要求在一批零件的加工过程中保持这个位置不过程中保持这个位置不变。如多刀机床变。如多刀机床,六角自六角自动车床等。动车床等。影响因素与影响因素与试切法相同，有调整精试切法相同，有调整精度和调整装置的刚度等。度和调整装置的刚度等。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质
13、量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制4)自动控制法自动控制法:将测量、调整和切削等机构组成一个自动加工将测量、调整和切削等机构组成一个自动加工系统，工件达到尺寸后，系统自动停止加工。系统，工件达到尺寸后，系统自动停止加工。第一节第一节概述概述一、机械加工精度一、机械加工精度（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法（二）加工精度的获得方法3)定尺寸刀具法定尺寸刀具法:用刀具尺寸来保证工件尺寸。用刀具尺寸来保证工件尺寸。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第一节 概述机械加工后的零件
14、表面实际上不是理想的光滑表面，它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（几微米几十微米），但都错综复杂地影响着机械零件的耐磨性、抗腐蚀性、配合质量和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此必须加以足够的重视。二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制吸附层 8nm基体材料纤维层压缩区 几十几百微米热影响区显微硬度残余应力加工表面层沿深度变化示意图残余拉应力()；残余压应力()第
15、一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制零件表面质量表面粗糙度表面波度表面物理力学性能的变化表面微观几何形状误差表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织的变化机械加工表面质量是指经过机械加工后零件表面层所产生的物理机械性能的变化以及表面层微观几何形状误差，又称为表面完整性，主要包括表面层微观几何形状和表面层物理机械性能。第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（一）表面质量的概念（一）表
16、面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制p 表面粗糙度：表面微观几何形状误差，其波长与波高的比值在L1/H140的范围内，波距1mm。由刀刃切削后形成。p表面波度：介于加工精度（宏观几何形状误差L3/H3=1000）和表面粗糙度间的一种带有周期性的几何形状误差，其波长与波高的比值在40L2/H21000的范围，波距=110mm。由工艺系统的振动引起。p纹理方向：表面刀纹的方向，它取决于表面形成过程中所采用的机械加工方法。p伤痕：加工表面上一些个别位置上出现的缺陷。例如：砂眼、气
17、孔、裂痕等。1、表面层的几何形状、表面层的几何形状第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制L1范围内的凹凸不平(表面粗糙度)H1L2范围内的凹凸不平(波度)H2平面度H3表面粗糙度和波度1、表面层的几何形状、表面层的几何形状第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制
18、机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制p表面层冷作硬化(简称冷硬)：在机械加工中,零件表面层产生强烈的冷态塑性变形后,引起的强度和硬度都有所提高的现象。一般情况下表面硬化层的深度可达0.050.30mm。p表面层金相组织的变化：机械加工过程中，由于切削热或磨削热的作用引起工件表面温升过高，表面层金属的金相组织发生变化的现象。p表面层残余应力：是由于加工过程中切削变形和切削热的影响，工件表面层产生残余应力。残余拉应力()；残余压应力()2、表面层的物理机械性能表面层的物理机械性能第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（一）表面质量的概念（一）表面质量的概念（一
19、）表面质量的概念（一）表面质量的概念第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；热处理情况；润滑条件；表面质量(接触面积)。1、表面质量对耐磨性的影响表面质量对耐磨性的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段磨损过程的基本规律第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控
20、制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响v表面粗糙度太大和太小都不耐磨l表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；l表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。1、表面质量对耐磨性的影响表面质量对耐磨性的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加
21、工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响v表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。初期磨损量与粗糙度的关系1、表面质量对耐磨性的影响表面质量对耐磨性的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（2）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的
22、影响l加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。l并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。T7A钢车削后不同冷硬度与耐磨性的关系HB磨损量(m)1、表面质量对耐磨性的影响表面质量对耐磨性的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响第四章第
23、四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（3）表面层产生的金相组织变化零件耐磨性的影响l金相组织的变化引起基体材料硬度的变化，进而影响零件的耐磨性。1、表面质量对耐磨性的影响表面质量对耐磨性的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（4）表面纹理对耐磨性的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（1）表面粗糙度对零件疲
24、劳强度的影响对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位、划痕和裂纹等容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。2、表面质量对零件疲劳强度的影响表面质量对零件疲劳强度的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工
25、质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响l适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。l残余应力有拉应力和压应力之分:残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。残余拉应力()；残余压应力()2、表面质量对零件疲劳强度的影响表面质量对零件疲劳强度的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能
26、的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（1）表面粗糙度对零件配合精度的影响表面粗糙度较大，则降低了配合精度。（2）表面残余应力对零件配合精度的影响表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。3、表面质量对零件配合精度的影响表面质量对零件配合精度的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其
27、控制机械加工质量及其控制（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。（2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。4、表面质量对零件耐腐蚀性能的影响表面质量对零件耐腐蚀性能的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响第四章第四
28、章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。 表面层的残余应力会使零件在使用过程中继续变形，失去原来的精度，降低机器的工作质量。5、表面质量对零件其它使用性能的影响表面质量对零件其它使用性能的影响第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响（二）表面质量对零件使用性能的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工
29、质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制零件表面质量粗糙度太大、太小都不耐磨适度冷硬能提高耐磨性对疲劳强度对疲劳强度的影响的影响对耐磨性的影响对耐腐蚀性能的影响对工作精度的影响粗糙度越大，疲劳强度越差适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度粗糙度越大、工作精度降低残余应力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐蚀性越差压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性第一节 概述二、机械加工表面质量二、机械加工表面质量第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位在机械加工中，零件的尺寸、几何
30、形状和表面间相对位置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置的置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置的关系。零件的机械加工是在关系。零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成由机床、夹具、刀具和工件组成的系统的系统中进行的。该系统即为中进行的。该系统即为工艺系统工艺系统。工艺系统存在的误差称之为工艺系统存在的误差称之为原始误差原始误差；原始误差是造成；原始误差是造成加工误差的根源。加工误差的根源。原始误差的存在，使工艺系统各组成部分之间的位置关原始误差的存在，使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加系或速度关系偏离了理想状态，
31、致使加工后的零件产生了加工误差。工误差。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制原原始始误误差差工艺系统静误差工艺系统静误差工艺系统动误差工艺系统动误差调整误差调整误差机床误差机床误差刀具制造误差刀具制造误差夹具误差夹具误差加工原理误差加工原理误差工件装夹误差工件装夹误差工艺系统受力变形工艺系统受力变形刀具磨损刀具磨损残余应力引起变形残余应力引起变形测量误差测量误差工艺系统热变形工艺系统热变形第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制加
32、工前加工前加工中加工中加工后加工后第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制若原始误差是在加工前已存在，即在无切削负荷的情况若原始误差是在加工前已存在，即在无切削负荷的情况下检验的，称为下检验的，称为工艺系统静误差工艺系统静误差；若在有切削负荷情况下产；若在有切削负荷情况下产生的则称为生的则称为工艺系统动误差工艺系统动误差。 第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制原理误差：原理误差：是指由于采用了近似的成形运动、近似的刀刃是指由于采用了近似的成形运动、近似的刀刃形状等原因而产生的加工误差形状等原因而产
33、生的加工误差。车削螺纹，齿轮加工，齿轮滚刀，模数铣刀等车削螺纹，齿轮加工，齿轮滚刀，模数铣刀等机械加工中，采用近似的成形运动或近似的刀刃形状进行加工，机械加工中，采用近似的成形运动或近似的刀刃形状进行加工，虽然会由此产生一定的原理误差，但却可以简化机床结构和减少刀虽然会由此产生一定的原理误差，但却可以简化机床结构和减少刀具数，只要加工误差能够控制在允许的制造公差范围内，就可采用具数，只要加工误差能够控制在允许的制造公差范围内，就可采用近似加工方法。近似加工方法。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机
34、械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响工艺系统的几何误差主要是指机床、夹具、刀具本身在制造时所产生的误差、使用中的调整误差和磨损误差以及工件的定位误差等，这些原始误差将不同程度地反映到被加工工件上，形成零件的
35、加工误差。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制加工中，刀具相对于工件的成形运动，通常都是通过机床加工中，刀具相对于工件的成形运动，通常都是通过机床完成的。工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。完成的。工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床误差来源有：机床本身的制造、磨损和安装。机床误差来源有：机床本身的制造、磨损和安装。机床制造误差中对工件加工精度影响较大的误差有：机床制造误差中对工件加工精度影响较大的误差有：主轴主轴回转误差回转误差、导轨误差导轨误差和和传动链误差传动链误差。 第二节第二节机械加工精度的影响
36、因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制理论上机床主轴回转时，回转轴线的空间位置是固定不变理论上机床主轴回转时，回转轴线的空间位置是固定不变的，即它的瞬时速度为零。而实际主轴系统中存在着各种影响的，即它的瞬时速度为零。而实际主轴系统中存在着各种影响因素，使主轴回转轴线的位置发生变化。因素，使主轴回转轴线的位置发生变化。主轴回转误差：主轴回转误
37、差：主轴实际回转轴线对理想回转轴线的最大主轴实际回转轴线对理想回转轴线的最大位置变动量。位置变动量。主轴回转误差分解为主轴回转误差分解为径向圆跳动径向圆跳动、轴向窜动轴向窜动和和角度摆动角度摆动三三种不同形式的误差。种不同形式的误差。（1）主轴回转误差）主轴回转误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（1）主
38、轴回转误差）主轴回转误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差径向圆跳动径向圆跳动轴向窜动轴向窜动角度摆动角度摆动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制径向跳动径向跳动: :主轴回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量主轴回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量。车外圆时它使加工面产生圆度和圆柱度误差车外圆时它使加工面产生圆度和圆柱度误差 。产生径
39、向圆跳动误差的主要原因有：主轴支承轴颈的圆度误差、产生径向圆跳动误差的主要原因有：主轴支承轴颈的圆度误差、轴承工作表面的圆度误差等。轴承工作表面的圆度误差等。车削或镗削圆柱面时将会造成圆柱度误差，但对加工精度的影车削或镗削圆柱面时将会造成圆柱度误差，但对加工精度的影响不同。响不同。（1）主轴回转误差）主轴回转误差径向跳动径向跳动一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制对于对于工件
40、回转类机床工件回转类机床，如车床、外圆磨床，如车床、外圆磨床等，因切削力的方向不变，主轴回转时作用在等，因切削力的方向不变，主轴回转时作用在支承上的作用力也不变，此时，主轴的支承轴支承上的作用力也不变，此时，主轴的支承轴颈的圆度误差影响较大，而轴承孔圆度误差影颈的圆度误差影响较大，而轴承孔圆度误差影响较小。响较小。(1)主轴回转误差主轴回转误差径向跳动径向跳动对于对于刀具回转类机床刀具回转类机床，如钻床、铣镗，如钻床、铣镗床等，切削力的方向随旋转方向改变，此时，床等，切削力的方向随旋转方向改变，此时，主轴的支承轴颈的圆度误差影响较小，而轴主轴的支承轴颈的圆度误差影响较小，而轴承孔圆度误差影响较
41、大。承孔圆度误差影响较大。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制车削时纯径向跳动对加工精度影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制例：例：例：例：镗孔镗孔时镗杆回转，镗杆中心作某一方向的简谐振动。时镗杆回转，镗杆中心作某一方向的简谐振动。时镗杆回转，镗杆中心作某一方向的简谐振动。时镗杆回转，镗杆中心作某一方向的简谐振动。第四章第四章第四章第四章 机械加工
42、质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制新建文件夹新建文件夹/%E8%BD%A6%E5%AD%94.swf加工：工件转动加工：工件转动n0点是工件的理想中心点是工件的理想中心n是工件的实际中心是工件的实际中心n车削各点时的半径：车削各点时的半径：n1点：点：R-An2点：点：Rn3点：点：R+An4点：点：Rn其直径为其直径为2R,工件接近工件接近于真圆于真圆第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制轴向窜动：轴向窜动：主轴回转轴线沿平均回转主轴回转轴线沿平均回转轴线方向轴线方向的变动量。的变动量。
43、（1）主轴回转误差）主轴回转误差轴向窜动轴向窜动车削端面时将造成工件端面的垂直度、平面度误差；车削车削端面时将造成工件端面的垂直度、平面度误差；车削螺纹时将造成螺距误差。螺纹时将造成螺距误差。产生轴向窜动的原因是主轴轴肩端面和推力轴承承载端面产生轴向窜动的原因是主轴轴肩端面和推力轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。对主轴回转轴线有垂直度误差。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加
44、工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制角度摆动：主轴回转轴线相对平均回转轴线成角度摆动：主轴回转轴线相对平均回转轴线成一倾斜角度一倾斜角度的运动。车削时，它使加工表面产生圆柱度误差和端面的形状的运动。车削时，它使加工表面产生圆柱度误差和端面的形状误差。误差。（1）主轴回转误差）主轴回转误差角度摆动角度摆动第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量
45、及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制主轴回转时的纯角度摆动，在车削外圆时仍然可以得到一个圆主轴回转时的纯角度摆动，在车削外圆时仍然可以得到一个圆形工件，但工件是一个圆锥体。在镗床上镗孔时，镗出的孔则为椭形工件，但工件是一个圆锥体。在镗床上镗孔时，镗出的孔则为椭圆形。圆形。（1）主轴回转误差）主轴回转误差角度摆动角度摆动第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机
46、械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制主轴回转误差主轴回转误差的基本形式的基本形式车床上车削车床上车削镗床上镗削镗床上镗削内、外内、外圆圆端面端面螺纹螺纹孔孔端面端面纯径向跳动纯径向跳动影响极小影响极小无影响无影响圆度误差圆度误差无影响无影响纯轴向窜动纯轴向窜动无影响无影响平面度误平面度误差差 垂直垂直度误差度误差螺距误差螺距误差无影响无影响平面度误平面度误差差 垂直度垂直度误差误差纯角度摆动纯角度摆动圆柱度圆柱度误差误差影响极小影响极小螺距误差螺距误差圆柱度圆柱度误差误差平面度平面度误差误差（1）主轴回转误差）主轴回转误差第二节第二节机械加工精度的影响
47、因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 1 1） 导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响导轨是机床中确定各主要部件相对位置关系的基准，也是运动的基准。导轨是机床中确定各主要部件相对位置关系的基准，也是运动的基准。（2）导轨误差）导轨误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因
48、素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制导轨在水平面内有直线度误差导轨在水平面内有直线度误差y时，在导轨全长上刀具相对于时，在导轨全长上刀具相对于工件的正确位置将产生工件的正确位置将产生y的偏移量，使工件半径产生的偏移量，使工件半径产生R=y的误差。的误差。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线
49、方向方向(误差敏感方向误差敏感方向)上，对加工精度的影响最大。上，对加工精度的影响最大。误差的敏感方向：误差的敏感方向：加工误差对加工精度影响最大的方向，为误加工误差对加工精度影响最大的方向，为误差的敏感方向。差的敏感方向。当原始误差方向恰为加工表面法线方向时，引起的当原始误差方向恰为加工表面法线方向时，引起的加工误差为最大；而当原始误差的方向恰为加工表面的切线方向时，加工误差为最大；而当原始误差的方向恰为加工表面的切线方向时，引起的加工误差为最小，引起的加工误差为最小，通常可以忽略通常可以忽略。 1 1） 导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响（
50、2）导轨误差）导轨误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 2 2）导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响）导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度影响很小，一般可忽略不导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度影响很小，一般可忽略不计。计。（2）导轨误差）导轨误差
51、第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 3 3）导轨间的平行度误差对加工精度的影响）导轨间的平行度误差对加工精度的影响（2）导轨误差）导轨误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素
52、及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 3 3）导轨间的平行度误差对加工精度的影响）导轨间的平行度误差对加工精度的影响当前后导轨在垂直平面内有平行度误差（扭曲误差）时，刀架将产生当前后导轨在垂直平面内有平行度误差（扭曲误差）时，刀架将产生摆动，刀架沿床身导轨作纵向进给运动时，刀尖的运动轨迹是一条空间曲摆动，刀架沿床身导轨作纵向进给运动时，刀尖的运动轨迹是一条空间曲线，使工
53、件产生圆柱度误差。线，使工件产生圆柱度误差。导轨间在垂直方向有平行度误差时，将使工件与刀具的正确位置在误导轨间在垂直方向有平行度误差时，将使工件与刀具的正确位置在误差敏感方向产生偏移量，使工件半径产生差敏感方向产生偏移量，使工件半径产生R=y的误差，对加工精度影的误差，对加工精度影响较大。响较大。（2）导轨误差）导轨误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量
54、及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制除了导轨本身的制造误差之外，除了导轨本身的制造误差之外，导轨磨损导轨磨损是造成机床是造成机床精度下降的主要原因。选用合理的导轨形状和导轨组合形精度下降的主要原因。选用合理的导轨形状和导轨组合形式，采用耐磨合金铸铁导轨、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动式，采用耐磨合金铸铁导轨、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导轨以及对导轨进行表面淬火处理等措施均可提高导轨的导轨以及对导轨进行表面淬火处理等措施均可提高导轨的耐磨性。耐磨性。（2）导轨误差）导轨误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何
55、误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制传动链误差：传动链误差：是指传动链始末两是指传动链始末两端传动元件相对运动的误差端传动元件相对运动的误差。一般。一般用传动链末端元件的转角误差来衡用传动链末端元件的转角误差来衡量。机床传动链误差是影响表面加量。机床传动链误差是影响表面加工精度的主要原因之一。提高传动工精度的主要原因之一。提高传动元件的制造精度和装配精度，减少元件的制造精度和装配精度，减少传动件数，均可减小传动链误差。传动件数
56、，均可减小传动链误差。（3）传动链误差）传动链误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n若传动齿轮若传动齿轮 i i 在某一时刻产生转角误差为在某一时刻产生转角误差为ii，则它所，则它所n造成传动链末端元件的转角误差：造成传动链末端元件的转角误差：wi =Ki i wi =Ki i n Ki Ki 为该轴到末
57、端元件的总传动比，称为误差传递系数，为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数，n若若KiKi大于大于1 1则误差被扩大；反之，若则误差被扩大；反之，若KiKi小于小于1 1误差被缩小。误差被缩小。n各传动件对工件精度影响的总和为：各传动件对工件精度影响的总和为：n = = wi= wi= Ki iKi i第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制图图4-7滚齿机传动系统图滚齿机传动系统图第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制减少传动链误差的措施：减少传动链误差
58、的措施： 尽可能缩短传动链，减少传动元件数目；尽可能缩短传动链，减少传动元件数目；提高传动元件、特别是末端元件的制造和装配精度；提高传动元件、特别是末端元件的制造和装配精度； 消除传动间隙；消除传动间隙； 采用误差补偿机构或自动补偿装置。采用误差补偿机构或自动补偿装置。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）
59、工艺系统其他几何误差（1）刀具误差）刀具误差刀具误差对加工精度的影响，根据刀具种类不同而异。一般刀具（如普通车刀）的制造误差对加工精度没有直接影响，定尺寸刀具（如麻花钻）的尺寸误差直接影响加工工件的尺寸精度。刀具在安装使用中不当，也将影响加工精度。成形刀具（如成形车刀）的制造和安装误差及磨损主要影响被加工工件表面的形状误差。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（二）工艺系统其他几何误差（
60、二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（2）夹具误差）夹具误差夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的误差对工件的位置精度和尺寸精度的加工影响很大。夹具误差一般指定位元件、导向元件及其夹具体等零件的加工和装配误差。夹具磨损将使夹具误差增大，从而使工件的加工误差也相应增大。为了保证工件的加工精度，除了严格保证夹具的制造精度外，必须注意提高夹具易磨损件的耐磨性，当磨损到一定限度后须及时予以更换。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机
61、械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（3）测量误差）测量误差测量误差：测量误差：是工件的测量尺寸与实际尺寸的差值。加工是工件的测量尺寸与实际尺寸的差值。加工一般精度的零件时，可占工序尺寸公差的一般精度的零件时，可占工序尺寸公差的1/51/10；加工精；加工精密零件时，可占工序尺寸公差的密零件时，可占工序尺寸公差的1/3左右左右。由于量具本身的制造误差、测量时的接触力、温度、目测正确程度等都直接影响加工误差。因此要正确地选择和使用量
62、具，以保证测量精度。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 在机械加工过程中，有许多调整工作要做，例如，调整在机械加工过程中，有许多调整工作要做，例如，调整夹具在机床上的位置，调整刀具相对于工件的位置等。夹具在机床上的位置，调整刀具相对于工件的位置等。 调整误差：调整误差：由于调整不可能绝对准确，由此产生的误差，由于调整不可能绝对准确，由此产生的误差，称为调整误差。称为调整误差。引起调整误差的因素很多，例如调整时所用刻引起调整误差的因素很多，例如调整时所用刻度盘、样板或样件等的制造误差，测量用的仪表、量具本身的度盘、样板或样件
63、等的制造误差，测量用的仪表、量具本身的误差等。误差等。刀具、机床和夹具的调整。刀具、机床和夹具的调整。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（4）调整误差）调整误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制调整误差的来源：调整误差的来源：试切法调整试切法调整、按定程机构调整、按样件或样板调整、按定程机构调整、按样件或样板调整1、
64、度量误差、度量误差2、加工余量的影响、加工余量的影响切屑厚度小时刀刃切屑厚度小时刀刃“咬咬”不住金属而打滑，光起挤压作用。不住金属而打滑，光起挤压作用。精加工时实切尺寸比试切尺寸大，车削轴变小，镗削孔变大。粗加精加工时实切尺寸比试切尺寸大，车削轴变小，镗削孔变大。粗加工时，刚好相反（主要考虑受力变形的影响）。工时，刚好相反（主要考虑受力变形的影响）。3、微进给误差、微进给误差试切最后一刀时，总是要微调一下刀具的径向进给量，出现试切最后一刀时，总是要微调一下刀具的径向进给量，出现机构的机构的“爬行爬行”现象，结果刀具的实际径向移动比手轮上转动的刻现象，结果刀具的实际径向移动比手轮上转动的刻度值要
65、偏大或偏小，以致难以控制尺寸的精度，造成加工误差。度值要偏大或偏小，以致难以控制尺寸的精度，造成加工误差。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制按定程机构调整按定程机构调整批量生产中应用的行程档块、靠模、凸轮等机构保证加批量生产中应用的行程档块、靠模、凸轮等机构保证加工精度，机构的制造精
66、度和调整误差。工精度，机构的制造精度和调整误差。按样件或样板调整按样件或样板调整大批量生产中多刀加工时，用专门样件来调整刀刃间的大批量生产中多刀加工时，用专门样件来调整刀刃间的相对位置。相对位置。误差的来源：试切法调整、误差的来源：试切法调整、按定程机构调整按定程机构调整、按样件或样板调整按样件或样板调整第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制一、工艺系统几何误差对加工精度的影响一、工艺系统几何误差对加工精度的影响（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（二）工艺系统其他几何误差（4）调整误差）调整误差第四章第四章第四章第四章
67、机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响在切削力、传动力、惯性力、加紧力以及重力等的作用下，工艺系统将产生相应的变形（弹性变形和塑性变形）和振动。这种变形和振动，会破坏刀具和工件之间的成型运动和位置关系和速度关系，还影响切削运动的稳定性，从而造成各种加工误差。如车削刚性较差的工件，工件在切削力的作用下会发生变形，加工出的工件出现两头细中间粗的腰鼓形；若工件刚性很好而机床刚性很差，由机床变形引起的“让刀”现象使车出的工件呈
68、两头大，中间小的鞍形。由此可见，工艺系统受力变形是加工中一项很重要的误差来源，它严重地影响工件的加工精度。工艺系统的受力变形通常是弹性变形，一般说来，工艺系统抵抗弹性变形的能力越强，加工精度越高。 第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工中，工艺系统在外力的作用下，将产生相应变形机械加工中，工艺系统在外力的作用下，将产生相应变形, , 使工件产使工件产生加工误差。工艺系统在外力作用下产生变形的大小，不仅取决于作用力生加工误差。工艺系统在外力作用下产生变形的大小，不仅取决于作用力的大小，还取决于工艺系统的刚度。的大小，还取
69、决于工艺系统的刚度。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响（一）（一）（一）（一） 工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统刚度:误差敏感方向上的切削力误差敏感方向上的切削力Fp与工艺系统在该方与工艺系统在该方向上的变形向上的变形y的比值，称为工工艺系统刚度的比值，称为工工艺系统刚度KxKx=Fp/y(N/mm)工艺系统在某一位置受力作用产生的变形量工艺系统在某一位置受力作用产生的变形量y 应为工艺系统各应为工艺系统各组成环节在此位置受该力作用产生的变形量的代数和，即组
70、成环节在此位置受该力作用产生的变形量的代数和，即：y系系y机床机床y刀具刀具y夹具夹具y工件工件第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响工艺系统在某一位置受力作用产生的变形量工艺系统在某一位置受力作用产生的变形量y 应为工艺系应为工艺系统各组成环节在此位置受该力作用产生的变形量的代数和，即统各组成环节在此位置受该力作用产生的变形量的代数和，即：y系统系统y机床机床y刀具刀具y夹具夹具y工件工件而
71、而k系统系统=Fp/y系统系统，k机床机床=Fp/y机床机床，k刀具刀具=Fp/y刀具刀具，k夹具夹具=Fp/y夹具夹具，k工件工件=Fp/y工件工件k系统系统工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度 （一）（一）（一）（一） 工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统刚度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制1受力点位置发生变化引起的工件形状误差受力点位置发生变化引起的工件形状误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系
72、统受力变形对加工精度影响（二）（二）（二）（二） 工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响例：例：若在车床顶尖间加工刚度若在车床顶尖间加工刚度低的细长杆，则工艺系统的位移取决低的细长杆，则工艺系统的位移取决于工件的变形，其刚度为：于工件的变形，其刚度为：在车床顶尖间加工刚度很在车床顶尖间加工刚度很高的短粗光轴，则工艺系统的高的短粗光轴，则工艺系统的总位移取决于机床头总位移取决于机床头/ /尾座和刀尾座和刀架架( (包括刀具包括刀具) )的位移。的位移。 第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械
73、加工质量及其控制机械加工质量及其控制1受力点位置发生变化引起的工件形状误差受力点位置发生变化引起的工件形状误差第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响（二）（二）（二）（二） 工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制k系统系统1受力点位置发生变化引起的工件形状误差受力点位置发生变化引起的工件形状误差第二节第二节机械加工精度的
74、影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响（二）（二）（二）（二） 工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制车削具有锥形误差的毛坯，加工表面上必然有锥形误差；车削具有锥形误差的毛坯，加工表面上必然有锥形误差；待加工表面上有什么样的误差，加工表面上必然也有同样性质待加工表面上有什么样的误差，加工表面上必然也有同样性质的误差。的误差。由于工艺系统变形的存在
75、，工件加工前的误差由于工艺系统变形的存在，工件加工前的误差前前将以将以类似的形状反映到加工后的工件，造成加工后误差类似的形状反映到加工后的工件，造成加工后误差后后，这种现，这种现象称为象称为误差复映现象误差复映现象。2误差复映现象误差复映现象第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响（二）（二）（二）（二） 工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控
76、制机械加工质量及其控制原因：原因：由于加工余量和材料由于加工余量和材料硬度的变化会造成切削硬度的变化会造成切削深度的变化，进而造成深度的变化，进而造成切削力的变化。变化的切削力的变化。变化的切削力作用在工艺系统切削力作用在工艺系统上，使它的受力变形也上，使它的受力变形也发生相应变化。发生相应变化。有圆度误差的毛坯加工2误差复映现象误差复映现象第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响（二）（二）（二）（二） 工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚
77、度对加工精度的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制误差复映系数：误差复映系数：加工前后误差之比值，称为误差复映系加工前后误差之比值，称为误差复映系数，它代表误差复映的程度。误差复映系数数，它代表误差复映的程度。误差复映系数与与k系系成反比，成反比，表明工艺系统刚度愈大，误差复映系数愈小，加工后复映到表明工艺系统刚度愈大，误差复映系数愈小，加工后复映到工件上的误差值就愈小。工件上的误差值就愈小。CFy 径向切削力系数径向切削力系数f 进给量进给量YFZ 进给量指数进给量指数2误差复映现象误差复映现象第二节第二节机械加工精度
78、的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响（二）（二）（二）（二） 工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 当工件表面加工精度要求高时，须经多次切削才能达到加当工件表面加工精度要求高时，须经多次切削才能达到加工要求。第一次切削的复映系数为工要求。第一次切削的复映系数为1；第二次切削的复映系数；第二次切削的复映系数为为2；则该加工表面总的复映系数为：
79、；则该加工表面总的复映系数为： =123 因每个复映系数均小于因每个复映系数均小于1 1，故总的复映系数将是一个很小，故总的复映系数将是一个很小的数值。的数值。误差复映规律：误差复映规律：工件加工后的误差与加工前相对应，工件加工后的误差与加工前相对应，其形状误差相似，这种误差随着走刀次数的增加而减少。其形状误差相似，这种误差随着走刀次数的增加而减少。 如果我们知道某加工工序的复映系数，就可以通过测量待如果我们知道某加工工序的复映系数，就可以通过测量待加工表面的误差统计值来估算加工后工件的误差统计值。加工表面的误差统计值来估算加工后工件的误差统计值。2误差复映现象误差复映现象第二节第二节机械加工
80、精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制二、工艺系统受力变形对加工精度影响二、工艺系统受力变形对加工精度影响（二）（二）（二）（二） 工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制由于由于1.67，特级，工艺能力过高，不一定经济，特级，工艺能力过高，不一定经济l1.67Cp1.33，一级，工艺能力足够，可以允许一定的波，一级，工艺能力足够，可以允许一定的波动动l1.33Cp1.00，二级，工艺能力勉强，必须密切注意，
81、二级，工艺能力勉强，必须密切注意l1.00Cp0.670.67，三级，工艺能力不足，可能出少量不合，三级，工艺能力不足，可能出少量不合格品格品l0.67Cp，四级，工艺能力不行，必须加以改进，四级，工艺能力不行，必须加以改进第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法1.分布曲线法分布曲线法工艺能力工艺能力：工艺范围与实际加工误差之比：工艺范围与实际加工误差之比：第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制【例题】 检查一批在卧式镗床上精镗后的活塞销孔直径。图纸规定尺寸与公差为28
82、 ，抽查件数n100，分组数k6。测量尺寸、分组间隔、频数和频率见左表。求实际分布曲线图、工艺能力及合格率，分析出现废品的原因并提出改进意见。 表 活塞销孔直径测量结果组尺寸范围组中值xj频数mi频率mi/n127.99227.99427.99344/100227.99427.99627.9951616/100327.99627.99827.9973232/100427.99828.00027.9993030/100528.00028.00228.0011616/100628.00228.00428.00322/100解： 以组中值xj代替组内零件实际值，绘制实际分布曲线图。分散范围=最大孔径
83、一最小孔径 28.0427.9920.012mm；样本平均值（又称尺寸分散范围中心即平均孔径）：公差范围中心公差范围中心 常值系统误差常值系统误差分分布布曲曲线线法法的的实实例例第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法1.分布曲线法分布曲线法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制均方根误差/样本标准差工艺能力系数， ，二
84、级工艺能力；废品率：由 ，查表4-3可得F0.3253；所以 实测结果分析：实测结果分析：部分工件的尺寸超出了公差范围，有1747的废品（实际分布曲线图中阴影部分；这批工件的分散范围0.012mm比公差带0.015mm小，也就是说实际加工能力比图纸要求的要高：Cp1.11，即6。 只是由于有系统0.0054的存在而产生废品。如果能设法将分散中心调整到公差范围中心，工件就完全合格。具体的调整方法是将镗刀的伸出量调短些，以减少镗刀受力变形产生的加工误差。分分布布曲曲线线法法的的实实例例第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法1.分布曲线法分布
85、曲线法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法1.分布曲线法分布曲线法例例 在两台相同自动车床上加工1000件圆柱销的外圆，直径要求110.02，第一台加工500件，尺寸按正态分布，平均值：x1=11.005，1=0.04，第二台加工500件，尺寸也按正态分布，其平均值x2=11.015，2=0.0025，试分析哪台机床的加工精度高，比较两台机床的废品率。1)依题意画图。2)比较机床精度61=60.04=0.2462=60.0025=
86、0.015，故第二台精度高。3）求第一台的废品率由图可知，第一台机床加工的圆柱销，其直径全部落在公差带内，故无废品。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法1.分布曲线法分布曲线法例例 在两台相同自动车床上加工1000件圆柱销的外圆，直径要求110.02，第一台加工500件，尺寸按正态分布，平均值：x1=11.005，1=0.04，第二台加工500件，尺寸也按正态分布，其平均值x2=11.015，2=0.0025，试分析哪台机床的加工
87、精度高，比较两台机床的废品率。4）求第二台的废品率第二台机床加工的圆柱销，有部分落在公差带外，成为可修复费品。由：，查表4-3可以求出：(2)=0.4772故废品率=0.5-0.4772=2.28%从图可以看出，第二台机床产生的废品主要原因是刀具调整不当，使得一批工件尺寸分布中心偏大于公差带中心，从而产生可修废品。改进的办法是对第二台机床的车刀重新调整，使之再进刀=(11.015-11)/2=0.0075mm为宜。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质
88、量及其控制机械加工质量及其控制第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制l 没有考虑加工顺序，无法分清变值系统误差和随机误差；没有考虑加工顺序，无法分清变值系统误差和随机误差；l 必须待全部工件加工完毕后才能进行测量和处理数据，不必须待全部工件加工完毕后才能进行测量和处理数据，不能暴露出在加工过程进行中误差变化的规律。能暴露出在加工过程进行中误差变化的规律。第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工
89、误差的统计分析法1.分布曲线法分布曲线法分布曲线法的缺陷：分布曲线法的缺陷：第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法2.点图法点图法点图法：点图法：按加工的先后顺序作出尺寸的变化图，以暴露整按加工的先后顺序作出尺寸的变化图，以暴露整个加工过程中误差变化的全貌。个加工过程中误差变化的全貌。具体方法：具体方法：按工件的加工顺序定期测量工件的尺寸，以其按工件的加工顺序定期测量工件的尺寸，以其序号为横坐标，以量得的尺寸为纵坐标。序号为横坐标，
90、以量得的尺寸为纵坐标。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第三节第三节加工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法2.点图法点图法作法：作法：按工件的加按工件的加工顺序定期测量工件的工顺序定期测量工件的尺寸，以其序号为横坐尺寸，以其序号为横坐标，以量得的尺寸为纵标，以量得的尺寸为纵坐标，则可得到左图所坐标，则可得到左图所示的点图。示的点图。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制点图法的作用：点图法的作用：第三节第三节加
91、工误差的综合分析加工误差的综合分析二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法2.点图法点图法l 工序分析工序分析 从点图中分解出系统性误差和随机性误差并寻找误差的从点图中分解出系统性误差和随机性误差并寻找误差的根源。前者可用点图的顺序平均数法，后者可用相关分析法。根源。前者可用点图的顺序平均数法，后者可用相关分析法。l 控制加工质量控制加工质量l 工艺验证工艺验证 为了确定准备投产的工艺能否保证加工质量要求或对现为了确定准备投产的工艺能否保证加工质量要求或对现行的工艺进行定期、不定期的检查，查明工艺能力和工艺的稳行的工艺进行定期、不定期的检查，查明工艺能力和工艺的稳定性。定性。 第四章第
92、四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制“车工怕细长车工怕细长”l采用反向走刀（进给）切削采用反向走刀（进给）切削改变进给方向使细长改变进给方向使细长轴在加工过程中受拉力。轴在加工过程中受拉力。l用大进给量和大主偏角（用大进给量和大主偏角（9093o）车刀）车刀l在卡盘一端车出一个缩颈：在卡盘一端车出一个缩颈：消除坯料本身弯曲而在卡盘消除坯料本身弯曲而在卡盘强制夹持下引起的轴线弯斜的影响。强制夹持下引起的轴线弯斜的影响。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制四、保证和提高加工精度的途径四、保证和提高加工精度
93、的途径（一）直接消除和减少误差法（一）直接消除和减少误差法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制误差补偿误差补偿是指人为地制造出一种新的或者利用原有的一是指人为地制造出一种新的或者利用原有的一种原始误差去抵消另一种原始误差。种原始误差去抵消另一种原始误差。例如预加载荷精加工磨床床身导轨；用校正机构提高丝例如预加载荷精加工磨床床身导轨；用校正机构提高丝杆车床传动链精度。杆车床传动链精度。横向进给机构、操纵箱等部件第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制四、保证和提高加工精度的途径四、保证和提高加工精度
94、的途径（二）误差补偿法（二）误差补偿法配重第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制四、保证和提高加工精度的途径四、保证和提高加工精度的途径（二）误差补偿法（二）误差补偿法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制误差转移法的实质误差转移法的实质是将工艺系统的几何误差、受力变形是将工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等转移到不影响加工精度的方向去。和热变形等转移到不影响加工精度的方向去。由于转塔在使用
95、中经常不断地转来转去，要长期保证六个位置的定位精度是很困难的，所以在一般转塔车床的刀具调整中，都把刀刃的切削基面放在垂直平面内，在生产中成为“立刀”安装法。转塔的转位误差就处于Z的方向上，产生的加工误差y就可以忽略不计。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制四、保证和提高加工精度的途径四、保证和提高加工精度的途径（三）误差转移法（三）误差转移法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制误差平均法误差平均法是利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正，或者利用互为基是利用有密切联系的表面之间的相互比较
96、和相互修正，或者利用互为基准进行加工，以达到很高的加工精度。采用误差平均法可以最大限度地排除机床准进行加工，以达到很高的加工精度。采用误差平均法可以最大限度地排除机床误差的影响。误差的影响。l例如，研磨配合精度要求很高的轴和孔，常用对研的方法，利用误差相互比较、例如，研磨配合精度要求很高的轴和孔，常用对研的方法，利用误差相互比较、相互消除来达到。所谓对研，就是配偶件的轴和孔互为研具相对研磨。在研磨前相互消除来达到。所谓对研，就是配偶件的轴和孔互为研具相对研磨。在研磨前有一定的研磨量，其本身的尺寸精度要求不高，在研磨过程中，配合表面相对研有一定的研磨量，其本身的尺寸精度要求不高，在研磨过程中，配
97、合表面相对研擦和磨损的过程，就是两者的误差相互比较和相互修正的过程。擦和磨损的过程，就是两者的误差相互比较和相互修正的过程。l再如，三块一组的标准平板，是利用相互对研、配刮的方法加工出来的。因为三再如，三块一组的标准平板，是利用相互对研、配刮的方法加工出来的。因为三个表面能够分别两两密合，只有在都是精确的平面的条件下才有可能。另外还有个表面能够分别两两密合，只有在都是精确的平面的条件下才有可能。另外还有直尺、角度规、多棱体、标准丝杠等高精度量具和工具，都是利用误差平均法制直尺、角度规、多棱体、标准丝杠等高精度量具和工具，都是利用误差平均法制造出来的。造出来的。第二节第二节机械加工精度的影响因素
98、及控制机械加工精度的影响因素及控制四、保证和提高加工精度的途径四、保证和提高加工精度的途径（四）误差平均法（四）误差平均法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制在加工和装配中，有些精度问题牵涉到很多零部件间的相在加工和装配中，有些精度问题牵涉到很多零部件间的相互关系，相当复杂。如果单纯地提高零件精度来满足设计要求，互关系，相当复杂。如果单纯地提高零件精度来满足设计要求，有时不仅困难，甚至不可能达到。此时，若采用有时不仅困难，甚至不可能达到。此时，若采用就地加工法就地加工法，就可解决这种难题。就可解决这种难题。例如，例如，就地加
99、工法的要点就地加工法的要点是要保证部件什么样的位置关系，是要保证部件什么样的位置关系，就在这样的位置关系上利用一个部件装上刀具去加工另一个部就在这样的位置关系上利用一个部件装上刀具去加工另一个部件，又称件，又称“自干自自干自”。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制四、保证和提高加工精度的途径四、保证和提高加工精度的途径（五）（五）“就地加工就地加工”法法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制l例如转塔车床加工转塔上的六个刀架安装孔例如转塔车床加工转塔上的六个刀架安装孔转塔上六个安装刀具的孔，其轴
100、心线必须保证与机床主轴旋转中转塔上六个安装刀具的孔，其轴心线必须保证与机床主轴旋转中心线重合，而六个平面又必须与旋转中心线垂直。心线重合，而六个平面又必须与旋转中心线垂直。如果单独加工转塔如果单独加工转塔上的这些孔和平面，装配时要达到上述要求是困难的，因为其中包含上的这些孔和平面，装配时要达到上述要求是困难的，因为其中包含了很复杂的尺寸链关系。因而在实际生产中采用了就地加工法，即在了很复杂的尺寸链关系。因而在实际生产中采用了就地加工法，即在装配之前，这些重要表面不进行精加工，等转塔装配到机床上以后，装配之前，这些重要表面不进行精加工，等转塔装配到机床上以后，再在自身机床上对这些空和平面进行精加
101、工。具体方法是再在自身机床上对这些空和平面进行精加工。具体方法是在机床主轴在机床主轴上装上镗刀杆和能做径向进给的小刀架，对这些表面进行精加工上装上镗刀杆和能做径向进给的小刀架，对这些表面进行精加工，便，便能达到所需要的精度。能达到所需要的精度。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制四、保证和提高加工精度的途径四、保证和提高加工精度的途径（五）（五）“就地加工就地加工”法法第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制对变值系统性误差必须采用可变补偿的方法，即所谓的对变值系统性误差必须采用可变补偿的方法，即
102、所谓的积积极控制方法极控制方法。有三种形式：。有三种形式：l主动测量：加工过程中随时测量，随时进行误差补偿。主动测量：加工过程中随时测量，随时进行误差补偿。l偶件自动配磨：以互配件中的一件作为基准去控制另一件的偶件自动配磨：以互配件中的一件作为基准去控制另一件的加工精度。加工精度。l积极控制起决定性作用的加工条件：例如精密螺纹磨床的自积极控制起决定性作用的加工条件：例如精密螺纹磨床的自动恒温控制。动恒温控制。第二节第二节机械加工精度的影响因素及控制机械加工精度的影响因素及控制四、保证和提高加工精度的途径四、保证和提高加工精度的途径（六）控制误差法（六）控制误差法第四章第四章第四章第四章 机械加
103、工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因素两个方面。粗糙度的测量方法？参数及数值/um取样长度/mm评定长度/mmRa(轮廓的算术平均偏差 )Rz(微观不平度的10点高度 )、Ry(轮廓的最大高度 )0.0080.020.0250.100.080.40.020.10.100.500.251.250.12.00.5010.00.84.02.010.010.050.02.512.
104、510.080.0503208.040.01、切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗糙度(样板比较法，光切法，干涉法，触针法等 )第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制(1)几何因素刀尖圆弧半径r主偏角kr、副偏角kr进给量f第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素1、切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制(2)物理力学因素l 被加
105、工材料的性能塑性变形的影响 切削过程中刀具的刃口圆角及后刀面对工件挤压与摩擦而产生塑性变形。l 与切削机理有关的物理因素刀瘤和鳞刺的影响第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素1、切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制(2)物理力学因素第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素1、切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗
106、糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制鳞刺的产生：切屑在前刀面上的摩擦和冷焊作用造成周期性的停留，代替刀具推挤切削层，造成切削层和工件之间出现撕裂现象。(2)物理力学因素第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素1、切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制工件材料的影响v 韧性材料：工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。
107、故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。v 脆性材料：加工粗糙度接近理论值。加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素1、切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制切削速度的影响加工塑性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响如图所示。积屑瘤和鳞刺仅在低速时产生。切削速
108、度越高，塑性变形越不充分，表面粗糙度值越小；选择低速宽刀精切和高速精切，可以得到较小的表面粗糙度。 加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响实线只考虑塑性变形的影响虚线考虑刀瘤和鳞刺的影响第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素1、切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制其它因素的影响 合理使用冷却润滑液，适当增大刀具的前角，提高刀具的刃磨质量等，均能有效地减小表面粗糙度值。进给量的影响 减小进给量f固
109、然可以减小表面粗糙度值，但进给量过小，表面粗糙度会有增大的趋势。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素1、切削加工后的表面粗糙度切削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制影响切削加工表面粗糙度的因素刀具几何形状刀具材料、刃磨质量切削用量工件材料残留面积Ra前角Ra后角摩擦Ra刃倾角会影响实际工作前角vRafRaap对Ra影响不大，太小会打滑，划伤已加工表面材料塑性Ra同样材料晶粒组织大Ra，常用正火、调质处理刀具材料强度Ra
110、刃磨质量Ra冷却、润滑Ra第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制工件的磨削表面是由砂轮上大量磨粒刻划出无数极细的刻痕形成的，工件单位面积上通过的砂粒数越多，则刻痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多数是负前角，切削刃又不锐利，大多数磨粒在磨削过程中只是对被加工表面挤压，没有切削作用。加工表面在多次挤压下出现沟槽与隆起，又由于磨削时的高温更加剧了塑性变形，故表面
111、粗糙度值增大。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素2、磨削加工后的表面粗糙度、磨削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制(1)砂轮的磨粒 磨粒在砂轮上的分布越均匀、磨粒越细，刃口的等高性越好。则砂轮单位面积上参加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越细密均匀，表面粗糙度值就越小。(2)砂轮修整 砂轮修整除了使砂轮具有正确的几何形状外，更重要的是使砂轮工作表面形成排列整齐而又锐利的微刃。因此，砂轮修整的质量对磨削表面的粗糙度影
112、响很大。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素2、磨削加工后的表面粗糙度、磨削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制v砂轮转速越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数越多，表面粗糙度值就越小。v工件速度对表面粗糙度值的影响刚好与砂轮转速的影响相反。工件的速度增大，通过加工表面的磨粒数减少，因此表面粗糙度值增大。v砂轮的纵向进给量小于砂轮的宽度时，工件表面将被重叠切削，而被磨次数越多，工件表面粗糙度值就越小。 为提高磨削效率，通常
113、在开始磨削时采用较大的径向进给量，而在磨削后期采用较小的径向进给量或无进给量磨削，以减小表面粗糙度值。(3)磨削用量第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙度的影响因素2、磨削加工后的表面粗糙度、磨削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制(4)工件材料太硬易使磨粒磨钝Ra；太软容易堵塞砂轮Ra；韧性太大，热导率差会使磨粒早期崩落Ra。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表
114、面粗糙度的影响因素2、磨削加工后的表面粗糙度、磨削加工后的表面粗糙度第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制影响磨削加工表面粗糙度的因素l粒度Ral金刚石笔锋利，修正导程、径向进给量Ral磨粒等高性Ral硬度钝化磨粒脱落Ral硬度磨粒脱落Ral硬度合适、自励性好Ral太硬、太软、韧性、导热性差Ra砂轮粒度工件材料性质砂轮修正磨削用量砂轮硬度l砂轮VRalap、工件V塑变Ral粗磨ap生产率l精磨apRa(ap=0光磨)第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制一、表面粗糙度的影响因素一、表面粗糙
115、度的影响因素第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是表表面层冷作硬化面层冷作硬化、金相组织的变化金相组织的变化和和残余应力的产生残余应力的产生。由于磨。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重，削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重，因而磨削加工后加工表面层上述三项物理机械性能的变化会因而磨削加工后加工表面层
116、上述三项物理机械性能的变化会很大。很大。 第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制影响表面层物理力学性能的主要因素表面物理力学性能l影响金相组织变化因素l影响显微硬度因素l影响残余应力因素l 塑变引起的冷硬l 金相组织变化引起的硬度变化l 冷塑性变形l 热塑性变形l 金相组织变化l 切削热l冷作硬化l金相组织变化l残余应力表现形式第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的
117、影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制切削或磨削加工中，表面层金属由于塑性变形使晶格扭切削或磨削加工中，表面层金属由于塑性变形使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移, ,晶粒被拉长和纤维化，甚至晶粒被拉长和纤维化，甚至破碎，引起材料的强化（使表面层金属的硬度和强度提高），破碎，引起材料的强化（使表面层金属的硬度和强度提高），这种现象称为这种现象称为加工硬化加工硬化，又称，又称冷作硬化冷作硬化或或强化。强化。第四节第四节机械加
118、工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素1、工件表面层的冷作硬化、工件表面层的冷作硬化第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制弱化：被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只要一有可能，金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化，这种现象称为弱化。弱化作用的大小取决于温度的高低、热作用时间的长短和表层金属的强化程度。由于在加工过程中表层金属同时受到变形和热的作用，加工后表层金属的最后性质取决于强化和弱化综合作用的结果。第四节第四节机械加工表面质量的影
119、响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素1、工件表面层的冷作硬化、工件表面层的冷作硬化第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项：1）表面层的显微硬度H；2）硬化层深度h；3）硬化程度NN=(H-H0)/H0100式中H0工件原表面层的显微硬度。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素1、工件表面层的冷作硬化、工件表面层的冷作硬
120、化第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 表面层冷作硬化的程度决定于产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度。力越大，塑性变形越大，则硬化程度越大；速度越大，塑性变形越不充分，则硬化程度越小；变形时的温度不仅影响塑性变形程度，还会影响变形后金相组织的恢复程度。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素1、工件表面层的冷作硬化、工件表面层的冷作硬化第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制
121、机械加工质量及其控制刀具几何形状的影响切削刃r、前角、后面磨损量VB表层金属的塑变加剧冷硬切削用量的影响切削速度v温度升高，冷硬恢复；刀具、工件接触时间短，塑变冷硬f切削力塑变冷硬f 较小刀具刃口圆角在加工表面单位长度上的挤压次数增多冷硬工件材料性能的影响材料塑性冷硬第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素1、工件表面层的冷作硬化、工件表面层的冷作硬化第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制切削加工中，由于切削热的作用，在工件的加
122、工区及其邻近区域产生了一定的温升。定义：磨削加工时，表面层有很高的温度，当温度达到相变临界点时，表层金属就发生金相组织变化，强度和硬度降低、产生残余应力、甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。淬火钢在磨削时，由于磨削条件不同，产生的磨削烧伤有三种形式。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素2、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制淬火烧伤回火烧伤退火烧伤
123、磨削时，当工件表面层温度超过相变临界温度Ac3时，则马氏体转变为奥氏体。若此时无冷却液，表层金属空冷冷却比较缓慢而形成退火组织。硬度和强度均大幅度下降。这种现象称为退火烧伤。磨削时，如果工件表面层温度只是超过原来的回火温度，则表层原来的回火马氏体组织将产生回火现象而转变为硬度较低的回火组织（索氏体或屈氏体），这种现象称为回火烧伤。磨削时工件表面温度超过相变临界温度Ac3时，则马氏体转变为奥氏体。在冷却液作用下，工件最外层金属会出现二次淬火马氏体组织。其硬度比原来的回火马氏体高，但很薄，其下为硬度较低的回火索氏体和屈氏体。由于二次淬火层极薄，表面层总的硬度是降低的，这种现象称为淬火烧伤。第四节第
124、四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素2、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制距表层距离 ：二次淬火层：高温回火层：低温回火层：正常组织第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素2、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤第四章第四章第四
125、章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制磨 削 烧 伤 色第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制1)砂轮转速磨削烧伤2)径向进给量fp磨削烧伤3)轴向进给量fa磨削烧伤4)工件速度vw磨削烧伤1)磨削时，砂轮表面上磨粒的切削刃口锋利磨削力磨削区的温度2)磨削导热性差的材
126、料(耐热钢、轴承钢、不锈钢)磨削烧伤3)应合理选择砂轮的硬度、结合剂和组织磨削烧伤n 磨削用量n 砂轮与工件材料第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素2、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制p 采用内冷却法 磨削烧伤n 改善冷却条件第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械
127、性能的影响因素2、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制p 加装空气挡板 减轻高速旋转的砂轮表面的高压附着气流的作用第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素2、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤n 改善冷却条件第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制p 采用开
128、槽砂轮 间断磨削受热磨削烧伤第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素2、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤、工件表面层的金相组织变化与磨削烧伤n 改善冷却条件第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制定义： 机械加工中工件表面层组织发生变化时，在表面层及其与基体材料的交界处会产生互相平衡的弹性力，这种应力即为表面层的残余应力。残余拉应力()；残余压应力()第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二
129、、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素3、工件表面层的残余应力、工件表面层的残余应力第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 机械加工后工件表面层的残余应力是冷态塑性变形、热 态塑性变形和金相组织变化的综合结果。 切削加工时起主要作用的往往是冷态塑性变形，表面层常产生残余压缩应力。磨削加工时起主要作用的通常是热态塑性变形或金相组织变化引起的体积变化，表面层常产生残余拉伸应力。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的
130、影响因素3、工件表面层的残余应力、工件表面层的残余应力第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制冷塑性变形工件表面受到挤压与摩擦，表层产生伸长塑变，基体仍处于弹性变形状态。切削后，表层产生残余压应力，而在里层产生残余拉伸应力。热塑性变形表层产生残余拉应力，里层产生产生残余压应力金相组织变化切削过程产生的高温会引起表面层的相变，表面层金相变化的结果会造成体积的变化。表面层体积膨胀时因受到基体的限制产生拉应力；反之，产生压应力。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素
131、二、表面层物理机械性能的影响因素3、工件表面层的残余应力、工件表面层的残余应力第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制磨削裂纹和残余应力有着十分密切的关系。在磨削过程中，当工件表面层产生的残余应力超过工件材料的强度极限时，工件表面就会产生裂纹。磨削裂纹常与烧伤同时出现。磨削裂纹常与烧伤同时出现。磨削裂纹常与烧伤同时出现。
132、磨削裂纹常与烧伤同时出现。磨削裂纹的产生与材料性质及热处理工序有很大关系。磨削硬质合金时，由于其脆性大，抗拉强度低以及导热性差，所以特别容易产生磨削裂纹。磨削合碳量高的淬火钢时，由于其晶界脆弱，也容易产生磨削裂纹。 降低磨削热与改善其散热条件可以避免产生裂纹。在磨削降低磨削热与改善其散热条件可以避免产生裂纹。在磨削降低磨削热与改善其散热条件可以避免产生裂纹。在磨削降低磨削热与改善其散热条件可以避免产生裂纹。在磨削前进行去除应力处理能有效地防止磨削裂纹。前进行去除应力处理能有效地防止磨削裂纹。前进行去除应力处理能有效地防止磨削裂纹。前进行去除应力处理能有效地防止磨削裂纹。 第四节第四节机械加工表
133、面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制二、表面层物理机械性能的影响因素二、表面层物理机械性能的影响因素3、工件表面层的残余应力、工件表面层的残余应力第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制对零件使用性能危害甚大的残余拉应力、磨削烧伤和磨削裂纹均起因于磨削热，所以如何降低磨削热并减少其影响是生产上的一项重要问题。解决的原则：一是减少磨削热的发生，二是加速磨削热的传出。 提高表面质量的工艺途径大致可以分为两类：一类是用低效率、高成本的加工方法，寻求各工艺参数的优化组合，以减小表面粗糙度；另一类是着重改善工件表面的物理
134、力学性能，以提高其表面质量。 第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质量的途径第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制生产中比较可行的办法是通过试验来确定磨削参数：先按初步选定的磨削参数试磨，检查工件表面热损伤情况，据此调整磨削参数直至最后确定下来。另一种方法是在磨削过程中连续测量磨削区温度，然后控制磨削参数。 第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表
135、面质量的途径1、选择合理的磨削参数、选择合理的磨削参数第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制对于承受高应力、交变载荷的零件可以采用喷丸、液压、对于承受高应力、交变载荷的零件可以采用喷丸、液压、挤压等挤压等表面强化工艺使表面层产生残余压应力和冷硬层并降表面强化工艺使表面层产生残余压应力和冷硬层并降低表面粗糙度值低表面粗糙度值，从而，从而提高耐疲劳强度及抗应力腐蚀性能提高耐疲劳强度及抗应力腐蚀性能。但是采用强化工艺时应很好控制工艺参数，不要造成过度硬但是采用强化工艺时应很好控制工艺参数，不要造成过度硬化，否则会使表面完全失去塑性性
136、质，甚至引起显微裂纹和化，否则会使表面完全失去塑性性质，甚至引起显微裂纹和材料剥落，带来不良的后果。材料剥落，带来不良的后果。 第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质量的途径2、采用表面强化工艺、采用表面强化工艺第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（1） 喷丸 喷丸强化是利用压缩空气或离心力将大量直径为0.44mm的珠丸高速打击零件表面，使其产生冷硬层和残余压应力，可显著提高零件的疲劳强度。珠丸可以采用铸铁、砂石以及钢铁制造。所用设
137、备是压缩空气喷丸装置或机械离心式喷丸装置，这些装置使珠丸能以3550mm/s的速度喷出。喷丸强化工艺可用来加工各种形状的零件，加工后零件表面的硬化层深度可达0.7mm，表面粗糙度值Ra可由3.2m减小到0.4m，使用寿命可提高几倍甚至几十倍。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质量的途径2、采用表面强化工艺、采用表面强化工艺第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（2） 滚压加工滚压加工是在常温下通过淬硬的滚压工具（滚轮或滚珠）对工件表
138、面施加压力，使其产生塑性变形，将工件表面上原有的波峰填充到相邻的波谷中，从而以减小了表面粗糙度值，并在其表面产生了冷硬层和残余压应力，使零件的承载能力和疲劳强度得以提高。滚压加工可使表面粗糙度Ra值从1.255m减小到0.80.63m，表面层硬度一般可提高20%40%，表面层金属的耐疲劳强度可提高30%50%。滚压用的滚轮常用碳素工具钢T12A或者合金工具钢CrWMn、Cr12、CrNiMn等材料制造，淬火硬度在6264HRC；或用硬质合金YG6、YT15等制成。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质
139、量的途径2、采用表面强化工艺、采用表面强化工艺第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制（3） 金刚石压光金刚石压光是一种用金刚石挤压加工表面的新工艺，国外已在精密仪器制造业中得到较广泛的应用。压光后的零件表面粗糙度可达Ra0.40.02m，耐磨性比磨削后的提高1.53倍，但比研磨后的低2040%，而生产率却比研磨高得多。金刚石压光用的机床必须是高精度机床，它要求机床刚性好、抗振性好，以免损坏金刚石。此外，它还要求机床主轴精度高，径向跳动和轴向窜动在0.01mm以内，主轴转速能在25006000r/min的范围内无级调速。机床主轴
140、运动与进给运动应分离，以保证压光的表面质量。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质量的途径2、采用表面强化工艺、采用表面强化工艺第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质量的途径3、采用精密加工工艺和光整加工工艺、采用精密加工工艺和光整加工工艺精密加工可提高工件的尺寸精度，要求机床运动精密加工可提高工件的尺寸
141、精度，要求机床运动精度高，刚性好，有精确的微量进给装置，工作台有精度高，刚性好，有精确的微量进给装置，工作台有很好的低速运动稳定性，能有效消除各种振动对工艺很好的低速运动稳定性，能有效消除各种振动对工艺系统的干扰，同时要求稳定的环境温度等。系统的干扰，同时要求稳定的环境温度等。精密加工精密加工工艺方法有高速精镗、高速精车、宽刃精刨和细密磨工艺方法有高速精镗、高速精车、宽刃精刨和细密磨削等。削等。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制光整加工是用粒度很细的磨料对工件表面进行微量切削光整加工是用粒度很细的磨料对工件表面进行微量切削
142、和挤压、擦光的过程。光整加工工艺所使用的工具都是浮动和挤压、擦光的过程。光整加工工艺所使用的工具都是浮动连接，由加工面自身导向，而相对于工件的定位基准没有确连接，由加工面自身导向，而相对于工件的定位基准没有确定的位置，所使用的机床也不需要具有非常精确的成形运动。定的位置，所使用的机床也不需要具有非常精确的成形运动。这些加工方法的主要作用是降低表面粗糙度，一般不能纠正这些加工方法的主要作用是降低表面粗糙度，一般不能纠正形状和位置误差，加工精度主要由前面工序保证。形状和位置误差，加工精度主要由前面工序保证。光整加工光整加工工艺方法有珩磨、超精加工、研磨、抛光等工艺方法有珩磨、超精加工、研磨、抛光等
143、。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质量的途径3、采用精密加工工艺和光整加工工艺、采用精密加工工艺和光整加工工艺第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制超精加工：用细粒度油石，在较低的压力和良好的冷却润滑条件下，以快而短促的往复运动，对低速旋转的工件进行振动研磨的一种微量磨削加工方法。 珩磨：利用珩磨工具对工件表面施加一定的压力，同时珩磨工具还要相对工件完成旋转和直线往复运动，以去除工件表面的凸峰的一种加工方法。珩磨后工件圆度和圆柱度
144、一般可控制在0.0030.005mm，尺寸精度可达IT6IT5，表面粗糙度在Ra0.20.025m之间。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质量的途径3、采用精密加工工艺和光整加工工艺、采用精密加工工艺和光整加工工艺第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制研磨：利用研磨工具和工件的相对运动，在研磨剂的作用下，对工件表面进行光整加工的一种加工方法。研磨可采用专用的设备进行加工，也可采用简单的工具，如研磨心棒、研磨套、研磨平板等对工件表面进
145、行手工研磨。研磨可提高工件的形状精度及尺寸精度，但不能提高表面位置精度，研磨后工件的尺寸精度可达0.001mm，表面粗糙度可达Ra0.0250.006m。第四节第四节机械加工表面质量的影响因素及控制机械加工表面质量的影响因素及控制三、保证和提高加工表面质量的途径三、保证和提高加工表面质量的途径3、采用精密加工工艺和光整加工工艺、采用精密加工工艺和光整加工工艺第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 机械加工过程中产生的振动，也和其它的机械振动一样，机械加工过程中产生的振动，也和其它的机械振动一样，按其产生的原因按其产生的原因按其
146、产生的原因按其产生的原因可分为可分为自由振动自由振动、强迫振动强迫振动和和自激振动自激振动三大三大类。类。 l 振动会在工件加工表面出现振纹，降低了工件的加工精度和表面质量；l 振动会引起刀具崩刃打刀现象并加速刀具或砂轮的磨损；l 振动使机床连接部分松动，影响运动副的工作性能，并导致机床丧失精度；l 强烈的振动及伴随而来的噪声，还会污染环境，危害操作者的身心健康。为减小加工过程中的振动，有时不得不降低切削用量，使机械加工生产率降低。第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及
147、其控制机械加工振动自激振动自由振动强迫振动当系统受到初始干扰力激励破坏了其平衡状态后，系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为自由振动。由于总存在阻尼，自由振动将逐渐衰减。(占5%)系统在周期性激振力(干扰力)持续作用下产生的振动，称为强迫振动。强迫振动的稳态过程是谐振动，只要有激振力存在振动系统就不会被阻尼衰减掉。(占30%)在没有周期性干扰力作用的情况下，由振动系统本身产生的交变力所激发和维持的振动，称为自激振动。切削过程中产生的自激振动也称为颤振。(占65%)第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加
148、工质量及其控制机械加工质量及其控制强迫振动的振源有来自机床内部的强迫振动的振源有来自机床内部的机内振源机内振源和来自机床和来自机床外部的外部的机外振源机外振源两大类。机外振源甚多，但它们都是通过地两大类。机外振源甚多，但它们都是通过地基传给机床的，可通过加设隔振地基来隔离。基传给机床的，可通过加设隔振地基来隔离。强迫振动的振源 系统外部的周期性干扰力 旋转零件的质量偏心 传动机构的缺陷 切削过程的间隙特性 l 机床电机的振动l 机床高速旋转件不平衡引起的振动l 机床传动机构缺陷引起的振动，如齿轮的侧隙、皮带张紧力的变化等l 切削过程中的冲击引起的振动l 往复运动部件的惯性力引起的振动 第五节第
149、五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制一、机械加工过程中的强迫振动一、机械加工过程中的强迫振动p 强迫振动产生的原因第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制1）强迫振动是由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，振动本身也不能使激振力变化。2）强迫振动的振动频率与外界激振力的频率相同，而与系统的固有频率无关。3）强迫振动振幅的大小与干扰力、系统刚度及阻尼系数有关：干扰力越大，系统刚度和阻尼系数越小，则振幅越大。当干扰力的频率与系统的固有频率相近或相等时，振幅达最大值，即出现“共振”现象。p 强迫振动的特征第五节第
150、五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制一、机械加工过程中的强迫振动一、机械加工过程中的强迫振动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制减小强迫振动的措施 减小激振力 调整振源频率 提高工艺系统的刚度和阻尼 采取隔振措施 采用减振装置。p 减小强迫振动的措施第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制一、机械加工过程中的强迫振动一、机械加工过程中的强迫振动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制如果已经确认机械加工过程中发生了强
151、迫振动，就要如果已经确认机械加工过程中发生了强迫振动，就要设法查找振源，以便去除振源或减小振源对加工过程的影设法查找振源，以便去除振源或减小振源对加工过程的影响。由强迫振动的特征可知，响。由强迫振动的特征可知，强迫振动的频率总是与干扰强迫振动的频率总是与干扰力的频率相等或是它的倍数力的频率相等或是它的倍数，我们可以根据强迫振动的这，我们可以根据强迫振动的这个规律去查找强迫振动的振源。个规律去查找强迫振动的振源。 p 机械加工过程中强迫振动振源的查找方法第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制一、机械加工过程中的强迫振动一、机械加工过程中的强迫振动第四章第四章第四章第四章
152、 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制在实际加工过程中，由于偶然的外界干扰（如工件材料硬度不均、加工余量有变化等），会使切削力发生变化，从而使工艺系统产生自由振动。系统的振动必然会引起工件、刀具间的相对位置发生周期性变化，这一变化若又引起切削力的波动，则使工艺系统产生振动。因此通常将自激振动看成是由振动系统（工艺系统）和调节系统（切削过程）两个环节组成的一个闭环系统。激励工艺系统产生振动运动的交变力是由切削过程本身产生的，而切削过程同时又受工艺系统的振动的控制，工艺系统的振动一旦停止，动态切削力也就随之消失。p 自激振动的原理第五节第五节机械加工过程
153、中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动电动机机床振动系统调节系统(切削过程)振动位移 y(t)交变切削力 F(t)自激振动系统的组成第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制自激振动： 机械加工过程中，在没有周期性外力作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动，称为自激振动；在金属切削过程中的自激振动一般称为切削颤振，简称颤振。p 自激振动的特征第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动第四章第四
154、章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制它由振动过程本身引起切削力周期性变化，从不具备交变特性的能源中周期获得能量，使振动得以维持。自激振动由振动系统本身参数决定，与强迫振动显著不同。自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动不会因阻尼存在而衰减。自激振动的频率接近于系统的固有频率，即颤振频率取决于振动系统的固有特性。这与自由振动相似，而与强迫振动根本不同EA1 A0 A2 AE-E+自激振动特点不衰减的振动f自=f固取决于一周期获得的能量取决于切削过程本身p 自激振动的特征第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二
155、、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制p 自激振动的特征第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动自激振动系统维持稳定振动的条件是：在一个振动周期内，从能源输入到系统的能量在一个振动周期内，从能源输入到系统的能量在一个振动周期内，从能源输入到系统的能量在一个振动周期内，从能源输入到系统的能量( (E+E+) )等于系统阻尼所消耗的能量等于系统阻尼所消耗的能量等于系统阻尼所消耗的能量等于系统阻尼所消
156、耗的能量( (E-E-) )。如果吸收能量大于消耗能量，则振动会不断加强；如果吸收能量小于消。如果吸收能量大于消耗能量，则振动会不断加强；如果吸收能量小于消。如果吸收能量大于消耗能量，则振动会不断加强；如果吸收能量小于消。如果吸收能量大于消耗能量，则振动会不断加强；如果吸收能量小于消耗能量，则振动将不断衰减而被抑制。耗能量，则振动将不断衰减而被抑制。耗能量，则振动将不断衰减而被抑制。耗能量，则振动将不断衰减而被抑制。在一个振动周期内，若振动系统获得的能量E+等于系统消耗的能量E-，则自激振动是以A0为振幅的稳定的等幅振动。当振幅为A1时，振动系统每一振动周期从电动机获得的能量E+大于振动所消耗
157、的能量E-，则振幅将不断增大，直至增大到振幅A2时为止；反之，当振幅为A2时，振动系统每一振动周期从电动机获得的能量E+小于振动所消耗的能量E-，则振幅会不断减小，直至减小到振幅A0时为止。EA1 A0 A2 AE-E+第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制在稳定的切削过程中，刀架系统因材料的硬点，加工余量不均匀，或其它原因的冲击等，受到偶然的扰动。刀架系统因此产生了一次自由振动，并在被加工表面留下相应的振纹。当工件转过一转后，刀具要在留有振纹的表面上切削，因切削厚度发生了变化，所以引起了切削力周期性的变化，产生动态切削力。将
158、这种由于切削厚度的变化而引起的自激振动，称为“再生颤振”。p 自激振动的激振机理第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制自由正交切削时再生颤振的产生p 自激振动的激振机理第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制p 自激振动的激振
159、机理第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动在再生颤振中，只有当后一转的振纹的相位滞后于前一转振纹时才有可能产生再生颤振。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制切削模型y0表示前次切削的表面y表示后次切削的表面刀具切入工件时，切削力做正功，切出工件时做负功。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制当纵车方牙螺纹的外圆表面，刀具并未发生重叠切削，若按再生颤振原理，则不应该产生颤振。但在
160、实际加工中，当切削深度达到一定值时，仍会发生颤振，这可以用振型耦合原理来解释。工件刀具f纵车方牙螺纹外表面p 自激振动的激振机理第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 振型耦合自激振动原理振型耦合自激振动原理 认为自激振动不是单自由度的振动，而是由两个坐标联系起来认为自激振动不是单自由度的振动，而是由两个坐标联系起来的振动，振动轨迹是椭圆形，由于刀尖不是直线运动，所以切入、的振动，振动轨迹是椭圆形，由于刀尖不
161、是直线运动，所以切入、切出的切削厚度不同，切削力对系统所做的正功大于负功，多余切出的切削厚度不同，切削力对系统所做的正功大于负功，多余的能量使自激振动得以维持。的能量使自激振动得以维持。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n例如，矩形镗杆镗削，两个相互垂直的振型X1、X2，na1为加工表面法向y与弱刚度方向的夹角；n 为加工表面法向y与切削力方向的夹角；n当k1k2, 0a1 时，如下图第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n刀尖运动轨迹为椭圆,其方向如图A
162、-B-C-D-An在前半周期中，A-B-C，F与运动方向相反，做负功n在后半周期中，C-D-A，F与运动同向，做正功n正功大于负功，振动得以维持。n的必要条件：n当k1k2, 0a1 将产生振型耦合自激振动 当 时，系统的动刚度最弱，最易产生振动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制抑制自激振动途径v =3070m/min自振f自振；保证Ra时f提高机床抗振性提高刀具抗振性（采用消振刀具）提高工件安装刚性根据振型耦合原理，工艺系统的振动还受到各振型的刚度比及其组合的影响。合理调整它们之间的关系，就可以有效地提高系统的抗振性，抑
163、制自激振动。提高工艺系统抗振性合理选择切削用量合理选择刀具参数采用变速切削采用减振装置合理调整主振模态刚度比及其组合前角、主偏角自振后角自振；但太小时自振抑制再生颤振方法，用于工艺系统刚性较好的场合。第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制二、机械加工过程中的自激振动二、机械加工过程中的自激振动第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制减振装置当无法从根本上消除产生切削振动的条件，又无法有效提高工艺系统的抗振性和稳定性时，可采用消振、减振装置。阻尼减振器：利用固体或液体的摩擦阻尼来消耗振动的能量，实现减振。
164、摩擦减振器：利用摩擦阻尼消耗振动能量。冲击减振器：由一个与振动系统刚性联结的壳体和一个在体内可自由冲击的质量组成，当系统振动时，由于质量反复地冲击壳体消耗了振动的能量，因而可显著消振。动力式减振器：用弹性元件把一个附加质量块连接到振动系统中，利用附加质量的动力作用，使弹性元件加在系统上的力和系统的激振力相抵消第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制三、控制机械加工振动的途径三、控制机械加工振动的途径第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制阻尼器减振装置第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的
165、振动及控制三、控制机械加工振动的途径三、控制机械加工振动的途径阻尼减振器：利用固体或液体的摩擦阻尼来消耗振动的能量，实现减振。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制1自由质量 2弹簧 3螺钉第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制三、控制机械加工振动的途径三、控制机械加工振动的途径冲击减振器：由一个与振动系统刚性联结的壳体和一个在体内可自由冲击的质量组成，当系统振动时，由于质量反复地冲击壳体消耗了振动的能量，因而可显著消振。冲击式吸振器第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机
166、械加工质量及其控制机械加工质量及其控制用于镗刀杆的动力吸振器第五节第五节机械加工过程中的振动及控制机械加工过程中的振动及控制三、控制机械加工振动的途径三、控制机械加工振动的途径动力吸振器动力式减振器：用弹性元件把一个附加质量块连接到振动系统中，利用附加质量的动力作用，使弹性元件加在系统上的力和系统的激振力相抵消第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n在三台车床上各加工一批工件的外圆表面，加工后经度量在三台车床上各加工一批工件的外圆表面，加工后经度量发现有如图所示的形状误差发现有如图所示的形状误差；（；（a a）锥形；（）锥形；
167、（b b）腰鼓形；）腰鼓形；（c c）鞍形。试分析产生上述各种形状误差的主要原因。）鞍形。试分析产生上述各种形状误差的主要原因。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n采用夹具装夹加工一批工件的沟槽。试分析在只考采用夹具装夹加工一批工件的沟槽。试分析在只考虑工艺系统静误差影响下，造成加工后通槽侧面与虑工艺系统静误差影响下，造成加工后通槽侧面与工件侧面工件侧面A A平行度误差的主要因素。平行度误差的主要因素。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四
168、章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n由组成工艺系统静误差的机床和夹具制造误差可知，造成由组成工艺系统静误差的机床和夹具制造误差可知，造成加工后通槽侧面加工后通槽侧面A A与工件侧面平行度误差的主要因素有：与工件侧面平行度误差的主要因素有：n1 1）夹具左侧定位元件的定位表面对夹具定位键侧面之间）夹具左侧定位元件的定位表面对夹具定位键侧面之间的平行度误差。的平行度误差。n2 2）夹具定位键与铣床工作台）夹具定位键与铣床工作台T T型槽之间的配合间隙。型槽之间的配合间隙。n3 3）铣床工作台）铣床工作台T T型槽侧面对工作台燕尾导轨的平行度误
169、差。型槽侧面对工作台燕尾导轨的平行度误差。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n假设工件的刚度极大，且车床头座刚度大于尾座刚度，试假设工件的刚度极大，且车床头座刚度大于尾座刚度，试分析如图所示的三种加工情况，加工后工件表面会产生何分析如图所示的三种加工情况，加工后工件表面会产生何种形状误差。种形状误差。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n加工表面呈左小右大的锥形，存在圆柱度误差；加工表面呈左小右大的锥形，存在圆柱度误差；n工件端面的形状根据工件在切削力作
170、用下的偏转和刀架偏工件端面的形状根据工件在切削力作用下的偏转和刀架偏转的相对角度变化而不同，或形成内凹端面，或形成外凸转的相对角度变化而不同，或形成内凹端面，或形成外凸端面，亦或没有平面度误差。端面，亦或没有平面度误差。n工件的偏转角随刀具所在位置不同而不同，由此造成工件工件的偏转角随刀具所在位置不同而不同，由此造成工件加工后的圆柱度误差，形成鞍形。加工后的圆柱度误差，形成鞍形。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n在外圆磨床上磨削一根带有键槽的细长轴，已知机床的几在外圆磨床上磨削一根带有键槽的细长轴，已知机床的几何精度很高
171、，且床头、尾架的刚度不等，何精度很高，且床头、尾架的刚度不等，K K头头KK尾，试分尾，试分析在只考虑工艺系统受力变形影响下，往复磨削一次后，析在只考虑工艺系统受力变形影响下，往复磨削一次后，被磨轴颈在轴向和径向将产生何种形状误差？采取何措施被磨轴颈在轴向和径向将产生何种形状误差？采取何措施可提高加工后的形状精度。可提高加工后的形状精度。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制n由于磨除量和正压力较大，工件刚度较低，往复磨削
172、一次由于磨除量和正压力较大，工件刚度较低，往复磨削一次后会出现两头小、中间大的腰鼓型误差。且在后会出现两头小、中间大的腰鼓型误差。且在K K头头KK尾时，尾时，靠近机床尾架处直径大于靠近床头处直径。若砂轮在轴颈靠近机床尾架处直径大于靠近床头处直径。若砂轮在轴颈两端的超出量过大，会因砂轮与工件接触面积的变化，出两端的超出量过大，会因砂轮与工件接触面积的变化，出现磨除量的差异，轴颈两端产生锥形误差。工件在轴向的现磨除量的差异，轴颈两端产生锥形误差。工件在轴向的形状误差是上述三种形状误差的合成。形状误差是上述三种形状误差的合成。n在径向截面上，因轴向开有键槽，使轴颈在键槽对称平面在径向截面上，因轴向
173、开有键槽，使轴颈在键槽对称平面内的刚度削弱，磨后会出现圆度误差；砂轮磨至槽口处，内的刚度削弱，磨后会出现圆度误差；砂轮磨至槽口处，与工件的接触面积减小，磨削力减小，靠弹性恢复使磨除与工件的接触面积减小，磨削力减小，靠弹性恢复使磨除量变大，磨后出现槽口塌陷。量变大，磨后出现槽口塌陷。n为提高形状精度，应适当增加无进给磨削次数，控制砂轮为提高形状精度，应适当增加无进给磨削次数，控制砂轮在轴颈两端的超出量，并使砂轮在工件各处停留时间均匀。在轴颈两端的超出量，并使砂轮在工件各处停留时间均匀。第四章第四章第四章第四章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
