机械加工质量分析与控制

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1、1第4章机械加工质量分析与控制本章要点机械加工中的振动影响加工误差的因素影响机械加工表面质量的因素工艺系统几何误差工艺系统受力变形工艺系统热变形加工误差的统计分析2机械制造技术基础第4章机械加工质量分析与控制AnalysisandControlofMachiningQuality4.1概述IntroductiontoMachiningQuality34.1.1机械加工质量尺寸精度形状精度位置精度（通常形状误差限制在位置公差内，位置公差限制在尺寸公差内）表面粗糙度波度纹理方向伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）加工精度表面质量表面几何形状精度表面缺陷层表层加工

2、硬化表层金相组织变化表层残余应力加工质量图4-1加工质量包含的内容44.1.1机械加工质量◆加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近程度。◆零件宏观几何形状误差、波度、表面粗糙度宏观几何形状误差（平面度、圆度等）—波长/波高＞1000波度—波长/波高=50～1000；且具有周期特性表面粗糙度——波长/波高＜50a）波度b）表面粗糙度图4-2零件加工表面的粗糙度与波度RZλHλRZ54.1.2表面质量对零件使用性能的影响对耐磨性影响Ra（μm）初始磨损量重载荷轻载荷图4-3表面粗糙度与初始磨损量表面粗糙度值↓→耐疲劳性↑适当硬化可提高耐疲劳

3、性表面粗糙度值↓→耐蚀性↑表面压应力：有利于提高耐蚀性表面粗糙度值↑→配合质量↓表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有一定限度（图4-3）对耐疲劳性影响对耐蚀性影响对配合质量影响纹理形式与方向：圆弧状、凹坑状较好适当硬化可提高耐磨性64.1.3误差敏感方向图4-4：ΔRΔYRRΔR=ΔX（4-1）（4-2）显然：工艺系统原始误差方向不同，对加工精度的影响程度也不同。对加工精度影响最大的方向，称为误差敏感方向。误差敏感方向一般为已加工表面过切削点的法线方向。图4-4误差敏感方向ＯYR0Xa）ＯYR0Xb）误差敏感方向7引起加工误差的根本原因是工艺系统存在着误

4、差，将工艺系统的误差称为原始误差。4.1.4影响加工精度的因素原始误差与工艺系统原始状态有关的原始误差(几何误差)与工艺过程有关的原始误差(动误差)原理误差定位误差调整误差刀具误差夹具误差机床误差工艺系统受力变形（包括夹紧变形）工艺系统受热变形刀具磨损测量误差工件残余应力引起的变形工件相对于刀具静止状态下的误差工件相对于刀具运动状态下的误差主轴回转误差导轨导向误差传动误差原始误差——原始误差分类图4-5原始误差构成84.1.5研究加工质量的方法◆理论方法：运用物理学和力学原理，分析研究某一个或某几个因素对加工精度或表面质量的影响。◆试验方法：通过试

5、验或测试，确定影响各因素与加工质量指标之间的关系。◆统计分析方法：运用数理统计原理和方法，根据被测质量指标的统计性质，对工艺过程进行分析和控制。物理方法数学方法9机械制造技术基础第4章机械加工质量分析与控制AnalysisandControlofMachiningQuality4.2工艺系统几何精度对加工精度的影响GeometricPrecisionsofTechnologicalSystemanditsinfluencetomachiningPrecision10加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。4.2.1

6、加工原理误差式中R——球头刀半径；h——允许的残留高度。例2：用阿基米德蜗杆滚刀滚切渐开线齿轮例1：在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件(图4-6)SRh图4-6空间曲面数控加工（4-3）加工原理误差114.2.2机床误差主轴回转误差是指主轴实际回转线对其理想回转轴线的漂移。为便于研究，可将主轴回转误差分解为径向圆跳动、端面圆跳动和倾角摆动三种基本型式（图4-7）。b）端面圆跳动a）径向圆跳动c）倾角摆动图4-7主轴回转误差基本形式主轴回转误差124.2.2机床误差◆主轴回转误差对加工精度的影响★主轴径向圆跳动对加工精度的影响（镗孔）考虑最简单的

7、情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖的坐标值为：e图4-8径向跳动对镗孔精度影响式中R——刀尖回转半径；φ——主轴转角。（4-4）显然，式（4-4）为一椭圆。13图4-9径向跳动对车外圆精度影响123456784.2.2机床误差仍考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖运动轨迹接近于正圆（图4-9）。◎思考：主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率为主轴转速两倍，被车外圆形状如何？结论：主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差e★主轴径向圆跳动对加

8、工精度的影响（车外圆）144.2.2机床误差★主轴端面圆跳动对加工精度的影响被加工端面不平，与圆柱面不垂直；加工螺纹时，产