王振龙-机械加工精度与表面质量第6章

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1、机械制造技术基础第6章机械加工质量的影响因素及控制FUNDAMENTALSOFMACHINERYMANUFACTURINGTECHNOLOGYMachiningQualityanditsControl表面（微观）形貌加工变质层机械加工表面质量表面粗糙度表面波纹度轮廓算术平均偏差Ra微观不平度10点高度Rz直线波纹度平均波幅Wz圆周波纹度平均波幅Wz塑性变形引起的冷作硬化切（磨）削热引起的金相组织变化力（热）产生的残余应力研究热点之一基本概念RZλHλRZ6.1概述加工变质层的雷德（H.Rether）模型压缩区—

2、—塑性变形区。是由切削力造成的结晶组织变化层。此区最外层为纤维化层，是由刀具与切削层间的摩擦挤压造成的，还有切削热造成的表面层的强化或弱化等等，存在着由塑性变形、切削热及金相组织变化引起的残余应力。该层也称应力变质层。吸附层——在最外层。生有氧化膜或化合物并吸收渗进某些气体、液体或固体粒子。亚表层6.1.2机械加工精度的获得方法一、尺寸精度的获得方法手工逐步调刀获得所需尺寸加工前先调整好刀具位置再进行一批加工尺寸精度由刀具保证（钻头、拉刀）自动化的试切法试切法调整法尺寸刀具法自动控制法二、形状精度的获得方法成形

3、运动法非成形运动法成形刀具法形状精度决定于成形运动和刃形展成法成形表面通过包络形成轨迹法车、刨、磨形状精度超过机床成形运动精度时使用如：0级平板的加工仿形法形状精度决定于靠模的精度三、位置精度的获得方法直接装夹效率高，精度低找正装夹高精度，小批夹具装夹效率高，精度可满足要求一次装夹法多次装夹法非成形运动法与机床几何精度有关位置精度要求极高时采用（机床不能满足要求）6.1.3机械加工表面质量对机器使用性能和寿命的影响（1）影响耐磨性粗糙度值大，实际接触面积小，接触应力大，易磨损，耐磨性差。粗糙度值越小，实际接触面

4、积越大，耐磨性较好。若粗糙度值过小，可能增加制造成本，且可能破坏润滑油膜，造成干摩擦。加工表面硬化到一定程度能使耐磨性有所提高，但硬化过度反会使结晶组织出现过度变形，甚至产生裂纹或剥落，使磨损加剧，使耐磨性降低。（2）影响疲劳强度交变载荷作用时，表面粗糙度、划痕及微裂纹等均会引起应力集中，从而降低疲劳强度。加工表面粗糙度的纹路方向与受力方向垂直时，疲劳强度明显降低。一般加工硬化可提高疲劳强度，但硬化过度则会适得其反。残余应力为压应力时，可部分抵消交变载荷施加的拉压力，阻碍和延缓裂纹的产生或扩大，从而提高疲劳强度

5、；但为拉应力时，则会大大降低疲劳强度。有些加工方法，如滚压加工，可减小粗糙度值、强化表面层，使表层呈压应力状态，从而防止产生微裂纹，提高疲劳强度。6.1.3机械加工表面质量对机器使用性能和寿命的影响（3）影响耐蚀性表面粗糙度值大的表面，腐蚀性物质（气体、液体）容易渗透到表面的凹凸不平处，从而产生化学或电化学作用而被腐蚀。表面微裂纹处容易受腐蚀性气体或液体的侵蚀，如零件表面有残余压应力，则可阻碍微裂纹的扩展，从而在一定程度上提高零件的耐蚀性。（4）影响配合性质影响配合性质最主要因素是表面粗糙度。对于间隙配合，经初

6、期磨损后，间隙会有所增大，严重时会影响密封性能或导向精度；对于过盈配合，使计算所得过盈量与实际过盈量有所不同，成为过渡配合甚至间隙配合，从而可能影响过盈配合的连接强度。此外，加工表面质量对运动平稳性和噪音等也有影响。加工误差与原始误差机械加工工艺系统的概念加工误差——加工后每个零件在尺寸、形状、位置方面与理想零件的差值。（几何参数的偏差）6.2机械加工精度的影响因素及其控制原始误差——由于机床、刀具、量具、夹具和工件组成的工艺系统造成加工误差的因素。误差分类原始误差：统计误差：从影响零件加工精度的本质上分（单因

7、素）从性质上分（多因素）原始误差原有误差机床夹具(制造误差)刀具(制造、安装)工件(毛坯)工艺系统静误差加工过程中产生的误差受力变形热变形工艺系统磨损残余应力变形工件装夹误差（定位、夹紧）除此外：对定、过程调整误差（更换工件、刀具、夹具、量具时进行调整）测量误差（测量方法和量具误差）原理误差（渐开线齿轮、数控插补、英制螺纹）6.2.3受力、热、磨损、残余应力6.2机床几何误差原始误差概念分析原有误差对零件加工精度的影响及控制：误差敏感方向：加工表面法向——原始误差所引起的加工误差最大误差敏感方向误差非敏感方向误

8、差的性质6.3加工误差的统计分析常值变值随机性误差系统性误差统计误差概念ZX12fyXYxRxRxRyRy工艺系统原有误差对加工精度的影响与控制一、影响尺寸精度的主要因素与控制改善测量方法；提高测量精度（激光测距、非接触式测量、激光干涉仪、光删尺）式中，L为跃进距离；G为工作台重量；μ0，μ分别为静、动摩擦系数；K为机构传动刚度。改进工艺方法（精车、精磨、研磨）减小刀具或磨粒的