第3章--机械加工质量分析及控制-机械制造工艺学.ppt

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1、第三章机械加工质量分析及控制影响加工精度的因素及其控制价格误差的综合分析影响表面质量的因素及其控制机械加工中振动的基本知识机械加工质量包括两个指标:加工精度表面质量直接影响整台机械的使用性能和寿命，本章研究机械加工精度和表面质量问题。第一节概述一、加工精度和表面质量的概念1、加工精度①加工精度指零件加工后实际的几何参数（尺寸、形状、相互位置）与理想零件的几何参数的符合程度。②加工精度由尺寸精度、形状精度和位置精度组成。③加工精度的高低用加工误差的大小来衡量。2、表面质量零件表面的几何特征，表面层的物理、力学性

2、能。①加工表面的几何特征表面粗糙度：（L/H＜50）。评定指标：轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz。表面粗糙度从微观角度衡量几何形状误差。表面波度：（L/H=50～1000）表面波度是从宏观角度衡量几何形状误差表面层的物理力学性能发生了如下变化:表面层的冷作硬化（塑性变形引起晶体滑移、晶格扭曲等）表面层残余应力的形成（切削变形和切削热的影响）表面层金相组织的变化（切削热引起）切削区温度升高到金相组织变化的临界点时，工件表面层就会产生金相组织变化。特别是磨削时，切削区温度高达800–1000ºC，极易产生

3、金相组织变化或烧伤现象，同时还伴随产生残余应力。二、加工精度的获得方法1、尺寸精度的获得方法试切法（效率低，只用于单件小批生产）定尺寸刀具法（钻孔、铣槽、丝锥加工螺纹）调整法（利用机床上的定程装置、对刀装置，预先调整好机床、刀具和工件的相对位置）自动控制法（在线加工，举例磨削）2、形状精度的获得方法轨迹法利用刀具的运动轨迹形成要求的表面几何形状。获得的形状精度取决于刀具与工件成形运动的精度。成形法：利用成形刀具代替普通刀具来获得要求的几何形状的表面，获得的表面形状精度，既取决于刀刃的形状精度，又有赖于机床成形

4、运动的精度。展成法利用刀具和工件作展成运动来获得加工表面展成法的加工精度取决于刀刃的几何形状精度和啮合运动的准确精度。3、位置精度的获得方法一次装夹获得法：当零件上有相互位置精度要求的各表面是在同一次装夹中加工出来的时候，表面相互位置精度是由机床有关部分的相互位置精度来保证的。多次装夹法：当零件上有相互位置精度要求的各表面被安排在不同的安装中加工时，零件表面的相互位置精度主要取决于安装精度。三、表面粗糙度对零件使用性能的影响1、对零件耐磨性的影响（1）表面越粗糙，配合表面间的实际有效接触面积越小，单位面积压力

5、增大，表面易磨损。（2）过于光滑的表面不利于润滑油的储存，还会增加两表面的分子的吸附作用，磨损也会加剧。一般磨损分三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；急剧磨损阶段。（3）表面粗糙度对初期磨损量有直接影响，在一定工作情况下，摩擦副表面有一最佳粗糙度值，过大或过小的粗糙度会使初期磨损量增大，使总的耐磨时间缩短。重载轻载2、对零件配合性能的影响（1）间隙配合中，如配合表面粗糙度较大，则在初期磨损阶段磨损量就大，造成零件的尺寸发生变化，配合间隙增大，改变了配合性质。（2）过盈配合中，如配合表面粗糙，则装配后表面的凸

6、峰将被挤压平整，从而使实际过盈量减小，减弱了过盈配合的结合强度。因此设计零件时，对于配合精度要求高的零件应该规定较小的表面粗糙度。3、对零件抗腐蚀性的影响当零件在潮湿的空气中或在腐蚀性介质中工作时，会发生化学腐蚀或电化学腐蚀。由于粗糙表面的凹谷处容易积聚腐蚀性介质而发生化学腐蚀，或在两种材料表面粗糙度凸峰间容易产生电化学作用而引起电化学腐蚀。所以减小表面粗糙度可以提高零件的抗腐蚀性。4、对零件疲劳强度的影响在交变载荷作用下，零件上的应力集中区容易产生和发展成裂纹，导致疲劳破坏。表面粗糙度大将大大降低零件的疲劳

7、强度。5、对零件接触刚度的影响表面粗糙度越小，则接触刚度越高。故减小表面粗糙度是提高接触刚度的一个最有效的措施。6、对零件的密封性和摩擦系数也有很大影响。粗糙度小则密封性好，摩擦系数小。第二节影响加工精度的主要因素及其控制由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统存在各种误差，这些误差会在不同的具体条件下，以不同的程度反映到加工零件上去，而造成加工误差。这种造成加工误差的工艺系统的原有误差，称为原始误差。造成加工误差的原始误差：加工原理误差工件装夹误差调整误差测量误差工艺系统的静误差工艺系统的动误差一、加工原理误

8、差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。三坐标数控铣床球头铣刀铣削曲面时的，刀具相对于工件的运动对于曲面来说是近似的成形运动。滚齿用的齿轮滚刀，采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线蜗杆，而产生刀刃齿廓近似误差。二、工件装夹误差（定位和夹紧）定位基准不是设计基准而产生的定位误差；夹紧力过大而产生的夹紧误差。三、调整误差加工前对机床、刀具、夹具进行调整而产生的误差。四、测量误差加