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1998-10-25 第06章 机械加工质量 －讲述机械加工的精度和影响精度的若干因素 本章概述 机械加工质量概述 影响加工精度和质量的因素 提高加工精度和表面质量的途径 6.1 机械加工质量概述 机械加工质量包含的范围 加工精度 表面质量 机械加工质量对零件使用性能的影响 6.1.1 加工精度和表面质量的概念 机械零件的加工质量 加工精度：零件加工后的实际几何参数与理想零件的几何参数相符合的程度。其差别称为加工误差 尺寸精度：尺寸公差 形状精度：直线度、圆度、平面度、圆柱度、线轮廓度等 位置精度：平行度、垂直度、同轴度、对称度、圆跳动等 表面质量：零件表面几何特征和物理力学性能 表面粗糙度和波度 表面层的物理机械性能 表面粗糙度和波度 表面粗糙度：是指表面微观几何形状误差 表面波度：是介于加工精度和表面粗糙度之间的一种带有周期性的几何形状误差 表面层的物理机械性能 表面层冷作硬化（简称冷硬）：零件在机械加工中表面层金属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 表面层金相组织的变化：由于切削热引起工件表面温升过高，表层金属发生金相组织变化的现象 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 6.1.2 加工精度、表面质量对零件使用性能的影响 对零件耐磨性的影响 对零件疲劳强度的影响 对零件腐蚀性的影响 对配合质量的影响 6.2 影响加工精度和质量的因素 加工精度的影响因素 工艺系统的几何误差 工艺系统受力变形引起的误差 工艺系统热变形引起的误差 内应力引起的变形所引起的误差 表面质量的影响因素分析 影响表面粗糙度的因素 影响表面物理力学性能变化的因素 6.2.1 加工精度的影响因素 工艺系统的几何误差：加工方法原理误差、机床几何误差、调整误差、刀具夹具制造误差等 工艺系统受力变形引起的误差 工艺系统热变形引起的误差 内应力引起的变形所引起的误差：毛坯制造过程应力误差、切削加工中应力误差等 机械加工误差的统计分析 6.2.1 加工精度的影响因素 工艺系统的几何误差 工艺系统受力变形引起的误差 工艺系统热变形引起的误差 内应力引起的变形所引起的误差 1 工艺系统的几何误差 加工原理误差：采用近似的加工运动或刀刃形状而产生的误差，如成形法加工齿轮 机床几何误差：机床制造、安装时的误差和使用中磨损引起的误差等 调整误差：工艺系统调整时引起的误差 刀具、夹具制造误差及工件安装误差：如定尺寸刀具误差、定位元件误差、定位误差、安装误差 工艺系统磨损误差：机床、夹具、量具等的误差都会引起工件的尺寸误差 6.2.1 加工精度的影响因素 工艺系统的几何误差 工艺系统受力变形引起的误差 工艺系统热变形引起的误差 内应力引起的变形所引起的误差 2 工艺系统的受力变形引起的误差 工艺系统受力变形的现象 机床部件刚度及其测定 工艺系统的受力变形 减小工艺系统受力变形的技术措施 (1) 工艺系统受力变形的现象 例子：细长轴零件加工、薄壁零件镗孔 (2) 机床部件刚度及其测定 刚度：在切削力FY作用下，刀具让刀距离Y，其刚度为k=FY/Y (2) 机床部件刚度的测定 车床刀架头尾架静刚度测量 车床刀架的刚度特性曲线 刚度曲线特点： 变形与作用力不成线性关系 加载与卸载曲线不重合 加载与卸载曲线不封闭 部件刚度比估计值小 (2) 机床部件刚度的影响因素 接触变形 薄弱零件本身的变形 摩擦力的影响 受力方向的影响 间隙的影响 (3) 工艺系统的受力变形 工艺系统：由机床、刀具、夹具、工件组成的整体 工艺系统在切削力作用下会产生不同程度的变形，导致刀刃和加工表面在作用力方向上的相对位置发生变化，产生加工误差 工艺系统受力总变形是各个组成部分变形的迭加，即 (3) 工艺系统的刚度 各部分变形与受力、刚度的关系 得到： 结论：整个工艺系统的刚度小于刚度最小的环节的刚度 (3) 工艺系统刚度的影响因素 由于受力点位置变化产生工件形状误差 切削力大小变化引起的加工误差 误差复映：毛坯的圆度误差Δm→切深变化ap→切削力变化F→工艺系统变形变化Y→产生工件的圆度误差Δw 解决方法：提高工艺系统刚度、多次走刀降低误差复映系数ε= Δw/Δm 重力、惯性力、传动力及其他力产生的加工误差 工件安装时由于零件刚度不足、夹紧力着力点不当 (4) 减小工艺系统受力变形的技术措施 提高工艺系统刚性 合理设计结构 接触刚度：预加载荷 合理安装工件 提高零部件刚度：提高机床零件、部件刚度 6.2.1 加工精度的影响因素 工艺系统的几何误差 工艺系统受力变形引起的误差 工艺系统热变形引起的误差 内应力引起的变形所引起的误差 3 工艺系统热变形引起的误差 机床热变形对加工精度的影响 刀具热变形对加工精度的影响 工件热变形对加工精度的