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课题二十七 机械加工质量分析 【教学目的和要求】 了解机械加工质量的相关概念，掌握影响机械加工质量的因素和规律。初步具备能够理论联系实际分析械加工精度和表面质量问题的能力。 【教学内容摘要】 本课题包括机械加工精度和加工表面质量两方面内容。机械加工精度主要讨论工艺系统各环节中存在的各种原始误差及其对加工精度的影响，以及保证零件加工精度的措施。加工表面质量涉及表面质量的概念、影响表面粗糙度的因素、零件表面变形层物理力学性能及其影响因素。 【教学重点、难点】 本课题教学重点是原始误差对加工精度的影响，影响表面质量的工艺因素，保证零件加工精度和提高表面质量的措施。难点是深刻理解相关理论并掌握分析解决加工质量问题的途径和方法。 【教学方法和使用教具】 讲授法、讨论。 【教学时数】 8学时 【教学内容】 问题一：机械加工精度分析 一、原始误差及其分类 在机械加工时，由机床、夹具、刀具和工件构成的系统称为工艺系统。 工艺系统各环节中所存在的各种误差称为原始误差。 影响原始误差的因素很多，一部分与工艺系统本身的初始状态有关，一部分与切削过程有关，还有一部分与工件加工后的情况有关。一般可将其作下述分类。 二、加工原理误差及其对加工精度的影响 加工原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓所产生的误差。 三、工艺系统几何误差及其对加工精度的影响 （一）机床的几何误差 产生原因：机床的制造、安装和磨损 表现方面：主轴回转误差、导轨导向误差和传动链传动误差 1、机床主轴回转误差 主轴回转运动误差的概念及其影响因素 主轴回转误差——就是主轴的实际回转轴线相对于平均回转轴线（实际回转轴线的对称中心线）的最大变动量。 主轴回转误差可分解为三种基本形式：轴向窜动、径向跳动和角度摆动。 支承主轴轴径的滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的圆度误差； 滚动轴承内环孔与滚道的同轴度误差； 滑动轴承的内孔或滚动轴承滚道的波度； 滚动轴承滚子的形状误差和尺寸差； 轴承间隙以及切削中的受力变形等。 此外，还有轴承定位端面和轴心线垂直度误差、轴承端面之间的平行度误差及锁紧螺母端面跳动等 主轴回转误差对加工精度的影响 例：图示为车削外圆表面时发生在不同方向上的相对位移对加工工序尺寸所产生的影响 （R﹢ΔR）2﹦R2﹢ΔZ2 展开并整理，得： ΔR =ΔZ2/2R-ΔR2/2R 因为ΔR2/2R是ΔR的高阶无穷小量，故可舍去不计，则 ΔR ≈ ΔZ2/2R。 误差敏感方向——对加工精度影响最大的原始误差方向（法向） 误差非敏感方向——对加工精度影响最小的原始误差方向（切向） 提高主轴回转精度的措施 提高主轴部件（特别是轴承）的制造精度 滚动轴承可进行预紧消除间隙 提高主轴支承轴径、箱体支承孔的加工精度 使用中，对主轴部件进行良好的维护保养以及定期维修 采取误差转移措施减小机床主轴回转误差对加工精度的影响（如死顶尖） 2、机床导轨导向误差 产生原因：机床导轨的制造误差、安装误差、磨损误差 表现方面及对加工精度的影响 3、传动链误差 在机械加工中，对于某些表面的加工，如车螺纹、滚齿和插齿等，为保证工件的精度，要求工件和刀具之间必须有准确的速比关系。这种速比关系的获得取决于机床传动系统中工件与刀具之间的内联系传动链的传动精度。 传动精度又取决于传动链中各传动零件的制造和装配精度，以及在使用过程中各传动零件的磨损程度。另外，各传动零件在传动链中的位置不同，对传动链传动精度的影响程度也不同。传动链中末端传动元件的转角误差对传动链传动精度的影响最大，将直接反映到工件的加工精度上。因此，为保证传动链的传动精度，应注意保证传动机构尤其是末端传动件的制造和装配精度，尽量减少传动元件，缩短传动路线或必要时采用附加的校正机构。 （二）调整误差 1、试切法加工 误差来源主要有： （1）测量误差 （2）微进给机构的位移误差 （“爬行”） （3）最小切削厚度极限 （二）调整误差 2、调整法加工 调整误差与所用调整方法有关。常用调整方法有： （1）用定程机构调整 （2）用样板或样件调整 （3）用对刀或导引元件调整 （三）刀具、夹具制造误差及工件定位误差 机械加工中常用的刀具有： ▲ 一般刀具 ▲ 定尺寸刀具 ▲ 成形刀具 夹具制造误差一般指定位元件、导向元件及夹具体等零件制造和装配误差。 工件的定位误差前已述。 （四）工艺系统磨损误差 1、工艺系统磨损对加工精度的影响 2、减少工艺系统磨损的主要措施