第3章 机械加工质量分析及控制 机械制造工艺学 教学课件.pptVIP

切削加工带来的残余应力 切削加工中，工件表面在切削力、切削热作用下会产生残余应力 2、减小残余应力的措施 增加时效处理工序 合理安排工艺过程 合理设计零件结构 （三）工艺系统热变形引起的加工误差 机械加工中，工艺系统受到各种热源作用，使各个组成部分产生复杂变形，称为热变形。它将破坏工件与刀具间正确的几何关系和运动关系，造成工件加工误差 如：精密平面磨床轴承（动压轴承，热变形“抱轴”现象） 1、工艺系统热源 切削热 摩擦热 环境温度和辐射 2、温度场与工艺系统热平衡 ①温度场：工艺系统各部分的温度分布。 ②工艺系统热平衡：工艺系统开始工作时，受到热源的作用温度会逐渐升高，处于一种不稳定状态，同时又通过各种传热方式向周围介质散发热量。当工件、机床、刀具的温度达到某一数值时，单位时间内散出的热量与热源传入的热量趋于相等，这时工艺系统就达到了热平衡状态。 ③在热平衡状态下，工艺系统各部分的温度保持在一相对固定的数值上，不再随时间变化，形成稳定的温度场，此时工艺系统各部分的热变形也相应地趋于稳定。 3、热变形对加工精度的影响 机床热变形的影响 刀具热变形的影响 工件热变形的影响 4、减少热变形对加工精度的 影响 减少热源的发热和隔离热源 均衡温度场 采用合理的机床结构 控制环境温度，加速达到热平衡状态。 七、保证和提高加工精度的工艺措施 预防误差 误差补偿 龙门铣床横梁自重的影响，产生向下的弯曲变形，生产中通过刮研横梁导轨，按照变形曲线使导轨面产生一个向上凸的变形，从而抵消铣头自重产生的向下弯曲变形，保证机床的精度。 第四节 影响表面质量的因素及其控制 影响切削加工表面质量因素主要有: 几何因素 物理因素 机械加工振动 一、影响表面粗糙度的因素及其控制 切削加工表面粗糙度取决于切削残留面积的高度，切削表面塑性变形及积屑瘤。 1、影响切削残留面积高度的因素 理论和实践均证明，减小主偏角，副偏角及进给量，增大刀具圆弧半径,能够降低切削残留面积高度。 2、影响切削表面积屑瘤和鳞刺的因素 加工塑性材料时，低速切削易产生积屑瘤或鳞刺，高速切削时表面粗糙度值下降。 脆性材料比塑性材料容易达到表面粗糙度要求，对同一种材料，金相组织越大，切削加工后的表面粗糙度值就越大。 合理选择切削液，适当增大刀具法前角，提高刀具刃磨质量等均能有效减小加工表面粗糙度值 二、影响表面物理力学性能的因素及其控制 1、表面层的冷作硬化 影响切削加工表面冷作硬化的因素 切削用量的影响 刀具几何形状的影响 工件材料性能的影响 2、表层金属金相组织的变化 机械加工中，在工件的加工区及其邻近的区域，温度会急剧升高，当温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生金相组织变化。 第五节 机械加工中振动的基本知识 一、机械加工中的振动分类 自由振动：由切削力突然变化、冲击引起，一般可 迅速衰减，危害较小； 强迫振动：在外界周期力作用下产生，维持一定振 幅，系统受迫产生的振动，危害大； 自激振动：由系统内部激发反馈产生的周期性振动， 危害大。 二、机械加工中的强迫振动 机内振源：机床旋转件的不平衡；机床传动机构的缺 陷；往复运动部件的惯性力及切削过程中 的冲击。 机外振源：可通过隔振地基消除 三、机械加工中的自激振动（颤振）产生原因非常复杂 自激振动的产生：无周期外力，由系统内部激发反馈产生的周期振动，其振动频率与系统固有频率接近。只开机不切削，工艺系统无自激振动。 产生自激振动的几种学说： 1、再生自激振动原理 切削和磨削加工过程中，受到一个偶然的瞬时扰动，会发生相对振动（自由振动），其会因阻尼存在逐渐衰减。但由于此振动会在表面上留下一段振纹，当再次对有表面振纹的表面进行切削时，则切削厚度就会波动，产生交变力，一旦工艺系统满足产生自激振动条件，便会发生颤振——自激振动 2.振型耦合原理： 这种学说认为：刀具切削时产生振动，当振出时所做的正功大于切入时所做的负功，就会有能量输入，振动得以维持。由于振动系统在主振模态相互耦合、相互关联而产生的自激振动，称为振型耦合型颤振。 四、抑制机械加工振动的措施 1、消除或减弱产生强迫振动的的条件 减小机内产生干扰力的幅值 适当调整振源的频率 采取隔振措施 2、消除或减弱产生自激振动的的条件 合理选择切削用量和刀具几何角度 改变刀具结构 3、改善工艺系统的动态特性 提高工艺系统的刚度 增加系统阻尼 4、采用各种减振装置 动力减振器：利用附加质量的动力作用抵消激振力 摩擦减振器：利用摩擦阻尼消耗振动能量 冲击减振器：利用质量