第三章

機械加工基礎2/5/20231內容提要一、金屬切削加工原理二、金屬切削加工設備三、機械加工精度四、表面質量五、各種加工方法所能達到的經濟精度

和表面粗糙度05-Feb-232第一節金屬切削加工原理金屬切削過程:工件與刀具相對運動并相互作用的壓縮擠壓過程。刀具從工件上切除多余的金屬，使工件獲得規定的加工精度與表面質量。刀具切削部分要具有適當的幾何參數。由金屬切削機床來完成切削過程中工件與刀具之間的相對運動。05-Feb-23305-Feb-234機械加工工藝系統機床、夾具、刀具和工件構成一個機械加工工藝系統。05-Feb-235一、切削運動與切削用量1、切削運動：機床上工件與刀具之間的相對

運動。（1）主運動：切下金屬所必須的刀具和工件

之間的最主要的運動。（2）進給運動：刀具和工件之間附加的相對運

動，使新的金屬不斷投入切削的運動。05-Feb-236切削運動

n切削表面05-Feb-237

刨、鉆、銑的切削運動05-Feb-2382、工件上的加工表面（3）切削表面：切削刃正在切削著的表面；又稱加工表面或過渡表面。總是位于待加工表面和已加工表面之間切削刃正在切削著的表面、并在切削過程中不斷改變著位置；

（1）待加工表面：將被切去金屬的表面；（2）已加工表面：已經切去金屬層后形成的新表面。05-Feb-23905-Feb-23103、切削用量三要素：v、f、aP（1）切削速度v：主運動速度,回轉體上直徑最大點上的速度。

(m/s)（2）進給量f：工件或刀具每回轉一周時，兩者沿進給方向的相對位移。（mm/r）

進給速度vf

：單位時間的進給量。（mm/s）（3）切削深度aP

：已加工表面和待加工表面間的垂直距離。（mm）dw_——待加工表面直徑dm_——已加工表面直徑05-Feb-2311進給量圖片05-Feb-2312二、刀具05-Feb-23131、刀具切削部分的構造要素05-Feb-2314前刀面：切屑流過的表面。

后刀面：

1.主后刀面Aα:與工件切削表面相對的面。

2.副后刀面Aα’:與已工表面相對的面。05-Feb-2315三面，二刃，一尖05-Feb-2316刀具切削部分的構造要素⑵切削刃主切削刃S：前刀面與主后刀面相交的鋒邊。副切削刃S’：前刀面與副后刀面相交的鋒邊。刀尖：主、副切削刃的實際交點或主副切削刃的連接刃（過渡刃）。05-Feb-23172、車刀主要角度

刀具制造成一定的幾何角度，使其具有切削能力前角后角主偏角

副偏角

刃傾角05-Feb-23183、刀具材料切削過程中刀具要承受很大的切削力、沖擊、振動和很高的切削溫度的作用。刀具切削性能的好壞取決于刀具切削部分的材料、刀具結構和刀具幾何角度。刀具材料對刀具耐用度、加工質量、加工效率、加工成本的影響都居首位。05-Feb-2319刀具是否勝任切削工作？一是取決于刀具結構和切削部分幾何形狀的合理性——鋒利；二是取決于刀具切削部分的材料——經久耐用、不易磨損；尤其是在切削溫度較高時，熱硬性好。05-Feb-2320（1）刀具材料應具備的性能高的硬度

HRC62以上。好的耐磨性抵抗磨損的能力。足夠的強度承受較大的切削力，抗彎強度。足夠的韌性承受沖擊載荷和振動。高的耐熱性高溫保持硬度、耐磨性、強度、韌性良好的工藝性刀具自身的制造性能好。良好的經濟性材料和制造成本低。05-Feb-2321（2）常用的刀具材料工具鋼：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼硬質合金：鎢鈷類、鎢鈦鈷類、鎢鈦鉭(鈮)類金剛石陶瓷立方氮化硼涂層刀具超硬刀具材料05-Feb-2322第二節金屬切削加工設備金屬切削加工設備：一般指金屬切削機床。金屬切削機床：用刀具切削的方法將毛坯加工成為零件的機器。工作母機：金屬切削機床是制造機器的機器（又稱工具機）機床：習慣上稱金屬切削機床為機床。基礎機器：金屬切削機床機械制造的基礎機器。05-Feb-2323本節主要內容一、金屬切削機床的分類和型號編制二、車床三、齒輪加工方法和機床四、銑床、刨床和拉床五、磨床六、鉆床和鏜床05-Feb-2324一、金屬切削機床的分類和型號編制

1、機床分類（1）按加工方法和所用刀具分類GB共分12類車床C(車)鉆床Z(鉆)鏜床T(鏜)磨床M,2M,3M(磨)齒輪加工機床Y(牙)螺紋加工機床S(絲)鋸床G(鋸)銑床X(銑)刨插床B(刨)拉床L(拉)特種加工機床D(電)其他機床Q(其)05-Feb-2325（2）按應用范圍分類通用機床普通臥式車床、萬能外圓磨床、萬能銑床專門化機床花鍵銑床、曲軸車床、鏟齒車床專用機床：為某一零件的某一工序專門設計制造的機床。生產率和自動化程度高，用于批量生產。05-Feb-2326（3）按機床工作精度分類普通精度機床精密機床

M高精度機床G（4）、按機床重量、尺寸分類儀表機床（輕型機床Q）中型機床大型機床（質量大于10t）重型機床（質量大于30t）超重型機床（質量大于100t）05-Feb-2327（5）按機床主要器官的數目分類單軸機床多軸機床單刀機床多刀機床（6）按自動化程度分類普通機床半自動機床

B自動機床

Z數控機床K加工中心機床H柔性加工單元R05-Feb-2328其他機床仿形機床

F簡式或經濟性機床J高速機床S數顯機床X05-Feb-23292、機床型號的編制方法（JB1838-85）機床的型號表示機床的類型、通用特性和結構特性以及主要技術參數等

MG1432A類別代號（磨床）通用特性和結構特性代號（高精度）組別代號（外圓磨床組）系別代號（萬能外圓磨床系）主參數（最大磨削直徑320mm)重大改進順序號（第一次重大改進）05-Feb-2330

企業代號其它特性代號重大改進序號主軸數或第二主參數主參數或設計順序號系列代號組代號通用特性、結構特性代號(A、D、E)

類別代號分類代號(Δ)

Ο

(Ο)

Δ

Δ

Δ

(.Δ)

(Ο)/()-()機床的型號CM61402MB1432A/S205-Feb-2331CA6140C車床（類代號）A結構特性代號6組代號（落地及臥式車床）1系代號（普通落地及臥式車床）主參數（最大加工件回轉直徑400mm）C2150×6C車床（類代號）21多軸棒料自動車床（組系代號）50最大棒料直徑50mm（主參數）6軸數為6（第二主參數）機床型號舉例:05-Feb-2332MGB1432M磨床（類代號）G高精度（通用特性代號）B半自動（通用特性代號）14萬能外圓磨床（組系代號）32最大磨削外徑320mm（主參數）XKA5032AX銑床（類代號）K數控（通用特性代號）A（結構特性代號）50立式升降臺銑床（組系代號）32工作臺面寬度320mm（主參數）A第一次重大改進（重大改進序號）05-Feb-233305-Feb-233405-Feb-233505-Feb-233605-Feb-233705-Feb-233805-Feb-2339機床的主要技術參數主參數代表機床的規格：

最大切削直徑主軸直徑工作臺面寬度第二主參數：主軸數最大跨度最大工件長度工作臺工作面長度

05-Feb-234005-Feb-2341工件表面成形方法

a、軌跡法

b、成形法

c、相切法

d、范成法（展成法）

利用刀具對工件按一定規律作軌跡運動的加工方法。利用各種成形刀具對工件加工的方法。刀具切削刃與所需形狀完全吻合。

利用刀具邊旋轉邊作軌跡運動對工件進行加工的方法。刀刃各瞬時位置的包絡線便是所需的形狀。利用工件和刀具作展成運動進行加工的方法。刀具切削刃與被加工表面相切，刀刃各瞬時位置的包絡線便是所需的形狀。05-Feb-2342車床是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床

。主運動：工件的旋轉運動進給運動：刀具直線運動

所用刀具：車刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐車床種類：臥式、立式、轉塔、仿形、自動和半自動、專門化車床（曲軸、凸輪軸車床、鏟齒車床）加工精度：經濟加工精度IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.5二、車床立式車床05-Feb-2343普通臥式車床的工藝范圍主要加工軸類和直徑不太大的盤類、套類零件的各種回轉外表面、錐面、環槽、回轉體的端面、鉆、擴、鉸、滾花和螺紋等。05-Feb-2344（一）齒輪加工方法按輪齒成形原理分兩大類：

1.成形法加工精度和生產率較低，適于單件小批生產。

2.展成法加工精度和生產率較高，一把刀可加工相同模數、相同壓力角的任何齒數的齒輪。剃齒刀（二）齒輪加工機床圓柱齒輪：滾齒機、插齒機等；直齒錐齒輪：刨齒機、銑齒機、拉齒機；弧齒錐齒輪：銑齒機。精加工齒輪：剃齒機、珩齒機、磨齒機銑齒滾齒插齒三、齒輪加工方法和機床磨齒05-Feb-2345滾齒加工原理滾齒時刀具與工件模擬一對交錯軸螺旋齒輪的嚙合傳動。05-Feb-2346滾齒加工的特點滾齒加工是一種應用最廣的齒形加工方法。可用作粗加工、精加工。加工精度為4~10級。可加工圓柱外齒輪、蝸輪。加工的尺寸范圍也比較大。加工的齒形有漸開線、擺線、圓弧形及其它一些特殊齒形。適應性好，生產率高，效率更高。被切齒輪的齒距誤差小。齒廓表面粗糙度較大Ra1.6μm以上。05-Feb-2347插齒機和插齒加工插齒是模擬一對直齒圓柱齒輪的嚙合過程

工件的齒形曲線是由插齒刀刀刃多次切削的包絡線形成的。05-Feb-2348插齒的切削運動主運動：插齒刀的上下往復運動。展成運動：刀具轉過一個齒，工件也轉過一個齒徑向進給運動：插齒刀每往復進給一次，工件徑向移動一個距離：切削深度，逐漸切至全齒深。圓周進給運動：插齒刀的轉動。讓刀運動：為了避免擦傷工件齒面和減少刀具的磨損，插齒刀向上回程時，工件與刀具之間讓開一個很小的間隙，在刀具向下開始切削之前迅速復位。05-Feb-234905-Feb-2350磨齒機用于高精度硬齒輪的精加工，最高IT6。有成形法和展成法磨齒。05-Feb-2351齒端倒角05-Feb-2352銑床銑床系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉運動為主運動，工件(和)銑刀的移動為進給運動。銑床可以加工平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸，還能加工比較復雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到廣泛應用。05-Feb-2353銑削工藝范圍05-Feb-2354銑刀

05-Feb-2355刨床龍門刨床刨床是用刨刀對加工工件的平面、溝槽或成形表面進行刨削的機床。用刨床刨削窄長表面時具有較高的效率，它適用于中小批量生產和維修車間。刨床主要有牛頭刨床、龍門刨床和單臂刨床。05-Feb-2356刨削加工與刨刀05-Feb-2357拉床拉床用拉刀加工工件各種內、外成形表面的機床，拉削時拉刀使被加工表面在一次走刀中成形，所以拉床的運動比較簡單，它只有主運動，沒有進給運動。切削時，拉刀作低速平穩的直線運動，同時拉刀承受的切削力也很大，所以拉床的主運動通常是由液壓驅動的。拉刀或固定拉刀的滑座往往是由油缸的活塞桿帶動的。拉床主參數指額定拉力。按加工表面不同，拉床可分為內拉床和外拉床。

05-Feb-2358拉刀與夾具采用液壓傳動，工作平穩，薄的切削層，高精度的拉刀，可獲得較高的精度（IT6～IT8）和較小的粗糙度（0.1～1.6μm）。拉削時，每一刀齒只工作一次，拉刀的耐用度和使用壽命很高。拉刀所有刀齒通過后，即完成全部粗、精加工；所以生產率高。05-Feb-2359拉削工藝用于加工通孔、平面及成形表面05-Feb-2360磨床是用砂輪作切削工具，對工件表面進行切削加工的精密加工的機床，其應用廣泛

。磨床精加工精度IT7～IT5級，Ra0.8～0.04um，也可粗加工，高速磨、強力磨；可磨普通材料，又可磨高硬度難加工材料；適應各種工件形狀、表面及生產批量。磨床種類：（1）外圓磨床：普通、萬能、無心外圓磨床等（2）內圓磨床：普通、無心、行星式內圓磨床等（3）平面磨床：臥軸(立軸)矩臺(圓臺)平面磨床等（4）工具磨床：工具曲線磨床、鉆頭溝槽磨床等（5）刀具刃磨床：萬能工具磨床、拉刀、滾刀磨床等（6）專門化磨床：曲軸、花鍵軸、齒輪、螺紋磨床等（7）其它磨床：研磨機、珩磨機、拋光機等磨床05-Feb-2361外圓磨削方式磨削時，以砂輪的高速旋轉做主運動，工件低速旋轉作圓周進給，同時作軸向進給，每次行程完后，砂輪作橫向切深移動。05-Feb-2362內圓磨削方式05-Feb-2363平面磨削方式周磨端磨05-Feb-2364無心磨削05-Feb-2365砂帶磨削05-Feb-2366鉆床鉆床指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。根據用途和結構主要分為以下幾類：

(1)立式鉆床(2)臺式鉆床

(3)搖臂鉆床

(4)深孔鉆床(5)中心孔鉆床(6)銑鉆床

(7)臥式鉆床05-Feb-2367鉆削工藝范圍鉆床的特點是工件固定不動，刀具做旋轉運動，并沿主軸方向進給，操作可以是手動，也可以是機動。鉆床加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴、鉸孔、锪平面或進行攻絲等。05-Feb-2368麻花鉆05-Feb-2369中心鉆、復合鉆、鉸刀05-Feb-2370深孔鉆05-Feb-2371鏜床可分為：(1)臥式鏜床

(2)坐標鏜床

(3)精鏜床

(4)深孔鏜床

(5)落地鏜床

(6)銑鏜床鏜床系指主要用鏜刀在工件上加工已有預制孔的機床。通常，鏜刀旋轉為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關的其他加工面的加工。鏜床05-Feb-2372鏜削工藝范圍05-Feb-2373插床實際是一種立式刨床，在結構原理上與牛頭刨床同屬一類。插刀隨滑枕在垂直方向上的直線往復運動是主運動，工件沿縱向橫向及圓周三個方向分別所作的間歇運動是進給運動。插床的生產效率較低，加工表面粗糙度Ra為6.3-1.6微米，加工面的垂直度為0.025/300毫米。插床的主參數是最大插削長度。插床主要用途是：用于單件或小批量生產中加工內孔鍵槽或花鍵孔，也可以加工平面、方孔或多邊形孔等，在批量生產中常被銑床或拉床代替。插床與插削加工05-Feb-2374第三節機械加工精度一、加工精度與加工誤差二、產生加工誤差的主要因素零件的加工質量指標表面質量加工精度05-Feb-2375一、加工精度與加工誤差

加工精度：指零件加工后的實際幾何參數與理想幾何參數相符合的程度。加工精度（普通）尺寸精度從0.01mm→0.005mm

（精密）尺寸精度從1μm→0.02μm(超精密）尺寸精度從0.1μm→0.001μm超精密加工表面質量粗糙度方面已獲得小于

0.0005μm的粗糙度。05-Feb-2376加工精度加工精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。零件幾何參數符合程度越高，加工精度也越高從機器的使用性能來看，沒有必要把零件做得絕對準確，只要與理想零件有一定程度的符合便能保證零件在機器中的功用。在實際加工中也不可能把零件做得絕對準確。這一定程度的符合就是設計時所規定的零件公差精度等級，零件的設計精度。05-Feb-2377

理想零件對表面形狀而言，就是絕對正確的圓柱面、平面、錐面等；對于表面位置而言，就是絕對平行、垂直、同軸和一定角度；對尺寸而言，就是零件尺寸的公差帶中心。05-Feb-2378加工誤差：指零件加工后的實際幾何參數對理想幾何參數的偏離程度稱為加工誤差。幾何參數：尺寸、形狀和位置。加工誤差越大，加工精度越低；加工誤差越小，加工精度越高。加工誤差05-Feb-2379加工精度和加工誤差的關系

加工精度和加工誤差是評定零件幾何參

數準確程度的兩種不同概念。加工誤差的大小表示了加工精度的高低加工誤差是加工精度的度量。實際生產中用控制加工誤差的方法來保

證加工精度。

05-Feb-2380原始誤差

工藝系統：由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統

工藝系統會有各種各樣的誤差產生，這些誤差（即原始誤差）在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式(或擴大、或縮小)反映為工件的加工誤差。

05-Feb-2381原始誤差

加工前的誤差

加工中的誤差

加工后的誤差

工藝系統靜誤差

加工原理誤差

調整誤差

工件裝夾誤差

機床誤差

夾具誤差

刀具制造誤差

工藝系統受力變形

工藝系統熱變形

刀具磨損

內應力引起的變形

測量誤差

工藝系統動誤差

2/5/202382誤差敏感方向把原始誤差對加工誤差影響最大的那個方向稱為誤差敏感方向。

誤差敏感方向：對加工誤差影響大的加工表面的法線方向。原始誤差引起工件相對于刀具產生相對位移，若產生在誤差敏感方向，對加工精度有直接影響；若產生在誤差非敏感方向，可忽略不計。05-Feb-2383誤差非敏感方向誤差敏感方向誤差敏感方向05-Feb-2384二、產生加工誤差的主要原因

原始誤差的存在，使工藝系統各組成部分之間的位置關系或速度關系偏離了理想狀態，致使加工后的零件產生了加工誤差。

原始誤差（原因）—加工誤差（結果）05-Feb-23851、加工原理誤差加工原理：指加工表面形成的原理。加工原理誤差：由于采用了近似的加工運動或近似的刀具輪廓而產生的誤差。例:①滾刀用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿（近似的刀具輪廓）；②模數銑刀銑齒（近似的刀具輪廓）；③用公制絲桿車蝸桿或英制螺紋。（近似的加工運動）05-Feb-23862、機床誤差機床誤差是指在無切削負荷下，來自機床本身的制造誤差、安裝誤差和磨損。機床誤差有機床導軌誤差機床主軸回轉誤差機床傳動鏈誤差05-Feb-2387

導軌在垂直面內的直線度誤差

導軌在水平面內的直線度誤差

前后導軌的平行度誤差機床導軌誤差05-Feb-2388導軌在垂直面內的直線度誤差車床為誤差非敏感方向;平面磨床為誤差敏感方向05-Feb-2389導軌在水平面內的直線度誤差車床為誤差敏感方向;平面磨床為誤差非敏感方向結論:車床導軌水平彎曲比垂直彎曲對加工誤差影響大得多。05-Feb-2390前后導軌的平行度誤差車床H/B=2/3外圓磨床H/B=1這項誤差對加工精度的影響很大05-Feb-2391機床主軸回轉誤差將主軸實際回轉軸線對理想回轉軸線在誤差敏感方向上的最大變動量稱為主軸回轉誤差。機床主軸回轉誤差產生的原因05-Feb-2392主軸回轉誤差的三種基本型式

軸向竄動

徑向跳動

角度擺動實際回轉軸線始終平行于理想回轉軸線，在一個平面內作等幅的跳動。實際回轉軸線始終沿理想回轉軸線作等幅的竄動。實際回轉軸線與理想回轉軸線始終成一傾角，在一個平面上作等幅擺動，且交點位置不變。05-Feb-2393結論主軸回轉誤差總是上面三者的合成所以主軸不同橫截面內軸心的誤差運動軌跡既不相同，也不相似。05-Feb-2394車削時純徑向跳動對加工精度的影響車床加工：工件回轉，刀具移動影響極小05-Feb-2395AARφOm11，AcosφO234ORsinφ(A+R）cosφ鏜孔時純徑向跳動對加工精度的影響理想形狀實際形狀鏜削加工：鏜刀回轉，工件不轉影響極大05-Feb-2396主軸軸向竄動對端面加工精度的影響影響極大05-Feb-2397主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響影響極大05-Feb-2398主軸回轉誤差形式車床上車削

鏜床上鏜削

內外圓

端面

螺紋

孔

端面

純徑向跳動

影響極小無影響無影響圓度誤差

無影響純軸向竄動

無影響

平面度誤差垂直度誤差螺距誤差

無影響

平面度誤差垂直度誤差純角度擺動

圓柱度誤差

影響極小螺距誤差

圓柱度誤差

平面度誤差機床主軸回轉誤差產生的加工誤差

05-Feb-23991）提高主軸的軸承精度。2）減少機床主軸回轉誤差對加工精度的影響。3）對滾動軸承進行預緊，以消除間隙。4）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合的零件有關表面的加工精度。提高主軸回轉精度的措施05-Feb-23100傳動鏈誤差

傳動鏈誤差是指機床內聯傳動鏈始末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。例：CA6140主軸箱傳動系統。05-Feb-23101在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與工件之間有嚴格的傳動比要求。要滿足這一要求，機床內聯系傳動鏈的誤差必須控制在允許的范圍內。

產生傳動鏈誤差的主要因素是傳動鏈中各傳動件的制造精度、安裝精度和受力變形等。

傳動鏈誤差的大小對車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。傳動鏈誤差05-Feb-23102減少傳動鏈誤差的措施1）盡量縮短傳動鏈。2）提高傳動件的制造和安裝精度，尤其是末端零件的精度。3）盡可能采用降速運動，且傳動比最小的一級傳動件應在最后。4）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。5）采用誤差校正機構05-Feb-23103刀具、夾具、測量、調整誤差夾具誤差：夾具加工和裝配時產生的誤差測量誤差：器具誤差、方法誤差、環境誤差、人員誤差調整誤差：調整刀具與工件間位置時產生的誤差一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成法刀具制造誤差無影響有影響有影響有影響磨損有影響有影響有影響有影響刀具的制造誤差和磨損對加工精度的影響：05-Feb-231043、工件的安裝誤差05-Feb-23105a)溜板中的楔鐵b)軸承套機床部件剛度的薄弱環節4、工藝系統受力變形工藝系統剛度

工藝系統受力對加工精度的影響

零件的剛度機床部件的剛度工藝系統的剛度

05-Feb-231062/5/2023107工藝系統剛度切削力在y方向的分力FyF作用下產生的y方向的變形工藝系統剛度—工藝系統抵抗變形的能力總切削力05-Feb-23108外圓車削力F的分解yzFxxFyFz05-Feb-23109誤差復映規律假設毛坯有橢圓度誤差，刀具調整到虛線位置，工件每轉切深變化為ap1-ap2

，引起切削力變化，于是由此變形變化Y1-Y2，從而使加工出的工件形狀仍存在橢圓度誤差。05-Feb-23110車削有圓度誤差的短圓柱毛坯外圓刀尖調整到要求的尺寸，在工件的每一轉中，切深由毛坯長半徑的最大值ap1變化到短半徑的最小值ap2

時，切削力也就由最大的變化到最小的，由可知切削力變化引起對應的工件

變形為Y1，Y2

。

05-Feb-23111結論當毛坯有形狀誤差或位置誤差時，加工后

工件仍會有同類的加工誤差。由于工件誤差與毛坯誤差是相對應的，可以把工件誤差看成是毛坯誤差的復映。05-Feb-231125、工藝系統的熱變形機械加工過程中,工藝系統在各種熱源的影響下，產生復雜的變形，破壞了工件與刀具相對位置和相對運動的準確性，引起加工誤差。熱源：內部熱源(切削熱、摩擦熱）外部熱源（環境溫度、陽光、燈光、取暖設備等）熱脹冷縮→變形05-Feb-23113機床熱變形精密加工熱變形引起的加工誤差占總加工誤差的40%～70%。2/5/2023114刀具熱變形刀具連續受熱變形（A線）刀具斷續受熱變形（C線）刀具冷卻（B線）由于刀體小，熱容量小，刀具溫升非常高。例如,用高速鋼車刀切削時：刀刃部分溫升可達700--800度；刀具伸長量可達0.03～0.05mm05-Feb-23115工件的熱變形對加工精度的影響工件均勻受熱（對于一些形狀簡單、對稱的零件，如軸、套筒等，加工時（如車削、磨削）切削熱能較均勻地傳入工件）可根據工件溫升ΔT來估算工件的熱變形量。直徑上的熱膨脹ΔD=αDΔT

長度上的熱伸長ΔL=αLΔT工件材料的熱膨脹系數05-Feb-23116工件不均勻受熱銑、刨、磨平面時，除在沿進給方向有溫度差之外，更嚴重的是工件單面受切削熱作用，上下表面間的溫度差導致工件中凸，以致中間被多切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產生中凹的形狀誤差。一般上下表面間的溫度差1℃，就會產生平面度誤差0.01mm05-Feb-231176、工件內應力引起的變形

內應力（殘余應力）：當外部載荷去除以后，仍然殘存在工件內部的應力。殘余應力是因為對工件進行熱加工或冷加工，使金屬內部宏觀的或微觀的組織發生不均勻的體積變化而產生的。內應力的重新分布引起工件的變形。可采取時效處理的方法去除。05-Feb-23118機床床身因內應力而變形05-Feb-23119第四節表面質量加工表面質量的基本概念表面質量對零件使用性能的影響影響表面粗糙度的工藝因素05-Feb-23120一、加工表面質量的基本概念表面質量是指機器零件加工后表面層的狀態。表面質量的主要內容有兩部分１、表面層的幾何形狀２、表面層的物理力學性能

05-Feb-23121１、表面層的幾何形狀表面粗糙度：是指表面微觀幾何形狀誤差，其波長L3<1mm，比值為L3/H3<50。宏觀幾何形狀偏差：實際宏觀幾何形狀與理想值之間的偏差——加工誤差，如平面度等。其波長L1>10mm，比值L1/H1>1000。表面波度：是介于加工精度和表面粗糙度之間的一種帶有周期性的幾何形狀誤差，其波長L2<1~10mm，比值在50≤L2/H2≤100005-Feb-23122L1H1H2L3H2305-Feb-23123２、表面層的物理力學性能表面層冷作硬化表面層金相組織的變化表面層殘余應力

零件在機械加工中表面層金屬產生強烈的冷態塑性變形后，引起的強度和硬度都有所提高的現象。由于切削熱引起工件表面溫升過高，表面層金屬發生金相組織變化的現象。由于加工過程中切削變形和切削熱的影響，工件表面層產生殘余應力。

05-Feb-23124二、表面質量對零件使用性能的影響對零件耐磨性的影響對零件疲勞強度的影響對零件耐腐蝕性能的影響對零件配合性質的影響05-Feb-23125零件表面質量對使用性能產生影響的原因承受載荷應力最大的表面層是金屬的邊界，機械加工后破壞了晶粒的完整性，從而降低了表面的某些機械性能。表面層有裂紋、加工痕跡等各種缺陷，在動載荷的作用下，可能引起應力集中而導致破壞。零件表面經過加工后，表面層的物理、機械、冶金和化學性能都變得和基體材料不同了。

05-Feb-231261、對零件耐磨性的影響在摩擦副的材料、熱處理情況和潤滑條件已經確定的情況下，零件的表面質量對耐磨性能起決定性的作用。

磨損過程的基本規律磨損量工作時間正常磨損階段最佳Ra最佳Ra:氣缸套內壁Ra0.2活塞銷外圓Ra0.105-Feb-231272、對零件疲勞強度的影響在周期性的交變載荷作用下，零件表面微觀不平與表面的缺陷一樣都會產生應力集中現象，而且表面粗糙度值越大，即凹陷越深和越尖，應力集中越嚴重，越容易形成和擴展疲勞裂紋而造成零件的疲勞損壞。05-Feb-231283、對零件耐腐蝕性能的影響零件表面粗糙度值越大，潮濕空氣和腐蝕介質越容易堆積在零件表面凹處而發生化學腐蝕，或在凸峰間產生電化學作用而引起電化學腐蝕，抗腐蝕性能差。05-Feb-231294、對零件配合性質的影響表面質量對零件的配合質量、密封性能及摩擦系數都有很大的影響。表面粗糙度值越大，初期磨損量越大，對動配合來說，使用不久就會使配合性質發生變化。05-Feb-23130三、影響表面粗糙度的工藝因素幾何因素物理因素工藝系統的振動05-Feb-231311、切削加工后的表面粗糙度幾何因素：刀具相對工件作進給運動時在加工表面上留下來的切削層殘留面積。

物理因素：切削加工后表面的實際粗糙度與理論粗糙度有比較大的差別。這主要是與被加工材料的塑性、切削時后刀面的擠壓、切削用量、冷卻潤滑液等物理因素的影響有關。

05-Feb-231322、磨削加工后的表面粗糙度幾何因素：砂輪結構、砂輪上磨粒的微刃形狀和分布。磨削表面是由砂輪上大量的磨粒刻劃出無數極細的溝槽形成的。單位面積上刻痕越多，即通過每單位面積的磨粒數越多，以及刻痕的等高性越好，粗糙度也就越低。05-Feb-23133磨削的物理因素大多數磨粒在滑擦作用下，被加工表面只有彈性變形，不產生切屑；在耕犁作用下，磨粒在工件表面上刻劃出一條溝痕，工件材料被擠向兩邊產生隆起，此時產生塑性變形但仍不產生切屑。磨削量是經過很多后繼磨粒的多次擠壓因疲勞而斷裂、脫落；所以加工表面的塑性變形很大，表面粗糙度值就大。05-Feb-23134磨削對表面粗糙度值主要影響因素：一、砂輪的粒度二、砂輪修整質量的影響