第11章機械加工質量

第一頁，共四十五頁。一目的與要求掌握機械加工精度的概念。了解在生產中影響機械加工的精度的主要因素。了解機械加工表面質量第二頁，共四十五頁。二教學內容機械加工精度概述

1加工精度和加工誤差

2機械加工的經濟精度

3工件加工精度的獲得方法影響加工精度的原因

1原始誤差

2工藝系統的幾何誤差

3減小或消除內應力的措施第三頁，共四十五頁。機械加工表面質量1加工表面質量的含義2影響機械加工表面質量的因素

a切削層殘留面積

b

表面層的加工硬化

c表面殘余應力

d表面層的金相組織變化與磨削燒傷

第四頁，共四十五頁。

三重點與難點掌握工藝系統靜誤差對加工精度的影響掌握工藝系統動誤差對加工精度的影響第五頁，共四十五頁。11.1機械加工精度概述11.1.1加工精度與加工誤差

加工精度：零件加工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。符合程度越高則加工精度就越高。

加工誤差：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。加工精度的高低是以加工誤差的大小來評價的。第六頁，共四十五頁。

11.1.1加工精度與加工誤差

“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。生產實際中用控制加工誤差的方法或現代主動適應加工方法來保證加工精度。第七頁，共四十五頁。

11.1.2機械加工的經濟精度

機械加工經濟精度是指某種加工方法，在正常生產條件下（采用符合質量標準的設備、工藝裝備、標準技術等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度第八頁，共四十五頁。

11.1.3工件加工精度的獲得方法

尺寸精度的獲得方法形狀精度的獲得方法位置精度的獲得方法

第九頁，共四十五頁。試切法調整法定尺寸刀具法自動控制法

第十頁，共四十五頁。機床運動軌跡法成形法仿形法展成法第十一頁，共四十五頁。一次安裝獲得法多次安裝獲得法

第十二頁，共四十五頁。

11.2影響加工精度的因素

零件的機械加工是在由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統中進行的。工藝系統中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為原始誤差。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。若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負荷的情況下檢驗的，稱為工藝系統靜誤差；若在有切削負荷情況下產生的則稱為工藝系統動誤差。第十三頁，共四十五頁。

11.2.1原始誤差的分類歸納

加工原理誤差工件裝夾誤差機床誤差工藝系統靜誤差夾具誤差原始誤差調整誤差刀具誤差

工藝系統受力變形工藝系統動誤差工藝系統熱變形刀具磨損度量誤差工件內應力引起的變形第十四頁，共四十五頁。

1

加工原理誤差加工原理是指加工表面的形成原理。加工原理誤差是指由于采用近似的加工方法所產生的誤差。為了獲得規定的加工表面，要求切削刃完全符合理論曲線的形狀，刀具和工件之間必須作相對準確的切削運動。但往往為了簡化機床或刀具的設計與制造，降低生產成本，提高生產率和方便使用而采用了近似的加工原理，在允許的范圍內存在一定的原理誤差。第十五頁，共四十五頁。

2工件裝夾誤差

工件裝夾誤差主要包括定位誤差和由于夾緊力過大而引起的夾緊誤差。工件裝夾誤差是指一批工件采用調整法加工時因定位不準確而引起的尺寸或位置的最大變動量。該誤差由基準不重合誤差和基準位移誤差構成。第十六頁，共四十五頁。

3工藝系統靜誤差

機床誤差夾具誤差刀具誤差

第十七頁，共四十五頁。

(1)機床誤差

機床誤差是指由機床制造、安裝和使用中的磨損造成的誤差。其中對加工精度影響較大的有：①

主軸回轉運動誤差；②機床導軌誤差；③傳動鏈誤差。第十八頁，共四十五頁。主軸回轉運動誤差主軸回轉運動誤差是指主軸的實際回轉軸線相對于平均回轉軸線（實際回轉軸線的對稱中心線）的變動量，有三種基本形式：徑向圓跳動；軸向竄動；角度擺動第十九頁，共四十五頁。

徑向圓跳動:

是指主軸瞬時回轉中心線相對平均回轉中心線所作的公轉運動，如圖11-1a）所示。軸向竄動:

是指瞬時回轉中心線相對于平均中心線在軸線方向上的變動，如圖11-1b）所示。

角度擺動:

是指主軸瞬時回轉中心線相對于平均中心線在角度方向上的偏移,如圖11-1）c所示。第二十頁，共四十五頁。a）徑向圓跳動b）軸向竄動c）角度擺動圖11-1主軸回轉誤差的基本形第二十一頁，共四十五頁。機床導軌誤差

導軌在水平面內彎曲，如圖11-2所示。導軌在垂直面內彎曲，如圖11-3所示。

導軌扭曲。如果前后導軌在垂直方向存在平行度誤差，如圖11-4所示。

注意誤差敏感方向

第二十二頁，共四十五頁。導軌在水平面內彎曲a）b）圖11-2導軌在水平面內彎曲第二十三頁，共四十五頁。導軌在垂直面內彎曲

a）b）圖11-3導軌在垂直面內彎曲第二十四頁，共四十五頁。導軌扭曲a）b）圖11-4導軌扭曲引起的加工誤差第二十五頁，共四十五頁。

傳動鏈誤差

加工螺旋面、齒輪、蝸輪等成形表面時，刀具和零件之間精確的運動關系——回轉運動速度與直線運動速度或回轉運動速度與回轉運動速度之間的恒定關系是由機床傳動系統即傳動鏈來保證的。傳動鏈誤差是指機床內聯系傳動鏈始末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。第二十六頁，共四十五頁。

(2)夾具誤差

夾具的誤差主要包括：①定位元件、刀具引導元件、分度機構、夾具體等的設計和制造誤差。②夾具裝配后，以上各種元件工作面間的位置誤差。③夾具在使用過程中工作表面的磨損。④夾具使用中工件定位基面與定位元件工作表面間的位置誤差。第二十七頁，共四十五頁。

（3）刀具誤差

一般刀具(如普通車刀、單刃鏜刀、平面銑刀等)的制造誤差對工件精度沒有直接影響。

定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、拉刀及槽銑刀等)的尺寸誤差直接影響加工工件的尺寸精度。第二十八頁，共四十五頁。

4調整誤差

在加工過程中，存在許多工藝系統的調整問題。例如：機床的調整、夾具的調整、刀具的調整等?？傊?，在機械加工的每一個工序中，總要進行這樣或那樣的調整工作。由于調整不可能絕對準確，也就帶來了調整誤差。第二十九頁，共四十五頁。

5．工藝系統動誤差

(1)工藝系統受力變形機械加工過程中，工藝系統在切削力、夾緊力、傳動力、重力和慣性力等外力作用下，會產生變形，破壞刀具和零件之間的正確位置關系，使零件產生加工誤差。第三十頁，共四十五頁。

(1)工藝系統受力變形①工藝系統剛度。剛度是指彈性系統受力后抵抗變形的能力；工藝系統剛度是指垂直作用于工件加工表面（加工誤差敏感方向）的徑向分力與工藝系統在該方向的變形之間的比值。

（11-1）式中——工藝系統的剛度（）；

——沿變形方向上的靜載荷大?。ǎ?；

——靜變形量（）。第三十一頁，共四十五頁。

工藝系統在某處的法向(誤差敏感方向)總變形是各個組成環節在同一位置處法向變形的疊加，即：

（11-2）式中——機床的變形量（）；

——刀架的變形量（）；

——夾具的變形量（）；

——工件的變形量（）。

第三十二頁，共四十五頁。

而各組成部分的剛度為：，，，（11-3）

式中——機床的剛度（）；

——刀架的剛度（）；

——夾具的剛度（）；

——工件的剛度（）。工藝系統剛度的一般計算式為：

（11-4）

第三十三頁，共四十五頁。②

切削力大小變化引起的加工誤差——誤差復映現象。誤差復映現象是指由于毛坯加工余量和材料硬度的變化，引起了切削力和工藝系統受力變形的變化，因而使加工后工件的尺寸誤差和形狀誤差產生了與毛坯誤差相似的現象。第三十四頁，共四十五頁。

以切削一個有橢圓形圓度誤差的工件毛坯為例:如圖11-5所示,設毛坯最大背吃刀量為ap1,最小背吃刀量為ap2,則毛坯誤差。切削毛坯時,在最大和最小背吃刀量時產生的工藝系統的受力變形為、引起的工件誤為。與的比值稱為誤差復映系數，該值反映了誤差復映程度。即：（11-5）

第三十五頁，共四十五頁。由于總小于，所以總是小于1。

圖11-5毛坯的誤差復映第三十六頁，共四十五頁。

③切削力作用點位置變化引起的加工誤差圖11-6受力點變化引起的變形第三十七頁，共四十五頁。

④慣性力產生的加工誤差a）b）c）

圖11-7慣性力引起的加工誤差第三十八頁，共四十五頁。

(2)工藝系統熱變形①工藝系統的熱源工藝系統的熱源可分為內部熱源和外部熱源兩大類。②機床受熱變形產生的加工誤差例如：軸承摩擦發熱、機床導軌副的摩擦熱等。③工件熱變形引起的加工誤差④刀具熱變形引起的加工誤差第三十九頁，共四十五頁。

（3）工件內應力引起的變形

毛坯制造時產生的內應力。如圖11-9工件冷校直時產生的內應力工件切削時產生的內應力內應力是指當外部載荷去除后，仍殘存在工件內部的應力。圖11-9床身內應力重新分布引起的床身變形第四十頁，共四十五頁。11.2.2提高加工精度的工藝措施1．減少誤差法如圖11-10

2．誤差補償法如圖11-11

3．誤差轉移法如圖11-12

4．誤差均分法第四十一頁，共四十五頁。圖11-10反拉法切削細長軸圖11-12利用鏜模轉移機床誤差

圖11-11通過導軌凸起補償橫梁變形第四十二頁，共四十五頁