《机械制造工艺与设备》图文课件ppt-第9章.ppt

9.1 机械加工质量概述机械加工质量概述9.2 影响加工精度的因素影响加工精度的因素9.3 影响表面质量的因素影响表面质量的因素9.1 9.1 机械加工质量概述机械加工质量概述9.1.1 9.1.1 加工精度加工精度1.1.加工精度的概念加工精度的概念 加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）与理想几何参数的符合程度它们之间的偏离程度称为加工相互位置）与理想几何参数的符合程度它们之间的偏离程度称为加工误差加工精度加工精度加工精度加工精度1 12 23 3尺寸精度尺寸精度形状精度形状精度位置精度位置精度试切法试切法定尺寸刀具法定尺寸刀具法调整法调整法自动获得法自动获得法获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法机床运动轨迹法机床运动轨迹法成形法成形法仿形法仿形法展成法展成法获得形状精度的方法获得形状精度的方法2.2.获得加工精度的方法获得加工精度的方法3 3）获得位置精度的方法）获得位置精度的方法获得位置精度的方法如下：获得位置精度的方法如下：（1 1）根据工件加工过的表面进行找正的方法根据工件加工过的表面进行找正的方法。

2 2）用夹具安装工件，工件的位置精度由夹具来保证用夹具安装工件，工件的位置精度由夹具来保证9.1.2 9.1.2 表面质量表面质量 表面质量包含表面层的表面质量包含表面层的几何特征和表面层金属的物几何特征和表面层金属的物理力学性能两个方面的内容理力学性能两个方面的内容 1 1）表面层的几何特征）表面层的几何特征 表面层的几何特征如图表面层的几何特征如图所示表面层的几何特征表面层的几何特征表面波度和表面粗糙度的示意关系表面波度和表面粗糙度的示意关系 （1 1）表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面的微观几何形状误差表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面的微观几何形状误差它的评定参数主要是轮廓算术平均偏差它的评定参数主要是轮廓算术平均偏差Ra （2 2）表面波度表面波度是介于宏观形状误差与微观表面粗糙度）表面波度表面波度是介于宏观形状误差与微观表面粗糙度之间的周期性形状误差它主要是由机械加工过程中工艺系统低频振动之间的周期性形状误差它主要是由机械加工过程中工艺系统低频振动造成的，应作为工艺缺陷设法消除表面波度和表面粗糙度的示意关系造成的，应作为工艺缺陷设法消除表面波度和表面粗糙度的示意关系如图所示如图所示。

（3 3）表面纹理方向表面纹理方向是指表面刀纹的方向，它取）表面纹理方向表面纹理方向是指表面刀纹的方向，它取决于表面形成所采用的机械加工方法一般对运动副或密封件要求决于表面形成所采用的机械加工方法一般对运动副或密封件要求纹理方向纹理方向1 1表面层金属的加工硬表面层金属的加工硬化（冷作硬化）在化（冷作硬化）在机械加工过程中，工机械加工过程中，工件表面层金属都会有件表面层金属都会有一定程度的冷作硬化，一定程度的冷作硬化，使表面层金属的显微使表面层金属的显微硬度有所提高硬度有所提高2 2表面层金属的产生残表面层金属的产生残余应力由于切削力余应力由于切削力和切削热的综合作用，和切削热的综合作用，表面层金属晶格发生表面层金属晶格发生不同程度的塑性变形，不同程度的塑性变形，使表面层金属产生残使表面层金属产生残余应力3 3表面层金属的金相组表面层金属的金相组织变化在机械加工织变化在机械加工过程中，由于切削热过程中，由于切削热的作用会使表面层金的作用会使表面层金属的金相组织发生变属的金相组织发生变化2 2）表面层金属的物理力学性能）表面层金属的物理力学性能 机械加工过程中，由于切削力和切削热的综合作用，工件机械加工过程中，由于切削力和切削热的综合作用，工件表面层金属的物理力学性能发生一定的变化，主要体现在以下表面层金属的物理力学性能发生一定的变化，主要体现在以下几个方面：几个方面：表面粗糙度对零件耐磨性的表面粗糙度对零件耐磨性的影响影响表面粗糙度对零件耐磨性表面粗糙度对零件耐磨性的影响很大。

一般来说，的影响很大一般来说，表面粗糙度越小，其耐磨表面粗糙度越小，其耐磨性越好但是表面粗糙度性越好但是表面粗糙度太小，因接触面容易发生太小，因接触面容易发生分子黏结，且润滑液不易分子黏结，且润滑液不易储存，使得磨损反而增储存，使得磨损反而增 加因此，就磨损而言，加因此，就磨损而言，存在一个最优表面粗糙存在一个最优表面粗糙度表面层金属的加工硬化对零表面层金属的加工硬化对零件疲劳强度的影响件疲劳强度的影响表面纹理方向能影响两个表面纹理方向能影响两个金属表面的实际接触面积金属表面的实际接触面积和润滑液的存留情况轻和润滑液的存留情况轻载时，若两个金属表面的载时，若两个金属表面的纹理方向与相对运动方向纹理方向与相对运动方向一致，则磨损最小；重载一致，则磨损最小；重载时，摩擦副的两个金属表时，摩擦副的两个金属表面的纹理方向相互垂直，面的纹理方向相互垂直，且运动方向平行于下表面且运动方向平行于下表面的纹理方向时，磨损最的纹理方向时，磨损最小表面层金属的加工硬化对表面层金属的加工硬化对零件耐磨性的影响零件耐磨性的影响表面层金属的加工硬化一表面层金属的加工硬化一般能使其耐磨性提高其般能使其耐磨性提高其主要原因是加工硬化使表主要原因是加工硬化使表面层金属的显微硬度提高，面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形，故接触部分的弹性变形，故可减少磨损。

可减少磨损2.2.表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件使用性能的影响1 1）表面质量对零件耐磨性的影响）表面质量对零件耐磨性的影响表面质量对零件耐磨性的影响如下：表面质量对零件耐磨性的影响如下：表面粗糙度对零件疲劳强度表面粗糙度对零件疲劳强度的影响的影响在交变载荷作用下，零件在交变载荷作用下，零件表面粗糙处，划痕、裂纹表面粗糙处，划痕、裂纹等缺陷易形成应力集中，等缺陷易形成应力集中，并在表面生成疲劳裂纹，并在表面生成疲劳裂纹，造成零件的疲劳破坏减造成零件的疲劳破坏减小表面粗糙度可以提高零小表面粗糙度可以提高零件的疲劳强度件的疲劳强度表面层金属的加工硬化对零表面层金属的加工硬化对零件疲劳强度的影响件疲劳强度的影响表面层金属加工硬化层能表面层金属加工硬化层能阻碍已有裂纹的继续扩大阻碍已有裂纹的继续扩大和新裂纹的产生，有助于和新裂纹的产生，有助于提高疲劳强度但表面层提高疲劳强度但表面层金属的加工硬化程度过金属的加工硬化程度过大，反而易产生裂纹，故大，反而易产生裂纹，故其加工硬化程度应控制在其加工硬化程度应控制在一定范围内一定范围内表面层金属产生的残余应表面层金属产生的残余应力对零件疲劳强度的影响力对零件疲劳强度的影响由于疲劳破坏是从零件表由于疲劳破坏是从零件表面开始的，当表面层金属面开始的，当表面层金属产生残余压应力时，能延产生残余压应力时，能延缓零件疲劳裂纹的产生、缓零件疲劳裂纹的产生、扩展，使疲劳强度提高；扩展，使疲劳强度提高；当表面层金属产生残余拉当表面层金属产生残余拉应力时，容易使零件表面应力时，容易使零件表面产生裂纹而降低疲劳强度。

产生裂纹而降低疲劳强度2 2）表面质量对零件疲劳强度的影响）表面质量对零件疲劳强度的影响表面质量对零件疲劳强度的影响如下：表面质量对零件疲劳强度的影响如下：3 3）表面质量对零件耐腐蚀性的影响）表面质量对零件耐腐蚀性的影响 零件的耐腐蚀性在很大程度上取决于零件的表面粗糙度零件的耐腐蚀性在很大程度上取决于零件的表面粗糙度大气里所含气体和液体与金属表面接触时，会凝聚在金属表面大气里所含气体和液体与金属表面接触时，会凝聚在金属表面上而使金属腐蚀表面粗糙度越大，越容易积聚腐蚀性物质，上而使金属腐蚀表面粗糙度越大，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈因此，减小零件表面粗糙凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈因此，减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能度，可以提高零件的耐腐蚀性能4 4）表面质量对零件配合精度的影响）表面质量对零件配合精度的影响 零件间的配合关系是用过盈量或间隙量来表示的对于间零件间的配合关系是用过盈量或间隙量来表示的对于间隙配合的表面，如果太粗糙，初期磨损量就很大，配合表面很隙配合的表面，如果太粗糙，初期磨损量就很大，配合表面很快就会被磨损而使间隙迅速增大，从而改变配合性质，降低配快就会被磨损而使间隙迅速增大，从而改变配合性质，降低配合精度；对于过盈配合的表面，表面粗糙度越大，两表面相配合精度；对于过盈配合的表面，表面粗糙度越大，两表面相配合时表面凸峰就越易被挤掉，从而使实际过盈量减少，降低连合时表面凸峰就越易被挤掉，从而使实际过盈量减少，降低连接强度，影响配合的可靠性。

因此，配合质量要求高时，表面接强度，影响配合的可靠性因此，配合质量要求高时，表面粗糙度要小粗糙度要小与工艺系统本身初始状与工艺系统本身初始状态有关的几何误差，即态有关的几何误差，即加工原理误差、机床误加工原理误差、机床误差、刀具误差和夹具误差、刀具误差和夹具误差影响加工精度的的因素影响加工精度的的因素与加工过程有关的动与加工过程有关的动误差，即工艺系统受误差，即工艺系统受力变形引起的误差、力变形引起的误差、工艺系统受热变形引工艺系统受热变形引起的误差、刀具磨损起的误差、刀具磨损和测量误差和测量误差9.2 9.2 影响加工精度的因素影响加工精度的因素9.2.1 9.2.1 加工原理误差加工原理误差 加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差例如，在实际生产中，同一模数的齿轮铣进行加工而产生的误差例如，在实际生产中，同一模数的齿轮铣刀一般只有把，每一把铣刀只能加工该模数一定齿数范围内的齿刀一般只有把，每一把铣刀只能加工该模数一定齿数范围内的齿轮，其齿形曲线是按该范围内最小齿数的齿形制造的，而实际上同轮，其齿形曲线是按该范围内最小齿数的齿形制造的，而实际上同一模数的齿轮、齿数不同，渐开线齿形就不同，因此，在加工其他一模数的齿轮、齿数不同，渐开线齿形就不同，因此，在加工其他齿数的齿轮时就存在着不同程度的加工原理误差。

又如，在数控机齿数的齿轮时就存在着不同程度的加工原理误差又如，在数控机床上用直线插补或圆弧插补方法加工复杂曲面，在普通米制丝杠的床上用直线插补或圆弧插补方法加工复杂曲面，在普通米制丝杠的车床上加工英制螺纹等，同样产生加工原理误差车床上加工英制螺纹等，同样产生加工原理误差 采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓，虽然会带来加工原采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓，虽然会带来加工原理误差，但可以简化机床或刀具的结构，有时反而能得到较高的加理误差，但可以简化机床或刀具的结构，有时反而能得到较高的加工精度，并且能提高生产率，使工艺过程更为经济因此，只要加工精度，并且能提高生产率，使工艺过程更为经济因此，只要加工原理误差在允许的加工精度范围内，采用近似加工在生产中仍可工原理误差在允许的加工精度范围内，采用近似加工在生产中仍可得到广泛的应用得到广泛的应用9.2.2 9.2.2 机床误差机床误差 机床误差包括机床安装误差、制造误差以及使用中的磨损机床误差包括机床安装误差、制造误差以及使用中的磨损机床误差的项目很多，这里着重分析对工件加工精度影响较大机床误差的项目很多，这里着重分析对工件加工精度影响较大的机床主轴回转误差、机床导轨误差和机床传动链误差。

的机床主轴回转误差、机床导轨误差和机床传动链误差1.1.机床主轴回转误差机床主轴回转误差1 1）机床主轴回转误差的概念与形式）机床主轴回转误差的概念与形式 机床主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴机床主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移在理想情况下，机床主轴回转时其轴线在空间的位线的漂移。