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数控加工工艺学第4章 数控加工工艺基础4.1 数控加工工艺概述4.2 数控加工工艺分析4.3 数控加工工艺路线的拟定4.4 数控加工工序设计4.5 对刀点和换刀点的确定4.6 数控加工工艺文件4.7 数控编程数学基础4.8 机械加工精度及表面质量一、数控加工工艺的基本特点与普通加工工艺相比，数控加工工艺有如下基本特点1．加工工艺的内容十分具体2．工艺要求相当准确而严密 二、数控加工工艺的主要内容 数控加工工艺主要包括以下内容：(1) 选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容2) 对零件图样进行分析，明确加工内容及技术要求4.1 数控加工工艺概述(3) 确定零件的加工方案，拟定加工工艺路线如划分工序，安排加工顺序等4) 设计加工工序，如工步划分、工件的定位与夹具的选择、刀具的选择，切削用量的选择等5) 处理特殊工艺问题，如对刀点、换刀点的选择、刀具补偿和走刀路线的确定等6) 分配数控加工中的误差7) 处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件 4.1 数控加工工艺概述 数控加工工艺分析主要包括3个方面的内容，即选择适合数控加工的零件、确定数控加工的内容和数控加工零件的工艺性分析。

一、选择适合数控加工的零件 数控加工的零件按适应程度分以下3类 1．最适应类（1）形状复杂、加工精度高，用普通机床无法加工或虽能加工但质量难以保证的零件2）具有复杂曲线或曲面轮廓的零件3）具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不敞开内腔的壳体或盒形零件4）必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多道工序的零件4.2 数控加工工艺分析2．较适应类(1)价值高且在普通机床上加工时极易受人为因素（如工人技术水平高低、情绪波动、体力强弱等）干扰的零件2)在普通机床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件3)需要多次更改设计后才能定型的零件4)在普通机床上加工需要作很长时间调整的零件5)在普通机床上加工效率低、工人劳动强度大的零件4.2 数控加工工艺分析3．不适应类(1)生产批量大（不排除其中个别工序采用数控加工）2)装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件3)加工余量极不稳定，且在数控机床上无检测系统可自动调整零件坐标位置的零件4)必须用特定工艺装备协调加工的零件4.2 数控加工工艺分析二、确定数控加工的内容判断一个零件中哪些工序最适合、最需要进行数控加工，一般可根据下列原则进行。

1)是否为普通机床无法加工的内容2)是否为普通机床难以加工、质量也难以保证的内容3)是否为普通机床加工效率低、工人劳动强度大的内容4.2 数控加工工艺分析相比之下，下列一些内容不宜采用数控加工1)占机调整时间长的内容，如以毛坯粗基准定位加工第一个精基准2)加工部位分散，不能在一次安装中完成较多加工的内容3)编程获取数据困难的型面、轮廓4)加工余量大且不均匀的粗加工4.2 数控加工工艺分析三、数控加工零件的工艺性分析零件的工艺性分析是从加工制造的角度对零件进行分析，主要内容包括零件图的工艺性分析和零件结构工艺性分析两方面内容1．零件图的工艺性分析(1)零件图的完整性与正确性分析2)尺寸标注分析3)零件技术要求分析4)零件材料分析4.2 数控加工工艺分析2．零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性采用数控加工时，必须注意零件设计的合理性，必要时，还应在基本不改变零件性能的前提下，对零件的结构形状及尺寸进行修改，具体可参照以下几点1）尽量工序集中，以充分发挥数控机床的特长，提高精度和效率2）采用标准刀具、减少刀具规格与种类。

3）减少机床调整，缩短辅助时间4）利于减少编程工作量5）利于减少加工劳动量6）利于保证定位刚度和刀具刚度，以提高加工精度4.2 数控加工工艺分析表4-1为对一些原始零件结构进行修改以适应数控加工的实例4.2 数控加工工艺分析工艺路线的拟定是制定工艺规程的一项重要内容其主要内容有选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等一、定位基准的选择定位基准分为粗基准和精基准以未加工过的表面进行定位的基准称为粗基准，以已加工过的表面进行定位的基准称为精基准4.3 数控加工工艺路线的拟定1．粗基准的选择原则工件加工的第一道工序的定位基准即粗基准，具体选择时应参考下列原则1) 对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证加工表面和不加工表面间的相互位置精度要求，应选择不加工表面为基准面如果工件上有多个不加工面，则应选择其中与加工表面位置精度要求较高的表面作为粗基准2) 对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各表面的加工余量在分配余量时，应注意两点：① 选择毛坯余量最小的表面作为粗基准；② 选择工件上重要的表面作为粗基准粗基准应避免重复使用。

4.3 数控加工工艺路线的拟定2．精基准的选择原则选择精基准的目的是使装夹方便可靠，以保证加工精度具体遵循以下原则1) 基准重合原则2) 基准统一原则3) 互为基准原则4) 自为基准原则4.3 数控加工工艺路线的拟定二、加工方法的选择1．加工经济精度和经济粗糙度所谓加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度而经济粗糙度是指在正常的加工条件上，所能保证的粗糙度值4.3 数控加工工艺路线的拟定表4-2~表4-4分别列出外圆、圆柱孔和平面3种典型表面的加工方法和各种加工方法所能达到的加工经济精度和经济粗糙度4.3 数控加工工艺路线的拟定2．加工方法的选择满足同样精度要求的加工方法有若干种，所以选择时还应考虑以下因素1）所选择的加工方法能否达到零件精度的要求2）零件材料的加工性能如何3）生产率对加工方法有无特殊要求4）本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何4.3 数控加工工艺路线的拟定三、加工阶段的划分加工过程划分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工4个阶段1）粗加工阶段 粗加工阶段的主要任务是去除各表面的大部分余量。

2）半精加工阶段 半精加工阶段的任务是达到一定的精度要求，留有一定的精加工余量，并为主要表面的精加工作准备3）精加工阶段 精加工阶段的任务是达到零件的全部技术要求（主要是保证主要表面的加工质量）4）光整加工阶段 其主要目的是提高尺寸精度、减小表面粗糙度4.3 数控加工工艺路线的拟定划分加工阶段的好处有以下几个方面1)有利于保证加工质量2)可以合理地使用设备3)便于安排热处理工序4)便于及时发现毛坯的缺陷4.3 数控加工工艺路线的拟定四、工序的划分1．工序的划分原则工序的划分可采用工序集中原则和工序分散原则1) 工序集中原则工序集中原则是指使每道工序包括尽可能多的内容，因而使总工序数减少工序集中特点是工序数目少、工序内容复杂2) 工序分散原则工序分散原则是指将工件的加工分散在较多工序内进行，每道工序的加工内容很少工序分散的特点是工序数目多，工序内容简单4.3 数控加工工艺路线的拟定2．工序的划分方法(1)按安装次数分以一次安装所完成的那一部分加工作为一道工序2)按所用刀具分以同一把刀具完成的那一部分加工作为一道工序3)按加工部位分以完成相同型面的那一部分工艺过程作为一道工序。

4)按粗、精加工分即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序4.3 数控加工工艺路线的拟定五、加工顺序的安排1．切削加工顺序的安排(1)先加工基准面，再加工其他表面2)先安排粗加工工序，后安排精加工工序3)先加工主要表面，后加工次要表面4)一般情况下，先加工平面，后加工孔4.3 数控加工工艺路线的拟定2．热处理及表面处理工序的安排为了改善切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火、调质等），应安排在切削加工之前为了消除毛坯在制造和机械加工过程中产生的内应力而进行的热处理工序（如人工时效、退火、正火等），最好安排在粗加工之后，精加工之前对于一般铸件，常在精加工前或粗加工后安排一次时效处理；对于精度要求较高的零件，在半精加工后尚需再安排一次时效处理.对于一些刚性较差、精度要求极高的重要零件（如精密丝杠、主轴等），常常在每个加工阶段后都安排一次时效处理4.3 数控加工工艺路线的拟定3．辅助工序的安排辅助工序主要包括检验、去毛刺、倒棱、平衡、防锈和清洗等其中检验工序是保证产品质量合格的关键工序之一，一般安排在粗加工全部结束后、精加工之前、重要工序之后、工件在不同车间之间转移前后和工件全部加工结束后。

切削加工之后，应安排去毛刺处理工件在进入装配之前，一般应安排清洗4．数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其他普通工序，若衔接不好就容易产生矛盾，影响加工过程因此，最好的方法是建立相互状态要求，使各工序之间达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据4.3 数控加工工艺路线的拟定一、加工余量的确定1．加工余量的概念加工余量是指加工过程中，所切去的金属层厚度加工余量有工序余量与加工总余量之分每一道工序所切除的金属层厚度称为工序余量，其值等于前后工序基本尺寸之差毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量加工总余量和工序余量的关系可用下式表示：4.4 数控加工工序设计工序余量有标称余量（简称余量）、最大余量和最小余量的区别（如图4-1） 4.4 数控加工工序设计工序余量有标称余量（简称余量）、最大余量和最小余量的区别（如图4-1）图4-1 加工余量与工序公差的关系余量公差的大小等于本道工序尺寸公差与上道工序尺寸公差之和即：4.4 数控加工工序设计2．影响加工余量的因素影响加工余量的因素有下列几种1)前道工序加工后的表面上有微观的表面粗糙度Ra和表面缺陷层Da，如图4-2(a)所示。

2)前道工序的表面尺寸公差Ta 本工序余量应包含上道工序的尺寸公差Ta3)前道工序的相对位置尺寸公差ρa，如图4-2(a)所示如直线度、同轴度、垂直度误差等4)本工序加工时的安装误差 包括定位误差、装夹误差及夹具本身的误差如图4-2(b)所示4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-2 影响加工余量的因素3．确定加工余量的方法(1)经验估算法经验估算法是根据经验确定加工余量的方法2)查表修正法查表修正法是以生产实践和试验研究积累的有关加工余量的资料数据为基础，并结合实际情况进行适当修正来确定加工余量的方法3)分析计算法分析计算法根据加工余量计算公式和一定的试验资料，通过计算确定加工余量的一种方法4.4 数控加工工序设计此外，在确定加工余量时，还应注意以下几个问题1)采用最小加工余量原则 (2)余量充分且应包含热处理变形3)大零件取大余量4)总加工余量和工序余量要分别确定4.4 数控加工工序设计二、工序尺寸及公差的确定1．工艺尺寸链的基本概念(1)尺寸链的定义 在零件加工或装配过程中，由相互联系形成的封闭尺寸组称为尺寸链如4－3所示4.4 数控加工工序设计图4-3 零件加工过程中的尺寸链(2)尺寸链的组成。

按各尺寸在工艺尺寸链中的作用可分为环、封闭环、组成环、增环、减环和补偿环列入工艺尺寸链中的每一个尺寸称为工艺尺寸链的环② 封闭环尺寸链中在加工过程最后间接获得的尺寸（环）称为封闭环封闭环一般用字母加下标“0”表示如图4-3中A0③ 组成环尺寸链中直接获得的并对封闭环有影响的全部环（即除封闭环以外的其他所有环）都称为组成环如图4-3中A1和A2④ 增环尺寸链中的组成环由于其变动引起封闭环同向变动，则该组成环为增环如图4-3中A1⑤ 减环尺寸链中的组成环由于其变动引起封闭环反向变动，则该组成环为减环，如图4-3中A2⑥ 补偿环尺寸链中预先选定的某一组成环，可以通过改变其大小或位置，使封闭环达到规定的要求4.4 数控加工工序设计在尺寸链图上，先给封闭环任一方向画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路依次给每个组成环画出箭头，凡箭头方向与封闭环的箭头方向相同的为减环，箭头方向相反的为增环，如图4-4所示4.4 数控加工工序设计图4-4 工艺尺寸链的组成及组成环增减性的判别(3)尺寸链的特征工艺尺寸链的主要特征是封闭性和关联性① 封闭性尺寸链中各尺寸首尾相接组成封闭的链环② 关联性任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化，必将影响间接保证的尺寸及其精度，且彼此间具有特定的函数关系。

4)尺寸链的建立尺寸链的建立一般按照以下步骤① 封闭环的确定② 组成环的查找③ 区分增减环 4.4 数控加工工序设计2．尺寸链的计算公式尺寸链的计算，是指计算封闭环与组成环的基本尺寸、公差及极限偏差之间的关系计算方法分为极值法和概率（统计）法极值法多用于环数少的尺寸链，概率（统计）法多用于环数多的尺寸链目前生产中，一般采用极值法1)封闭环的基本尺寸计算 封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和即：4.4 数控加工工序设计(2)极限尺寸的计算 封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和即:封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和即:4.4 数控加工工序设计(3)封闭环上下偏差的计算 封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和；封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和，即：4.4 数控加工工序设计(4)封闭环的公差计算封闭环的公差等于所有组成环公差之和即:4.4 数控加工工序设计3．尺寸链的计算形式在尺寸链计算时，有以下3种情况：(1)正计算。

已知各组成环尺寸、公差及极限偏差，求封闭环基本尺寸、公差及极限偏差2)反计算已知封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差，求各组成环的基本尺寸、公差和极限偏差3)中间计算已知封闭环和部分组成环的基本尺寸、公差及极限偏差，求其余组成环的基本尺寸、公差及极限偏差4.4 数控加工工序设计4．尺寸链的分析和计算 (1)基准重合时工序尺寸及公差的计算在这种情况下，各工序的加工尺寸取决于各工序的加工余量，其公差则由该工序所采用的加工方法的经济精度决定其计算顺序是先确定各工序余量的基本尺寸，再由后往前逐个工序推算，即由零件的设计尺寸开始，由最后一道工序开始向前推算，直至毛坯尺寸4.4 数控加工工序设计解: 首先，通过查表和凭经验确定毛坯总余量及其公差、工序余量以及工序的经济精度和公差值（表4-5），然后，计算工序基本尺寸，结果列于表4-5中4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计(2)基准不重合时工序尺寸及公差的计算 零件的加工中，当加工表面的定位基准或测量基准与设计基准不重合时，就需要进行尺寸换算以求得其工序尺寸及公差① 定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸换算4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-5 定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算解4.4 数控加工工序设计② 测量基准与设计基准不重合时的工序尺寸换算。

4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-6 测量基准与设计基准不重合时的尺寸计算4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计③ 中间工序的工序尺寸及其公差的求解计算4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-7 插键槽时工序尺寸的计算4.4 数控加工工序设计三、工件的定位基准与夹紧方案的确定工件的定位基准与夹紧方案的确定，应遵循有关定位基准的选择与工件夹紧的基本要求此外，还应注意以下几点：（1）力求设计基准、工艺基准与编程原点统一2）尽量减少工件的装夹次数和辅助时间，即尽可能在工件的一次装夹中加工出工件上全部或大部分待加工表面3）避免采用人工调整方案，以充分发挥数控机床的效能4）对于加工中心，工件在工作台上的安放位置要兼顾各个工位的加工，要考虑刀具长度及其刚度对加工质量的影响4.4 数控加工工序设计四、走刀路线和工步顺序的确定确定走刀路线时应注意以下几点1．保证零件的加工精度和表面粗糙度对于数控铣削，顺铣优点多于逆铣，所以应尽量采取顺铣的走刀路线加工方案对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料的铣削，建议也采用顺铣加工。

零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，则采取逆铣较为有利加工位置精度要求较高的孔系时，应特别注意安排孔的加工顺序4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-8 孔位置精度的保证图4-8(a)所示零件上6个尺寸相同的孔，有两种走刀路线按图4-8(b)所示路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，x向反向间隙会使定位误差增加，从而影响5、6孔与其他孔的位置精度按图4-8(c)所示路线加工时，加工完4孔后往上多移动一段距离至P点，然后折回来在5、6孔处进行定位加工，从而使各孔加工进给方向一致，避免反向间隙的引入4.4 数控加工工序设计2．寻求最短走刀路线，减少刀具空行程时间如图4-9(a)所示加工零件的孔系，图4-9(b)所示的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔若改用图4-9(c)的走刀路线，可使各孔间距减小，空行程最短，从而节省定位时间，提高加工效率4.4 数控加工工序设计图4-9 最短走刀路线示例3．最终轮廓一次走刀完成为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来图4-10 三种方案中，图4-10(a)方案最差，图4-10(c)方案最佳。

4.4 数控加工工序设计图4-10 最终轮廓走刀示例五、机床和工艺装备的选择1．机床的选择机床设备的选择对工序的加工质量、生产率和经济性有很大的影响为使所选定的机床能符合工序的要求，必须考虑下列因素：（1）机床的工作精度应与工序的加工精度相适应2）机床工作区的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应3）机床的功率与刚度应与工序的性质和合理的切削用量相适应4）机床的生产率应与工件的生产计划相适应4.4 数控加工工序设计2．夹具的选择数控加工的特点对夹具提出两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件与机床坐标系的尺寸除此之外，重点考虑以下几点：(1)单件小批量生产时，应优先考虑使用组合夹具、通用夹具和可调夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用2)成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单3)为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高4)装卸工件要方便可靠，以缩短辅助时间5)夹具上各零部件不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具敞开性要好4.4 数控加工工序设计3．刀具的选择一般应优先采用标准刀具，必要时也可采用各种高效的复合刀具及其他一些专用刀具。

此外，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷刀具等刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求，刀具材料应与工件材料相适应关于车刀、铣刀的类型及其规格的选择将在第5章中详细介绍4．量具的选择数控加工一般采用通用量具，如游标卡尺、百分表等对于成批生产和大批大量生产部分数控工序，应采用各种量规和一些高生产率的专用量具和量仪等量具精度必须与加工精度相适应4.4 数控加工工序设计六、切削用量的确定1．切削用量的选择原则对于粗加工，要尽可能保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度提高切削速度、增大进给量和背吃刀量，都能提高金属切除率对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的则是背吃刀量所以，在选择粗加工切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，其次考虑采用大的进给量，最后才能根据刀具耐用度的要求，选定合理的切削速度半精加工尤其是精加工，一般多采用较小的背吃刀量和进给量用硬质合金刀具进行精加工时一般多采用较高的切削速度；高速钢刀具则一般多采用较低的切削速度4.4 数控加工工序设计此外，除遵循上述一般原则外，选择切削用量时还应考虑下列因素1) 刀具的差异。

不同生产厂家生产的刀具质量差异较大，所以切削用量必须根据实际所用刀具和现场经验加以修正2) 机床特性 切削用量受机床功率和刚性的限制，必须在机床说明书规定的范围内选取3) 数控机床的生产率 数控机床的工时费用较高，刀具损耗费用所占比重较低，应尽量用高的切削用量，通过适当降低刀具寿命来提高数控机床的生产率4.4 数控加工工序设计2．切削用量的确定(1) 背吃刀量ap的确定 在粗加工时，一次走刀应尽可能切去全部加工余量，在中等功率机床上，ap可达8～10mm半精加工时，ap可达0.5～2mm精加工时，ap可达0.2～0.4mm在工艺系统刚性不足或加工余量太大，或加工余量极不均匀时，可分几次走刀进行2) 进给量f的选择 粗加工时，对工件表面质量没有太高要求，这时切削力往往很大，合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量这一进给量要受到下列一些因素的限制：机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度及工件的装夹刚度等精加工时，最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制4.4 数控加工工序设计(3) 切削速度vc的确定根据已选定的切削深度ap、进给量f及刀具耐用度T，就可以按下列公式计算切削速度vc。

即：4.4 数控加工工序设计一、数控加工中有关对刀的概念1．刀位点刀位点代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点尖形车刀刀位点为刀尖点；刀尖带圆弧时刀位点为圆弧中心；钻头刀位点为钻尖；平底立铣刀刀位点为端面中心；球头铣刀刀位点为球心4.5 对刀点和换刀点的确定2．起刀点起刀点是刀具相对零件的起点，即零件加工程序开始时刀位点的起始位置，并且大多时候还是程序运行的终点，有时也指一段循环程序的起点3．对刀点与对刀对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的点对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系对刀点和起刀点是两个不同的概念，尽管在编程中它们常常选在同一点，但有时对刀点是不能作为起刀点的4.5 对刀点和换刀点的确定4．对刀基准（点）对刀基准（点）是对刀时为确定对刀点位置所依据的基准该基准可以是点，也可以是线或面，可设在工件、夹具或机床上图4-11表示工件坐标系圆度、刀位点、起刀点、对刀点、对刀基准点和对刀参考点之间的关系与区别其中，O1为对刀基准点；O为工件坐标系原点；A为对刀点，也是起刀点和此时的刀位点5．对刀参考点对刀参考点是用来表示刀架、刀台或刀盘在机床坐标系内的位置参考点，即CRT上显示的机床坐标系下坐标值表示的点，也称刀架中心或刀具参考点，如图4-11所示B点。

6．换刀点换刀点是数控程序中指定用于换刀的位置点不能将换刀点和对刀点的概念混淆4.5 对刀点和换刀点的确定4.5 对刀点和换刀点的确定图4-11 有关对刀各点的关系二、对刀点的选择与对刀 选择对刀点时要考虑到找正容易、编程方便、对刀误差小，加工时检查方便可靠具体选择原则如下：（1）刀具的起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上2）对刀点应选在机床上容易找正的位置，并便于观察和检测3）对于建立绝对坐标系的数控机床，对刀点最后选在该坐标系的原点或者在已知坐标值的点，以便于数字处理和简化编程对刀一般分为手动对刀和自动对刀两大类目前，绝大多数数控机床（特别是车床）采用手动对刀，其基本方法有定位对刀法、光学对刀法、ATC对刀法和试切对刀法 4.5 对刀点和换刀点的确定三、换刀点的确定换刀点可以是某一固定点（如加工中心的换刀点），也可以是任意一点（如车床）换刀点的位置应避免与工件、夹具和机床干涉其设定值可用实际测量方法或计算确定4.5 对刀点和换刀点的确定数控加工工艺文件主要有数控编程任务书、工件安装和加工原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。

一、数控编程任务书数控编程任务书阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明以及数控加工前应保证的加工余量具体见表4-6二、数控加工工件安装和加工原点设定卡片工件安装和加工原点设定卡片应表示出数控加工原点、定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设定位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等，见表4-74.6 数控加工工艺文件4.6 数控加工工艺文件4.6 数控加工工艺文件三、数控加工工序卡片数控加工一般采用工序集中，每一加工工序又可分为多个工步，工序卡不仅包括每一工步内容，还包含其程序段号、所用刀具类型及材料、刀具号，刀具补偿及切削用量等内容详见表4-8四、数控加工走刀路线图一般用数控加工走刀路线图来反映刀具走刀路线，该图应准确描述刀具从起刀点开始，直到加工结束返回终点的轨迹表4-9为一种常见格式五、数控刀具卡片数控加工刀具卡片主要反映使用刀具的名称、编号、规格、长度和半径补偿以及所用刀柄的型号等内容见表4-104.6 数控加工工艺文件4.6 数控加工工艺文件根据被加工零件的图样，按照已经确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需要输入的数据，称为数学处理。

一、数学处理的内容图形的数学处理一般包括两个方面：一方面要根据零件图给出的形状、尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角、几何与解析几何法等）计算出编程时所需要的有关各点的坐标值、圆弧插补所需要的圆弧圆心的坐标；另一方面，按照零件图给出的条件还不能直接计算出编程时所需要的所有坐标值4.7 数控编程数学基础1．数值换算(1) 直接换算直接换算是指直接通过图样上的标注尺寸，即可获得编程尺寸的一种方法例4-5 在图4-12(b)中，除尺寸42.1mm外，其余均属直接按图4-12(a)的标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸其中59.94mm、20mm及140.08mm3个尺寸分别取两极限尺寸平均值后获得编程尺寸 (2) 间接计算间接计算是指需要通过平面几何、三角函数等计算方法进行必要解算，才能得到其编程尺寸的一种计算方法例如图4-12(b)所示尺寸42.1mm就属于间接换算后得到的尺寸4.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础图4-12 标注尺寸换算在取极限尺寸中值时，若遇到比机床所规定的最小编程单位还小一位数值时，则应尽量向其最大实体尺寸靠拢并圆整即对于轴尺寸，通常将其尾数向最小编程单位进一位；而对于孔尺寸按照“四舍五入”的方法进位取值。

例如，当最小编程单位规定为0.01mm时：① 当孔尺寸为16+0.070mm时，取中值为16.035mm，四舍五入，取其编程尺寸为16.04② 当轴尺寸为180-0.043mm时，取中值为17.9785mm，靠拢并圆整，取其编程尺寸为17.984.7 数控编程数学基础2．坐标值的计算坐标值的计算包括基点的计算、节点的拟合计算及刀位点轨迹计算具体内容将在后面进行详细介绍3．辅助计算辅助计算主要是辅助程序段的计算该项工作主要包括刀具在切削开始之前，从对刀点到切入点，以及加工完成时，刀具从切出点返回到对刀点而特意安排的程序段中的坐标值计算4.7 数控编程数学基础二、基点的计算1．基点的含义构成零件轮廓的不同几何元素的连接点称为基点，如两直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与圆弧的交点或切点、圆弧或直线与二次曲线的切点或交点等两个相邻基点间只能有一个几何元素2．基点计算的内容基点计算的内容主要包括每条运动轨迹（线段）的起点或终点在选定坐标系中的各坐标值和圆弧运动轨迹的圆心坐标值4.7 数控编程数学基础3．基点的计算方法一般基点的计算可根据图纸给定条件用作图法、代数计算法和平面几何计算法、解析几何法、三角函数法求得。

1）作图法作图法适用于以下几种情况：① 精度要求较高或加工轮廓较复杂，而加工部位的总体轮廓尺寸却很小的零件② 精度要求较低或加工轮廓较简单的零件③ 对复杂轮廓几何关系进行分析及与其他方法所得结果进行比较4.7 数控编程数学基础例4-6 已知条件如图4-13所示，试用作图法计算确定图像上各基点的坐标值4.7 数控编程数学基础图4-13 作图法示例解 选取5∶1的比例在标准坐标纸上放大作图，如图4-14所示4.7 数控编程数学基础图4-14 示例件图解(1) 以已知G点为圆心，R10为半径画弧，并与距横坐标（Z）为15mm（即102+10）的平行直线相交，得交点O1（即SR10圆弧的圆心）2) 以O1为圆心，25mm（即10＋15）为半径画弧，并与距离坐标为-5mm（即10-15）的平行直线相交，得交点O2（即R15圆弧的圆心）3) 过O2点作横坐标的垂线至R15mm的圆弧顶点B，并与横坐标轴相交，得交点O3（即R10圆弧的圆心）4) 连接O1和O2，得直线O1O25) 以O1为圆心、GO1为半径，由G点画R10mm圆弧，与直线O1O2交于D点（即与R15圆弧外切时的切点）。

4.7 数控编程数学基础(6) 以O2为圆心、DO2为半径，由D点画R15mm圆弧，与过O2的横坐标垂线相交于顶点B（即与R10圆弧内切时的切点）7) 以O3为圆心，O3B为半径，由B点画R10mm圆弧，与横坐标交于点A8) 分别过G、D点作横坐标的平行线，当与过O1点所作横坐标的垂线相交时，得交点F、E，与O2B交于点C图解结果：除O3A等于O3B并已知为10mm外，设分别以B及D点为其增量坐标系的原点，并按如图4-15所示一格表示1mm的比例，即量得基点D相对于B点的增量坐标值（除另有说明外，以下均按前置刀架式数控车床规定的坐标系列出各坐标值，其中U为实长值）W＝－9，U＝－3；基点G相对于D点的增量坐标值W＝－14，U＝2；圆心O1相对于D点的增量坐标值W＝－6，U＝84.7 数控编程数学基础（2）代数计算法和平面几何计算法以下两公式在代数计算法中最为常用① 乘方公式② 一元二次方程 ( )的求根公式 4.7 数控编程数学基础例4-7 已知如图4-15所示，试用代数和平面几何计算法求出编程时所需的x值。

4.7 数控编程数学基础图4-15 代数和平面几何计算法示例图4-16 计算分析图4.7 数控编程数学基础例4-8 已知编程轮廓尺寸,如图4-17(a)所示，试用平面几何计算法求各基点和圆心的增量坐标值4.7 数控编程数学基础图4-17 代数和平面几何计算法解题分析：根据零件轮廓图尺寸画出其计算分析图，然后按已知条件并通过分析图确定出全部所需的几何关系，如图4-17(b)所示4.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础保留两位小数后得到的计算结果分别为： 圆心相对于点的增量坐标值 ∑W＝－6.93， ∑ U＝4；基点相对于点的增量坐标 ∑X＝－14.47， ∑Y＝－1.33；圆心相对于点的增量坐标 ∑X＝－9.43， ∑Y＝3.33；基点相对于点的增量坐标 ∑X＝－18.42， ∑Y＝－1.04；圆心相对于点的增量坐标为 ∑X＝－5.4， ∑Y＝－2.63；基点相对于点的增量坐标 ∑X＝－5.4， ∑Y＝3.37 (3) 平面解析几何计算法常见的直线与圆方程见表4-114.7 数控编程数学基础图4－18 法线式参数① 直线与直线相交。

4.7 数控编程数学基础图4-20 直线与圆弧相交4.7 数控编程数学基础② 直线与圆弧相交或相切4.7 数控编程数学基础图4-20 直线与圆弧相交4.7 数控编程数学基础③ 圆弧与圆弧相交或相切4.7 数控编程数学基础图4-21 圆弧与圆弧相交4.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础例4-9 已知条件如图4-22所示，试用平面解析几何计算法求其基点和圆心的绝对坐标4.7 数控编程数学基础图4-22 平面解析几何计算法例题解题分析：① 选定坐标系原点位置后，作计算分析图，如图4-23所示② 此题几何关系比较简单，只需添加以下两条辅助线：距已知直线l115mm作平行L2，距X坐标轴20mm作平行线L34.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础解题说明：① 该题的坐标系原点可以选在A点，但为了减少尺寸换算，选图中O点更为合适② 直线l2的方程也可按其法线式得到，但不论用哪种方法，都必须预先进行有关辅助计算（如b、p等）③ 在解C点坐标时，因直线与R=15mm圆弧相割，解其联立方程组后得到两个割点，应舍去其中不合题意的一个。

计算结果：D（48.05，－20）；B（44.93，－5.33）；C（33.68，－15.71）4.7 数控编程数学基础(4) 三角函数法① 类型Ⅰ 如图4-24所示，直线与圆相切，求切点坐标4.7 数控编程数学基础图4-24 直线与圆相切4.7 数控编程数学基础② 类型Ⅱ 如图4-25所示，直线与圆相交，求交点坐标4.7 数控编程数学基础图4-25 直线与圆相交4.7 数控编程数学基础③ 类型Ⅲ 如图4-26所示，两圆相交，求交点坐标4.7 数控编程数学基础图4-26 两圆相交4.7 数控编程数学基础④ 类型Ⅳ 如图4-27所示，直线与两圆相切，求切点坐标4.7 数控编程数学基础图4-27 一直线与两圆相切4.7 数控编程数学基础例4-10 已知编程用轮廓尺寸如图4-28所示，试用三角函数计算法计算各基点的增量坐标值4.7 数控编程数学基础图4-28 三角函数计算法示例解题分析：根据零件轮廓尺寸的要求，可按两种方法加辅助线绘出其分析图，然后确定出所需要的三角函数关系，如图4-29所示4.7 数控编程数学基础图4-29 例4-13计算分析图按图4-29(a)进行分析：① 过A点作水平线与直线BC的延长线交于D点。

② 过C点作DA的平行线，并与过B点DA的垂线相交于G点③ 过C点作DA的垂线，与DA交于E点，显然EF=CG按图4-29(b)进行分析：① 在前一种分析方法（图4-32(a)）的基础上，去掉D点及DE、DC两段延长线② 连接C点与A点，得直线CA4.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础二、节点的拟合计算1．节点的概念如果零件的轮廓曲线不是由直线或圆弧构成（如可能是椭圆、双曲线、抛物线、一般二次曲线、阿基米德螺旋线等曲线）而数控装置又不具备其他曲线的插补功能时，要采取用直线或圆弧逼近的数学处理方法即在满足允许编程误差的条件下，用若干直线段或圆弧段分割逼近给定的曲线相邻直线段或圆弧段的交点或切点就称为节点4.7 数控编程数学基础2．常用的拟合方法常用的拟合方法有等间距法、等插补段法及三点定圆法等1) 等间距法在一个坐标轴方向，将拟合轮廓的总增量进行等分后，对其设定节点所进行的坐标值计算方法，称为等间距法，如图4-30所示2) 等插补段法当设定其相邻两节点间的弦长相等时，对该轮廓曲线所进行的节点坐标值计算方法，称为等插补段法，如图4-31所示3) 三点定圆法三点定圆法是一种用圆弧拟合非圆曲线时常用的计算方法，其实质是过已知曲线上的三点作一圆，包括求其圆心的坐标和该圆半径4.7 数控编程数学基础4.7 数控编程数学基础图4-30 等间距法示意图4.7 数控编程数学基础 图4-31 等插补段法三、刀位点轨迹计算刀位点轨迹计算又称为刀具中心轨迹计算，实际就是被加工零件轮廓的等距计算。

具体求法是：首先分别写出零件轮廓曲线各程序段的等距线方程，再求出各相邻程序段等距线的基点或节点坐标，即求解等距线方程的公共解具体的求解方法读者可自行查阅相关资料，这里不作详细介绍4.7 数控编程数学基础一、机械加工精度的概念 机械加工精度是指加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置3种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度机械加工精度包括3个方面内容：（1）尺寸精度指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度2）形状精度指加工后零件表面的实际几何形状与理想几何形状的相符合程度3）位置精度指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合程度4.8 机械加工精度及表面质量二、影响加工精度的主要因素及改进措施1．加工原理误差加工原理误差是指采用近似的传动关系或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差只要能把加工误差限制在规定范围内，可以采用近似加工方法2．工艺系统的几何误差工艺系统中各组成环节的实际几何参数和位置相对于理想几何参数和位置发生偏离而引起的误差，称为工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差包括机床、刀具和夹具本身在制造时所产生的误差，以及使用中产生的磨损和调整误差等。

4.8 机械加工精度及表面质量(1) 机床的几何误差机床的几何误差主要包括主轴的回转运动误差、导轨导向误差和传动误差① 主轴的回转运动误差 主轴的回转运动误差是指主轴实际回转轴线相对于理论回转轴线的偏移，可分为轴向窜动、径向跳动和角度摆动3种形式，如图4-32所示4.8 机械加工精度及表面质量 (a) 轴向窜动；(b) 径向跳动；(c) 角度摆动Ⅰ－理想回转线Ⅱ－实际回转线图4-32 机床主轴回转误差类型轴向窜动是指瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动，它主要影响工件的端面形状和轴向尺寸精度径向跳动是指瞬时回转轴线平行于平均回转轴线的径向运动量，它主要影响加工工件的圆度和圆柱度角度摆动是指瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度作公转，它对工件的形状精度影响很大4.8 机械加工精度及表面质量影响主轴回转运动误差的主要因素有主轴误差、轴承误差及轴承配合件的误差等为提高主轴回转精度，可采用以下措施：a. 提高主轴部件的加工精度；b. 采用高精度的轴承；c. 提高箱体支撑孔、主轴轴颈的加工精度；d. 使主轴回转的误差不反映到工件上,如采用死顶尖磨削外圆，只要保证定位中心孔的形状、位置精度，即可加工出高精度的外圆柱面。

4.8 机械加工精度及表面质量② 机床的导轨误差导轨误差主要包括：机床导轨在水平面内的直线度误差、导轨在垂直平面内的直线度误差和两导轨间的平行度误差，如图4-33和图4-34所示4.8 机械加工精度及表面质量图4-33 机床导轨垂直平面内直线度误差与水平面内直线度误差4.8 机械加工精度及表面质量图4-34 车床导轨面间的平行度误差a. 导轨在垂直平面内的直线度误差 如图4-33(a)所示，使刀尖产生△z的位移，造成工件在半径方向上的误差△R≈△z22R，即工件直径误差为△z2Rb. 导轨在水平面内的直线度误差 如图4-33(b)所示，使刀尖在水平面内产生了△y，引起工件在半径方向上的误差△R因△R＝△y，所以工件在直径上的加工误差为2△yc. 两导轨间的平行度误差 两导轨的平行度产生误差（扭曲），使鞍座产生横向倾斜，刀具产生位移，因而引起工件形状误差如图4-34所示，车床中心高为H，导轨宽度为B，则导轨扭曲量引起的刀尖在工件径向变化量为:△D=2△δ=2△HB4.8 机械加工精度及表面质量③ 机床的传动误差为了减小机床传动误差对加工精度的影响，可以采用如下措施：a. 减少传动链中的环节，缩短传动链；b. 采用降速传动链传动；c. 提高传动副（特别是末端传动副）的制造和装配精度；d. 消除传动间隙。

4.8 机械加工精度及表面质量(2) 工艺系统的其他几何误差① 刀具误差刀具误差主要指刀具的制造、磨损和安装误差等② 夹具误差夹具误差主要包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差和对刀误差以及夹具的磨损等③ 调整误差 零件加工的每一道工序中，为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度，必须对机床、夹具和刀具进行调整而采用任何调整方法及使用任何调整工具都难免带来一些原始误差，这就是调整误差4.8 机械加工精度及表面质量3．工艺系统受力变形引起的误差(1) 切削力作用点位置变化引起的加工误差① 在两顶尖间车削粗而短的光轴时，由于工件刚度较大，在切削力作用下的变形相对机床、夹具和刀具的变形要小得多，可忽略不计此时，工艺系统的总变形完全取决于机床床头、尾架（包括顶尖）和刀架（包括刀具）的变形，工件产生的误差为双曲线圆柱度误差② 在两顶尖间车削细长轴时，由于工件刚度小，在切削力作用下的变形大大超过机床夹具和刀具的受力变形此时，工艺系统的变形完全取决于工件的变形4.8 机械加工精度及表面质量(2) 切削力变化引起的加工误差 由于工件的毛坯在尺寸、形状以及表面层材料硬度均匀性上都有较大的误差，在切削过程中使切削深度不断发生变化，从而导致切削力变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状及尺寸误差。

当然工件表面残留的误差要比毛坯表面误差小得多，这种现象称为“误差复映”，所引起的误差称为“复映误差”4.8 机械加工精度及表面质量(3) 其他作用力引起的加工误差① 夹紧力引起的加工误差 对于刚性较差的工件，夹紧力引起的加工误差就不容忽视夹紧力引起的工件形状误差不仅取决于夹紧力的大小，而且与夹紧力的作用点及分布有关② 因惯性力变化引起的加工误差 有些夹具或工件由于结构需要，可能在加工过程中由于旋转不平衡而产生离心力，由于离心力在旋转过程中的方向是不断变化的，从而引起工艺系统的某个环节发生变化，从而造成加工误差③ 机床部件和工件自重引起的加工误差 机床部件和工件的自重有时会引起自身的变形，从而造成加工误差4.8 机械加工精度及表面质量(4) 减少工艺系统受力变形的途径① 选用合理的零部件结构和断面形状② 提高连接表面的接触刚度③ 设置辅助支撑④ 采用合理的安装方法和加工方法⑤ 减小切削力及其变化4.8 机械加工精度及表面质量4．工艺系统受热变形引起的误差(1) 工艺系统的热源 工艺系统的热源分内部热源和外部热源两大类① 内部热源内部热源是由驱动机床的能量在使其完成切削运动和切削功能的过程中相当一部分转变为热能而形成的热源。

② 外部热源外部热源是以热辐射和热传导的方式由外界环境传入工艺系统的能量4.8 机械加工精度及表面质量(2) 机床热变形引起的加工误差如图4-35所示为几种机床的热变形趋势4.8 机械加工精度及表面质量图4-35 几种机床的热变形趋势为减少机床热变形对加工精度的影响，目前主要采取的措施有：第一，减少发热和隔热第二，加强散热能力 第三，用热补偿法减少热变形的影响 第四，工艺措施的改进 4.8 机械加工精度及表面质量(3) 工件热变形引起的加工误差工件的热变形分均匀受热和不均匀受热两种情况① 工件均匀受热对于一些形状简单，对称的零件，如轴、套筒等进行车削或内外圆磨削加工，都可视为工件均匀受热它主要影响工件的加工精度② 工件不均匀受热，平面铣、磨、刨等加工，工件单面受热，上下表面之间形成温差产生弯曲变形，它主要影响几何形状精度4.8 机械加工精度及表面质量为减少工件热变形对加工精度的影响，可采取以下措施：① 在切削区内施加充分冷却液② 提高切削速度或进给量，使传入工件的热量减少③ 工件在精加工前给予充分冷却时间④ 及时刃磨刀具和修正砂轮，以免刀具或砂轮变钝，引起切削热增大。

⑤ 采用弹簧后顶尖，使工件在夹紧时有受热伸缩自由4.8 机械加工精度及表面质量(4) 刀具热变形引起的加工误差如图4-36所示为车削时车刀的热变形与切削时间的关系曲线4.8 机械加工精度及表面质量图4-36 车刀的热变形曲线减少刀具热变形对加工精度影响的措施有：减小刀具伸出长度；改善散热条件；改进刀具角度以减少切削热；合理选用切削用量及加工时加冷却液使刀具充分冷却等4.8 机械加工精度及表面质量5．工件内应力引起的加工误差(1)毛坯制造产生的内应力 (2)冷校直产生的内应力3)减少或消除内应力的措施① 合理设计零件结构在零件的结构设计中，应尽量减少各部分的壁厚差，以减少铸、锻的残余应力② 采用时效处理，消除和减少毛坯及加工后的残余应力4.8 机械加工精度及表面质量三、机械加工表面质量的概念和内容零件的机械加工表面质量是指经机械加工后零件表面层的微观几何结构及表层金属材料性质发生变化的情况表面质量的主要内容包括表面的几何特征和表面层的物理－机械性能1．表面的几何特征加工表面的微观几何特征主要包括表面粗糙度和表面波度两部分，如图4-37所示表面粗糙度是波距L小于 1mm的表面微小波纹；表面波度是指波距L在 1～20mm之间的表面波纹。

通常情况下，当L/H（波距/波高）﹤50时为表面粗糙度，L/H=50～1000时为表面波度4.8 机械加工精度及表面质量4.8 机械加工精度及表面质量图4-37 表面粗糙度和波度(1) 表面粗糙度表面粗糙度是指已加工表面的微观几何形状误差，主要是由刀具的形状以及切削过程中塑性变形和振动等因素引起2) 表面波度表面波度是指加工过程中工艺系统的低频振动引起的周期性形状误差（图4-37中L2/H2 ），介于形状误差（L1/H1﹥1000）与表面粗糙度（L3/H3﹤50）之间4.8 机械加工精度及表面质量2．表面层的物理－机械性能 表面层的材料在加工时会产生物理、机械和化学性质变化，如图4-38(a)表示了加工表面层沿深度的变化1) 表面层的冷作硬化 工件在机械加工中，表面层金属产生强烈的塑性变形，使表面层的强度和硬度都远远高于加工前，这种现象称为表面冷作硬化，如图4-38(b)所示2) 表面层金相组织的变化 在加工过程 (特别是磨削 )中，工件表面在切削热产生的高温作用下，产生不同程度的金相组织变化，这种变化包括晶粒大小、形状、析出物和再结晶等，从而大大降低零件使用性能。

3) 表面层残余应力在加工过程中，由于切削变形和切削热的影响，加工表面层会产生残余应力，亦即在加工后表面层与基体材料间产生的互相平衡的弹性应力，如图4-38(c)所示4.8 机械加工精度及表面质量4.8 机械加工精度及表面质量图4-38 加工表面层沿深度的性质变化四、表面质量对零件使用性能的影响1．对零件耐磨性的影响(1) 表面粗糙度对零件耐磨性的影响表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，单位面积压力增大，磨损越快但表面太光滑却不利于润滑油的存储，容易造成干摩擦，从而加剧磨损，如图4-39所示2) 表面冷作硬化对耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，使摩擦副表面层金属的显微硬度提高，故一般可使耐磨性提高但也不是冷作硬化程度越高，耐磨性就越高，这是因为过分冷作硬化将引起金属组织过度疏松甚至出现裂纹和表面金属的剥落，使耐磨性下降4.8 机械加工精度及表面质量4.8 机械加工精度及表面质量图4-39 表面粗糙度与初期磨损关系2．对零件疲劳强度的影响(1) 表面粗糙度对零件疲劳强度的影响在交变载荷下，零件上应力集中区最容易产生和发展成疲劳裂纹，导致疲劳破坏零件表面的粗糙度、划痕和裂纹等缺陷最容易引起应力集中，因此，表面粗糙度对零件疲劳强度有很大的影响。

如图4-40所示为表面粗糙度对疲劳强度的影响2) 表面层残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响零件表面层的残余压应力能够部分抵消工作载荷施加的拉应力，从而提高零件的疲劳强度而残余拉应力使疲劳裂纹扩展，加速疲劳破坏，从而降低零件的疲劳强度表面冷作硬化一般伴有残余压应力的产生，可以防止裂纹产生和阻止已有裂纹的扩展，对提高疲劳强度有利4.8 机械加工精度及表面质量4.8 机械加工精度及表面质量图4-40 表面粗糙度对疲劳强度的影响3．对零件配合性能的影响在间隙配合中，若配合表面粗糙度过大，则初期磨损就大，工作一段时间后，配合间隙量就会增大，从而改变原来的配合性质在过盈配合中，若配合表面粗糙，配合表面被挤平，从而使有效过盈量减小，减弱过盈配合的结合强度所以，对于配合精度要求较高的连接，零件表面粗糙度必须有相应的需求根据相关试验得知，加工精度与表面粗糙度的关系为Ra=(0.1~0.25)T4.8 机械加工精度及表面质量4．对零件耐腐蚀性的影响金属表面逐渐被氧化或溶解而遭到破坏的现象称为腐蚀，它是由化学、电化学过程引起的当零件表面凹凸不平时，在凹谷处容易积聚腐蚀性介质而发生化学腐蚀，或在两种材料表面粗糙度的凸峰间容易产生电化学作用而引起电化学腐蚀。

因此，降低加工表面的粗糙度，可改善零件的抗腐蚀能力4.8 机械加工精度及表面质量5．对零件接触刚度的影响由于零件表面的粗糙轮廓，使相接触的面积仅是理论面积的一部分，受外力时，由于凸峰处单位压力大，容易使接触表面产生变形，降低零件的接触强度因此，减少表面粗糙度是提高接触刚度的一个有效措施表面粗糙度越小，则接触刚度越高此外，表面粗糙度对零件间的密封性和摩擦系数也有很大的影响，粗糙度小则密封性好，摩擦系数小；反之，则密封性差，摩擦系数大4.8 机械加工精度及表面质量五、影响表面粗糙度的因素及改进措施用金属切削加工工件表面时，表面粗糙度主要受几何因素、物理因素和加工工艺系统的振动3个方面的作用和影响4.8 机械加工精度及表面质量4.8 机械加工精度及表面质量2．物理因素切削加工后工件表面的实际粗糙度往往与理论粗糙度有很大的差别这主要是与被加工材料的性能及切削机理等物理因素有关1) 工件材料的影响一般来说，材料的塑性越强，加工表面的粗糙度越大对于同种材料，其晶粒组织越大，加工表面粗糙度越大2) 积屑瘤的影响在切削过程中，积屑瘤受到振动、冲击的影响而产生断裂脱落现象，致使粗糙度增加。

3) 摩擦力的影响切削加工中刀具刀尖圆角及后刀面将和被加工表面发生强烈摩擦，使工件产生塑性变形而增加粗糙度，4.8 机械加工精度及表面质量3．加工艺系统的振动当工艺系统出现振动时，加工表面将出现振纹，于是粗糙度将明显加大对于磨削表面的粗糙度来说，振动往往是其主要的影响因素产生振动的原因有砂轮的不平衡、主轴的振摆、工作台的爬行等一般来说，提高工艺系统的刚度和安装减振装置对提高工艺系统的抗震性有显著的效果4.8 机械加工精度及表面质量。