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机械加工质量，加工精度，加工表面质量

作者：天津金百联机电              发表时间：2011-12-22

机械加工质量6.1 机械加工质量的基本概念　　机器零件的质量决定了机器使用： 　　1.性能; 2.质量;　3.寿命 机器产品加工质量的内容：　　1. 加工精度 2. 加工表面质量 机器产品质量要求越来越高： 加工精度从 0.01mm→0.005mm?普通级 从0.1～0.01μm(纳米)→0.001μm?精密级 加工表面质量已获得 小于0.0005μm的粗糙度。6.1.1 加工精度与工件获得精度的方法 　　加工精度??指零件加工后的几何参数（尺寸 、形状和 位置）　　　　　　　　与图纸规定的理想零件的几何参数符合的程度。 　　　　　　　　　　一个理想零件应符合下列的要求：　　　　　　　　尺寸??零件尺寸公差带中点; 　　　　　　　　形状?? 绝对的平面圆、柱面、锥面; 　　　　　　　　位置?? 绝对平行、垂直、同轴。 　　加工误差??是加工精度的另一种表述方法，加工后零件的几何　　　　　　　　参数与理想零件的几何参数偏离程度,以大小表示。　　　　　　　　　 　　加工精度包括： 　　尺寸精度??指加工后零件的实际尺寸与理想尺寸相符合的程度　　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　　　　　　　　　相符合的程度　　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　　　　　　　　　相符合的程度获得尺寸精度的方法： 　 （1）试切法： 　　通过试切→测量→调整→再试切…直到被加工部分达到尺寸要求再切除全部。　　特点： 　　1.费时费力 ; 　　2.与操作工人水平有关 ;　　3.适用于单件生产; 　　4.调整法加工时调整刀具位置用。 　 （2）定尺寸刀具法： 　　用刀具的尺寸直接保件被加工表面尺寸精度的方法。如：钻头、铰刀、拉刀、丝锥、浮动镗刀等　　特点：1.零件加工尺寸决定于刀具尺寸;　　　　　2.尺寸精度决定于刀具的种类和精度。 （3）调整法： 　　 预先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的 加工过程中始终保持这个位置不变，以保证被加工零件尺寸的方法。 特点：1.尺寸稳定；　　　　　 2.生产率高；　　　　　 3.决定于调整水平；　　　　　 4.广泛应用于成批及大量生产。 （4）自动控制法：这种方法只把测量装置，进给装置和控制　　系统等组成一个自动控制的加工系统，这个加工系统能根据测　　量装置对被加工零件的测量信号对刀具的运行进行控制，自动　　补偿刀具磨损及其它因素造成的加工误差；从而自动获得所要　　求的尺寸精度。例如：磨削自量 [img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_1/6a.gif[/img] 特点：1.自动化程度高；　　　　　 2.适用于大批大量生产。　 6.1.2 加工表面质量 　　　（1）基本概念 　　 　1）表面微观几何形状 [img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_1/t6-1.jpg.gif[/img] 　表面质量：1. 表面粗糙度：L/h 　　2. 表面波度：L/H = 50~1000 　加工精度：宏观几何形状：L/H > 1000 　 2).表面物理机械性能 　　　　1.表面冷作硬化 工件在机械加工时，表面层金属受到切削力和 切削热的作用，产生强烈的塑性变形，使表面层的 强度和硬度提高，塑性下降，这种现象称为表面冷 作硬化 用硬化程度（N）表示：N=（H－H）/H×100? H ? 表面层显微硬度 H。? 工件材料加工前显微硬度（基本度） ??加工材料塑性变形越大, N 的值也越大。 　2.表层金相组织变化 加工表面在切削热作用下，温度上升至金相 组织变化的临界值时，产生表层金相组织变化。 　3.表层残余应力 表层的塑性变形和金相组织变化造成的体积变化 都是产生残余应力的原因（2）机械加工表面质量对机器使用性能的影响 1）表面质量对耐磨性的影响 1. 表面微观几何形状对耐磨性的影响 [img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_1/t6-2.jpg.gif[/img] 2. 表面物理机械性能对耐磨性的影响 冷作硬化N↑ → 耐磨性 ↑ 金相组织变化↑ → 耐磨性 ↓ 2）表面质量对零件疲劳度的影响 1.表面粗糙度对零件疲劳强度的影响 粗糙度Ra↑→ 应力集中↑→ 疲劳强度↓ 2.表面物理机械性能对疲劳强度的影响 表层残余压应力??提高零件疲劳强度 表层残余拉应力??降低零件疲劳强度 适度冷作硬化??阻止疲劳裂纹扩展 过度冷作硬化??降低疲劳强度 磨削烧伤??降低疲劳强度 3）表面质量对配合精度的影响 表面粗糙度Ra ↑??间隙配合间隙值↑ ??过盈配合过盈量↓ 4）表面质量对耐腐蚀性的确影响 表面粗糙度Ra↑??耐腐蚀性↓ 5）其它影响： 密封性 、接触性 、摩擦系数6.2 机械加工精度　　加工误差是普遍存在的、不可避免的。　　6.2.1原始误差与加工误差　　工艺系统??机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成一个相互联系的统一系统。[img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/t6-3.jpg.gif[/img]6.2.2 影响加工精度的因素 　　1）原理误差 　　原理误差 ? 是由于采用了近似的加工运动或近似的刀具轮廓而产生的。　　例: 1.滚刀用阿基米德蜗杆代替渐开线蜗杆; 2.模数铣刀铣齿； 3.用公制丝杆车蜗杆或英制螺纹。 2）机床误差 　　机床误差来自三方面： 1. 制造 ; 2.安装 ; 3.磨损 。 　　讨论机床误差的三个部分： 　　 1. 主轴回转误差 ; 　　 2. 导轨误差 ; 　　 3. 传动链误差。[img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/6_2_2zhengshi.gif[/img]2）主轴误差 　　主轴理想回转轴线?主轴轴线回转中各位置的平均轴线. 　　主轴回转误差?主轴实际回转中心的瞬时位置与理想位置的最大偏差. 　　为了方便分析主轴回转误差对加工精度的影响,一般把它分解为三种独立运动形式: 　　1.纯轴向窜动△x;　　2.纯径向移动△r;　　3.纯角度摆动△α。 　 （1）纯轴向窜动△x : 　　1. 对加工外圆和内孔的直径没有影响; 　　2. 对加工端面造成端面与轴线不垂直形成端面螺纹; 　　3. 车螺纹时形成螺距的小周期误差。　 （2）纯径向移动△r: 　　1.镗削(刀具回转)的情况: 　　假设主轴沿y方向作简谐直线运动. 　　①.刀具在水平位置(1点): 　　 R1 = R + A (如下图所示) 　 [img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/t6-7.jpg.gif[/img]　　　[img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/t6-8.jpg.gif[/img]　　3.主轴纯角度摆动影响工件的形状精度. 主轴实际工　　作为这三种误差的综合. 　3）传动链误差. 　　当加工中要求工件与刀具有一定的运动关系时,就产生传动链误差。 如：加工齿轮?螺纹、蜗杆、丝杆等。 [img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/6a4.jpg.gif[/img][img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/6-2-2j.gif[/img]　　 3）调整误差 　　调整?是指使刀具切削刃与工件定位基准间在从切削开始到切削终了都保持正确的相对位置。 　　调整包括：1.机床调整;2.夹具调整;3.刀具调整。　　(1). 试切法加工的调整误差 　　1.加工余量的影响 　　粗加工：试切余量小于切削余量,得到比试切尺寸大一些。（如图6-9a所示） 　　精加工：试切最后一刀吃刀小打滑,新切部分大于试切余量不打滑，尺寸变小。（如图6-9b所示）　 [img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/t6-9.jpg.gif[/img]　　2.微量进给产生的误差 　　在试切最后一刀产生爬行现象,使进给不均匀。　　消除办法：1.先退刀再进给；2.轻敲手轮。 　　(2). 调整法加工的调整误差 　　　1.定程机构的制造精度和调整精度； 　　　2.定程机构的灵敏度； 　　　3.刀具样板的精度。 由以上分析，可以把误差复映概念做如下推广： 提高加工精度的措施　　 宁波金百联轴承有限公司 NINGBO okb BEARING COMPANY企业总机电话/TEL：86-022-58059063 87222422 58059053 58059268 13102005112 87220519 轴承销售电话/SALES TEL：86-022-58059063 87222422（直拨）58059268 58059053 13102005112 87220519（转分机）供应商开发部/TEL：86-022-87221977传真/FAX：86-022-23707785地址/ADD：天津市南开区华苑国际创业中心海泰信息广场B座212室E-mail：web@okbbearing.com 网址/WEBSITE：www.okbbearing.com www.okb.com.cn金百联特种非标轴承网: www.skf365.com 商标 BRANDS:金百联 okb , 金百联 F&F[/url]　　（1） 直接减小或消除原始误差　　以车细长轴为例　　① 采用跟刀架或中心架；　　　　② 采用反向进给；　　　　[img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/6-2-3-a-1.gif[/img]　　③ 大主偏角大进给；　　④ 使用伸缩性的弹性活顶尖；　　　　⑤ 在卡盘工件上车出一个缩颈d≈D/2；　　⑥ 前后双架对刀切削；　　　[img]http://210.36.18.48/gxujingpin/jxzzjsjc/jiu/wljx/6/6_2/6-2-3-a-2.gif[/img] a.在工艺系统弹性变形条件下,毛坯的各种误差(圆度、圆柱　　度、同轴度、平直度误差等),都会由于余量不均而引起切削力　　变化，并以一定的复映系数复映成工件的加工误差。 b.由于误差复映系数通常小于1,多次加工后,减少很快,所以　　当工艺系统的刚度足够时,只有粗加工时用误差复映规律估算才　　有现实意义;在工艺系统刚度较低的场合,如镗一定深度的小直　　径孔、车细长轴和磨细长轴等,则误差复映现象比较明显,有时　　需要从实际反映的复映系数着手分析提高加工精度的途径。 　c.在大批大量生产中,一般采用调整法加工。即刀具调到一定　　切削深度后,对同一批零件一次走刀加工到该工序所要求的尺寸。　　这时,毛坯的“尺寸分散”使每件毛坯的加工余量不等,而造成一　　批工件的“尺寸分散”。要使一批零件尺寸分散在公差范围内,　　必须控制毛坯的尺寸公差。 d.毛坯材料硬度的不均匀将使切削力产生变化,引起工艺系统　　受力变形的变化,从而产生加工误差。而铸件和锻件在冷却过程　　中的不均匀是造成毛坯硬度不均匀的根源
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