单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械工程学院 机械制造基础,*,机械工程学院 机械制造基础,1,第4章 机械加工质量,4.1 机械加工精度,4.1.1 概述,4.1.2 获得加工精度的方法,4.1.3 工艺系统几何误差,4.1.4 工艺系统受力变形,4.1.5 工艺系统热变形,4.1.6 工件内应力引起的变形,4.1.7 加工误差的综合,4.1.8 保证和提高加工精度的途径,4.2 加工表面质量,4.2.1 表面质量的基本概念,4.2.2 影响加工表面粗糙度主要因素及其控制,4.2.3 影响表面物理、力学性能的因素及其控制,籽傀奎救瞧屎违稍嘴留野钩篇惮膘课精寒兆题怯洗芍圃极扒正诡疾澜迅筷机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础1第4章 机械加工质量4.1 机,1,机械工程学院 机械制造基础,2,4.1 机械加工精度,4.1.1 概述,1）加工精度的概念,加工精度：,是指零件加工后，其几何参数的实际数值与图纸规定的设计数值相符合的程度。加工精度包括：,尺寸精度：,加工表面的实际尺寸与设计尺寸的尺寸误差不超过一定的尺寸公差范围。在国标中尺寸公差分20级（IT01、IT0、IT1IT18）。,几何形状精度：,加工表面的实际几何要素对理想几何要素的变动量不超过一定公差范围。在国标中形状公差有六项：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。,相互位置精度：,加工表面的实际几何要素对由基准确定方向或位置的理想几何要素的变动量。在国标中位置公差有八项：平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动、全跳动。,装暂衔热靛季荆恰咆绪淆琶沂宴肚依盯杆束物呢坏锁潞热细镣注烧瘟神哄机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础24.1 机械加工精度4.1.,2,机械工程学院 机械制造基础,3,2）原始误差的来源及其与加工误差,l,加工误差：,是指零件加工后，其几何参数的实际数值与图纸规定的设计数值不符合的程度，即实际数值与设计数值之差。,l,原始误差：,包括机床、夹具、刀具及工件在内的机械加工工艺系统各环节的误差，是造成零件加工误差的工艺因素。,l,原始误差与加工误差的关系,原始误差对加工误差的影响表现为其在工序尺寸上的分量的大小。,误差敏感方向：,原始误差对加工精度影响最大的方向。,误差不敏感方向：,原始误差对加工精度影响最小的方向。,尹堵协举悬莱炭所自垫少俞俺歇度忿秸俱潍廖脖镣搽季翌睛萄彻惩桔几燎机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础32）原始误差的来源及其与加工误,3,机械工程学院 机械制造基础,4,l,原始误差的来源,(1)工件定位与夹紧误差：,定位误差、夹紧变形。,(2)工艺系统静（几何）误差：,机床、夹具、刀具的制造误差。,(3)调整误差：,工艺系统位置调整产生的误差。,(4)工艺系统的动（过程）误差：,工艺系统受力及内应力、热等产生的变形及磨损。,(5)测量误差：,测量方法及测量器具的误差。,(6)加工原理误差：,用近似的表面成形运动代替理论的表面成形运动，用近似的刀具刃形代替正确的刃形等产生的加工误差。（例齿轮加工、车模数蜗杆p=m等）,翔耶贮夫缔仕度啥酉估铂疹漏杉项俄停思瞻爵上乍衍侈血晚鲍巨绚蓑紧尘机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础4l 原始误差的来源(1),4,机械工程学院 机械制造基础,5,4.1.2 获得加工精度的方法,（2）调整法：,通过预调好的机床、夹具、刀具、工件，在加工中自行获得尺寸精度。,（3）尺寸刀具法：,用一定形状和尺寸的刀具加工获得。,（4）自动控制法：,用一定装置，边加工边自动测量控制加工。,2.,形状精度的获得方法,成形运动法,（1）轨迹法：,利用刀具与工件间的相对运动轨迹来获得形状。,（2）成形法：,利用成形刀具加工获得表面形状。,（3）展成法：,利用刀具与工件相对运动使工件被刀具切削成一定形状的包络线。,l.,尺寸精度的获得方法,（1）试切法：,试切测量调整再试切,非成形运动法：,人工修配、样板加工、划线加工等。,民彤屠讳道苏夫钻包拎擦羡胜脉梦盆扣驱赠昭肖殊岭蔓柴夷寥弓唱骡夷惯机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础54.1.2 获得加工精度的方法,5,机械工程学院 机械制造基础,6,获得加工精度的方法,3.,位置精度的获得方法,（1）一次装夹获得法 （2）多次装夹获得法,装夹的方式：,直接找正装夹、划线找正装夹、夹具装夹。,削吨湖鸳兵绚拴敷葡臆劝键克造露墒小有甚衰针窖瞥慢载的馁避遣讽倡软机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础6 获得加工精度的方法3.,6,机械工程学院 机械制造基础,7,4.1.3 工艺系统几何误差,机床误差,机床精度取决于其制造精度、装配精度及磨损情况，其中对加工精度影响最大的是主轴误差、导轨误差等。,主轴几何偏心：,车床上，与定位基准面间产生同轴度、垂直度等位置误差；镗床和钻床会造成孔径的扩大。,主轴回转误差,（主轴轴线漂移）：,纯径向跳动：,车削外圆、镗孔时产生圆度误差。,纯轴向窜动：,车端面产生平面度误差；车螺纹产生螺距小周期误差。,纯角度摆动：,产生圆柱度或端面形状误差。,磺灌丰亨徐孙秧啦镑芋垂源趾允腆诸费赴株系剿清缘想晓斜稿蹋茫眺享著机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础74.1.3 工艺系统几何误差机,7,机械工程学院 机械制造基础,8,主轴误差对加工精度的影响：,相同的误差对于不同加工方法影响各不相同。,例如：镗床镗孔时刀具随机床主轴回转，切削力和误差敏感方向也在旋转，轴线的漂移会直接反映到工件上去。,车削是工件回转，切削力和误差敏感方向不变，只有水平方向误差才1:1地反映到工件上。,羊煽欠沟掂泡顺荤毛输碴人铣锁豺烈棉鹰仆冈呜痹阀郊望吝捣姚撼钠平岛机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础8主轴误差对加工精度的影响：,8,机械工程学院 机械制造基础,9,提高主轴回转精度的措施:,（1）提高主轴部件的制造精度，选用高精度滚动轴承或采用动压、静压轴承（刚度高、回转精度高）；,（2）对滚动轴承进行预紧，以消除间隙或产生微量过盈，提高轴承刚度。,（3）采用合理的工艺方法来消除主轴回精度对加工精度的影响，主轴只起传递动力和运动的作用。,例：采用固定顶尖定位加工，工件轴线不变。,采用电磁无心磨削加工，工件与主轴之间有偏心量产生传递扭矩，切削力与电磁力合力使工件紧贴在可调支承，主轴转动与工件定位无关。,埂钉几贰垣滞挺哄遗帆狸扛项夏朱资灵疾越滋纤韦慌即针虐搐阉甚何蚂鲍机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础9提高主轴回转精度的措施:（1）,9,机械工程学院 机械制造基础,10,导轨误差：,对加工误差的影响（以车削为例）,直线度误差,：,导轨扭曲：,导轨与主轴位置误差：,传动误差：螺纹加工、齿轮加工等要求刀具与工件间保持固定的传动关系，传动误差将影响螺纹导程、齿轮的分度精度等。,次秉艇性楞键崩制淖涟猴酒则脾残剥垒枕纠买坐纹腆粱振拄倔押篡豺碾啮机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础10 导轨误差：对加工误差的,10,机械工程学院 机械制造基础,11,2.刀具误差,展成法：,加工表面是无数刀刃轨迹的包络面，刀刃形状为加工表面的共扼曲线，刀具误差会影响加工表面的形状误差。,轨迹法：,工件表面是刀尖与工件相对运动轨迹的包络面。,定尺寸刀具：,如钻头、铰刀、拉刀等，尺寸、形状直接影响工件尺寸和形状精度。,刀具磨损：,直接影响刀具的尺寸、形状等。,刀具误差包括刀刃廓形制造、刃磨误差及刀具安装误差。,成形法：,刀具表面廓形“复印”到加工表面上。安装误差也直接影响加工表面形状精度。例如：车削螺纹，车刀安装偏高或偏低，三角形牙型轮廓会变成双曲线。,丝婆喇辈粗坊雏衰粱吵努裳修随回静灭唐激屿验想苏钒铡恋探菊衰氰录匝机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础112.刀具误差 展成法,11,机械工程学院 机械制造基础,12,3.夹具制造误差,定位元件、刀具导向装置、对刀装置、分度机构以及夹具体等零件及组件的制造误差、组装位置误差，引起加工表面尺寸及位置误差。,夹具磨损引起的定位误差。,夹具制造误差主要是：,服戏夯推阑鹃撅蟹乱虾懂卤卯斯卢接腋氢晰赃海惺召格沽圾能茎炮潍峭栈机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础123.夹具制造误差定位元件、,12,机械工程学院 机械制造基础,13,4.1.4 工艺系统受力变形,1.工艺系统受力变形分析,机械加工过程中，在重力、切削力、惯性力、传动力等外力作用下，工艺系统都会变形，破坏刀具与工件间的正确位置，从而产生加工误差。,刚度,：指加到系统上的作用力P与由它产生的在作用力方向上的位移y的比值。即K=P/y,工艺系统的刚度,：指垂直于待加工表面的切削分力P,y,与工件在P,y,方向的位移之比值。Ks=P,y,/y,根据材料力学计算，两顶尖加工工件简化为简支梁：,诊元弓卵痊碍饯贵诊爆亚胺釉动缝踌秤墨双泉议寂啥滔眶舵令乱羞糕志巾机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础134.1.4 工艺系统受力变形,13,机械工程学院 机械制造基础,14,2.工艺系统受力对加工精度的影响,（1）切削力对加工精度的影响,误差复映：,有形状误差（或相互位置误差）的工件毛坯，在加工后，因加工余量不均，切削力变化，使工艺系统产生了相应的变形，其形状误差（或位置误差）仍以与毛坯相似的形式、程度不同地反映在新的加工表面上。工件误差,g,对毛坯误差,m,的复映程度称为误差复映系数。,即 =,g,/,m,例：车削加工短圆柱毛坯，该毛坯有圆度误差（椭圆），这时系统刚度可即近似看成常数。因此切削过程中背吃刀量在不断变化，从而导致系统的变形量也随之而变，最终加工后的表面仍为椭圆。,为小于1的正数，每次切削的复印系数为,1,，,2,，,3,最终误差复映系数为=,1,2,3,1,，故切削次数越多误差越小。,背膘努讽给害耻冗燕霞衫竞除迹憎嫡料救拂指搪男破辣灿一钮封验淘携越机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础142.工艺系统受力对加工精,14,机械工程学院 机械制造基础,15,车削细长工件,细长工件刚度低，切削时工件产生弯曲变形而让刀，且不同的部位变形程度不同，加工工件为腰鼓形。,车削短而粗的刚性轴,短轴刚度高，切削时工艺系统（主要是机床）的各部分刚度不等，不同的部位变形程度不同而让刀，加工工件为马鞍形，且最小直径出现在中间靠近刚度高的一侧。,镶少徊闽逃呛旭提骗茁柴澳嫁侨非勒恋腆晤域阐掐脉育菠邹兑葫矢卉圈碳机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础15车削细长工件细长工件刚度低，,15,机械工程学院 机械制造基础,16,惯性力引起加工误差,单爪拨盘产生离心力而产生定位端面位置误差；传递力矩与切削力矩平衡，半径方向变形是切削力与传动力产生位移量代数和，相加后结果为：心脏线轮廓。,夹紧变形,重力变形,矗奄额藻宫僵唬郧钨警厘亏骤敢鸥糊夯邮郴逊倒娄钒瘦襟摇淘幽甚膳膳俘机械制造课件1（PPT41页)机械制造课件1（PPT41页),机械工程学院 机械制造基础16惯性力引起加工误差单爪拨盘产,16,机械工程学院 机械制造基础,17,缩短切削力作用点和支承点的距离，也可使用辅助支承提高零件刚度。,合理使用机床：,悬伸长度短、运动间隙小、不运动部件要