機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章14秋

1、 產(chǎn)品的質(zhì)量與零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)品的質(zhì)量與零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量密切相關(guān)，的裝配質(zhì)量密切相關(guān)，而零件的加工質(zhì)量而零件的加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。 4.1 機(jī)械加工精度概述機(jī)械加工精度概述 尺寸精度尺寸精度形狀精度形狀精度位置精度位置精度（通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位（通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位置公差限制在尺寸公差內(nèi)）置公差限制在尺寸公差內(nèi)）表面粗糙度表面粗糙度波度波度紋理方向紋理方向傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）加工精度加工精度表面質(zhì)量表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面幾何形狀精度表面缺陷層表面缺陷層表層加工硬化表層加工硬化表層金

2、相組織變化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力表層殘余應(yīng)力圖圖4-1 加工質(zhì)量包含的內(nèi)容加工質(zhì)量包含的內(nèi)容4.1.1 加工精度與加工誤差加工精度與加工誤差 加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度。狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。 理想幾何參數(shù)理想幾何參數(shù)表面表面絕對(duì)平面、圓柱面等；絕對(duì)平面、圓柱面等；位置位置絕對(duì)平行、垂直、同軸等；絕對(duì)平行、垂直、同軸等；尺寸尺寸位于公差帶中心。位于公差帶中心。1

3、.加工精度加工精度 加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度，所以，加工誤差的大理想幾何參數(shù)的偏離程度，所以，加工誤差的大小反映了加工精度的高低。小反映了加工精度的高低。 實(shí)際加工時(shí)不可能也沒(méi)有必要把零件做得與實(shí)際加工時(shí)不可能也沒(méi)有必要把零件做得與理想零件完全一致，而總會(huì)有一定的偏差，即加理想零件完全一致，而總會(huì)有一定的偏差，即加工誤差。只要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿工誤差。只要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機(jī)器使用性能的要求。足機(jī)器使用性能的要求。2.加工誤差加工誤差4.1.2 尺寸、形狀和位置精度間的關(guān)系尺寸、形狀和位置精度間

4、的關(guān)系 獨(dú)立原則是處理形位公差和尺寸公差關(guān)系的獨(dú)立原則是處理形位公差和尺寸公差關(guān)系的基本原則，即尺寸精度和形位精度按照使用要求基本原則，即尺寸精度和形位精度按照使用要求分別滿足；分別滿足； 在一般情況下，尺寸精度高，其形狀和位在一般情況下，尺寸精度高，其形狀和位置精度也高；通常，零件的形狀誤差約占相應(yīng)尺置精度也高；通常，零件的形狀誤差約占相應(yīng)尺寸公差的寸公差的3050；位置誤差約為尺寸公差的；位置誤差約為尺寸公差的6585。通常：通常：4.1.3 獲得加工精度的方法獲得加工精度的方法1.獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法 試切法試切法 定尺寸刀具法定尺寸刀具法 調(diào)整法調(diào)整法 自動(dòng)控制法自動(dòng)控

5、制法 2. 獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法 刀尖軌跡法刀尖軌跡法 成形刀具法成形刀具法 展成法展成法 3. 獲得位置精度的方法獲得位置精度的方法 機(jī)床精度機(jī)床精度 夾具精度夾具精度 裝夾精度裝夾精度4.1.4 原始誤差原始誤差 由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱(chēng)之為原始誤差。種誤差稱(chēng)之為原始誤差。 原始誤差是產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：原始誤差是產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差工藝系統(tǒng)

6、幾何誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差測(cè)量誤差測(cè)量誤差工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形機(jī)床熱變形機(jī)床熱變形工件熱變形工件熱變形刀具熱變形刀具熱變形外力作用點(diǎn)變化外力作用點(diǎn)變化外力方向變化外力方向變化外力大小變化外力大小變化工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)力變形刀具磨損刀具磨損主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差一般刀具一般刀具定尺寸刀具定尺寸刀具成形刀具成形刀具展成法刀具展成法刀具 試切法試切法調(diào)整法調(diào)整法機(jī)床幾何誤差機(jī)床幾何誤差原理誤差原理誤差調(diào)整誤差調(diào)整誤差定位誤差定位誤差刀具幾何誤差刀具幾何誤差?yuàn)A具幾何誤差?yuàn)A具幾何誤差4.1.5 誤差的敏感方向

7、誤差的敏感方向 n各種原始誤差的大小和方向是各不相同的；各種原始誤差的大小和方向是各不相同的；n加工誤差則必須在工序尺寸方向度量；加工誤差則必須在工序尺寸方向度量；n不同的原始誤差對(duì)加工精度有不同的影響。不同的原始誤差對(duì)加工精度有不同的影響。 RYRRR =X202YYRR（4-1）XRX （4-2）顯然：XYRR 圖4-4 誤差敏感方向YR0Xa）YR0Xb）4.2.1、原理誤差、原理誤差 原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。形運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。n采用阿基米德蝸桿或法向直廓蝸桿齒輪滾刀

8、滾齒采用阿基米德蝸桿或法向直廓蝸桿齒輪滾刀滾齒 4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差13原理性誤差原理性誤差圖： 原理性加工誤差 4.2.2 測(cè)量誤差測(cè)量誤差量具誤差量具誤差測(cè)量人員測(cè)量人員測(cè)量方法測(cè)量方法4.2.3 裝夾誤差裝夾誤差L0.056F710F7k620H 7g 6YZ圖4-19 鉆徑向孔的夾具工件裝夾誤差工件裝夾誤差定位誤差定位誤差?yuàn)A緊誤差?yuàn)A緊誤差?yuàn)A具對(duì)定誤差?yuàn)A具對(duì)定誤差對(duì)刀誤差對(duì)刀誤差?yuàn)A具位置誤差?yuàn)A具位置誤差一般刀具一般刀具定尺寸刀具定尺寸刀具成形刀具成形刀具展成法刀具展成法刀具 如普通車(chē)刀、單如普通車(chē)刀、單刃鏜刀和面銑刀等的刃鏜刀和面銑刀等的制造誤差對(duì)加工精度制造誤差

9、對(duì)加工精度沒(méi)有直接影響，沒(méi)有直接影響， 定尺寸刀具（如定尺寸刀具（如鉸刀、圓孔拉刀等）鉸刀、圓孔拉刀等）的尺寸誤差直接影響的尺寸誤差直接影響被加工工件的尺寸精被加工工件的尺寸精度。刀具的安裝和使度。刀具的安裝和使用不當(dāng)，也會(huì)影響加用不當(dāng)，也會(huì)影響加工精度。工精度。 成形刀具（如成形車(chē)成形刀具（如成形車(chē)刀、成形銑刀、盤(pán)形齒刀、成形銑刀、盤(pán)形齒輪銑刀等）的誤差主要輪銑刀等）的誤差主要影響被加工面的形狀精影響被加工面的形狀精度度 展成法刀具（如齒輪展成法刀具（如齒輪滾刀、插齒刀等）加工齒滾刀、插齒刀等）加工齒輪時(shí)，刀刃的幾何形狀及輪時(shí)，刀刃的幾何形狀及有關(guān)尺寸精度會(huì)直接影響有關(guān)尺寸精度會(huì)直接影響齒輪

10、加工精度齒輪加工精度4.2.4 刀刀 具具 誤誤 差差 4.2.5 機(jī)床幾何誤差機(jī)床幾何誤差機(jī)床幾何誤差的來(lái)源機(jī)床幾何誤差的來(lái)源機(jī)床制造機(jī)床制造磨損磨損安裝安裝機(jī)床幾何誤差的組成機(jī)床幾何誤差的組成主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差運(yùn)動(dòng)間位置關(guān)系誤差運(yùn)動(dòng)間位置關(guān)系誤差機(jī)床的幾何誤差組成機(jī)床的幾何誤差組成機(jī)床幾何誤差機(jī)床幾何誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差軸向竄動(dòng)軸向竄動(dòng)徑向跳動(dòng)徑向跳動(dòng)角度擺動(dòng)角度擺動(dòng)水平面內(nèi)直線度水平面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度前后導(dǎo)軌的平行度前后導(dǎo)軌的平行度內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥蓛?nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈?zhǔn)?/p>

11、末兩端傳動(dòng)元件間相對(duì)端傳動(dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差運(yùn)動(dòng)誤差運(yùn)動(dòng)間位置關(guān)系誤差運(yùn)動(dòng)間位置關(guān)系誤差1、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差（1）機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念）機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念 主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均回轉(zhuǎn)軸線來(lái)代替）產(chǎn)生的偏移量?；剞D(zhuǎn)軸線來(lái)代替）產(chǎn)生的偏移量。主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 軸向竄動(dòng)軸向竄動(dòng) 純徑向跳動(dòng)純徑向跳動(dòng) 純角度擺動(dòng)純角度擺動(dòng) 實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實(shí)際實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運(yùn)

12、動(dòng)所產(chǎn)生的位回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的位移（即誤差）是一個(gè)瞬時(shí)值。移（即誤差）是一個(gè)瞬時(shí)值。n(2)主軸回轉(zhuǎn)軸線的誤差運(yùn)動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)軸線的誤差運(yùn)動(dòng) na.主軸回轉(zhuǎn)軸線的誤差運(yùn)動(dòng)三種基本形式主軸回轉(zhuǎn)軸線的誤差運(yùn)動(dòng)三種基本形式軸向竄動(dòng)軸向竄動(dòng)徑向跳動(dòng)徑向跳動(dòng)角度擺動(dòng)角度擺動(dòng)21主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車(chē)削和鏜削加工精度的影響主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車(chē)削和鏜削加工精度的影響 鏜削加工：鏜削加工：鏜刀回轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn) 假設(shè)由于主軸的純徑向跳動(dòng)而使軸線在y坐標(biāo)方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（如下圖），其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，簡(jiǎn)諧幅值為A； 則: Y = Acos （ t） 且主軸中心偏移最大（等于A）時(shí)，

13、鏜刀尖正好通過(guò)水平位置1處。 當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角時(shí)（位置1），刀尖軌跡的水平分量和垂直分量分別計(jì)算得： y=Acos+Rcos=(A+R)cos Z=Rsin 將上兩式平方相加得: / + / =1 表明此時(shí)鏜出的孔為橢圓形。2y2z2)(RA2R22 鏜孔時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響鏜孔時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響.AAROm11，AcosO234ORsin(A+R）cos23主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車(chē)削和鏜削加工精度的影響主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車(chē)削和鏜削加工精度的影響車(chē)外圓時(shí)：車(chē)外圓時(shí)：工件回轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng)工件回轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng) 假設(shè)主軸軸線沿假設(shè)主軸軸線沿y軸作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（如下圖所軸作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（如下圖所示）

14、，在工件的示），在工件的1處（主軸中心偏移最大之處）處（主軸中心偏移最大之處）切出的半徑比在工件的切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑小一個(gè)處切出的半徑小一個(gè)幅值幅值A(chǔ)；在工件的；在工件的3處切出的半徑比在工件的處切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑大一個(gè)幅值處切出的半徑大一個(gè)幅值A(chǔ)。 22222yzRA COS24主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車(chē)削和鏜削加工精度的影響主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車(chē)削和鏜削加工精度的影響 這樣，上述四這樣，上述四點(diǎn)工件的直徑都相點(diǎn)工件的直徑都相等，其它各點(diǎn)直徑等，其它各點(diǎn)直徑誤差也很小，所以誤差也很小，所以車(chē)削出的工件表面車(chē)削出的工件表面接近于一個(gè)真圓。接近于一個(gè)真圓。 由此可

15、見(jiàn)，主軸由此可見(jiàn)，主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)的純徑向跳動(dòng)對(duì)車(chē)削加工工件的車(chē)削加工工件的圓度影響很小。圓度影響很小。推力軸承取決于止推軸承兩個(gè)滾道的精度和取決于止推軸承兩個(gè)滾道的精度和滾動(dòng)體的精度。滾動(dòng)體的精度。滾道端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線滾道端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差（圖的垂直度誤差（圖4-124-12）滑動(dòng)軸承：主軸軸頸的軸向載荷面或主主軸軸頸的軸向載荷面或主軸軸承端面與軸線的垂直度軸軸承端面與軸線的垂直度誤差。誤差。大小取決于精度高者。大小取決于精度高者。a） b）0圖4-12 止推軸承端面誤差對(duì)主軸軸向竄動(dòng)的影響軸向竄動(dòng)軸向竄動(dòng)軸向竄動(dòng)的影響軸向竄動(dòng)的影響 主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓

16、的加工精度沒(méi)有主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓的加工精度沒(méi)有影響，但加工端面時(shí)，會(huì)使加工的端面與內(nèi)外圓影響，但加工端面時(shí)，會(huì)使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。軸線產(chǎn)生垂直度誤差。 主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動(dòng)一次，使得切主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動(dòng)一次，使得切出的端面產(chǎn)生平面度誤差（出的端面產(chǎn)生平面度誤差（圖圖4-6）。當(dāng)加工螺紋）。當(dāng)加工螺紋時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺距誤差。時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺距誤差。 圖圖46 主軸軸向竄動(dòng)對(duì)端面加工精度的影響主軸軸向竄動(dòng)對(duì)端面加工精度的影響28 主軸軸承誤差分析主軸軸承誤差分析 主軸部件采用滑動(dòng)軸承作為支承時(shí)：主軸部件采用滑動(dòng)軸承作為支承時(shí)：主軸軸徑在主軸軸徑在滑動(dòng)軸承的軸瓦孔內(nèi)旋

17、轉(zhuǎn)（如下圖所示）：滑動(dòng)軸承的軸瓦孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)（如下圖所示）： 29主軸軸承誤差分析主軸軸承誤差分析對(duì)于車(chē)床主軸對(duì)于車(chē)床主軸對(duì)于車(chē)床主對(duì)于車(chē)床主軸軸車(chē)削外圓時(shí)：車(chē)削外圓時(shí)：由于切削力的方向不由于切削力的方向不變，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸軸頸始終被變，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸軸頸始終被壓向軸瓦孔的某一側(cè)如上圖壓向軸瓦孔的某一側(cè)如上圖(a)所所示，故主軸軸頸的圓度誤差將直接示，故主軸軸頸的圓度誤差將直接傳給被切削的工件。傳給被切削的工件。 而軸瓦孔的圓度誤差基本不影而軸瓦孔的圓度誤差基本不影響主軸軸線的回轉(zhuǎn)精度。響主軸軸線的回轉(zhuǎn)精度。30主軸軸承誤差分析主軸軸承誤差分析.對(duì)于鏜床主對(duì)于鏜床主軸軸 主軸上的切削力的方向是

18、隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而改變主軸上的切削力的方向是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而改變,如上圖如上圖(b)所示，在切削力所示，在切削力F的作用下，主軸總是的作用下，主軸總是以其軸頸某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位以其軸頸某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位接觸，部分軸頸表面在軸瓦孔的孔壁上滑動(dòng)，故接觸，部分軸頸表面在軸瓦孔的孔壁上滑動(dòng)，故軸瓦孔的形狀誤差將直接傳給工件軸瓦孔的形狀誤差將直接傳給工件 而軸頸的形狀誤差將不影響加工精度。而軸頸的形狀誤差將不影響加工精度。 * 幾何軸線與平均軸線成空間錐角幾何軸線與平均軸線成空間錐角 車(chē)削和鏜孔時(shí)工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，圓柱車(chē)削和鏜孔時(shí)工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，圓

19、柱度誤差（錐度）。度誤差（錐度）。 * 幾何軸線與平均軸線成平面錐角幾何軸線與平均軸線成平面錐角 鏜孔橢圓柱，車(chē)削圓柱，圓柱度誤差（錐度）。如鏜孔橢圓柱，車(chē)削圓柱，圓柱度誤差（錐度）。如圖圖4-7所所示。示。 角度擺動(dòng)對(duì)車(chē)、鏜削加工精度的影響角度擺動(dòng)對(duì)車(chē)、鏜削加工精度的影響 主軸純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響，取決于不同主軸純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響，取決于不同的加工內(nèi)容。的加工內(nèi)容。圖圖47 主軸純角度擺動(dòng)對(duì)鏜孔精度的影響主軸純角度擺動(dòng)對(duì)鏜孔精度的影響提高回轉(zhuǎn)精度的措施提高回轉(zhuǎn)精度的措施高精度軸承；高精度軸承；提高主軸、主軸箱、主軸部件精度；提高主軸、主軸箱、主軸部件精度；動(dòng)平衡。動(dòng)平衡。2、直

20、線運(yùn)動(dòng)精度、直線運(yùn)動(dòng)精度 直線運(yùn)動(dòng)精度主要是導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。主要取決直線運(yùn)動(dòng)精度主要是導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。主要取決于導(dǎo)軌制造精度及其與工作臺(tái)的接觸精度。于導(dǎo)軌制造精度及其與工作臺(tái)的接觸精度。機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式水平面內(nèi)的直線度水平面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度前后導(dǎo)軌的平行度前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）（扭曲） 現(xiàn)以臥式車(chē)床為例，說(shuō)明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件現(xiàn)以臥式車(chē)床為例，說(shuō)明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件的加工精度的。的加工精度的。35機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差 導(dǎo)軌精度要求主要有以下三方面：導(dǎo)軌精度要求主要有以下三方面： 在水平面內(nèi)的直線度在水平面內(nèi)的直線度（以臥式車(chē)床

21、為例）（以臥式車(chē)床為例）36機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差n. 誤差誤差1將直接反映在工件加工表面法線方將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）上，向（誤差敏感方向）上，對(duì)加工精度影響最大對(duì)加工精度影響最大。 刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡造成工件軸向形造成工件軸向形狀誤差狀誤差。 在垂直面內(nèi)的直線度在垂直面內(nèi)的直線度 對(duì)工件的尺寸和形狀誤差影響比對(duì)工件的尺寸和形狀誤差影響比1小小得多（如下圖）：得多（如下圖）：37在垂直面內(nèi)的直線度在垂直面內(nèi)的直線度 對(duì)臥式車(chē)床對(duì)臥式車(chē)床R R 2/2/D ,D ,若設(shè)若設(shè) 2= 0.1mm,2= 0.1mm,DD=40mm=40mm，則

22、則R R =0.00025mm=0.00025mm，影響可忽略不計(jì)，影響可忽略不計(jì)。 而對(duì)平面磨床、龍門(mén)刨床誤差將直接反映在工件上。而對(duì)平面磨床、龍門(mén)刨床誤差將直接反映在工件上。（3）前后導(dǎo)軌平行度誤差的影響）前后導(dǎo)軌平行度誤差的影響 床身前后導(dǎo)軌有平行度誤差（扭曲）時(shí)，會(huì)使車(chē)床床身前后導(dǎo)軌有平行度誤差（扭曲）時(shí)，會(huì)使車(chē)床溜板在沿床身移動(dòng)時(shí)發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對(duì)工件產(chǎn)溜板在沿床身移動(dòng)時(shí)發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對(duì)工件產(chǎn)生偏移，使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。生偏移，使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。 從圖從圖4-11可知，車(chē)床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果反可知，車(chē)床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果

23、反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差y。從幾何關(guān)從幾何關(guān)系中可得出：系中可得出： yH/B 一般車(chē)床一般車(chē)床H2B/3，外圓磨床外圓磨床HB，因此該項(xiàng)原因此該項(xiàng)原始誤差對(duì)加工精度的影響很大。始誤差對(duì)加工精度的影響很大。圖圖411 車(chē)床導(dǎo)軌扭曲對(duì)工件形狀精度影響車(chē)床導(dǎo)軌扭曲對(duì)工件形狀精度影響4 機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差 在車(chē)螺紋、插齒、滾齒等加工時(shí)，刀具與工件之在車(chē)螺紋、插齒、滾齒等加工時(shí)，刀具與工件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求。要滿足這一要求，機(jī)床內(nèi)聯(lián)間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求。要滿足這一要求，機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。系傳動(dòng)鏈的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)

24、。（1）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差定義）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差定義 指內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄┲竷?nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藞?zhí)行元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩端執(zhí)行元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。的誤差。（2）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差描述）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差描述例如，車(chē)螺紋時(shí)，要求主軸與傳動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定例如，車(chē)螺紋時(shí)，要求主軸與傳動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示），即（圖示），即iTTiii iTzzzzzzzzS432186427531Z1Z2（3）傳動(dòng)誤差的產(chǎn)生）傳動(dòng)誤差的產(chǎn)生2112zzi1122i1212i12118i1 圖圖 車(chē)螺紋的傳動(dòng)誤差示意圖車(chē)螺紋的傳動(dòng)誤差示意圖S工件導(dǎo)程；工件導(dǎo)程；T絲杠導(dǎo)程；絲杠導(dǎo)程；Z1Z8各齒輪齒數(shù)各齒輪齒數(shù)（3）減少傳動(dòng)鏈誤差

25、的措施）減少傳動(dòng)鏈誤差的措施1）盡量縮短傳動(dòng)鏈。）盡量縮短傳動(dòng)鏈。 2）提高傳動(dòng)件的制造和安裝精度，尤其是末端）提高傳動(dòng)件的制造和安裝精度，尤其是末端零件的精度。零件的精度。 3）盡可能采用降速運(yùn)動(dòng)，且傳動(dòng)比最小的一級(jí)）盡可能采用降速運(yùn)動(dòng)，且傳動(dòng)比最小的一級(jí)傳動(dòng)件應(yīng)在最后。傳動(dòng)件應(yīng)在最后。 4）采用誤差校正機(jī)構(gòu)。）采用誤差校正機(jī)構(gòu)。工藝系統(tǒng)：工藝系統(tǒng)：機(jī)床、夾具、機(jī)床、夾具、工件、刀具工件、刀具切削力、傳動(dòng)力、切削力、傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、慣性力、夾緊力、重力重力產(chǎn)生加工誤差產(chǎn)生加工誤差（舉例）（舉例）破壞了刀具、工破壞了刀具、工件間相對(duì)位置件間相對(duì)位置4.3 加工過(guò)程中原始誤差對(duì)加工精度的

26、影響加工過(guò)程中原始誤差對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象4.3.1 工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差451 1、工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象、工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象46工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)的剛度 工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為：其大小為：n徑向切削分力徑向切削分力Fy與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y的比值，即：的比值，即：n =K系工藝系統(tǒng)剛度的概念工藝系統(tǒng)剛度的概念yFy47 工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定的決定的。工藝系統(tǒng)的總變形量為

27、：。工藝系統(tǒng)的總變形量為：各環(huán)節(jié)的剛度：各環(huán)節(jié)的剛度：代入上式，可得：代入上式，可得：由此可知，工藝系統(tǒng)的剛度的倒數(shù)等于系統(tǒng)各環(huán)節(jié)剛度的倒數(shù)之和。工藝系統(tǒng)的剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。工件夾具刀具機(jī)床系yyyyy系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度工件工件夾具夾具刀具刀具機(jī)床機(jī)床；yFKyFKyFKyFKyyyy工件夾具刀具機(jī)床系統(tǒng)KKKKK11111切削力切削力 大小變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映）大小變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映） 在加工過(guò)程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，在加工過(guò)程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，都會(huì)引起徑向力的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致都會(huì)引起徑向力

28、的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致而產(chǎn)生加工誤差。而產(chǎn)生加工誤差。 以車(chē)削短圓柱工件外圓為例以車(chē)削短圓柱工件外圓為例:毛坯形狀誤差復(fù)映圖毛坯形狀誤差復(fù)映圖由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化而使毛坯形狀誤差復(fù)映到由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化而使毛坯形狀誤差復(fù)映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱(chēng)為加工后工件表面的現(xiàn)象稱(chēng)為“誤差復(fù)映誤差復(fù)映”。由于毛坯存在的圓度誤差由于毛坯存在的圓度誤差m=ap1-ap2引起了工件產(chǎn)生圓度誤差引起了工件產(chǎn)生圓度誤差w=y1 -y2 =w/m 稱(chēng)為誤差復(fù)映系數(shù)稱(chēng)為誤差復(fù)映系數(shù) 壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)增大破壞油膜破壞油膜金屬擠裂、破碎、切金屬擠裂、破碎、切斷斷加速磨損；加速磨損；vRa過(guò)小過(guò)小分子

29、親合力增大分子親合力增大潤(rùn)滑油擠出潤(rùn)滑油擠出表面咬合表面咬合加速磨損。加速磨損。v表面粗糙度大和太小都不耐磨。如圖表面粗糙度大和太小都不耐磨。如圖4-38所示。所示。v表面粗糙度的最佳值與機(jī)器零件的工作情況有關(guān)，載荷加表面粗糙度的最佳值與機(jī)器零件的工作情況有關(guān)，載荷加大時(shí)，磨損曲線向上、向右移動(dòng)，最佳表面粗糙度值也隨大時(shí)，磨損曲線向上、向右移動(dòng)，最佳表面粗糙度值也隨之右移。之右移。 4.5.2 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響1表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響圖圖438 表面粗糙度與初期磨損量的關(guān)系表面粗糙度與初期磨損量的關(guān)系2）表面層的冷作硬化對(duì)零

30、件耐磨性的影響）表面層的冷作硬化對(duì)零件耐磨性的影響加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。磨性。 冷作硬化冷作硬化硬度提高，塑性降低硬度提高，塑性降低摩擦副接觸部分的彈性變摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形減少形和塑性變形減少減少磨損減少磨損。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。 冷作硬化過(guò)度冷作硬化過(guò)度脆性增加脆性增加金屬剝落金屬剝落加速磨損。加速磨損。2表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 1）表面粗糙度對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響）表面粗糙度對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 表面粗糙度表面粗糙度應(yīng)力集中應(yīng)力集中

31、疲勞裂紋疲勞裂紋抗疲勞強(qiáng)度抗疲勞強(qiáng)度表面粗糙度對(duì)耐疲勞性的影響還與材料對(duì)應(yīng)力集中表面粗糙度對(duì)耐疲勞性的影響還與材料對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度和材料的強(qiáng)度極限有關(guān)。的敏感程度和材料的強(qiáng)度極限有關(guān)。鋼材對(duì)應(yīng)力集中最為敏感，鋼材的強(qiáng)度極限越高，鋼材對(duì)應(yīng)力集中最為敏感，鋼材的強(qiáng)度極限越高，對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度就越大，而鑄鐵和有色金屬對(duì)對(duì)應(yīng)力集中的敏感程度就越大，而鑄鐵和有色金屬對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較弱。應(yīng)力集中的敏感性較弱。 2）表面層冷作硬化與殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞）表面層冷作硬化與殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響強(qiáng)度的影響 適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強(qiáng)度。適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強(qiáng)度。拉應(yīng)力

32、拉應(yīng)力抗疲勞強(qiáng)度抗疲勞強(qiáng)度 殘余應(yīng)力有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力之分，殘余拉應(yīng)力容易使殘余應(yīng)力有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力之分，殘余拉應(yīng)力容易使已加工表面產(chǎn)生裂紋并使其擴(kuò)展而降低疲勞強(qiáng)度已加工表面產(chǎn)生裂紋并使其擴(kuò)展而降低疲勞強(qiáng)度壓應(yīng)力壓應(yīng)力抗疲勞強(qiáng)度抗疲勞強(qiáng)度 殘余壓應(yīng)力則能夠部分地抵消工作載荷施加的拉應(yīng)力，殘余壓應(yīng)力則能夠部分地抵消工作載荷施加的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。3.表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響1）表面粗糙度對(duì)零件配合精度的影響）表面粗糙度對(duì)零件配合精度的影響 表面粗糙度較大，則降低了配合精度。表面粗糙度較大，

33、則降低了配合精度。 對(duì)于間隙配合表面：表面粗糙度越大對(duì)于間隙配合表面：表面粗糙度越大初期磨初期磨損損配合間隙配合間隙 對(duì)于過(guò)盈配合表面：表面粗糙度越大對(duì)于過(guò)盈配合表面：表面粗糙度越大過(guò)盈量過(guò)盈量配合精度配合精度 2）表面殘余應(yīng)力對(duì)零件工作精度的影響）表面殘余應(yīng)力對(duì)零件工作精度的影響 表面層有較大的殘余應(yīng)力，就會(huì)影響它們精度表面層有較大的殘余應(yīng)力，就會(huì)影響它們精度的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。4表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響1）表面粗糙度對(duì)零件耐腐蝕性能的影響）表面粗糙度對(duì)零件耐腐蝕性能的影響 零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，滲零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性

34、物質(zhì)，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。 因此減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。因此減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。2）表面殘余應(yīng)力對(duì)零件耐腐蝕性能的影響）表面殘余應(yīng)力對(duì)零件耐腐蝕性能的影響 殘余壓應(yīng)力殘余壓應(yīng)力抗裂紋擴(kuò)展能力抗裂紋擴(kuò)展能力抗腐蝕的能力抗腐蝕的能力 殘余拉應(yīng)力殘余拉應(yīng)力應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕抗腐蝕的能力抗腐蝕的能力 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能還有其它方面的影響：如減小表表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能還有其它方面的影響：如減小表面粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和測(cè)量精度；對(duì)滑動(dòng)面粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和測(cè)量精度；對(duì)滑動(dòng)零件，可降低其摩擦系

35、數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。零件，可降低其摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響零件表面質(zhì)量零件表面質(zhì)量粗糙度太大、太小都不耐磨粗糙度太大、太小都不耐磨適度冷硬能提高耐磨性適度冷硬能提高耐磨性對(duì)疲勞強(qiáng)度的對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響影響對(duì)耐磨性影響對(duì)耐磨性影響對(duì)耐腐蝕性能對(duì)耐腐蝕性能的影響的影響對(duì)工作精度的對(duì)工作精度的影響影響粗糙度越大，疲勞強(qiáng)度越差粗糙度越大，疲勞強(qiáng)度越差適度冷硬、殘余壓應(yīng)力能提高疲適度冷硬、殘余壓應(yīng)力能提高疲勞強(qiáng)度勞強(qiáng)度粗糙度越大、工作精度降低粗糙度越大、工作精度降低殘余應(yīng)力越大，工作精度降低殘余應(yīng)力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐

36、蝕性越差粗糙度越大，耐腐蝕性越差壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反之則降低耐腐蝕性之則降低耐腐蝕性4.5.3 影響加工表面粗糙度的主要因素及其控制影響加工表面粗糙度的主要因素及其控制 機(jī)械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可歸納為幾機(jī)械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可歸納為幾何因素和物理力學(xué)因素兩個(gè)方面。何因素和物理力學(xué)因素兩個(gè)方面。（一）切削加工表面粗糙度（一）切削加工表面粗糙度1、幾何因素、幾何因素刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r主偏角主偏角kr、副偏角副偏角kr進(jìn)給量進(jìn)給量f（圖圖440）圖圖440 車(chē)削、刨削時(shí)殘留面積高度車(chē)削、刨削時(shí)殘留面積高度H=f/(cotr+co

37、tr) (4-1)H=f 2/(8r) (4-2)2、物理力學(xué)因素、物理力學(xué)因素（1）工件材料的影響）工件材料的影響v韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。工表面愈粗糙。v 脆性材料：加工脆性材料時(shí)，其切屑呈碎粒狀，由于切脆性材料：加工脆性材料時(shí)，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。（2）切削速度的影響）切削速度的影響 加工塑性材料時(shí)，切削速度加工塑性材料時(shí)，切削速度對(duì)表面粗糙度的影響（對(duì)積屑瘤對(duì)表面粗糙度的影響（對(duì)積屑瘤和鱗刺的影響）見(jiàn)如圖和鱗

38、刺的影響）見(jiàn)如圖4-41所示。所示。 此外，切削速度越高，塑性此外，切削速度越高，塑性變形越不充分，表面粗糙度值越變形越不充分，表面粗糙度值越小小 選擇低速寬刀精切和高速精選擇低速寬刀精切和高速精切，可以得到較小的表面粗糙度。切，可以得到較小的表面粗糙度。 （3）其它因素的影響）其它因素的影響 此外，合理使用冷卻此外，合理使用冷卻潤(rùn)滑液，適當(dāng)增大刀具的潤(rùn)滑液，適當(dāng)增大刀具的前角，提高刀具的刃磨質(zhì)前角，提高刀具的刃磨質(zhì)量等，均能有效地減小表量等，均能有效地減小表面粗糙度值。面粗糙度值。圖圖441 加工塑性材料時(shí)切削速度對(duì)表面粗糙度的影響加工塑性材料時(shí)切削速度對(duì)表面粗糙度的影響影響切削加工表面影響

39、切削加工表面粗糙度的因素粗糙度的因素刀具幾何形狀刀具幾何形狀刀具材料、刃磨質(zhì)量刀具材料、刃磨質(zhì)量切削用量切削用量工件材料工件材料殘留面積殘留面積 Ra前角前角 Ra后角后角摩擦摩擦Ra v Raf Raap對(duì)對(duì)Ra影響不大，太小會(huì)影響不大，太小會(huì)打滑，劃傷已加工表面打滑，劃傷已加工表面材料塑性材料塑性 Ra常用正火、調(diào)質(zhì)處理常用正火、調(diào)質(zhì)處理刀具材料強(qiáng)度刀具材料強(qiáng)度 Ra刃磨質(zhì)量刃磨質(zhì)量 Ra冷卻、潤(rùn)滑冷卻、潤(rùn)滑 Ra（二）磨削加工表面粗糙度（二）磨削加工表面粗糙度 工件的磨削表面是由砂輪上大量磨?？虅澇龉ぜ哪ハ鞅砻媸怯缮拜喩洗罅磕チ？虅澇鰺o(wú)數(shù)極細(xì)的刻痕形成的，工件單位面積上通過(guò)的無(wú)數(shù)極細(xì)的

40、刻痕形成的，工件單位面積上通過(guò)的砂粒數(shù)越多，則刻痕越多，刻痕的等高性越好，砂粒數(shù)越多，則刻痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。表面粗糙度值越小。 磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細(xì)，刃口的磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細(xì)，刃口的等高性越好。則砂輪單位面積上參加磨削的磨粒等高性越好。則砂輪單位面積上參加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越細(xì)密均勻，表面粗越多，磨削表面上的刻痕就越細(xì)密均勻，表面粗糙度值就越小。糙度值就越小。（1）砂輪粒度與硬度）砂輪粒度與硬度磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑堵塞，使表面粗糙度值增堵塞，使表面粗糙度值增大，若導(dǎo)熱情況不好，還大，若導(dǎo)熱情況不好，

41、還會(huì)燒傷工件表面。會(huì)燒傷工件表面。砂輪太硬，使表面粗糙度砂輪太硬，使表面粗糙度增大；砂輪選得太軟，使增大；砂輪選得太軟，使表面粗糙度值增大。表面粗糙度值增大。（4）磨削用量）磨削用量 砂輪的轉(zhuǎn)速砂輪的轉(zhuǎn)速 材料塑性變形材料塑性變形 表面粗糙度值表面粗糙度值 ；磨削深度磨削深度、工件速度工件速度 塑性變塑性變形形 表面粗糙度值表面粗糙度值； （3）工件材料）工件材料太硬易使磨粒磨鈍太硬易使磨粒磨鈍 Ra ；太軟容易堵塞砂輪太軟容易堵塞砂輪Ra ；（2）砂輪修整）砂輪修整 砂輪修整除了使砂砂輪修整除了使砂輪具有正確的幾何形狀輪具有正確的幾何形狀外，更重要的是使砂輪外，更重要的是使砂輪工作表面形成排

42、列整齊工作表面形成排列整齊而又銳利的微刃（圖而又銳利的微刃（圖447）。）。圖圖447 砂輪上的磨粒砂輪上的磨粒影響磨削加工表面影響磨削加工表面粗糙度的因素粗糙度的因素磨粒磨粒Ra 金剛石筆鋒利金剛石筆鋒利，進(jìn)給量進(jìn)給量 Ra磨粒等高性磨粒等高性Ra硬度硬度鈍化磨粒脫落鈍化磨粒脫落 Ra硬度硬度磨粒脫落磨粒脫落Ra硬度合適、自勵(lì)性好硬度合適、自勵(lì)性好Ra太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差 Ra砂輪粒度砂輪粒度工件材料性質(zhì)工件材料性質(zhì)砂輪修正砂輪修正磨削用量磨削用量砂輪硬度砂輪硬度砂輪砂輪V Raap、工件工件V 塑變塑變 Ra4.5.4 影響表面層物理力學(xué)性能的影響表面層物理

43、力學(xué)性能的主要因素及其控制主要因素及其控制表面物理力學(xué)表面物理力學(xué)性能性能影響金相組織變化影響金相組織變化因素因素影響冷作硬化因素影響冷作硬化因素影響殘余應(yīng)力因素影響殘余應(yīng)力因素塑變引起的冷硬塑變引起的冷硬切削熱的弱化切削熱的弱化冷塑性變形冷塑性變形熱塑性變形熱塑性變形金相組織變化金相組織變化切削熱切削熱一一. 表面層的冷作硬化表面層的冷作硬化（1 1） 表面層加工硬化的產(chǎn)生表面層加工硬化的產(chǎn)生機(jī)械加工時(shí)，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)機(jī)械加工時(shí)，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切生強(qiáng)烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化甚

44、至碎化，從而使表面滑移，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化甚至碎化，從而使表面層的強(qiáng)度和硬度增加，這種現(xiàn)象稱(chēng)為加工硬化，又層的強(qiáng)度和硬度增加，這種現(xiàn)象稱(chēng)為加工硬化，又稱(chēng)冷作硬化和強(qiáng)化。稱(chēng)冷作硬化和強(qiáng)化。機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱，將使金屬冷作硬化機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱，將使金屬冷作硬化得到恢復(fù)，成為弱化現(xiàn)象。得到恢復(fù)，成為弱化現(xiàn)象。（2 2） 衡量表面層冷作硬化的指標(biāo)衡量表面層冷作硬化的指標(biāo)衡量表面層加工硬化程度的指標(biāo)有下列三項(xiàng)：衡量表面層加工硬化程度的指標(biāo)有下列三項(xiàng)： 1）表面層的顯微硬度）表面層的顯微硬度HV；2）硬化層深度硬化層深度h；3）硬化程度硬化程度NN=(HV-HV0)/HV0100 （8-

45、3） 式中式中 HV0工件原表面層的顯微硬度。工件原表面層的顯微硬度。（3）影響表面層加工硬化的因素影響表面層加工硬化的因素 刀具幾何形狀的刀具幾何形狀的影響影響 切削刃切削刃 r r、后面磨損量、后面磨損量VBVB、前角前角 表層金屬的塑變加劇表層金屬的塑變加劇冷硬冷硬 切削用量的影響切削用量的影響 切削速度切削速度vv塑變塑變冷硬冷硬 工件材料性能的工件材料性能的影響影響 材料塑性材料塑性冷硬冷硬 1.1.影響切削加工冷作硬化的因素影響切削加工冷作硬化的因素砂輪粒度砂輪粒度磨粒磨粒 單磨粒載荷單磨粒載荷 冷硬冷硬 磨削用量的影響磨削用量的影響 磨削速度磨削速度塑變塑變熱熱 冷硬冷硬 磨削深

46、度磨削深度磨削力磨削力塑變塑變冷硬冷硬 工件材料性能的工件材料性能的影響影響 材料塑性材料塑性冷硬冷硬 2.2.影響磨削加工冷作硬化的因素影響磨削加工冷作硬化的因素二二 表面層殘余應(yīng)力表面層殘余應(yīng)力機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，在表面層及其與基體材料的交界處會(huì)產(chǎn)生在表面層及其與基體材料的交界處會(huì)產(chǎn)生互相平衡的彈性力。這種應(yīng)力即為表面層互相平衡的彈性力。這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。的殘余應(yīng)力。（1）表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生）表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生 1 1） 冷態(tài)塑冷態(tài)塑變變 工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長(zhǎng)塑工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長(zhǎng)塑變，基體

47、仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后，表層產(chǎn)變，基體仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后，表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。生殘余壓應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。2 2） 熱態(tài)塑變熱態(tài)塑變 表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生殘余壓表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力應(yīng)力( (其原理見(jiàn)圖其原理見(jiàn)圖) )3 3）金相組織變化）金相組織變化 比容大的組織比容大的組織比容小的組織比容小的組織體積收縮，產(chǎn)體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。（密度小，比容生拉應(yīng)力，反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。（密度小，比容大）大）切削用量刀具工件材料圖4-68 f 對(duì)殘余應(yīng)力的影響工件：45，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm

48、，不加切削液 殘余應(yīng)力(Gpa)0.2000.200100200300400距離表面深度(m) f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/r僅討論切削加工圖4-67 vc 對(duì)殘余應(yīng)力的影響0=5,0=5,r=75,r=0.8mm,工件：45切削條件：ap=0.3mm, f=0.05mm/r, 不加切削液050100150200距離表面深度(m)殘余應(yīng)力(Gpa)-0.2000.20vc =213m/minvc =86m/minvc =7.7m/min 定義：磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)定義：磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到相變臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金

49、相組溫度達(dá)到相變臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強(qiáng)度和硬度降低、產(chǎn)生殘余應(yīng)力、甚至織變化，強(qiáng)度和硬度降低、產(chǎn)生殘余應(yīng)力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋。這種現(xiàn)象稱(chēng)為磨削燒傷。出現(xiàn)微觀裂紋。這種現(xiàn)象稱(chēng)為磨削燒傷。 淬火鋼在磨削時(shí)，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的淬火鋼在磨削時(shí)，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的磨削燒傷有三種形式。磨削燒傷有三種形式。三三 表面層金相組織變化與磨削燒傷表面層金相組織變化與磨削燒傷表面層金相組織變化與磨削燒傷的產(chǎn)生表面層金相組織變化與磨削燒傷的產(chǎn)生 磨削殘余應(yīng)力通常是由磨削溫度磨削殘余應(yīng)力通常是由磨削溫度和金相組織變化引起的。和金相組織變化引起的。 磨削表面殘余拉應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)磨削表面殘余拉應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限，在表層或表面層下產(chǎn)生微裂度極限，在表層或表面層下產(chǎn)生微裂紋。裂紋方向常與磨削方向垂直或呈紋。裂紋方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。網(wǎng)