第一章-机械加工精度与表面质量

第一章机械加工精度与表面质量1.了解机械加工精度的含义及内容2.掌握获得机械加工精度的方法3.掌握加工误差的来源4.能对典型表面的加工误差作出分析第一节机械加工精度第一章机械加工精度与表面质量第一节机械加工精度机械零件的加工质量一般用加工精度和表面质量两个指标来评定。一、机械加工精度的概念机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、表面形状和表面相互位置）与理想几何参数的符合程度。实际几何参数与理想几何参数的符合程度越高，则加工精度越高，反之，则加工精度越低。实际几何参数通常指零件加工后通过测量得到的几何参数。理想几何参数就是当公差值趋于零时的几何参数。第一章机械加工精度与表面质量二、机械加工精度的内容066.0020.060机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。第一章机械加工精度与表面质量1．尺寸精度尺寸精度是指加工后零件的直径、长度和表面间距离等尺寸的实际值与理想值的符合（接近）程度。第一章机械加工精度与表面质量2．形状精度形状精度指加工后零件的实际几何形状与理想形状的符合（接近）程度。国家标准中规定，用直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度等作为评定形状精度的项目。3．位置精度位置精度指加工后零件的几何图形的实际位置与理想位置的符合（接近）程度。国家标准中规定，用平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动等作为评定位置精度的项目。第一章机械加工精度与表面质量4．尺寸精度、形状精度和位置精度的关系尺寸公差位置公差形状公差第一章机械加工精度与表面质量三、达到机械加工精度的方法1．达到尺寸精度的方法（1）试切法操作工人通过试切一小段，测量其尺寸是否合适，如不合适，则调整刀具的位置，再试切一小段。如此反复进行试切过程，达到要求的尺寸后，便可切削整个待加工表面。这种方法生产效率低，对操作者技术水平要求较高，因此多用于单件、小批量生产中。适用范围：第一章机械加工精度与表面质量（2）调整法是指利用机床上的定程装置、对刀装置或预先调整好的刀架，使刀具相对于机床或夹具达到一定位置精度，然后加工一批工件。适用范围：此方法获得的尺寸精度稳定，生产效率高，广泛用于成批和大量生产中。第一章机械加工精度与表面质量（3）定尺寸刀具法是指用具有一定尺寸精度的刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）来保证工件被加工部位（如孔）的尺寸精度。该方法加工精度稳定，生产效率高，适用于各种生产类型。适用范围：第一章机械加工精度与表面质量是将计算机数字控制技术应用到机械加工中。这种方法是在机床里装配整套数字控制装置，控制步进电动机实现刀架或工作台的精确移动，尺寸精度的获得是通过预先编制好程序，由数字控制装置来实现的。（4）自动控制法是指利用测量装置、调整装置和控制系统等组成的自动化加工系统，在加工过程中能自动测量、补偿调整，当工件达到尺寸要求时能自动停止退回。（5）数字控制法第一章机械加工精度与表面质量2．达到形状精度的方法是指利用刀具与工件的展成切削运动，由切削刃在被加工表面上的包络面来形成成形表面，如用滚刀切削加工齿轮等。（1）轨迹法是指利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。（2）成形法是指利用成形刀具刀刃的几何形状切削出工件的形状。（3）展成法第一章机械加工精度与表面质量3．达到位置精度的方法该方法是人为地将工件的加工过程分为几次装夹来完成，每次装夹有关表面的位置精度可采用适当的装夹方法（如找正法或夹具）获得，随着装夹加工的次数不断增多，加工表面与定位基准之间的位置精度也不断提高，最终保证工件的位置精度。（1）一次安装获得法是指把零件上有相互位置要求的相关表面安排在工件的一次装夹中进行加工，从而保证其相互位置精度。（2）多次安装获得法第一章机械加工精度与表面质量四、加工误差1．加工误差的概念加工误差是指加工后零件的实际几何参数（尺寸、形状和表面相互位置）与理想几何参数的偏离程度。加工误差是表示加工精度高与低的一个数量指标。在满足零件的使用性能的前提下，可以允许零件有一定的加工误差，这种误差的大小是由设计人员根据零件的使用要求给出一个合理的范围，也就是我们通常所说的“公差”，一般用经济精度来衡量。第一章机械加工精度与表面质量2．加工误差的构成第一章机械加工精度与表面质量五、典型表面的常见加工误差分析腰鼓形圆柱度误差马鞍形圆柱度误差锥形圆柱度误差直线度误差直线度误差圆度误差圆柱度误差垂直度误差平面度误差第一章机械加工精度与表面质量1.掌握提高加工精度的工艺措施2.掌握直接减少误差法的加工方法3.掌握误差补偿与抵消的方法第二节提高加工精度的工艺措施4.掌握误差转移法的方法5.了解误差分组的方法6.了解误差平均法的方法7.了解就地加工的方法第一章机械加工精度与表面质量一、直接减小误差法直接减小误差法是在生产中应用较广的一种基本方法，它是在查明影响加工精度的主要原始误差因素后，采取各种工艺措施，直接将误差消除或减少，从而保证加工精度的方法。采取措施1．采用反向进给的切削方法。2．采用反向切削和大的主偏角车刀，增大了Ff力，工件在强有力的拉伸作用下，能消除径向的振动，使切削平稳。3．在卡盘一端的工件上车出一个缩颈部分。第一章机械加工精度与表面质量二、误差补偿和误差抵消法1．误差补偿法是指人为地制造一个大小相等、方向相反的新的误差，去补偿加工、装配或使用过程中出现误差的加工方法。第一章机械加工精度与表面质量2．误差抵消法是指利用原有的一种原始误差去部分或全部地抵消另一种原始误差的加工方法。一般在零件变形的敏感方向存在两个方向相反的原始误差时才能选用这种方法。第一章机械加工精度与表面质量三、转移原始误差法是指创造一定条件，把工艺系统的原始误差转移到误差的非敏感方向或其他不影响加工精度的方向上去的加工方法。这种方法在不减小原始误差的情况下，同样可以获得较高的加工精度。1-工件2-镗模架3-刀杆4-主轴第一章机械加工精度与表面质量四、误差分组法就是把毛坯或上道工序的尺寸按误差大小分为n组，这样每组毛坯的误差就缩小为原来的1/n，然后按组分别调整刀具与工件的相对位置或选用合适的定位元件，从而大大缩小整批工件的尺寸分散范围。第一章机械加工精度与表面质量五、误差平均法就是利用有密切联系的表面之间的相互比较、相互修正，或者互为基准进行加工，就能让这些局部较大的误差比较均匀地影响到整个加工表面，使传递到工件表面的加工误差较为均匀，因而工件的加工精度也就相应大大提高。六、就地加工法生产中采用就地加工法，就是对这些重要表面在装配之前不进行精加工，待装配之后，再在自身机床上对这些表面作精加工。第一章机械加工精度与表面质量第三节机械加工表面质量1.了解影响机械加工表面质量的原因2.掌握表面粗糙度的控制方法3.掌握影响表层材料物理、力学性能的因素第一章机械加工精度与表面质量第三节机械加工表面质量零件的加工质量一般包含加工精度和表面质量两个方面的内容。零件的表面质量与加工精度一样是零件加工质量的重要组成部分，其质量好坏好坏直接影响零件或产品的使用性能。机械加工的表面质量是指零件加工后的表面层状态，它是判定零件质量优劣的重要依据。表面质量主要有以下两方面内容：1．表面的微观几何特征：即表面粗糙度。2．表面层物理力学性能：即指表面层加工硬化（冷作硬化）、表面层金相组织的变化和表面层残余应力三个方面。第一章机械加工精度与表面质量一、表面粗糙度的控制第一章机械加工精度与表面质量要实现各轴颈不同的表面质量要求，一般需要用车削和磨削的方法。分析表面粗糙度值大于或等于Ra1.6μm的表面可采用车削方法作为终加工。表面粗糙度值小于Ra1.6μm的表面则需采用磨削方法作为终加工。图中有Ra1.6和Ra0.4两种表面粗糙度要求，则加工方法应有区别。零件的表面粗糙度形成机理不同，控制表面粗糙度的措施也不同。第一章机械加工精度与表面质量1．切削加工的表面粗糙度形成与控制（1）切削加工的表面粗糙度形成2．磨削加工的表面粗糙度形成与控制（1）磨削加工的表面粗糙度形成（2）切削加工的表面粗糙度控制（2）磨削加工的表面粗糙度控制第一章机械加工精度与表面质量1．表面冷作硬化在加工过程中，工件表层材料在切削力的作用下产生塑性变形，使晶粒间产生剪切滑移，晶格扭曲，并产生晶粒拉长、破碎，从而使加工表面层材料的强度、硬度提高、塑性下降，这种现象称为冷作硬化。二、影响表层材料物理、力学性能的因素第一章机械加工精度与表面质量2．表面层金相组织的变化在机械加工中会产生很大的切削热，直接影响着工件表层材料的金相组织。3．加工表面的残余应力在机械加工中，当表面层金属组织发生形状、体积或金相组织变化时，将在表面层的金属与其基体间产生残余应力。第一章机械加工精度与表面质量本章小结◇机械零件的加工质量包括机械加工精度和表面质量两方面的内容。◇机械加工精度反映零件加工后的实际几何参数与理想值的符合情况。机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。提高加工精度的工艺措施有直接减小误差法、误差补偿和误差抵消法、转移原始误差法、误差分组法、误差平均法、就地加工法等六种方法。如果加工精度符合零件的设计精度要求，则零件合格；否则，零件就不合格。◇机械加工的表面质量有表面的微观几何特征和表面层物理、力学性能两方面内容。微观几何特征即表面粗糙度，表面层物理力学性能包括表面层加工硬化、表面层金相组织的变化和表面层残余应力三个方面。