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1、第一章 机械加工质量第1页，本讲稿共75页第一节第一节 机械加工精度机械加工精度第二节第二节 加工误差的统计分析加工误差的统计分析第三节第三节 机械加工表面质量机械加工表面质量第2页，本讲稿共75页第一节 机械加工精度高产、优质、低消耗，产品技术性能好、高产、优质、低消耗，产品技术性能好、使用寿命长，这是机械制造企业的基本使用寿命长，这是机械制造企业的基本要求。而质量则是最根本的问题要求。而质量则是最根本的问题加工质量指标分为：加工质量指标分为：加工精度加工精度宏观几何参数宏观几何参数加工表面质量加工表面质量微观几何参数和表面物微观几何参数和表面物理理-机械性能等方面的参数机械性能等方面的参数
2、第3页，本讲稿共75页 机械加工精度机械加工精度零件在加工后的几何参数零件在加工后的几何参数（尺寸、几何形状、表面间的相互位置）的实际值与理论值相符合的程度的实际值与理论值相符合的程度机械加工精度包括：尺寸精度、形状精度、位置精度尺寸精度、形状精度、位置精度三者三者有联系，也有区别有联系，也有区别第4页，本讲稿共75页所谓理想零件，即对表面形状而言，就即对表面形状而言，就是绝对正确的圆柱面、平面、锥面等；对是绝对正确的圆柱面、平面、锥面等；对表面位置而言，就是绝对的平行、垂直、表面位置而言，就是绝对的平行、垂直、同轴和一定的角度等；对尺寸而言，就是同轴和一定的角度等；对尺寸而言，就是零件尺寸的
3、公差带中心零件尺寸的公差带中心由于机械加工中的种种原因，不可能把由于机械加工中的种种原因，不可能把零件做得绝对精确，总会产生零件做得绝对精确，总会产生偏差。这种这种偏差即偏差即加工误差。第5页，本讲稿共75页一、获得加工精度的方法获得尺寸精度的方法试切法：通过试切通过试切 测量测量 调整调整 再试切，再试切，反复进行到工件尺寸达到规定要求为止反复进行到工件尺寸达到规定要求为止调整法：先调整好刀具和工件在机床上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的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸工尺寸第6页，本讲稿
4、共75页定尺寸刀具法：通过刀具的相应尺寸保通过刀具的相应尺寸保证加工表面的尺寸精度证加工表面的尺寸精度自动控制法：将测量、进给装置和控制将测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，通过自动系统组成一个自动加工系统，通过自动测量和数字控制装置，在达到尺寸精度测量和数字控制装置，在达到尺寸精度后自动停止加工后自动停止加工主动测量法：边加工边测量加工尺寸边加工边测量加工尺寸第7页，本讲稿共75页获得形状精度的方法刀尖轨迹法：通通过过刀刀尖尖运运动动的的轨轨迹迹来来获获得形状精度的方法得形状精度的方法仿形法：刀刀具具依依照照仿仿形形装装置置进进给给获获得得工工件件形状精度的方法形状精度的方法成形法
5、：利利用用成成形形刀刀具具对对工工件件加加工工获获得形状精度的方法得形状精度的方法展成法：利用工件和刀具的展成切削利用工件和刀具的展成切削运动进行加工的方法运动进行加工的方法第8页，本讲稿共75页获得位置精度的方法直接找正定位法：用用划划针针或或百百分分表表直直接接在在机床上找正工件位置机床上找正工件位置划线找正定位法：先先按按零零件件图图在在毛毛坯坯上上划划好好线线，再再以以所所的的划划线线为为基基准准找找正正它它在在机机床床的的位位置置夹具定位法：在在机机床床上上安安装装好好夹夹具具，工工件件放放在夹具中定位在夹具中定位机床控制法：利用机床的相对位置精度保证利用机床的相对位置精度保证位置精
6、度位置精度第9页，本讲稿共75页二、影响加工精度的因素及其分析工艺系统工艺系统由机床、夹具、刀具和工件构由机床、夹具、刀具和工件构成的一个完整系统成的一个完整系统原始误差原始误差工艺系统中的误差工艺系统中的误差 来自两个方面：来自两个方面：加工前就存在的工艺系统本身的误差加工前就存在的工艺系统本身的误差加工过程中因工艺系统受力变形等引起的加工过程中因工艺系统受力变形等引起的误差误差第10页，本讲稿共75页第11页，本讲稿共75页1 1加工原理误差加工原理误差（理论误差）原理误差原理误差即在加工中采用了近似的即在加工中采用了近似的加工运动、近似的刀具轮廓和近似的加工运动、近似的刀具轮廓和近似的加
7、工方法而产生的原始误差加工方法而产生的原始误差近似的加工方法带来的误差l例如，用尖车刀车外圆，也不是光滑例如，用尖车刀车外圆，也不是光滑的圆柱面，而是一个螺旋面的圆柱面，而是一个螺旋面第12页，本讲稿共75页近似的刀具轮廓带来的误差例如用模数铣刀铣齿轮，由于：铣刀的成例如用模数铣刀铣齿轮，由于：铣刀的成形面不是纯粹的渐开线；模数相同而齿数形面不是纯粹的渐开线；模数相同而齿数不同的渐开线齿轮齿形是不同的，一把铣不同的渐开线齿轮齿形是不同的，一把铣刀铣一组齿数的齿轮，故存在原理误差刀铣一组齿数的齿轮，故存在原理误差第13页，本讲稿共75页2 2工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差机床几何误差包括机
8、床本身各部件的制造误差、安装误差包括机床本身各部件的制造误差、安装误差和使用过程中磨损和使用过程中磨损 主轴回转运动误差及其影响因素l回转运动的精度取决于其回转中心相对刀具回转运动的精度取决于其回转中心相对刀具或工件的位置精度，即取决于机床主轴的或工件的位置精度，即取决于机床主轴的回转精度回转精度l主轴回转误差有三种：主轴的径向跳动、主轴回转误差有三种：主轴的径向跳动、主轴的轴向窜动、主轴的角度摆动主轴的轴向窜动、主轴的角度摆动第14页，本讲稿共75页第15页，本讲稿共75页l影响主轴回转精度的因素：影响主轴回转精度的因素：滑动轴承轴颈或滚动轴承滚道圆度误差滑动轴承轴颈或滚动轴承滚道圆度误差滚
9、动轴承内环的壁厚误差滚动轴承内环的壁厚误差滑动轴承轴颈、轴承套或滚动轴承滚道滑动轴承轴颈、轴承套或滚动轴承滚道的波度的波度滚动轴承滚子的圆度误差和尺寸偏差滚动轴承滚子的圆度误差和尺寸偏差轴承间隙以及切削中的受力变形轴承间隙以及切削中的受力变形轴承定位端面与轴心线垂直度误差轴承定位端面与轴心线垂直度误差轴承端面之间的平行度误差轴承端面之间的平行度误差锁紧螺母端面的跳动等锁紧螺母端面的跳动等 第16页，本讲稿共75页 导轨误差导轨是确定主要部件相对位置的基准，也导轨是确定主要部件相对位置的基准，也是运动基准，各项误差是运动基准，各项误差 直接影响被加工工直接影响被加工工件的精度件的精度 对导轨的精
10、度要求主要有：对导轨的精度要求主要有：在水平面内的直线度在水平面内的直线度在垂直面内的直线度在垂直面内的直线度前后导轨的平行度（扭曲）前后导轨的平行度（扭曲）第17页，本讲稿共75页第18页，本讲稿共75页第19页，本讲稿共75页第20页，本讲稿共75页导轨误差对加工精度的影响：导轨误差对加工精度的影响：如车削时如车削时导轨在水平面内弯曲，向前凸出，则出现导轨在水平面内弯曲，向前凸出，则出现鼓形误差；向后凸出，则出现鞍形误差鼓形误差；向后凸出，则出现鞍形误差 传动链误差传动链误差产生的原因传动链误差产生的原因l传动元件的制造误差、传动元件的装配误差、传动元件的制造误差、传动元件的装配误差、使用
11、过程中的磨损使用过程中的磨损第21页，本讲稿共75页减少传动链误差对加工精度的影响，减少传动链误差对加工精度的影响，可采取如下措施：可采取如下措施：缩短传动链缩短传动链采用降速传动采用降速传动提高传动链的制造精度和装配精度提高传动链的制造精度和装配精度设法消除传动链的间隙设法消除传动链的间隙采用误差校正机构提高传动精度采用误差校正机构提高传动精度第22页，本讲稿共75页3 3工艺系统受力变形及对加工精度的影工艺系统受力变形及对加工精度的影响响工艺系统受力变形的现象工艺系统受力变形的现象加工过程中的力：切削力、传动力、夹加工过程中的力：切削力、传动力、夹紧力、重力、控制力、惯性力、干扰力紧力、重
12、力、控制力、惯性力、干扰力等等第23页，本讲稿共75页第24页，本讲稿共75页第25页，本讲稿共75页第26页，本讲稿共75页工艺系统的刚度工艺系统的刚度刚度刚度工艺系统受外力作用后抵抗变形工艺系统受外力作用后抵抗变形的能力的能力在上述力的作用下，工艺系统受力变形，在上述力的作用下，工艺系统受力变形，刀具和工件相对退让。设刀具相对工件在刀具和工件相对退让。设刀具相对工件在切削接触点法线方向的相对位移量为切削接触点法线方向的相对位移量为y y，则工艺系统的刚度是：则工艺系统的刚度是：第27页，本讲稿共75页工艺系统的刚度特性力和变形不是直线关系，即不符合虎克力和变形不是直线关系，即不符合虎克定律
13、定律加载和卸载曲线不重合加载和卸载曲线不重合卸载后，变形不能恢复到起点卸载后，变形不能恢复到起点部件刚度比我们想象的小部件刚度比我们想象的小第28页，本讲稿共75页影响部件刚度的因素接触变形接触变形（接触点的变形）薄弱零件本身的变形薄弱零件本身的变形间隙的影响间隙的影响摩擦的影响摩擦的影响施力方向的影响施力方向的影响第29页，本讲稿共75页工艺系统的刚度对加工精度的影响归纳起来为下列常见形式：由于受力点位置的变化而产生的工件形状由于受力点位置的变化而产生的工件形状误差误差误差复映误差复映毛坯材料硬度不均匀使切削力产生变化，毛坯材料硬度不均匀使切削力产生变化，工艺系统受力变形随之变化而产生加工误
14、工艺系统受力变形随之变化而产生加工误差差工艺系统中其它作用力使工艺系统中某些工艺系统中其它作用力使工艺系统中某些环节受力变形而产生加工误差环节受力变形而产生加工误差第30页，本讲稿共75页误差复映规律 误差复映由毛坯加工余量和材料硬度的由毛坯加工余量和材料硬度的变化引起切削力和工艺系统受力变形的变变化引起切削力和工艺系统受力变形的变化，因而产生工件的尺寸、形状误差的现化，因而产生工件的尺寸、形状误差的现象象第31页，本讲稿共75页 误差复映规律误差复映系数误差复映系数：定量反映毛坯误差经过加：定量反映毛坯误差经过加工后减少的程度工后减少的程度 =当加工过程有多次走刀时，每次走刀的当加工过程有多
15、次走刀时，每次走刀的复映系数为复映系数为 1 1、2 2、3 3，则总复映系数，则总复映系数 总总=1 1 2 2 3 3 可简化为可简化为 总总（1 1）n n第32页，本讲稿共75页由于由于 1 1，所以经过多次走刀，则可，所以经过多次走刀，则可能使毛坯误差复映到工件上的误差减少能使毛坯误差复映到工件上的误差减少到公差带允许值的范围内到公差带允许值的范围内 例：一个工艺系统，其误差复映系数为例：一个工艺系统，其误差复映系数为0.250.25，工件在本工序前的圆度误差，工件在本工序前的圆度误差0.5mm0.5mm，为保证本工序，为保证本工序0.01mm0.01mm的形状精度，本工的形状精度，
16、本工序最少走刀几次？序最少走刀几次？解：解：0.5(0.25)0.5(0.25)n n0.01 0.01 解得解得 n=3 n=3第33页，本讲稿共75页减少工艺系统受力变形的措施提高表面配合质量，以提高接触刚度提高表面配合质量，以提高接触刚度或者预加载荷，以提高接触刚度或者预加载荷，以提高接触刚度或者锁紧暂不需移动的部件，以提高或者锁紧暂不需移动的部件，以提高接触刚度接触刚度设置辅助支承，提高部件刚度设置辅助支承，提高部件刚度第34页，本讲稿共75页缩短切削力作用点和支承点的距离，提缩短切削力作用点和支承点的距离，提高工件刚度高工件刚度选择合理的零件结构和断面形状选择合理的零件结构和断面形状
17、提高刀具刚度；改善材料性能提高刀具刚度；改善材料性能合理装夹工件，减少夹紧变形合理装夹工件，减少夹紧变形第35页，本讲稿共75页4 4工艺系统热变形及对加工精度的影响工艺系统热变形及对加工精度的影响工艺系统热变形的现象工艺系统受热升温而使工件、刀具及机床工艺系统受热升温而使工件、刀具及机床的许多部分会因温度升高而产生复杂变形的许多部分会因温度升高而产生复杂变形改变工件、刀具、机床间的相互位置改变工件、刀具、机床间的相互位置破坏刀具与工件间相互运动的正确性破坏刀具与工件间相互运动的正确性改变已调整好的加工尺寸改变已调整好的加工尺寸引起切削深度和切削力改变引起切削深度和切削力改变破坏传动链的精度破
18、坏传动链的精度第36页，本讲稿共75页引起热变形的热源：内部热源：内部热源：切削热，摩擦热，电气等切削热，摩擦热，电气等外部热源：外部热源：环境温度变化，取暖设备，热幅射等环境温度变化，取暖设备，热幅射等第37页，本讲稿共75页减少和控制工艺系统热变形的主要途径 结构措施采用热对称结构采用热对称结构使关键件的热变形在无害于加工精度的使关键件的热变形在无害于加工精度的方向移动方向移动合理安排支承位置，使产生热变形位移的合理安排支承位置，使产生热变形位移的有效部分缩短有效部分缩短发热量大的热源采取足够的冷却措施，采用发热量大的热源采取足够的冷却措施，采用热补偿方法减少热变形热补偿方法减少热变形均衡
19、关键件的温升，避免弯曲均衡关键件的温升，避免弯曲隔离热源隔离热源第38页，本讲稿共75页 工艺措施环境恒温，避免光照环境恒温，避免光照保持工艺系统热平衡，如加工前机床空转保持工艺系统热平衡，如加工前机床空转一段时间一段时间（精密加工中途不停车）装夹时考虑加工热变形方向装夹时考虑加工热变形方向注意选材注意选材保持刀具锋利保持刀具锋利（降低切削热）粗、精加工分开粗、精加工分开切削区施加充分的冷却液切削区施加充分的冷却液第39页，本讲稿共75页安装误差 定位误差基准不重合引起基准不重合引起定位元件和定位面制造误差定位元件和定位面制造误差元件配合间隙引起元件配合间隙引起 夹紧误差夹紧误差夹紧机构的夹紧
20、力不当引起夹紧机构的夹紧力不当引起夹紧方式不当引起夹紧方式不当引起夹紧状态不良引起夹紧状态不良引起第40页，本讲稿共75页第二节 加工误差的综合分析1 1误差的性质误差的性质误差分为两类：系统性误差当连续加工一批零件时，误差的大小当连续加工一批零件时，误差的大小和方向或是保持不变，或是按一定规和方向或是保持不变，或是按一定规律变化。前者称为常值系统性误差，律变化。前者称为常值系统性误差，后者称为变值系统性误差后者称为变值系统性误差第41页，本讲稿共75页常值系统性误差有：原理误差，刀具、常值系统性误差有：原理误差，刀具、夹具、量具、机床的制造误差，调整误夹具、量具、机床的制造误差，调整误差，系
21、统受力变形差，系统受力变形变值系统性误差有：工艺系统热变形，刀具、变值系统性误差有：工艺系统热变形，刀具、夹具、量具、机床磨损夹具、量具、机床磨损第42页，本讲稿共75页 随机性误差加工一批零件时，其误差的大小和方加工一批零件时，其误差的大小和方向无规律地变化，这类误差称为随机向无规律地变化，这类误差称为随机性误差性误差随机性误差有：复映误差，定位误差，随机性误差有：复映误差，定位误差，夹紧误差，多次调整引起的误差，内应夹紧误差，多次调整引起的误差，内应力引起的误差力引起的误差第43页，本讲稿共75页2 2加工误差的数理统计分析法加工误差的数理统计分析法实际分布曲线实际分布曲线将零件按尺寸大小
22、以一定的间隔范围将零件按尺寸大小以一定的间隔范围分成若干组，同一尺寸间隔内的零件分成若干组，同一尺寸间隔内的零件数称为频数数称为频数mmi i，零件总数，零件总数n n；频率为；频率为mmi i/n/n。以频数或频率为纵坐标，以零。以频数或频率为纵坐标，以零件尺寸为横坐标，画出直方图，进而件尺寸为横坐标，画出直方图，进而画成一条折线，即为实际分布曲线画成一条折线，即为实际分布曲线第44页，本讲稿共75页第45页，本讲稿共75页理论分布曲线理论分布曲线实践证明，当被测量的一批零件（机床上实践证明，当被测量的一批零件（机床上用调整法一次加工出来的一批零件）的数用调整法一次加工出来的一批零件）的数目
23、足够大而尺寸间隔非常小时，则所绘出目足够大而尺寸间隔非常小时，则所绘出的分布曲线非常接近的分布曲线非常接近“正态分布曲线正态分布曲线”正态分布曲线的方程为：正态分布曲线的方程为：第46页，本讲稿共75页第47页，本讲稿共75页利用正态分布曲线可以分析产品质量；可利用正态分布曲线可以分析产品质量；可以判断加工方法是否合适；可以判断废品以判断加工方法是否合适；可以判断废品率的大小，从而指导下一批的生产率的大小，从而指导下一批的生产 零件出现的概率已达零件出现的概率已达99.73%99.73%，在此尺寸范，在此尺寸范围之外（围之外（）的零件只占）的零件只占0.27%0.27%第48页，本讲稿共75页
24、如果代表零件的公差如果代表零件的公差T T，则，则 99.73%99.73%就代表就代表零件的合格率，零件的合格率，0.27%0.27%就表示零件的废品就表示零件的废品率率因此，因此，=T T 时，加工一批零件基时，加工一批零件基本上都是合格品了，即时，产品无废品本上都是合格品了，即时，产品无废品第49页，本讲稿共75页四、提高加工精度的工艺措施1 1直接消除和减少误差法直接消除和减少误差法例如车细长轴的三条措施：例如车细长轴的三条措施：采用反向走刀（进给）切削采用反向走刀（进给）切削用大进给量和大主偏角（用大进给量和大主偏角（90939093）车刀）车刀在卡盘一端车出一个缩颈在卡盘一端车出一
25、个缩颈第50页，本讲稿共75页2 2误差补偿法误差补偿法人为地制造出一种新的或者利用原有的一人为地制造出一种新的或者利用原有的一种原始误差去抵消另一种原始误差种原始误差去抵消另一种原始误差例如预加载荷精加工磨床床身导轨；用校例如预加载荷精加工磨床床身导轨；用校正机构提高丝杆车床传动链精度正机构提高丝杆车床传动链精度3 3误差转移法误差转移法将工艺系统的几何误差、受力变形和热变形将工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等转移到不影响加工精度的方向去等转移到不影响加工精度的方向去例如，镗模镗孔，主轴与镗杆采用浮动联接例如，镗模镗孔，主轴与镗杆采用浮动联接第51页，本讲稿共75页 4 4误差平均法误差
26、平均法例如，研磨加工高精度的轴和孔，利用例如，研磨加工高精度的轴和孔，利用误差相互比较、相互消除来提高精度；再误差相互比较、相互消除来提高精度；再如，刮研精密平板如，刮研精密平板 5 5“就地加工就地加工”法法例如车床配制主轴法兰盘；再如转塔车床例如车床配制主轴法兰盘；再如转塔车床加工转塔上的六个刀架安装孔加工转塔上的六个刀架安装孔 6 6控制误差法控制误差法对付变值系统性误差必须采用可变补偿的对付变值系统性误差必须采用可变补偿的方法方法第52页，本讲稿共75页三种形式：主动测量：加工过程中随时测量，随时主动测量：加工过程中随时测量，随时进行误差补偿进行误差补偿偶件配合测量：以互配件中的一件作
27、为基偶件配合测量：以互配件中的一件作为基准去控制另一件准去控制另一件积极控制起决定性作用的加工条件：例积极控制起决定性作用的加工条件：例如精密螺纹磨床的自动恒温控制如精密螺纹磨床的自动恒温控制第53页，本讲稿共75页一、零件的表面质量及其对使用性能的影响概述概述表面质量是指零件加工后的表面层状态表面质量是指零件加工后的表面层状态表面质量影响零件的工作性能、可靠性、表面质量影响零件的工作性能、可靠性、寿命寿命第三节第三节 机械加工表面质量机械加工表面质量第54页，本讲稿共75页表面质量的主要内容：表面层的几何形状特征表面粗糙度：即表面微观几何形状误差表面粗糙度：即表面微观几何形状误差表面加工纹理
28、：即表面切削加工刀纹的形表面加工纹理：即表面切削加工刀纹的形状和方向状和方向表面波度：介于宏观几何误差与表面粗表面波度：介于宏观几何误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差糙度之间的周期性几何形状误差伤痕：加工表面个别位置出现的缺陷伤痕：加工表面个别位置出现的缺陷第55页，本讲稿共75页 表面层的物理力学性能的变化 物理力学性能：表面层塑性变形引起的冷表面层塑性变形引起的冷作硬化层深度；表面层硬度的变化；表面层作硬化层深度；表面层硬度的变化；表面层内的残余应力；刀瘤引起的撕裂、折皱等；内的残余应力；刀瘤引起的撕裂、折皱等；微观及宏观裂纹；性能微观及宏观裂纹；性能（如极限强度等）的的变化；重熔金
29、属的沉积层变化；重熔金属的沉积层金相组织：相变；再结晶；过时效。相变；再结晶；过时效。化学性质：晶间腐蚀和选择性浸蚀；表面脆晶间腐蚀和选择性浸蚀；表面脆化化（氢脆）第56页，本讲稿共75页二、表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件耐磨性的影响两零件作相对运动时，接触的凸峰处产生两零件作相对运动时，接触的凸峰处产生弹性变形、塑性变形、剪切等现象，即产弹性变形、塑性变形、剪切等现象，即产生磨损；磨损达到一定程度，接触面积增生磨损；磨损达到一定程度，接触面积增大，金属分子间的亲和力使表面咬焊；表大，金属分子间的亲和力使表面咬焊；表面轮廓形状、加工纹路以及吸附层、冷作面轮廓形状、加工纹路以及吸附层
30、、冷作硬化层等也影响耐磨。硬化层等也影响耐磨。第57页，本讲稿共75页零件表面层材料的冷作硬化，能提高表零件表面层材料的冷作硬化，能提高表面层的硬度，增强表面层的接触刚度，减面层的硬度，增强表面层的接触刚度，减少摩擦表面间发生弹性和塑性变形的可能少摩擦表面间发生弹性和塑性变形的可能性，使金属之间咬合的现象减少，因而增性，使金属之间咬合的现象减少，因而增强耐磨性。但硬化过度会降低金属组织的强耐磨性。但硬化过度会降低金属组织的稳定性，使表层金属脆化而脱落，致使磨稳定性，使表层金属脆化而脱落，致使磨损加剧。损加剧。第58页，本讲稿共75页表面质量对零件疲劳强度的影响表面粗糙度、划痕、裂纹等缺陷引起表
31、面粗糙度、划痕、裂纹等缺陷引起应力集中而产生疲劳损坏；表面层的应力集中而产生疲劳损坏；表面层的残余应力和冷作硬化能提高疲劳强度残余应力和冷作硬化能提高疲劳强度（故有专门的表面强化工艺：喷丸、（故有专门的表面强化工艺：喷丸、滚压）；但硬化过度会降低金属组织滚压）；但硬化过度会降低金属组织的稳定性，使表层金属脆化而脱落或的稳定性，使表层金属脆化而脱落或产生裂纹，致使磨损加剧。产生裂纹，致使磨损加剧。第59页，本讲稿共75页表面质量对零件抗腐蚀性能的影响零件表面粗糙的凹谷处容易积聚腐蚀零件表面粗糙的凹谷处容易积聚腐蚀性介质而发生化学腐蚀或电化学腐蚀；性介质而发生化学腐蚀或电化学腐蚀；在应力状态下，特
32、别是在拉应力状态在应力状态下，特别是在拉应力状态下工作，容易出现裂纹，引起晶间破下工作，容易出现裂纹，引起晶间破坏，产生应力腐蚀。坏，产生应力腐蚀。第60页，本讲稿共75页表面质量影响零件的配合性质相配零件的配合关系是利用间隙量相配零件的配合关系是利用间隙量和过盈量来表示的，由于表面粗糙度和过盈量来表示的，由于表面粗糙度的存在，使得有效的间隙或过盈量发的存在，使得有效的间隙或过盈量发生变化，影响配合精度和配合性质；生变化，影响配合精度和配合性质；动配合件的磨损改变原来的配合性质，动配合件的磨损改变原来的配合性质，影响动配合的稳定性；粗糙的静配合影响动配合的稳定性；粗糙的静配合的实际过盈量比预定
33、的小，静配合的的实际过盈量比预定的小，静配合的可靠性差。可靠性差。第61页，本讲稿共75页表面质量对零件其他性能的影响零件的表面质量还将对零件的密封性零件的表面质量还将对零件的密封性能、零件的接触刚度、运动的灵活性能、零件的接触刚度、运动的灵活性和发热损失、原有精度等产生影响。和发热损失、原有精度等产生影响。第62页，本讲稿共75页影响表面质量的因素影响表面质量的因素机械加工表面不可能是理想光滑表面机械加工表面不可能是理想光滑表面表面层材料加工时会产生物理、表面层材料加工时会产生物理、化学变化化学变化切削力、切削热使表层产生各种切削力、切削热使表层产生各种变化变化外界介质的腐蚀等等外界介质的腐
34、蚀等等第63页，本讲稿共75页三、影响机械加工表面粗糙度的因素及 降低表面粗糙度的工艺措施1 1影响切削加工表面粗糙度的因素影响切削加工表面粗糙度的因素几何因素尖刀切削时：尖刀切削时：带圆角半径的刀切削时：带圆角半径的刀切削时：第64页，本讲稿共75页 影响表面粗糙度的几何因素有：刀具的几何形状和几何角度刀具的几何形状和几何角度进给量进给量刀刃本身的粗糙度刀刃本身的粗糙度物理因素切削力和摩擦力切削力和摩擦力塑性变形过程中形成的积屑瘤塑性变形过程中形成的积屑瘤切削过程中工件表面上形成鳞刺切削过程中工件表面上形成鳞刺第65页，本讲稿共75页工艺系统的动态因素振动机械振动分为自由振动、强迫振动、自机
35、械振动分为自由振动、强迫振动、自激振动三大类，金属切削过程中，主要是激振动三大类，金属切削过程中，主要是强迫振动和自激振动两种类型强迫振动和自激振动两种类型振动主要是产生波度、粗糙度而影响零振动主要是产生波度、粗糙度而影响零件表面质量件表面质量第66页，本讲稿共75页2 2降低表面粗糙度的工艺措施降低表面粗糙度的工艺措施合理选择刀具的几何角度适当增大前角、后角适当增大前角、后角增大刀尖圆弧半径增大刀尖圆弧半径减小主、副偏角减小主、副偏角改善材料切削性能减小材料塑性减小材料塑性（采取正火、调质等方法）细化材料晶粒（热处理）细化材料晶粒（热处理）第67页，本讲稿共75页合理选择切削用量合理选择切削
36、速度，避开积屑瘤、鳞刺合理选择切削速度，避开积屑瘤、鳞刺产生的切削速度区产生的切削速度区减少进给量减少进给量切削深度不宜过小切削深度不宜过小正确使用切削液乳化液、硫化油、植物油等性能各有不同，乳化液、硫化油、植物油等性能各有不同，应合理选用应合理选用第68页，本讲稿共75页采用辅助加工方法常用的有：研磨、珩磨、超精加工等常用的有：研磨、珩磨、超精加工等提高工艺系统的精度和刚度主运动和进给运动系统的精度要高主运动和进给运动系统的精度要高系统的刚度和抗振性好系统的刚度和抗振性好受力变形和热变形要小受力变形和热变形要小第69页，本讲稿共75页四、影响表面物理力学性能的工艺因素1 1表面层的残余应力表
37、面层的残余应力表面层残余应力的产生当切削过程中表面层组织发生形状变化和当切削过程中表面层组织发生形状变化和组织变化时，在表面层及其与基体材料的组织变化时，在表面层及其与基体材料的交界处就会产生互相平衡的弹性应力，称交界处就会产生互相平衡的弹性应力，称为表面残余应力为表面残余应力第70页，本讲稿共75页残余应力分类：零件整个尺寸范围内平衡的残余应力零件整个尺寸范围内平衡的残余应力晶粒范围内平衡的残余应力晶粒范围内平衡的残余应力晶胞间平衡的残余应力晶胞间平衡的残余应力残余应力产生的原因冷塑性变形冷塑性变形（切削力的作用）热塑性变形热塑性变形（切削热的作用）金相组织变化金相组织变化（切削高温作用下，
38、引起表面层金属发生相变）通常是上述三种原因综合作用的结果通常是上述三种原因综合作用的结果第71页，本讲稿共75页2 2表面层的加工硬化表面层的加工硬化表面冷作硬化现象切削（含磨削）过程中，刀具前面迫使金切削（含磨削）过程中，刀具前面迫使金属受到挤压而产生塑性变形，使晶体间产属受到挤压而产生塑性变形，使晶体间产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并使晶粒拉生剪切滑移，晶格严重扭曲，并使晶粒拉长、破碎和纤维化，引起材料强化、硬度长、破碎和纤维化，引起材料强化、硬度提高，这就是冷作硬化现象提高，这就是冷作硬化现象第72页，本讲稿共75页表面层硬化后的金属性质的具体特点为：晶体形状改变（拉长、破碎）晶体形状改变
39、（拉长、破碎）晶体方向改变（塑性变形后形成一定方向，晶体方向改变（塑性变形后形成一定方向，纤维化）纤维化）变形抵抗力增加（产生冷作硬化）变形抵抗力增加（产生冷作硬化）导电性、导磁性、导热性亦有变化导电性、导磁性、导热性亦有变化表面层产生残余应力表面层产生残余应力决定表面层硬化程度的因素产生塑性变形的力产生塑性变形的力塑性变形的速度塑性变形的速度塑性变形时的温度塑性变形时的温度第73页，本讲稿共75页影响加工冷作硬化的因素切削用量（主要是切削速度、进给量。切削切削用量（主要是切削速度、进给量。切削速度的影响：低速时，塑性变形大，冷硬大；速度的影响：低速时，塑性变形大，冷硬大；速度增加，冷硬减少；
40、但速度超过速度增加，冷硬减少；但速度超过100m/min100m/min时，冷硬又增加。进给量增大，时，冷硬又增加。进给量增大，塑性变形增大，冷硬增加；进给量太小，刀塑性变形增大，冷硬增加；进给量太小，刀具挤压作用增大，冷硬增加。）具挤压作用增大，冷硬增加。）第74页，本讲稿共75页刀具（刀具的刃口圆角大和后刀面的磨刀具（刀具的刃口圆角大和后刀面的磨损严重以及前刀面的粗糙度高，都将使损严重以及前刀面的粗糙度高，都将使得刀具对工件表面层金属的挤压和摩擦得刀具对工件表面层金属的挤压和摩擦作用增加，因而冷硬程度和深度都增加。）作用增加，因而冷硬程度和深度都增加。）工件材料的影响（工件材料硬度越低，工件材料的影响（工件材料硬度越低，切削时塑性变形越大，冷硬现象越严重。）切削时塑性变形越大，冷硬现象越严重。）第75页，本讲稿共75页