机械加工质量及其控制.ppt

第四章 机械加工质量及其控制,4.1 机械加工质量概述4.2 机械加工精度的影响因素4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响4.4 工艺系统受力变形与受热变形对加工精度的影响4.5 工件内应力对加工精度影响4.6 加工误差的统计分析4.7 机械加工表面质量,学习指南,机械加工质量主要包括加工精度和加工表面质量两个方面。在影响机械加工精度的诸多误差因素中，机床的几何误差、工艺系统的受力变形和受热变形占有突出的位置，学习者应了解这些误差因素是如何影响加工误差的。在影响机械加工表面质量的诸多因素中，切削用量、刀具几何角度以及工件、刀具材料等起重要作用，学习者应了解这些因素对加工表面质量的影响规律。应学会分析加工误差产生的物理原因，从而找出控制加工误差的方法。同时还应学会运用统计学方法对加工误差进行统计分析，以从加工误差的统计特征，确定出加工误差的变化规律及可能采取的控制方法。,4.1 机械加工质量概述,学习要点：掌握机械加工质量和加工精度的概念熟知尺寸精度、形状精度和位置精度的获得方法了解表面质量对零件使用性能的影响。,4.1 机械加工质量概述,机械加工质量的内涵,机械加工后最外层表面与周围环境界面的几何形状误差,波度：介于宏观几何形状误差与微观表面粗糙度之间的几何形状误差,4.1 机械加工质量概述,零件加工表面的粗糙度和波度 波度：波长，波高H,4.1 机械加工质量概述,机械加工质量的内涵,机械加工后，零件一定深度表面层的物理力学性质等方面的质量与基体相比发生的变化，称加工变质层,4.1 机械加工质量概述,加工变质层的构成情况（P116）,4.1 机械加工质量概述,加工精度及加工误差 零件加工后实际几何参数（尺寸、形状和各表面间相互位置）与理想几何参数（形状、位置无误差，尺寸位于零件图纸规定的公差带中心）的 符合 程度 加工精度 不符合 程度 加工误差,符合程度高，加工精度高；加工精度高，加工误差小。,形状误差应限制在形状公差之内；位置误差应限制在位置公差范围之内。,如不作特殊说明，零件的形状误差和位置误差不应大于零件尺寸公差的二分之一。如对零件的形状误差或位置误差有特别要求，应在尺寸公差之外另加标注。,如图所示夹具底板零件，其顶面于底面之间的距离尺寸为自由公差，但其顶面对底面的平行度误差要求很高，需特别加以标注。,4.1 机械加工质量概述,机械加工精度的获得方法尺寸精度（1）试切法（2）调整法（3）定尺寸刀具法零件加工表面尺寸由刀具确定，孔（钻、扩、铰）；键槽（键槽铣刀）；成形刀具（成型表面）（4）自动控制法 数控加工（尺寸测量装置+进给机构+控制装置加工过程中的尺寸测量+刀具补偿调整）,试切法,试切+测量+调整效率低，对操作者水平要求高单件、小批生产或高精度零件加工,调整法,试切好工件/标准样件+对刀装置 成批、大量生产,4.1 机械加工质量概述,机械加工精度的获得方法形状精度（1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成形运动 例：轨迹法、展成法、相切法和成形刀具法（2）非成形运动法：通过表面形状检验，人工修整加工,成形运动法,轨迹法工件表面的生线（母线和导线）均由轨迹运动生成,成型法 工件的一条生线通过刀刃的形状直接获得,成形运动法,相切法工件的一条生线是刀刃运动轨迹的包络线,范成法/展成法其工件的一条生线也是刀刃运动轨迹的包络线，且包络线需通过刀具与工件之间的范成运动来生成,4.1 机械加工质量概述,机械加工精度的获得方法形状精度（1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成形运动 例：轨迹法、展成法、相切法和成形刀具法（2）非成形运动法：通过表面形状检验，人工修整加工 例：样板加工 效率低，但当零件形状精度要求很高（高于机床设备所能提供的成形运动精度）时采用,4.1 机械加工质量概述,机械加工精度的获得方法位置精度（1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对于工件的成形运动位置关系保证；（2）多次装夹获得法 通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度（3）非成形运动法 人工修整，反复检测、加工,4.1 机械加工质量概述,一次装夹获得法 车床上一次安装车外圆和端面，则端面相对于外圆表面的垂直度由车床横向溜板运动轨迹与车床主轴回转中心线的垂直度来保证,4.1 机械加工质量概述,机械加工精度的获得方法位置精度（1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对于工件的成形运动位置关系保证；（2）多次装夹获得法 通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度（3）非成形运动法 人工修整，反复检测、加工,4.1 机械加工质量概述,多次装夹获得法,4.2 机械加工精度的影响因素,学习要点：掌握机械加工工艺系统原始误差的概念，掌握工艺系统原始误差（包括静误差和动误差）对机械加工精度的影响及控制方法，深刻理解和掌握误差敏感方向的概念及其在机械加工精度分析中的应用。,4.2 机械加工精度的影响因素,概念：机械加工工艺系统 加工过程中，由机床、夹具、刀具、量具和工件构成的封闭系统称为机械加工工艺系统,4.2 机械加工精度的影响因素,工艺系统原始误差,零件未加工前工艺系统本身所具有的误差,例：数控插补加工、相切法和范成法加工,工艺系统静误差,工艺系统原有精度被破坏而产生的附加误差因素,工艺系统动误差,4.2 机械加工精度的影响因素,误差敏感方向切削加工过程中，由于各种原始误差的影响，会使刀具和工件之间正确的几何关系遭到破坏，引起加工误差。不同方向的原始误差，对加工误差的影响程度不同。当原始误差与工序尺寸方向一致时，原始误差对加工精度的影响最大。,4.2 机械加工精度的影响因素,误差敏感方向刀尖由A移至A或A导致的工件半径上的误差是一样的，为R,设：Ro=25mm，y=0.1mm则：R=0.0002mm,4.2 机械加工精度的影响因素,误差敏感方向,当原始误差的方向在加工表面法线方向时，引起的加工误差最大。,当原始误差的方向在加工表面切线方向时，引起的加工误差最小，可以忽略不计,影响加工精度最大的方向（即通过刀刃的加工表面的法向）称为误差敏感方向。,4.2 机械加工精度的影响因素,误差的敏感方向,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,学习要点：掌握机床主轴回转精度的概念及对加工精度的影响，了解主轴回转误差产生的原因及提高主轴回转精度的措施；掌握机床导轨导向精度的概念及对加工精度的影响，掌握机床成形运动之间的位置关系精度及其对加工精度的影响，了解提高这些精度的措施。,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,机床几何原始误差,基本成形运动自身误差主轴回转误差直线进给运动误差成形运动之间的相对误差纵向进给与主轴轴线不平行纵向、横向进给不垂直,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,机床主轴回转精度,O,机床主轴作回转运动时，在任一截面上若只有一点O的速度为零，则该点为主轴的回转中心。,由于主轴回转误差，回转中心的位置时刻变动，为瞬时回转中心。,主轴回转精度高低，以规定测量截面内，主轴瞬时回转中心相对于其平均位置来衡量,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,主轴回转误差-三种形式,举例,举例,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,举例：采用滑动轴承时主轴径向跳动分析,车床：切削力方向不变，主轴轴颈的圆度误差将在回转过程中引起轴线位置产生瞬时变化，造成径向跳动；而轴承内孔有圆度误差时，其影响较小,镗床：由于切削力作用方向是变化的，因而当滑动轴承内孔有圆度误差时，将使主轴在回转的过程中产生径向跳动，引起镗孔的圆度误差,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,主轴径向跳动的主要原因-主轴轴承副的制造误差滑动轴承轴颈不圆轴承孔不圆油膜涡动滚动轴承外环与箱体配合质量内环与轴颈配合质量内外环滚道圆度间隙、受力变形滚动体形状不一致,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,举例：止推轴承端面误差对主轴轴向跳动的影响,若只有一个端面滚道存在误差，对端面跳动影响很小；只有当两个滚道端面均存在误差时，才会引起较大的跳动量,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,主轴轴向窜动的主要原因-滚动轴承：止推轴承两个滚道与轴线的垂直度误差滚动体的形状误差和尺寸一致性滑动轴承：主轴轴颈的轴向承载面或主轴轴承的承载端面与主轴回转轴线之间的垂直度误差,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,主轴回转误差对加工精度的影响 考虑误差敏感方向主轴径向跳动回转面加工：圆度误差 eg：车床上车外圆、镗孔 镗床上镗孔平面加工：平面度误差 eg：卧式铣床上铣平面,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,主轴回转误差对加工精度的影响主轴轴向窜动端面加工（车、镗）平面度误差端面相对于内外圆的垂直度误差螺纹加工：螺距误差,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,主轴回转误差对加工精度的影响主轴角度摆动 主轴角度摆动对加工误差的影响与主轴径向跳动对加工误差的影响相似，主要区别在于主轴的角度摆动不仅影响工件加工表面的圆度误差，而且影响工件加工表面的圆柱度误差,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,直线运动精度机床的直线运动精度主要是指导轨的导向精度导轨制造精度 导轨在水平面内的直线度 导轨在垂直面内的直线度 双导轨在垂直方向的平行度导轨与工作台之间的接触精度,导致刀尖相对于工件的位置变化从而影响加工精度,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,导轨在水平面内有直线度误差x,刀尖相对于工件回转轴线在加工表面的法线方向（加工误差敏感方向）产生位移；位移量等于导轨的直线度误差；,刀尖在水平面内的运动轨迹不是一条直线，造成工件的轴向形状误差（圆柱度误差）,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,导轨在垂直面内有直线度误差y,刀尖相对于工件回转轴线在加工表面的切线方向（加工误差非敏感方向）产生位移；位移量等于导轨的直线度误差；,刀尖在水平面内的运动轨迹也不是一条直线，造成工件的轴向形状误差（圆柱度误差）,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,前后导轨扭曲n,工作台在运动过程中产生摆动,刀尖运动轨迹为一条空间曲线，产生加工误差（圆柱度误差）,例：车床H/B=2/3，n影响很大,导轨扭曲引起的加工误差,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,成形运动间相对位置误差的影响车床纵向导轨与主轴在水平面内有平行度误差,例：导轨与主轴平行度误差：Hx 工件直径差：D=2L*Hx,工件产生圆柱度误差,圆锥形,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,成形运动间相对位置误差的影响车床纵向导轨与主轴在垂直面内有平行度误差,鞍形（轴剖面内为双曲线）,例：导轨与主轴平行度误差：Hy 工件直径差：D=Hy2/Ro,4.3 机床几何误差及其对加工精度的影响,成形运动间相对位置误差的影响车床横向导轨与主轴轴线有垂直度误差,n,f,工件端面产生内凹或外凸的平面度误差,例：横向导轨与主轴夹角：平面度误差：=(d/2)*tan(),思考题,设在卧式镗床上镗孔，已知镗床主轴轴线与纵向导轨有平行度误差，请分析下面两种情况下产生的加工误差：（1）镗杆进给（2）工件进给,卧式镗床上工件进给镗孔时，若工件直线进给运动方向与镗杆回转轴线不平行,4.4 工艺系统受力变形与受热变形对加工精度的影响,学习要点：掌握工艺系统刚度的概念及其对加工精度的影响，重点掌握切削力作用点位置变化和切削力大小变化对加工形状精度的影响；掌握误差复映的概念；了解影响工艺系统刚度的因素及减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施。了解工艺系统的热源，掌握工艺系统热变形的规律和特点和工艺系统热变形对加工精度的影响，了解控制工艺系统热变形的措施。,4.4 工艺系统受力变形与受热变形对加工精度的影响,受力变形材料力学中受力变形,工艺系统受力变形,在切削力Fp作用下，工件、前后顶尖、刀架都产生变形,工艺系统受力变形影响加工精度,工艺系统受力变形假设切削力作用点位于距前顶尖为x的截面M-M上。工艺系统在截面M-M上的总变形：,工艺系统受力变形影响加工精度,工艺系统受力变形影响加工精度,工艺系统刚度,工艺系统中，工件是单一零件，它的刚度可以利用材料力学公式求出；床头箱、尾架、刀架都是由若干零件装配组成的部件，它们的刚度无法直接计算，须通过实验的方法获得（对部件施加力，记录力及变形量，通过作图法求刚度）。,工艺系统受力变形工艺系统在M-M处刚度,工艺系统受力变形影响加工精度,工艺系统受力变形影响加工精度,切削力大小不变，但切削力作用点位置变化引起加工误差 位置不同刚度不同变形不同圆柱度误差工件刚度大、机床刚度小；工件刚度小、机床刚度大；,工艺系统受力变形影响加工精度,工件刚度大、机床刚度小（短粗轴）工件变形可忽略不计 加工误差以机床受力变形为主 车外圆时，工件呈鞍形,短粗轴加工,工艺系统受力变形影响加工精度,工件刚度小、机床刚度大（细长轴）机床变形可忽略不计 加工误差以工件受力变形为主 车外圆时，工件呈鼓形,工艺系统受力变形影响加工精度,切削力作用点位置不变，但切削力大小变化引起加工误差,工件加工过程中，加工余量不均或工件材料硬度不均等，都将引起切削力的改变，使工艺系统的变形发生变化，造成加工误差,工艺系统受力变形影响加工精度,切削力大小变化引起加工误差,车床上车轴，毛坯为自由锻件，有圆度误差，为椭圆形。为加工出直径为do的轴，调好刀具位置。加工过程中，切削深度变化 最大切深：ap1 最小切深：ap2,工艺系统受力变形影响加工精度,切削力大小变化引起加工误差,工艺系统受力变形影响加工精度,切削力大小变化引起加工误差,毛坯的椭圆形误差以一定比例反映到加工后的工件表面上,工艺系统受力变形影响加工精度,切削力作用点位置不变，但切削力大小变化引起加工误差,由于工艺系统的受力变形，工件加工前的误差B以类似的形状反映到加工后的工件上去，造成加工后的误差W，这种现象称为误差复映。,误差复映的程度通常以误差复映系数表示。,误差复映规律小结,毛坯的任何形状、位置误差都会复映给零件，使加工后的零件存在加工误差；01，且与系统刚度成反比。系统刚度差时，通过增加走刀次数来减小误差复映引起的加工误差。,减小工艺系统受力变形的途径,提高工艺系统刚度设计机床、夹具、刀具有足够的刚度提高工件在加工中的刚度提高刀具在加工中的刚度合理选择刀具角度，减小背分力Fp（法向切削力）eg:车细长轴时，应选择较大主偏角（7590）的车刀，减小背分力,机床结构演化,提高工件在加工中的刚度,薄壁套夹紧变形,毛坯,夹紧后,镗孔后,松开后,薄壁套夹紧变形,提高工件在加工中的刚度,薄壁套夹紧变形的改进措施,采用专用卡爪或开口过渡环，使得夹紧力均匀，减小夹紧变形,专用卡爪,开口过渡环,提高工件在加工中的刚度,卧式铣床上铣削角铁形零件 细长轴类零件加工中心架、跟刀架,（a）所示装夹、加工方式，工件的刚度较低；改用（b）所示装夹、加工方式，则刚度可大大提高。,提高刀具在加工中的刚度,孔加工刀具（钻头、铰刀、镗刀）在使用中，通过增设附加支承（钻套、镗套）来提高刀具刚度,4.4 工艺系统受力变形与受热变形对加工精度的影响,受热变形工艺系统热源内部热源 动力源（电机、液压系统）产生热量 传动系统摩擦生热 切削过程产生热量（车削30%、钻削50%、磨削80%的切削热传递给工件）外部热源 阳光、照明、取暖设备精密机床要求恒温环境,4.4 工艺系统受力变形与受热变形对加工精度的影响,受热变形影响机床热变形的影响工件热变形的影响刀具热变形的影响,工艺系统受热变形影响加工精度,机床热变形的影响机床体积大，热容量大，达到热平衡的时间长；机床各部分受热变形不均匀，破坏原有的位置精度。车、铣、镗床：主轴箱发热；磨床：磨头轴承和液压系统,车床主轴发热使主轴箱在垂直面内（Y）和水平面内（X）发生偏移和倾斜,工艺系统受热变形影响加工精度,工件热变形的影响热胀冷缩产生尺寸误差 车、磨轴类零件时的热伸长公式受热不均匀（p137138）,工艺系统受热变形影响加工精度,机床热变形的影响 曲线：A：车刀热伸长曲线B：车刀冷缩短曲线C：加工一批短小轴件的刀具热伸长曲线 tm：加工时间 ts：装卸时间,控制工艺系统热变形的措施,减少热量产生和传入加强散热能力均衡温度场控制环境温度：恒温室热补偿措施,结构上：隔离电机、液压系统等热源 缩短传动链，减少摩擦生热正确选择切削用量、磨削用量及时刃磨刀具、修整砂轮,采用高效冷却方式（喷雾冷却、冷冻机强制冷却）,机床结构设计：热对称结构、热补偿结构热变形发生在误差非敏感方向预热,eg：精密丝杠磨削，利用公式求工件热伸长引起的螺距误差，采用校正机构，改变切削参数,4.5 工件内应力对加工精度影响,工件内应力外部载荷去除后仍残存在工件内部的应力为内应力内应力是由于材料内部宏观或微观的组织发生不均匀的体积变化而造成内应力往往处于一种不稳定的平衡状态。在外部因素作用下，内应力重新分配，工件变形，破坏原有的加工精度。,4.5 工件内应力对加工精度影响,举例：铸件残余应力形成过程,铸件：B部分比A、C部分厚,A、C部分冷却快，先凝固；B部分冷却慢，后凝固。先凝固的A、C部分阻止B部分凝固收缩。B受拉应力，A、C受压应力,使用时，A部开口：A内压应力消失，B、C内应力重新分配，铸件变形,4.5 工件内应力对加工精度影响,减小工件内应力的措施合理设计工件结构：各部壁厚均匀，结构对称采取热处理措施铸、锻、焊接零件毛坯在加工前安排时效、退火和回火；重要零件加工过程中安排时效：粗、精加工之间安排时效采取喷丸、振动等措施,4.6 加工误差的统计分析,学习要点：掌握加工误差的统计性质掌握加工误差的分布图分析方法和点图分析方法,4.6 加工误差的统计分析,加工误差性质按照加工误差出现的规律：系统误差常值系统误差-误差大小、方向不变 eg：原理误差、调整误差等变值系统误差-误差大小、方向随加工顺序按一定规律变化 eg:机床热平衡前的热变形、刀具磨损随机误差-误差大小和方向变化无规律 eg：工件安装误差、毛坯误差复映,4.6 加工误差的统计分析,加工误差分布规律正态分布平顶分布偏态分布双峰分布,无变值系统误差，仅有常值系统误差和随机误差时出现可利用正态分布的数理统计分析方法分析,有明显变值系统误差（如刀具磨损），使得正态分布曲线中心随时间平移,人为因素控制，例如：试切法法加工外圆/内孔，主观上使外圆直径宁大勿小，内孔直径宁小勿大，造成偏态分布,两台机床加工一批工件，调整尺寸不同,4.6 加工误差的统计分析,加工误差统计分析方法目的：将系统误差和随机误差分开，找出加工误差产生的主要原因，以便采取措施，提高零件加工精度统计分析法：以现场观察与实际测量的数据为依据，应用概率论和统计学原理，以确定一定加工条件下，一批零件加工误差的大小及其分布情况。,4.6 加工误差的统计分析,加工误差统计分析方法分布曲线法 将数理统计中分析随机误差的正态分布曲线法用于机械加工误差的分析点图法 根据实测尺寸，画点图进行分析,分布曲线法,正态分布曲线方程,机械加工某道工序的工序尺寸,样本工序尺寸算术平均值,工序尺寸均方根值,某个工序尺寸零件在样本中所占的百分比,x,分布曲线法,正态分布曲线性质曲线呈钟形曲线对左右对称曲线位置参数曲线形状参数为曲线分散范围为6，曲线下面积为1,加工一批零件的工序尺寸大部分分布在分散中心附近,一批零件工序尺寸大于分散中心附近和小于分散中心的频率相等,加工中通过调整刀具位置，改变分布曲线位置，使分散中心处于最佳位置,大，曲线平坦，分散范围大，加工误差大小，曲线陡峭，分散范围小，加工误差小要想工件全部合格，充分必要条件是：分散中心与公差带中心重合，分散范围6小于尺寸公差,分布曲线法,应用举例 饺削加工一批尺寸为200.01 mm孔。使用20 mm铰刀，并保持切削用量不变。饺削后测得孔径尺寸接近正态分布，其值分别为20.060、20.080、20.085、20.062、20.070、20.068（单位mm）获得平均尺寸 常值系统误差随机误差 分布曲线不合格率 工序能力减少废品措施,分布曲线法应用举例,按实测数据计算孔的平均尺寸（尺寸分散中心）计算常值系统误差 常值系统误差=公差带中心-尺寸分散中心 计算随机误差（尺寸分散范围）,分布曲线法应用举例,画出分布曲线,20.005,20,20.01,20.025,19.99,19.985,T/2,T/2,x,3,3,s,xM=20,可修复的不合格品,不可修复的不合格品,分布曲线法应用举例,求该批零件的不合格率需要借助于标准正态分布的分布函数表计算（p141）,分布函数是概率密度函数的积分，即图中阴影部分的面积。表示工序尺寸落在0，z范围内的零件的百分比。,对非正态分布曲线，使用该表之前，需要进行标准化处理,分布曲线法应用举例,求该批零件的不合格率分布曲线标准化处理,分布曲线法应用举例,确定工序能力工序能力系数Cp：表示工序能力大小，即工序能满足加工质量要求的能力。加工误差接近正态分布时工序能力系数计算公式:工序能力等级（p143）,分布曲线法应用举例,确定工序能力减少废品的改进措施存在常值系统误差：调整机床（将分布中心调整至公差带中心位置），消除常值系统误差工序能力低下（四级）：更换成更高精度机床，减少随机误差,分布曲线法,缺憾：分布曲线法分析加工误差时，需在全部工件加工完成后进行，不能反映零件加工的先后顺序不能将按照一定规律变化的系统误差与随机误差区分开来不能在加工进行过程中提供控制工艺的资料,点图法,逐点点图（单值点图）在一批零件的加工过程中，依次测量每个零件的加工尺寸，并按顺序记入以零件号为横坐标、零件尺寸为纵坐标的图标中x-R图由小样本均值x的点图和小样本极差R的点图构成,逐点点图,车床上采用调整法加工一批零件轴颈获得的点图由于加工中刀具磨损比较显著，造成工件直径尺寸增大，出现近似平顶分布，6不能反映工序的随机误差。常值系统误差为s；变值系统误差的变化斜率为tan；随机误差的分布宽度为6。,x-R图,组成小样本均值点图小样本极差点图定义,上控制线,下控制线,均值线,均值线,上控制线,x-R图,意义小样本均值点图：反映工艺过程质量指标分布中心（系统误差）的变化小样本极差点图：反映工艺过程质量指标分散范围（随机误差）的变化应用两图同时使用生产过程稳定的三要素两图中没有点超出控制线；大部分点在均值上下波动，下部分点在控制线附近；点没有明显的上升或下降倾向和周期性波动等规律性变化。,4.7 机械加工表面质量,学习要点：掌握加工硬化和表面残余应力的概念及其对零件使用性能的影响；了解磨削表面烧伤、磨削表面裂纹的产生原因及控制措施。,4.7 机械加工表面质量,机械加工表面质量的内涵,机械加工表面质量/加工表面完整性,4.7 机械加工表面质量,加工表面变质层 机械加工后，零件一定深度表面层的物理力学性质等方面的质量与基体相比发生的变化,加工硬化、残余应力,加工硬化,概念 经切削加工过的表面，其硬度往往比基体硬度高出12倍，硬化层深度可达几十微米至几百微米。这种不经热处理造成的表面硬化现象称为加工硬化对零件使用性能的影响硬度提高使耐磨性提高；脆性增加使冲击耐性降低；硬度提高增加刀具磨损，减少道具寿命；,残余应力,概念 切削加工后，表面层体积发生变化，使表层产生膨胀或收缩，但受基体阻碍，从而在表面存在残余应力常温下金属产生塑性变形时比容增大金属在高温下产生塑性变形，冷却到常温时表面收缩，体积缩小表层产生金相组织变化，由于多相比容不同，使其体积变化对零件使用性能的影响压应力：避免或延缓疲劳裂纹产生，提高抗腐蚀性能拉应力：疲劳强度和抗腐蚀性能下降,采用表面强化工艺：滚压、喷丸等，获得表面残余压应力,表面质量实例分析-磨削加工,磨削加工表面粗糙度（p150）降低表面粗糙度措施增大Vc/Vw，单位时间进入切削的磨粒数增加，参加切削的微刃增多选择大m，砂轮细（但过细砂粒阻塞砂轮，产生烧伤）精细修整砂轮（在一个沙粒上修出多个微刃）增加清磨次数（停止进给，反复磨削）选择大直径、大宽度砂轮减小轴向进给量,磨削烧伤与磨削裂纹,磨削烧伤 磨削工件时，当工件表层温度达到或超过金属材料的相变温度时，表层金属材料的金相组织发生变化，表层显微硬度也相应变化，并伴随残余应力，甚至出现微裂纹，同时出现彩色氧化膜（浅黄、浅褐、褐色），这种现象称磨削烧伤。,磨削烧伤与磨削裂纹,磨削淬火钢时磨削烧伤的三种类型回火烧伤：磨削区温度超过250300C，超过马氏体的转变温度而未达到相变温度，表层金相组织的马氏体组织转变为硬度较低的回火组织（索氏体或屈氏体），即为回火烧伤淬火烧伤：磨削区温度超过700C，超过相变温度，若又马上受到冷却液的急冷，最外层二次淬火，形成二次淬火层（马氏体组织，硬度比原来高，厚度46mm）；但该层以下由于冷却缓慢形成回火组织（硬度比原马氏体低），即为淬火烧伤。退火烧伤：磨削不用切削液，磨削温度超过相变温度，由于工件冷却缓慢，磨后表面硬度大大降低，即为退火烧伤。,淬火高速钢表面层硬度变化,二次淬火层薄而脆，易脱落，在零件使用不长时间后即会出现二次淬火层脱落现象而报废,磨削烧伤使工件表面物理力学性能和使用寿命大大降低,磨削烧伤与磨削裂纹,磨削裂纹由于磨削温度很高，磨削表面的残余应力常常由于磨削温度引起的热应力和金相组织相变引起的体积应力占主导地位而产生，多呈残余拉应力。磨削淬火钢、渗碳钢及硬质合金钢时，往往在垂直于磨削方向上产生微小龟裂，严重时发展成龟壳状微裂纹。微裂纹不仅出现在工件外表面，而且会出现在在表面层以下，肉眼无法发现。裂纹方向常与磨削方向垂直或呈网状，并且与磨削烧伤同时出现。危害是降低零件疲劳强度，甚至出现早期低应力断裂。,磨削烧伤与磨削裂纹,控制措施 控制热量产生并加强热量传递合理选择切削用量提高冷却效果正确选择砂轮：粒度4660#，不大于80#选择新工艺与新结构：新结构的开槽砂轮、用砂轮粗修整工艺等,合理选择切削用量,磨削区温度磨削深度对磨削温度影响最大。减小ap，减小接触，降低温度,提高冷却效果,高压大流量冷却液安装带空气挡板的喷嘴，使冷却液进入磨削区采用磨削液雾化法或内冷却法,本章学习重点,机械加工质量内涵工艺系统原始误差、误差的敏感方向主轴回转误差、导轨误差、成形运动之间的误差工艺系统刚度、受力变形及影响、误差复映受热变形及影响、控制措施加工误差的统计特性、分布规律、分析方法（分布曲线法、点图法）及获得信息磨削加工表面质量问题：降低粗糙度措施、磨削烧伤（概念、常见烧伤形式、后果）与磨削裂纹（概念、后果）、控制切削热措施,