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机械制造工程学第五章机械加工质量演示文稿

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机械加工质量及其控制PPT课件

机械加工质量及其控制PPT课件
3）导轨间的平行度误差对加工精度的影响
第25页/共72页
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响
（一）机床的几何误差
（3）传动链误差
传动链误差：是指传动链始末两端传动
元件相对运动的误差。对于某些表面的加工，如 车螺纹、滚齿和插齿等，为了保证工件的精度， 要求工件和刀具间的运动必须有准确的速比关系。 当传动链中的各传动元件（如齿轮、蜗轮、蜗杆 等）存在制造误差、装配误差和磨损，会破坏正 确运动关系，影响刀具与工件间相对运动的正确 性使工件产生误差。一般用传动链末端元件的转 角误差来衡量。机床传动链误差是影响表面加工 精度的主要原因之一。提高传动元件的制造精度 和装配精度，减少传动件数，均可减小传动链误 差。
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 （一）机床的几何误差
（2）导轨误差
1） 导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响
导轨在水平面内有直线度误差Δy时，在导轨全长上刀具相 对于工件的正确位置将产生Δy的偏移量，使工件半径产生 ΔR=Δy的误差。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被 加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上，对加工精度的影 响最大。
误差的敏感方向： 加工误差对加工精度影响最大的方向， 为误差的敏感方向。当原始误差方向恰为加工表面法线方向时， 引起的加工误差为最大；而当原始误差的方向恰为加工表面的
第22页/共72页
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 （一）机床的几何误差 （2）导轨误差
2）导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响
加工误差的大小表示了加工精度的高低。生产实际中 用控制加工误差的方法来保证加工精度。

第五机械加工质量演示文稿

第五机械加工质量演示文稿
②主轴回转误差对加工 精度的影响
第十四页，共110页。
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镗孔时纯径向跳动对孔圆度的影响
返回
第五章 机械加工质量
②主轴回转误差 对加工精度的影 响
第十五页，共110页。
纯径向跳动在不同方向对加工精度的影响 返回
第五章 机械加工质量
②主轴回转误差对加 工精度的影响
加工螺纹时？产生螺距周期性误
差。
第十六页，共110页。
末端传动元件直接影响传动精度，影响最大
第二十九页，共110页。
第五章 机械加工质量
第三十页，共110页。
第五章 机械加工质量
③减少传动误差的方法 a减少传动链中元件数目，减少误差来源 b提高传动元件特别是末端元件的制造和安装精度 c消除传动链齿轮间的间隙
影响末端元件速度不均匀、速比不稳定
影响调整精度的因素：测量精度、微进给机构精度、样件或 对刀块的制作精度及磨损等。
一批零件一般只调整一次，但磨损需要调整或更换刀具重新 调整，不可能每次调整位置完全相同，应尽量减少调整次数。
第三十四页，共110页。
第五章 机械加工质量
三、工艺系统受力变形引起的误差
1.工艺系统刚度
⑴静刚度：产生单位变形所需的静力。
主要是克服部件内各零件的摩擦力和接触塑性变形所做 的功。 c卸载后变形恢复不到原点，说明产生了不能恢复的残 余变形。 d多次加载后变形恢复，说明残余变形消失。
第三十九页，共110页。
第五章 机械加工质量
②部件刚度确定
实验说明部件刚 度小于单个零件 刚度。
a实验法
b三向静载测定法
部件刚度用平均 刚度计算，即连 接刚度曲线前后 两个端点直线的 斜率。
展成法加工：（成型面是刀刃与工件做啮合运动中刀刃的包络 面）刀刃的几何形状、有关尺寸影响零件的加工精度。

同济 机械制造 制造技术基础 PPT 第五章 机械制造质量分析与控制2007A

同济 机械制造 制造技术基础 PPT 第五章 机械制造质量分析与控制2007A

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K (l l 0 ) 1000
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K l 1000
(三) 夹具误差 • 精加工用夹具一般取工件上相应尺寸公 差的1/2~1/3；粗加工用夹具一般取工件 上相应尺寸公差的1/5~1/10。
四、工艺系统受力变形引起的误差 （一）基本概念 • 由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺 系统，在切削力、传动力、惯性力、夹 紧力以及重力等的作用下，会产生相应 的变形（弹性变形及塑性变形）。这种 变形将破坏工艺系统间已调整好的正确 位置关系，从而产生加工误差。
5、研究机械加工精度的方法 • 研究机械加工精度的方法主要有分析计 算法和统计分析法。 • 分析计算法主要是对单项原始误差进行 分析计算的基础上进行的。 • 统计分析法则是对有关的原始误差进行 综合分析的基础上进行的。
二、 工艺系统的几何误差 1、机床的几何误差 机床制造误差对工件加工精度影响较大的 有：主轴的回转运动误差、导轨误差和传 动链误差。
车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变形， 加工后会形成腰鼓形的圆柱度误差。
在内圆磨床上用横向切入磨孔时，由于磨头主轴 弯曲变形，使磨出的孔会带有锥度的圆柱度误差。
垂直作用于工件加工表面（加工误差敏感方向） 的径向切削分力Fy与工艺系统在该方向上的变 形y之间的比值，称为工艺系统刚度k系
k系 Fy y
（四）减少或消除内应力的措施 1、合理设计零件结构 • 在零件结构设计中，应尽量缩小零件各部分厚 度尺寸的差异，以减少铸、锻毛坯在制造中产 生的内应力。 2、采取时效处理 （1）自然时效。在毛坯制造之后，或粗、精加 工之间，让工件停留一段时间，利用温度的自 然变化，经过多次热胀冷缩，使工件的内应力 逐渐消除。这种方法效果好，但需要时间长 （一般要半年至五年）。 （2）人工时效。在进行机械加工之前，应进行 退火、回火等热处理，这种方法对大型零件需 要一套很大的设备，其投资和能源消耗较大。

机械制造工程学§5.4§5.5机械加工的表面质量,机械加工中的振动ppt课件

机械制造工程学§5.4§5.5机械加工的表面质量,机械加工中的振动ppt课件
属所发生的金相组织变化，强度、硬度降低，并伴随有 剩余应力产生，甚至出现微观裂纹的现象。
磨削温度超过250~300 度，得到与回火相近似 的组织。
磨削温度超过相变临界 温度〔720度〕，得到二次 淬火马氏体组织。
烧伤 类型
回火烧伤 淬火烧伤 退火烧伤
与回火相似，
没有冷却液，缓慢 冷却而形成退火组 织。
〔2〕影响冷作硬化的主要因素
影响 因素
刀具 切削用量 被加工材料
3.加工外表层的金相组织变化——热变质层
热变质层：在磨削加工时，由于磨削比压大，磨削速度高， 砂轮消耗的能量绝大局部转化为热并传给工件外表，使之温度升高，引起金相组 织显著变化的加工外表层。
〔1〕磨削烧伤 磨削烧伤：当工件外表层温度到达相变温度以上时，表层金
对于过盈配合外表，轴在压入孔内时外表粗糙度的局部凸峰 会被挤平，而使实际过盈量比预定的小，影响了配合的可靠性。
〔5〕其它影响
外表质量对零件的使用性能还有一些其它的影响，如： 对没有密封件的液压油缸、滑阀来说，降低粗糙度可以减少泄露，提高其密 封性能； 较低的外表粗糙度可使零件具有较高的接触刚度； 对于滑动零件，降低粗糙度能使摩擦系数降低、运动灵活性增高，并减少发 热和功率损失； 外表层的剩余应力会使零件在使用过程中继续变形，失去原来的精度，降低 机器的工作质量等等。
〔3〕采用喷丸、滚压、辗光等外表强化工艺
用高硬度的滚轮或滚珠对工件外表进行滚压，使其产生 塑性变形，外表上原有的凸峰填充到相邻的凹谷中去，减少 了外表粗糙度，从而形成一个新的外表。新的金属外表由于 晶格发生畸变，从而产生冷硬层和剩余压应力，使零件的承 载能力得以提高。
喷丸强化是利用大量高速运动的珠丸撞击工件外表。使之产生冷硬层和 剩余压应力的一种工艺方法。这种方法可以提高零件的抗疲劳强度和使用寿命。

工件机械加工质量教学课件PPT

工件机械加工质量教学课件PPT

一、加工误差的组成
• 零件的加工是在工艺系统内完成的。零件的几何尺寸、几 何表面和表面之间的相互位置关系取决于刀具与工件之间 的相对运动关系。工件和刀具安装在机床和夹具上，在机 床的带动下实现运动，并受机床和夹具的约束。因此，工 艺系统各种误差就会以不同的程度和方式反映为零件的加 工误差。工艺系统的误差，一方面是系统各环节本身及其 相互之间的几何关系、运动关系与调整测量等因素的误差； 另一方面是加工过程中因负载等因素使系统偏离其理论状 态而产生的误差。
2.自激振动
1）定义：由振动系统本身产生的交变力激发和维 持的振动。
2）特点：a .是一种不衰减的振动；b.频率等于固 有频率；c.振幅大小取决于输入和消耗能量对比， 输入能量大于消耗能量振动能维持，否则停止。
3）位置精度 是指加工后零件各表面间实际相互位置与理 想零件个表面之间的位置符合程度，如平行度、垂直度、同 轴度等。
• 二、机械加工表面质量
• 零件表面质量包括表面粗糙度和表面层的物理力学性能。 其具体内容是：
• （1）表面几何学特征 是指零件最外层表面的微观几何 形状，通常用表面粗糙度，波度表示。
2.机床热变形引起的加工误差 1)主轴热变形而产生的加工误差。 2)导轨热变形而产生的加工误差。
• 3.工件热变形引起的加工误差： • 1)轴类零件易产生形状、尺寸误差。 • 2)丝杠易产生螺距累积误差。 • 3)床身导轨面的磨削，导轨易产生直线度误差。 • 4)薄圆环磨削，易产生圆度误差。 • 4.减少热变形的措施： • 减少切削热；降低摩擦热；隔离热源；强制冷却；恒
• （四）经济加工精度 • 1.加工经济精度： • 指在正常生产条件下(采用符合质量标准的设备、
工艺装备和使用标准技术等级的工人，不延长加 工时间)所能保证的公差等级。 • 2.表面粗糙度: • 是与加工经济精度相对应的，即公差等级愈高， 表面粗糙度愈小。

机械制造工程学 课件 第5章 机械加工表面质量

机械制造工程学 课件 第5章 机械加工表面质量

塑性变形越大，冷硬现象越严重。）
2.表面层材料金相组织变化
(1)磨削烧伤 当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时， 表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度、 硬度降低，并伴随有残余应力产生，甚至出现微 观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。 1)回火烧伤 2)淬火烧伤 3)退火烧伤
2.表面层材料金相组织变化 (2)改善磨削烧伤的途径 磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善 磨削烧伤有两个途径：一是尽可能地减少 磨削热的产生；二是改善冷却条件，尽量 使产生的热量少传入工件。 1)正确选择砂轮 2) 3)改善冷却条件
(1)表面粗糙度对疲劳强度的影响 (2)残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响
3.表面质量对耐蚀性的影响
零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。 表面粗糙度值愈大，则凹谷中聚积腐蚀性物 表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂，降 低零件的耐蚀性，而残余压应力则能防止应力
4.表面质量对配合质量的影响
表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质 量。对于间隙配合，表面粗糙度值大会使磨损 加大，间隙增大，破坏了要求的配合性质。对于 过盈配合，装配过程中一部分表面凸峰被挤平， 实际过盈量减小，降低了配合件间的联接强度。
1 表面质量对零件耐磨性的影响 零件磨损三个阶段： 初期磨损阶段 正常磨损阶段 剧烈磨损阶段
表面加工硬化使表 表面金相组织的变 一般来说表面粗糙
层硬度增加耐磨性 化会导致表层硬度 度值越小耐磨性越 提高。但硬化过度 发生变化，影响零 好。但太小不易储 会使表层剥落，加 件的耐磨性。 油接触面发生分子 快零件的磨损。 粘接，磨损增加。
（2）表面层金相组织变化
切削加工时，特别是磨削时的高温，常会引起表 层金属发生相变。通常称为磨削烧伤。

机械加工质量解析精品PPT课件

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2）加工误差的综合
加工误差的综合是根据加工情况分析加工精度的影响因素，分项 计算主要误差，判断其性质，综合求得加工误差。
• 系统误差按代数和合成：
n
sy
syi
i 1
机械工程学院 机械制造基础
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3）加工误差的统计分析 • 分布曲线法 概率直方图与分布曲线
频率直方图
• 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：直接影机响械工刀程学具院的机械尺制造寸基础、形状等。
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3. 夹具制造误差
夹具制造误差主要是：
• 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。
• 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。
• 非成形运动法：人工修配、样板加工、划线加工等。
机械工程学院 机械制造基础
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• 获得加工精度的方法
3. 位置精度的获得方法
2. 车削工件，产生图示误差，分析主要原因。
(a) 锥形：导轨与主轴不平行、刀具磨损； (b) 腰鼓形：工件刚性差，产生让刀； (c) 马鞍形：工件刚性好，机床两端刚性差。
机械工程学院 机械制造基础
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SUCCESS
THANK YOU
2020/12/18
可编辑
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4.1.6 工件内应力引起的变形
即
ε= Δg / Δm
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。
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工艺系统的刚度
机械制造工程学第五章机械加 工质量演示文稿
§5-1 概述
机械加工质量包括机械加工精度、机械加工表面质量两 个方面。
一.加工精度和表面质量
1. 机械加工精度 机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数
（尺寸、形状和表面间的位置）与理想零件几何参数 相符合的程度。
理想零件的几何参数包括：
•尺寸—零件尺寸的公差带中心； •形状—绝对准确的形状（如圆柱面、平面、锥面等）； •位置—绝对准确的位置（如平行、垂直、同轴等）
•两导轨不平行对加工精 度的影响较大，引起工 件的形状误差（鞍形、 鼓形、锥形等）
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
3）机床传动误差
传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末 两端传动元件之间相对运动的误差。 •是螺纹、齿轮、蜗轮以及其它按展成原理加工时， 影响加工精度的主要因素。 •传动元件如齿轮、蜗轮、蜗杆、丝杠、螺母等有 制造误差（主要是影响运动精度的误差） •传动元件的装配误差（主要是装配偏心）和磨损 时，就会破坏正确的运动关系，使工件产生误差。
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 3.工艺系统的调整误差
由于工艺系统的任何一次调整都不可能绝对准 确，所以存在误差，这种误差称为调整误差。
4.刀具、夹具的制造误差及工件的安装误差
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 5.工艺系统磨损所引起的误差
§5-2 加工精度的影响因素
二、工艺系统受力变形对加工精度的影响 工艺系统的刚度
§5-2 加工精度的影响因素
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响
1.原理误差
在加工中，由于采用了近似的加工方法、近似的 成形运动、近似的刀具轮廓而产生的加工误差。。
如：1）在车床上车削蜗杆 车床丝杠与工件速比: i=（Z1×Z2）/（Z3×Z4）= t/T （t= πm,工件轴向齿距；T，丝杠螺距） 选择挂轮Z1、Z2、Z3、Z4时，计算值t =πm ，近
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
1）主轴回转误差 主轴的角度摆动
•车削时，无圆度误差，但引起锥度误差； •镗削时，实际孔为椭圆形。
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响
2.机床的几何误差
2）机床导轨误差
•水平面内的直线度误差（弯曲） •垂直面内的直线度误差（弯曲） •前后导轨之间的平行度误差（扭曲）
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
2）机床导轨误差 •水平面内的直线度误差（弯曲） •车削、磨削时， 为误差敏感方向；
引起圆柱度误差
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
2）机床导轨误差 •垂直平面内的直线度误差（弯曲） •车削、磨削时，为 误差非敏感方向；
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
机床的几何误差来自三方面：机床本身的制造、磨 损、安装、调整。
• 1）主轴回转误差 • 2）导轨误差 • 3）机床的传动误差
“误差的敏感方向”
“误差的敏感方向”
“误差的敏感方向”
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响
2.机床的几何误差
1）主轴回转误差 是指主轴的实际回转轴线与平均回转轴线在误差
敏感方向的最大变动量。
主轴的运动可分解为三种独立的运动： •径向跳动 •轴向窜动 •角度摆动
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
1）主轴回转误差 •主轴的径向跳动 车削时，纯径向跳动 对加工精度的影响
•加工表面为近似正圆， 对工件的圆度影响很 小。
对加工精度影响很小
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
2）机床导轨误差 •垂直平面内的直线度误差（弯曲）
•车削、磨削时，为 误差非敏感方向； •刨削、平面磨削时， 为误差敏感方向。
造成平面度或直线度误差
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
2）机床导轨误差 •前后导轨之间的平行度误差（扭曲）
1.工艺系统
在机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件所构 成的系统，称为工艺系统。
2.工艺系统误差的组成
•1) 工艺系统的几何误差 •2）工艺系统受力变形所引起的误差 •3）工艺系统受热变形所引起的误差 •4）工件内应力所引起的误差
工艺系统中的误差是产生零件加工误差的根源， 因此把工艺系统的误差称为原始误差。
§5-1 概述
一.加工精度和表面质量
2.机械加工表面质量 加工表面质量，是指零件在加工后的表面层状态。
• 表面粗糙度——加工表面的微观几何形状误差 • 表面层的物理、机械性能的变化 ：
a．表面层的冷作硬化 b．表面层金相组织的变化 c．表面层的残余应力
§5-1 概述
二.机械加工精度、表面质量对零件使用性能的 影响
似值，因此存在加工误差。
§5-2 加工精度的影响因素
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 1.原理误差
在加工中，由于采用了近似的加工方法、近似的 成形运动、近似的刀具轮廓而产生的加工误差。
如：1）在车床上车削蜗杆
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 1.原理误差
如：2）齿轮滚刀存在两种误差 •一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆代替渐开线 基本蜗杆而产生的刀刃齿廓近似造形误差； •二是由于滚刀切削刃数有限，切削是不连续的，因 而滚切出的齿轮齿形不是光滑的渐开线，而是折线。
1）对零件耐磨性的影响 2）对配合性质的影响 3）对疲劳强度的影响 4）对抗腐蚀性的影响 5）对工作精度的影响
第5章 机械加工质量
• §5－1 概述 • §5－2 加工精度的影响因素 • §5－3 表面质量的影响因素 • §5－4 提高加工精度和表面质量的途径

§5-2 加工精度的影响因素
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响 2.机床的几何误差
1）主轴回转误差 •主轴的径向跳动
镗削时，纯 径向跳动对 加工精度的 影响
•加工表面为椭圆，对工件的圆度影响较大。
一、工艺系统的几何误差对加工精度的影响
2.机床的几何误差
1）主轴回转误差
主轴的轴向窜动
•对外圆或内孔加工， 无影响； •对端面加工，引起端 面对回转轴线的垂直度 误差； •对螺纹加工，引起螺 距的小周期误差。