机械加工质量及其控制概述2

1、第四章 机械加工质量及其控制本章提要要机械产品品质量取取决于零件的加加工质量量和产品品的装配配质量，机器零零件的加加工质量量是整台台机器质质量的基基础。机器零件件的加工工质量一一般用机械加工工精度和加工表面面质量两个重要要指标表表示，它它的高低低将直接接影响整整台机器器的使用用性能和和寿命。机械产品品加工的的首要任任务，就就是保证证零件的的机械加加工质量量要求。本章重点点讨论影影响机械械加工精精度和表表面质量量的因素素及其控控制方法法。内容提纲纲4.14.24.34.4概述机械加工工精度的的影响因因素及控控制加工误差差的综合合分析机械加工工表面质质量的影影响因素素及控制制机械加工工过程中中的振

2、动动及控制制4.5第一节概概述机械加工工质量包包括几何何参数方方面的质质量和表表面物理理机械参参数方面面的质量量。其中几何何参数方方面的尺尺寸精度度、宏观观几何精精度和位位置精度度属于机机械加工工精度范范畴，而而表面物物理机械械参数方方面的质质量和微微观几何何形状精精度属于于机械加加工表面面质量范范畴。实际生产产中经常常遇到和和需要解解决的工工艺问题题，多数数是加工工精度问问题。研究机械械加工精精度的目目的是研究加工工系统中中各种误误差的物物理实质质，掌握握其变化化的基本本规律，分析工工艺系统统中各种种误差与与加工精精度之间间的关系系，寻求求提高加加工精度度的途径径，以保保征零件件的机械械加工

3、质质量。零件的机械加工工表面质质量决定了机机器的使用性能能和延长使用寿命命。机械加加工表面面质量是是以机械械零件的的加工表面面和表面层作为分析析和研究究对象的的。第一节概概述加工精度度是指零件件加工后后的实际际几何参参数（尺尺寸、形形状和位位置）与与理想几几何参数数的符合合程度。（1）零件的的尺寸精度度：加工后后零件的的实际尺尺寸与零零件理想想尺寸相相符的程程度。（2）零件的的形状精度度：加工后后零件的的实际形形状与零零件理想想形状相相符的程程度。（3）零件的的位置精度度：加工后后零件的的实际位位置与零零件理想想位置相相符的程程度。第一节概概述一、机械械加工精精度（一）机机械加工工精度的的概念

4、加工误差差：实际加工工不可能能做得与与理想零零件完全全一致，总会有有大小不不同的偏偏差，零零件加工工后的实实际几何何参数对对理想几几何参数数的偏离离程度，称为加加工误差差。加工误差差的大小小表示了了加工精精度的高高低。生生产实际际中用控控制加工工误差的的方法来来保证加加工精度度。加工精度度和加工工误差是是从两种种观点来来评定零零件几何何参数，所谓保保证和提提高加工工精度问问题就是是限制和和降低加加工误差差问题。第一节概概述一、机械械加工精精度（一）机机械加工工精度的的概念试切法调整法定尺寸刀刀具法自动控制制法第一节概概述一、机械械加工精精度（二）加加工精度度的获得得方法零件表面面质量表面粗糙糙

5、度表面波度度表面物理理力学性性能的变变化表面微观观几何形形状误差差表面层冷冷作硬化化表面层残残余应力力表面层金金相组织织的变化化机械加工工表面质质量是指指经过机机械加工工后零件件表面层层所产生生的物理理机械性性能的变变化以及及表面层层微观几几何形状状误差，又称为为表面完完整性，主要包包括表面面层微观观几何形形状和表表面层物物理机械械性能。第一节概概述二、机械械加工表表面质量量（一）表表面质量量的概念念零件表面面质量粗糙度太太大、太太小都不不耐磨适度冷硬硬能提高高耐磨性性对疲劳强强度的影影响对耐磨性性的影响响对耐腐蚀蚀性能的的影响对工作精精度的影影响粗糙度越越大，疲疲劳强度度越差适度冷硬硬、残余

6、余压应力力能提高高疲劳强强度粗糙度越越大、工工作精度度降低残余应力力越大，工作精精度降低低粗糙度越越大，耐耐腐蚀性性越差压应力提提高耐腐腐蚀性，拉应力力反之则则降低耐耐腐蚀性性第一节概概述二、机械械加工表表面质量量在机械加加工中，零件的的尺寸、几何形形状和表表面间相相对位置置的形成成，取决决于工件件和刀具具在切削削运动过过程中相相互位置置的关系系。零件件的机械械加工是是在由机床、夹具、刀具和和工件组组成的系系统中进行的的。该系系统即为为工艺系统统。工艺系统统存在的的误差称称之为原始误差差；原始误误差是造造成加工工误差的的根源。原始误差差的存在在，使工工艺系统统各组成成部分之之间的位位置关系系或

7、速度度关系偏偏离了理理想状态态，致使使加工后后的零件件产生了了加工误误差。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制若原始误误差是在在加工前前已存在在，即在在无切削削负荷的的情况下下检验的的，称为为工艺系统统静误差差；若在有有切削负负荷情况况下产生生的则称称为工艺系统统动误差差。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制原理误差差：是指由于于采用了了近似的的成形运运动、近近似的刀刀刃形状状等原因因而产生生的加工工误差。车削螺纹纹，齿轮轮加工，齿轮滚滚刀，模模数铣刀刀等机械加工工中，采采用近似似的成形形运动或或近似的的刀刃形形状进行行加工，虽然会会由此产产生一定定的原理理误差，但却可可以简化

8、化机床结结构和减减少刀具具数，只只要加工工误差能能够控制制在允许许的制造造公差范范围内，就可采采用近似似加工方方法。原始误差差工艺系统静误差工艺系统统动误差差调整误差机床误差刀具制造误差夹具误差加工原理误差工件装夹误差工艺系统统受力变变形刀具磨损损残余应力力引起变变形测量误差差工艺系统统热变形形第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制加工前加工中加工后第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响工艺系统统的几何何误差主主要是指指机床、夹具、刀具本本身在制造时所所产生的的误差、使用中的的调整误误差和磨损误差差以及工件件的定位误差差等，这些些原始误

9、误差将不不同程度度地反映映到被加加工工件件上，形形成零件件的加工工误差。加工中，刀具相相对于工工件的成成形运动动，通常常都是通通过机床床完成的的。工件件的加工工精度在在很大程程度上取取决于机机床的精精度。机床误差差来源有有：机床床本身的的制造、磨损和和安装。机床制造造误差中中对工件件加工精精度影响响较大的的误差有有：主轴回转转误差、导轨误差差和传动链误误差。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差理论上机机床主轴轴回转时时，回转转轴线的的空间位位置是固固定不变变的，即即它的瞬瞬时速度度为零。而实际际主轴系系统中存存在着

10、各各种影响响因素，使主轴轴回转轴轴线的位位置发生生变化。主轴回转转误差：主轴实际际回转轴轴线对理理想回转转轴线的的最大位位置变动动量。主轴回转转误差分分解为径向圆跳跳动、轴向窜动动和角度摆动动三种不同同形式的的误差。（1）主轴回回转误差差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差（1）主轴回回转误差差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差主轴回转误差的基本形式车床上车削镗床上镗削内、外圆端面螺纹孔端面纯径向跳动影响极小无影响圆度误差无影响纯轴向

11、窜动无影响平面度误差 垂直度误差螺距误差无影响平面度误差 垂直度误差纯角度摆动圆柱度误差影响极小螺距误差圆柱度误差平面度误差（1）主轴回回转误差差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差1） 导轨轨在水平平面内的的直线度度误差对对加工精精度的影影响导轨是机机床中确确定各主主要部件件相对位位置关系系的基准准，也是是运动的的基准。（2）导轨误误差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差导轨在水水平面内内有直线线度误差差y时，在导导轨全长长上刀具具相

12、对于于工件的的正确位位置将产产生y的偏移量量，使工工件半径径产生R=y的误差。导轨在水水平面内内的直线线度误差差将直接接反映在在被加工工工件表表面的法法线方向向(误差敏感感方向)上，对加加工精度度的影响响最大。误差的敏敏感方向向：加工误差差对加工工精度影影响最大大的方向向，为误误差的敏敏感方向向。当原始误误差方向向恰为加加工表面面法线方方向时，引起的的加工误误差为最最大；而而当原始始误差的的方向恰恰为加工工表面的的切线方方向时，引起的的加工误误差为最最小，通常可以以忽略。1） 导轨轨在水平平面内的的直线度度误差对对加工精精度的影影响（2）导轨误误差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一

13、、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差2）导轨在在垂直平平面内的的直线度度误差对对加工精精度的影影响导轨在垂垂直平面面内的直直线度误误差对加加工精度度影响很很小，一一般可忽忽略不计计。（2）导轨误误差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差 3）导轨间间的平行行度误差差对加工工精度的的影响（2）导轨误误差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差传动链误误差：是指传动动链始末末两端传传动元件件相对运运动的误误差。对

14、于某些些表面的的加工，如车螺螺纹、滚滚齿和插插齿等，为了保保证工件件的精度度，要求求工件和和刀具间间的运动动必须有有准确的的速比关关系。当当传动链链中的各各传动元元件（如如齿轮、蜗轮、蜗杆等等）存在在制造误误差、装装配误差差和磨损损，会破破坏正确确运动关关系，影影响刀具具与工件件间相对对运动的的正确性性使工件件产生误误差。一般用传传动链末末端元件件的转角角误差来来衡量。机床传传动链误误差是影影响表面面加工精精度的主主要原因因之一。提高传传动元件件的制造造精度和和装配精精度，减减少传动动件数，均可减减小传动动链误差差。（3）传动链链误差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几

15、几何误差差对加工工精度的的影响（一）机机床的几几何误差差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制一、工艺艺系统几几何误差差对加工工精度的的影响（二）工工艺系统统其他几几何误差差（1）刀具误误差（2）夹具误误差（3）测量误误差（4）调整误误差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响在切削力力、传动动力、惯惯性力、夹紧力以及及重力等等的作用用下，工艺系统统将产生生相应的的变形（弹性变变形和塑塑性变形形）和振振动。这种变变形和振振动，会会破坏刀刀具和工工件之间间的成型型运动和和位置关关系和速速度关系系，还影影响切削削运动的的稳定性性，从而而造成各各

16、种加工工误差。工艺系统统的受力力变形通通常是弹弹性变形形，一般般说来，工艺系系统抵抗抗弹性变变形的能能力越强强，加工工精度越越高。机械加工工中，工工艺系统统在外力力的作用用下，将将产生相相应变形形,使工件产产生加工工误差。工艺系系统在外外力作用用下产生生变形的的大小，不仅取取决于作作用力的的大小，还取决决于工艺艺系统的的刚度。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响（一）工工艺系系统刚度度工艺系统统刚度:误差敏感感方向上上的切削削力Fp与工艺系系统在该该方向上上的变形形y的比值，称为工工工艺系系统刚度度KxKx=Fp/y(N/mm)工艺系统统在某

17、一一位置受受力作用用产生的的变形量量y应为工艺艺系统各各组成环环节在此此位置受受该力作作用产生生的变形形量的代代数和，即：y系y机床y刀具y夹具y工件第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响工艺系统统在某一一位置受受力作用用产生的的变形量量y应为工艺艺系统各各组成环环节在此此位置受受该力作作用产生生的变形形量的代代数和，即：y系统y机床y刀具y夹具y工件而k系统=Fp/y系统，k机床=Fp/y机床，k刀具=Fp/y刀具，k夹具=Fp/y夹具，k工件=Fp/y工件k系统工艺系统统刚度主主要取决决于薄弱弱环节的的刚度（一）工工艺系系统刚度度1受力点位

18、位置发生生变化引引起的工工件形状状误差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响（二）工工艺系系统刚度度对加工工精度的的影响例：若在车床床顶尖间间加工刚刚度低的的细长杆杆，则工工艺系统统的位移移取决于于工件的的变形，其刚度度为：在车床顶尖尖间加工工刚度很很高的短短粗光轴轴，则工工艺系统统的总位位移取决决于机床床头/尾座和刀刀架(包括刀具具)的位移。k系统1受力点位位置发生生变化引引起的工工件形状状误差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响（二）工工艺系系统刚度度对加工工精度的的影响车削具有有锥形误误

19、差的毛毛坯，加加工表面面上必然然有锥形形误差；待加工工表面上上有什么么样的误误差，加加工表面面上必然然也有同同样性质质的误差差。由于工艺艺系统变变形的存存在，工工件加工工前的误误差前将以类似似的形状状反映到到加工后后的工件件，造成成加工后后误差后，这种现现象称为为误差复映映现象。2误差复映映现象第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响（二）工工艺系系统刚度度对加工工精度的的影响原因：由于加工工余量和和材料硬硬度的变变化会造造成切削削深度的的变化，进而造造成切削削力的变变化。变变化的切切削力作作用在工工艺系统统上，使使它的受受力变形形也发生生相应变

20、变化。有圆度误误差的毛毛坯加工工2误差复映映现象第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响（二）工工艺系系统刚度度对加工工精度的的影响误差复映映系数：加工前后后误差之之比值，称为误误差复映映系数，它代表表误差复复映的程程度。误误差复映映系数与k系成反比，表明工工艺系统统刚度愈愈大，误误差复映映系数愈愈小，加加工后复复映到工工件上的的误差值值就愈小小。CFy径向切削削力系数数f进给量YFZ进给量指指数2误差复映映现象第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响（二）工工艺系系统刚度度对加工工精度的的影响当工

21、件表表面加工工精度要要求高时时，须经经多次切切削才能能达到加加工要求求。第一一次切削削的复映映系数为为1；第二次次切削的的复映系系数为2；则该加加工表面面总的复复映系数数为：=123因每个复复映系数数均小于于1，故总的的复映系系数将是是一个很很小的数数值。误差复映映规律：工件加工工后的误误差与加加工前相相对应，其形状状误差相相似，这这种误差差随着走走刀次数数的增加加而减少少。如果我们们知道某某加工工工序的复复映系数数，就可可以通过过测量待待加工表表面的误误差统计计值来估估算加工工后工件件的误差差统计值值。2误差复映映现象第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加

22、工工精度影影响（二）工工艺系系统刚度度对加工工精度的的影响惯性力的的影响3工艺系统统中其他他作用力力变化产产生的加加工误差差第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响（二）工工艺系系统刚度度对加工工精度的的影响夹紧力的的影响重力的影影响（1）提高工工艺系统统中零件件间的配配合表面面质量，以提高高接触刚刚度。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制二、工艺艺系统受受力变形形对加工工精度影影响（三）减减小工艺艺系统受受力变形形的措施施（2）设置辅辅助支承承提高部部件刚度度。（3）当工件件刚度成成为产生生加工误误差的薄薄弱环节节时，缩缩短切削削力作用

23、用点和支支承点的的距离以以提高工工件的刚刚度。工艺系统统在热作作用下产产生的局局部变形形，会破破坏刀具具与工件件的正确确位置关关系，使使工件产产生加工工误差。热变形形对加工工精度影影响较大大，特别别是在精密加工工和大件件加工中中，热变形形所引起起的加工工误差通通常会占占到工件件加工总总误差的的4070。随着着高精度度、高效效率及自自动化加加工技术术的发展展，工艺艺系统热热变形问问题日益益突出。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制三、工艺艺系统受受热变形形对加工工精度的的影响1切削热热第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制三、工艺艺系统受受热变形形对加工工精度的的影响（一）工工艺系

24、统统的热源源2摩擦热热和动力力装置能能量损耗耗发出的的热3外部热热源减少机床床热变性性对加工工精度影影响的措措施1）结构措措施（1）采用热热对称结结构（2）使热变变形发生生在无害害于加工工精度的的方向上上（3）合理安安排支撑撑的位置置（4）采取措措施散热热冷却减减少发热热量（5）均衡关关键零件件的温升升，避免免弯曲变变形（6）隔离热热源第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制三、工艺艺系统受受热变形形对加工工精度的的影响（二）工工艺系统统热变形形对加工工精度的的影响1机床热热变形对对加工精精度的影影响减少机床床热变性性对加工工精度影影响的措措施2）工艺措措施（1）在安装装机床的的区域内内保

25、持恒恒定的环环境温度度（2）将精密密机床安安排在恒恒温室中中使用（3）机床达达到热平平衡后再再进行加加工第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制三、工艺艺系统受受热变形形对加工工精度的的影响（二）工工艺系统统热变形形对加工工精度的的影响1机床热热变形对对加工精精度的影影响措施:1）减少刀刀具伸出出长度；2）采用冷冷却润滑滑液：3）改进刀刀具角度度4）合理选选用切削削用量第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制三、工艺艺系统受受热变形形对加工工精度的的影响（二）工工艺系统统热变形形对加工工精度的的影响2刀具热热变形对对加工精精度的影影响第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制三、工艺

26、艺系统受受热变形形对加工工精度的的影响（二）工工艺系统统热变形形对加工工精度的的影响3工件热热变形对对加工精精度的影影响在切削区区施加充充分的冷冷却液；提高切削削速度和和进给速速度，使使传入工工件的热热量减小小；精加工前前有充分分时间间间隙，得得到足够够的冷却却；及时刃磨磨和修正正砂轮，减少切切削热；使工件在在夹紧状状态下有有伸缩的的自由（弹簧后后顶尖，气动后后顶尖）“车工怕怕细长”采用反向向走刀（进给）切削改变进给给方向使使细长轴轴在加工工过程中中受拉力力。用大进给给量和大大主偏角角（9093o）车刀在卡盘一一端车出出一个缩缩颈：消除坯料料本身弯弯曲而在在卡盘强强制夹持持下引起起的轴线线弯斜

27、的的影响。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制四、保证证和提高高加工精精度的途途径（一）直直接消除除和减少少误差法法误差补偿偿是指人为为地制造造出一种种新的或或者利用用原有的的一种原原始误差差去抵消消另一种种原始误误差。横向进给给机构、操纵箱箱等部件件第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制四、保证证和提高高加工精精度的途途径（二）误误差补偿偿法配重误差转移移法的实实质是将工艺艺系统的的几何误误差、受受力变形形和热变变形等转转移到不不影响加加工精度度的方向向去。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制四、保证证和提高高加工精精度的途途径（三）误误差转移移法误差分组组法是利用有有

28、密切联联系的表表面之间间的相互互比较和和相互检检查，从从中找出出它们之之间的差差异；然然后再进进行相互互修正加加工或者者利用互互为基准准进行加加工，使使被加工工表面原原有的误误差不断断缩小和和平均化化，以达达到很高高的加工工精度。采用误差差平均法法可以最最大限度度地排除除机床误误差的影影响。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制四、保证证和提高高加工精精度的途途径（四）误误差分组组法在加工和和装配中中，有些些精度问问题牵涉涉到很多多零部件件间的相相互关系系，相当当复杂。如果单单纯地提提高零件件精度来来满足设设计要求求，有时时不仅困困难，甚甚至不可可能达到到。此时时，若采采用就地加工工法，

29、就可解解决这种种难题。例如，就地加工工法的要要点是要保证证部件什什么样的的位置关关系，就就在这样样的位置置关系上上利用一一个部件件装上刀刀具去加加工另一一个部件件，又称称“自干干自”。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制四、保证证和提高高加工精精度的途途径（五）“就地加加工”法法对变值系系统性误误差必须须采用可可变补偿偿的方法法，即所所谓的积极控制制方法。有三种种形式：主动测量量：加工工过程中中随时测测量，随随时进行行误差补补偿。偶件自动动配磨：以互配配件中的的一件作作为基准准去控制制另一件件的加工工精度。积极控制制起决定定性作用用的加工工条件：例如精精密螺纹纹磨床的的自动恒恒温控制制

30、。第二节机机械加加工精度度的影响响因素及及控制四、保证证和提高高加工精精度的途途径（六）控控制误差差法影响切削加工表面粗糙度的因素刀具几何形状刀具材料、刃磨质量切削用量工件材料残留面积 Ra前角 Ra后角摩擦Ra刃倾角会影响实际工作前角 v Raf Raap对Ra影响不大，太小会打滑，划伤已加工表面材料塑性 Ra同样材料晶粒组织大 Ra，常用正火、调质处理刀具材料强度 Ra刃磨质量 Ra冷却、润滑 Ra第四节机机械加加工表面面质量的的影响因因素及控控制一、表面面粗糙度度的影响响因素影响磨削加工表面粗糙度的因素 粒度Ra 金刚石笔锋利，修正导程、径向进给量 Ra磨粒等高性Ra硬度钝化磨粒脱落 R

31、a硬度磨粒脱落Ra硬度合适、自励性好Ra太硬、太软、韧性、导热性差 Ra砂轮粒度工件材料性质砂轮修整磨削用量砂轮硬度砂轮V Raap、工件V 塑变 Ra粗磨ap生产率精磨ap Ra(ap=0光磨) 第四节机机械加加工表面面质量的的影响因因素及控控制一、表面面粗糙度度的影响响因素在切削加加工中，工件由由于受到到切削力力和切削削热的作作用，使使表面层层金属的的物理机机械性能能产生变变化，最最主要的的变化是是表面层冷冷作硬化化、金相组织织的变化化和残余应力力的产生生。由于磨磨削加工工时所产产生的塑塑性变形形和切削削热比刀刀刃切削削时更严严重，因因而磨削削加工后后加工表表面层上上述三项项物理机机械性能

32、能的变化化会很大大。第四节机机械加加工表面面质量的的影响因因素及控控制二、表面面层物理理机械性性能的影影响因素素影响表面面层物理理力学性性能的主主要因素素表面物理力学性能影响金相组织织变化因素影响显微硬度度因素影响残余应力力因素塑变引起起的冷硬硬金相组织织变化引引起的硬硬度变化化冷塑性变变形热塑性变变形金相组织织变化切削热冷作硬化化金相组织织变化残余应力力表现形式第四节机机械加加工表面面质量的的影响因因素及控控制二、表面面层物理理机械性性能的影影响因素素第四节机机械加加工表面面质量的的影响因因素及控控制二、表面面层物理理机械性性能的影影响因素素对零件使使用性能能危害甚甚大的残残余拉应应力、磨磨

33、削烧伤伤和磨削削裂纹均均起因于于磨削热热，所以以如何降降低磨削削热并减减少其影影响是生生产上的的一项重重要问题题。解决决的原则：一是减少少磨削热热的发生生，二是是加速磨磨削热的的传出。提高表面面质量的的工艺途途径大致致可以分分为两类类：一类是用用低效率率、高成成本的加加工方法法，寻求求各工艺艺参数的的优化组组合，以以减小表面面粗糙度度；另一类是是着重改改善工件件表面的的物理力力学性能能，以提高其表表面质量量。第四节机机械加加工表面面质量的的影响因因素及控控制三、保证证和提高高加工表表面质量量的途径径机械加工工过程中中产生的的振动，也和其其它的机机械振动动一样，按其产生生的原因因可分为自由振动动

34、、强迫振动动和自激振动动三大类。第五节机机械加加工过程程中的振振动及控控制机械加工振动自激振动动自由振动动强迫振动动当系统受受到初始始干扰力力激励破破坏了其其平衡状态态后，系系统仅靠靠弹性恢恢复力来来维持的振振动称为为自由振振动。由由于总存存在阻尼，自由振振动将逐逐渐衰减减。(占5%)系统在周周期性激激振力(干扰力)持续作用用下产生的的振动，称为强强迫振动动。强迫迫振动的稳稳态过程程是谐振振动，只只要有激激振力存在在振动系系统就不不会被阻阻尼衰减减掉。(占30%)在没有周周期性干干扰力作作用的情情况下，由振动系系统本身身产生的的交变力力所激发发和维持的的振动，称为自自激振动动。切削削过程中产产

35、生的自自激振动动也称为为颤振。(占65%)第五节机机械加加工过程程中的振振动及控控制1）强迫振振动是由由周期性性激振力力引起的的，不会会被阻尼尼衰减掉掉，振动动本身也也不能使使激振力力变化。2）强迫振动动的振动动频率与与外界激激振力的的频率相相同，而而与系统统的固有有频率无无关。3）强迫振动动振幅的的大小与与干扰力力、系统统刚度及及阻尼系系数有关关：干扰扰力越大大，系统统刚度和和阻尼系系数越小小，则振振幅越大大。当干干扰力的的频率与与系统的的固有频频率相近近或相等等时，振振幅达最最大值，即出现现“共振”现象。强迫振动动的特征征第五节机机械加加工过程程中的振振动及控控制一、机械械加工过过程中的的

36、强迫振振动减小强迫振动的措施减小激振振力调整振源源频率提高工艺艺系统的的刚度和和阻尼采取隔振振措施采用减振振装置。减小强迫迫振动的的措施第五节机机械加加工过程程中的振振动及控控制一、机械械加工过过程中的的强迫振振动由强迫振振动的特特征可知知，强迫振动动的频率率总是与与干扰力力的频率率相等或或是它的的倍数，我们可可以根据据强迫振振动的这这个规律律去查找找强迫振振动的振振源。机械加工工过程中中强迫振振动振源源的查找找方法第五节机机械加加工过程程中的振振动及控控制一、机械械加工过过程中的的强迫振振动自激振动动：机械加工工过程中中，在没没有周期期性外力力作用下下，由系系统内部部激发反反馈产生生的周期期

37、性振动动，称为为自激振动动；在金属属切削过过程中的的自激振振动一般般称为切削颤振振，简称颤振。自激振动动的特征征第五节机机械加加工过程程中的振振动及控控制二、机械械加工过过程中的的自激振振动它由振动动过程本本身引起起切削力力周期性变变化，从从不具备备交变特特性的能源源中周期期获得能能量，使使振动得以以维持。自激振动动由振动动系统本本身参数数决定，与与强迫振振动显著著不同。自由振动动受阻尼尼作用将将迅速衰衰减，而自自激振动动不会因因阻尼存在而衰衰减。自激振动动的频率率接近于于系统的固有频频率，即即颤振频频率取决于振动动系统的的固有特特性。这与自由由振动相相似，而而与强迫振动根根本不同同EA1 A

38、0 A2 AE-E+自激振动动特点不衰减的的振动f自=f固取决于一一周期获获得的能能量取决于切切削过程程本身自激振动动的特征征第五节机机械加加工过程程中的振振动及控控制二、机械械加工过过程中的的自激振振动自激振动动的特征征第五节机机械加加工过程程中的振振动及控控制二、机械械加工过过程中的的自激振振动自激振动动系统维维持稳定定振动的的条件是是：在一个振振动周期期内，从从能源输输入到系系统的能能量(E+)等于系统统阻尼所所消耗的的能量(E-)。如果吸收收能量大大于消耗耗能量，则振动动会不断断加强；如果吸吸收能量量小于消消耗能量量，则振振动将不不断衰减减而被抑抑制。在一个振振动周期期内，若若振动系系

39、统获得得的能量量E+等于系统统消耗的的能量E-，则自激激振动是是以A0为振幅的的稳定的的等幅振振动。当当振幅为为A1时，振动动系统每每一振动动周期从从电动机机获得的的能量E+大于振动动所消耗耗的能量量E-，则振幅幅将不断断增大，直至增增大到振振幅A0时为止；反之，当振幅幅为A2时，振动动系统每每一振动动周期从从电动机机获得的的能量E+小于振动动所消耗耗的能量量E-，则振幅幅会不断断减小，直至减减小到振振幅A0时为止。EA1 A0 A2 AE-E+在稳定的的切削过过程中，刀架系系统因材材料的硬硬点，加加工余量量不均匀匀，或其其它原因因的冲击击等，受受到偶然然的扰动动。刀架架系统因因此产生生了一次次自由振振动，并并在被加加工表面面留下相相应的振振纹。当工件转转过一转转后，刀刀具要在在留有振振纹的表表面上切切削，因因切削厚厚度发生生了变化化，所以以引起了了切