数控加工-第6章 机械加工质量

6.1机械加工精度本章要点①机械加工精度;②机械加工表面质量;③质量管理与保证技术。下一页返回6.1机械加工精度

从计算机的诞生到数控机床的出现和应用，数控机床已经成为具有高科技含量的机电一体化产品，如何用好、发挥好数控机床的优势也变得越来越重要了。本书以数控加工基础知识作为理论基础，以各种数控加工方法为学习主线，结合具体的典型数控机床加工，从本质上进行分析介绍，使读者理解掌握数控机床加工的实质。本书内容精炼，深入浅出，并注重相关知识间的联系与结合，便于学生自学。本书结合文字叙述，配有大量的零件加工图形、操作界面图形、编程界面图形、各种数控机床加工轨迹图形等，内容清晰、直观、易懂。每章都配有一定量的复习实训作业题。掌握本书所介绍的几种数控机床加工技术，将为使用其他数控机床打下坚实的基础。下一页返回上一页6.1机械加工精度

在实际生产中，零件加工质量包括零件的机械加工精度和机械加工表面质量两大方面。机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符合的程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低，误差越小加工精度越高。加工精度包括三个方面内容:①尺寸精度。指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。②形状精度。指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。③位置精度。指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合的程度。下一页返回上一页6.1机械加工精度6.1.1概述1.加工精度与加工误差加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。理想的几何参数，对尺寸而言，就是平均尺寸;对表面几何形状而言，就是绝对的圆、圆柱、平面、锥面和直线等;对表面之间的相互位置而言，就是绝对的平行、垂直、同轴、对称等。实际加工不可能做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。下一页返回上一页6.1机械加工精度2.加工经济精度由于在加工过程中有很多因素影响加工精度，所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。任何一种加工方法，只要精心操作，细心调整，并选用合适的切削参数进行加工，都能使加工精度得到较大的提高，但这样会降低生产率，增加加工成本。加工误差δ与加工成本C成反比关系。某种加工方法的加工经济精度不应理解为某一个确定的值，而应理解为一个范围，在这个范围内都可以说是经济的。3.原始误差由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。下一页返回上一页6.1机械加工精度

工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。4.研究机械加工精度的方法研究机械加工精度的方法有分析计算法和统计分析法。5.影响加工精度的因素根据大量的生产实践和科学实验的总结，影响零件加工精度(或误差)的主要因素可归纳为以下几个方面:①系统的几何误差②工艺系统的受力变形。③工艺系统的热变形。下一页返回上一页6.1机械加工精度④调整误差。在零件加工的每一个工序中，为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度，总得对机床、夹具和刀具进行这样或那样的调整。任何调整工作必然会带来一些原始误差，这种原始误差即调整误差。调整误差与调整方法有关。调整方法主要有:试切法调整用定程机构调整用样件或样板调整下一页返回上一页6.1机械加工精度⑤工件残余应力引起的误差。残余应力是指当外部载荷去掉以后仍存留在工件内部的应力。残余应力是由于金属发生了不均匀的体积变化而产生的，其外界因素来自热加工和冷加工。内应力产生的原因主要有:毛坯制造中产生的内应力;冷校正产生的内应力;切削加工产生的内应力。减小或消除内应力的措施:采用适当的热处理工序;给工件足够的变形时间;零件结构要合理，结构要简单，壁厚要均匀。下一页返回上一页6.1机械加工精度⑥数控机床产生误差的独特性。数控机床与普通机床的最主要差别有两点:一是数控机床具有“指挥系统”—数控系统;二是数控机床具有执行运动的驱动系统—伺服系统。误差源对加工精度的影响主要有以下几个方面:机床重复定位精度的影响。数控机床的定位精度是指数控机床各坐标轴在数控系统的控制下运动的位置精度，引起定位误差的因素包括数控系统的误差和机械传动的误差。检测装置的影响刀具误差的影响下一页返回上一页6.1机械加工精度6.1.2工艺系统几何误差1.机床的几何误差。加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的磨损将使机床工作精度下降。

(1)主轴回转误差机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。下一页返回上一页6.1机械加工精度

产生主轴径向回转误差的主要原因有主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴挠度等。但它们对主轴径向回转精度的影响随加工方式的不同而不同。譬如，在采用滑动轴承结构为主轴的车床上车削外圆时，切削力F的作用方向可认为大体上是不变的。在切削力F的作用下，主轴颈以不同的部位和轴承内表面的某一固定部位相接触，此时主轴颈的圆度误差对主轴径向回转精度的影响较大，而轴承内表面的圆度误差对主轴径向回转精度的影响则不大;在锁床上锁孔时，由于切削力F的作用方向随着主轴的回转而回转，在切削力F的作用下，主轴总是以轴颈的某一固定部位与轴承内表面的不同部位接触，因此，轴承内表面的圆度误差对主轴径向回转精度的影响较大，而主轴颈圆度误差对主轴径向回转精度的影响则不大。下一页返回上一页6.1机械加工精度

产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。加工方法不同，主轴回转误差所引起的的加工误差也不同。在车床上加工外圆和内孔时，主轴径向回转误差可以引起工件的圆度和圆柱度误差，但对加工工件端面则无直接影响。主轴轴向回转误差对加工外圆和内孔的影响不大，但对所加工端面的垂直度及平面度则有较大的影响。在车螺纹时，主轴回转误差可使被加工螺纹的导程产生周期性误差。适当提高主轴及箱体的制造精度，选用高精度的轴承，提高主轴部件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。下一页返回上一页6.1机械加工精度(2)导轨误差导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面:在水平面内的直线度;在垂直面内的直线度;前后导轨的平行度(扭曲)。除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是造成机床精度下降的主要原因之一。

(3)传动链误差传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。下一页返回上一页6.1机械加工精度2.刀具的几何误差刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。采用定尺寸刀具、成形刀具和展成刀具加工时，刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度;而对一般刀具(如车刀等)，其制造误差对工件加工精度无直接影响。任何刀具在切削过程中，都不可避免地要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状的改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料，合理地选用刀具几何参数和切削用量，正确地刃磨刀具，正确地采用切削液等，均可有效地减少刀具的磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具磨损进行自动补偿。下一页返回上一页6.1机械加工精度3.夹具的几何误差夹具的作用是使工件相当于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的制造误差对工件的加工精度(特别是位置精度)有很大影响。夹具误差包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差及对刀误差等。这些误差主要与夹具的制造和装配精度有关。定位误差产生的原因是工件的制造误差和定位元件的制造误差，两者的配合间隙及工序基准与定位基准不重合等。基准位移误差:工件在夹具中定位时，由于工件定位基准与夹具上定位元件限位基准的制造公差和最小配合间隙的影响，导致定位基准与限位基准不能重合，从而使各个工件的位置不一致，造成加工尺寸误差，这个误差称为基准位移误差。基准位移误差的大小应等于因定位基准与限位基准不重合而造成的工序尺寸的最大变动量。下一页返回上一页6.1机械加工精度6.1.3定位误差定位误差是指一批工件采用调整法加工时因定位不正确而引起的尺寸或位置的最大变动量。定位误差由基准不重合误差和定位副制造不准确误差造成。1.基准不重合误差。在零件图样上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图样上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。一般情况下，工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准(或测量基准)，如果所选用的定位基准(或测量基准)与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。下一页返回上一页6.1机械加工精度

定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差，只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。2.定位副制造不准确误差工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。同时，工件上的定位基准面也会有制造误差。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙而引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。下一页返回上一页6.1机械加工精度6.1.4工艺系统受力变形引起的误差机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等作用下，会产生相应的变形，从而破坏了刀具和工件之间正确的相对位置，使工件的加工精度下降。如车细长轴时，工件在切削力的作用下会发生变形，使加工出的轴出现中间粗两头细的情况;又如在内圆磨床上进行切入式磨孔时，由于内圆磨头轴比较细，磨削时因磨头轴受力变形，而使工件孔呈锥形。1.工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学的有关公式估算。下一页返回上一页6.1机械加工精度2.刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。锁直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。3.机床部件刚度机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。分析实验曲线可知，机床部件刚度具有以下特点:①变形与载荷不成线性关系。②加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功。下一页返回上一页6.1机械加工精度③第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零。④机床部件的实际刚度远比按实际估算的要小。影响机床部件刚度的因素:①结合面接触变形的影响。②摩擦力的影响。③低刚度零件的影响。④间隙的影响。下一页返回上一页6.1机械加工精度4.工艺系统刚度及其对加工精度的影响在机械加工过程中，机床、夹具、刀具和工件在切削力作用下，都将分别产生变形，致使刀具和被加工表面的相对位置发生变化，使工件产生加工误差。工艺系统刚度的倒数等于其各组成部分刚度的倒数和。工艺系统刚度对加工精度的影响主要有以下几种情况:①由于工艺系统刚度变化而引起的误差。②由于切削力变化而引起的误差③毛坯形状误差的复映。在加工过程中，由于工件的加工余量发生了变化以及工件材质不均等因素引起切削力变化，而使工艺系统的变形发生了变化，从而产生了加工误差。下一页返回上一页6.1机械加工精度

尺寸误差(包括尺寸分散)和形状误差都存在复映现象。如果知道了某加工工序的复映系数，就可以通过测量毛坯的误差值来估算加工后工件的误差值。④由于夹紧变形引起的误差。工件在装夹过程中，如果工件刚度较低或夹紧力的方向和施力点选择不当，将引起工件变形，造成相应的加工误差。⑤其他作用力的影响。下一页返回上一页6.1机械加工精度5.减小工艺系统受力变形的途径由前面对工艺系统刚度的论述可知，若要减少工艺系统变形，就应提高工艺系统刚度，减少切削力并压缩其变动幅值。①提高工艺系统刚度;②提高工件和刀具的刚度;③提高机床刚度;④采用合理的装夹方式和加工方式;⑤减小切削力及其变化。合理地选择刀具材料，增大前角和主偏角，对工件材料进行合理的热处理以及改善材料的加工性能等，都可使切削力减小。下一页返回上一页6.1机械加工精度6.1.5工艺系统受热变形引起的误差工艺系统的热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%~70%。当机床、刀具和工件受到各种热源的作用时，其温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时，工艺系统就达到了热平衡状态。下一页返回上一页6.1机械加工精度

减小工艺系统热变形的途径有以下几种:①减少发热和隔热;②改善散热条件;③均衡温度场;④改进机床结构;⑤加快温度场的平衡;⑥控制环境温度。下一页返回上一页6.1机械加工精度6.1.6内应力重新分布引起的误差1.基本概念没有外力作用而存在于零件内部的应力，称为内应力。工件上一旦产生内应力之后，就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态，故其本能地要向低能位的稳定状态转化，并伴随有变形发生，从而使工件丧失原有的加工精度。2.内应力的产生①热加工中内应力的产生②铸件因内应力而引起的变形。在热处理工序中由于工件壁厚不均匀、冷却不均、金相组织的转变等原因，使工件产生了内应力。下一页返回上一页6.1机械加工精度

为了克服这种因内应力重新分布而引起的变形，特别是对大型和精度要求高的零件，一般在铸件粗加工后要安排进行时效处理，然后再作精加工。③冷校直产生的内应力。3.减小内应力变形误差的途径①改进零件结构。在设计零件时，要尽量做到壁厚均匀，结构对称，以减少内应力的产生。②增设消除内应力的热处理工序。③合理安排工艺过程。粗加工和精加工宜分阶段进行，使工件在粗加工后有一定的时间来松弛内应力。下一页返回上一页6.1机械加工精度6.1.7提高加工精度的途径①减小原始误差;②转移原始误差;③均分原始误差;④均化原始误差;⑤误差补偿。返回上一页6.2机械加工表面质量

机械零件的破坏，一般总是从表面层开始的。产品的性能，尤其是其可靠性和耐久性，在很大程度上取决于零件表面层的质量。研究机械加工表面质量的目的是为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便运用这些规律来控制加工过程，最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的。机械加工表面质量有两个方面的内容:①表面层的几何形状偏差。它包括宏观几何形状偏差、微观几何形状偏差和介于两者之间的表面波纹度。由于微观几何形状偏差对零件使用性能有很大影响，所以在零件设计图样上都标注有表面粗糙度的要求，在机械加工中也非常重视对这一要求的保证。②表面层的物理机械性质。这是指表面硬化的程度和深度、表面层残余应力的大小及分布和表面层金相组织的变化等。下一页返回6.2机械加工表面质量6.2.1机械加工表面质量对机器使用性能的影响1.表面质量对耐磨性的影响

(1)表面粗糙度对耐磨性的影响一个刚加工好的摩擦副的两个接触表面之间，最初阶段只在表面粗糙的峰部接触，实际接触面积远小于理论接触面积，在相互接触的峰部有非常大的单位应力，使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏，引起严重磨损。零件磨损一般可分为三个阶段:初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说表面粗糙度值愈小，其磨损性愈好。但表面粗糙度值太小，润滑油不易储存，接触面之间容易发生分子黏接，磨损反而增加。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量

因此，接触面的粗糙度有一个最佳值，其值与零件的工作情况有关，工作载荷加大时，初期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也加大。

(2)表面冷作硬化对耐磨性的影响加工表面的冷作硬化使摩擦副表面层金属的显微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高，耐磨性就愈高，这是因为过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表层金属的剥落，使耐磨性下降。2.表面质量对疲劳强度的影响金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面，因此零件的表面质量对疲劳强度影响很大。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量(1)表面粗糙度对疲劳强度的影响在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值愈大，表面的纹痕愈深，纹底半径愈小，抗疲劳破坏的能力就愈差。

(2)残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响残余应力对零件疲劳强度的影响很大。表面层残余拉应力将使疲劳裂纹扩大，加速疲劳破坏;而表面层残余应力能够阻止疲劳裂纹的扩展，延缓疲劳破坏的产生。表面冷作硬化一般伴有残余应力的产生，可以防止裂纹产生并阻止已有裂纹的扩展，对提高疲劳强度有利。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量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质就愈多，抗蚀性就愈差。表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂，降低零件的耐磨性，而残余压应力则能防止应力腐蚀开裂。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表面的配合质量。对于间隙配合，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，降低了配合件间的连接强度。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量6.2.2影响表面粗糙度的因素1.切削加工影响表面粗糙度的因素

(1)刀具几何形状的复映刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。减小进给量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量(2)工件材料的性质当加工塑性材料时，由于刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性愈好，金属的塑性变形愈大，加工表面就愈粗糙。加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。2.磨削加工影响表面粗糙度的因素正像切削加工时表面粗糙度的形成过程一样，磨削加工表面粗糙度也是由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量

影响磨削表面粗糙的主要因素有:①砂轮的粒度;②砂轮的硬度;③砂轮的修整;④磨削速度;⑤切削液;⑥磨削径向进给量与光磨次数;⑦工件圆周进给速度与轴向进给量。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量6.2.3影响加工表面层物理机械性能的因素在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比切削刃切削时更严重，因而在磨削加工后，加工表面层的上述三项物理机械性能的变化会很大。1.表面层冷作硬化

(1)冷作硬化及其评定参数机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长和纤维化，甚至破碎，下一页返回上一页6.2机械加工表面质量

这些都会使表面层金属的硬度和强度提高，这种现象称为冷作硬化(或称为强化)。表面层金属冷作硬化的结果，会增大金属变形的阻力，减小金属的塑性，金属的物理性质也会发生变化。被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只要有可能，金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化，这种现象称为弱化。弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和冷作硬化程度的大小。由于金属在机械加工过程中同时受到力和热的作用，因此，加工后表层金属的最后性质取决于冷作硬化和弱化综合作用的结果。评定冷作硬化的指标有三项，即表层金属的显微硬度HV、硬化层深度h和硬化程度N。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量(2)影响冷作硬化的主要因素切削刃钝圆半径增大，对表层金属的挤压作用增强，塑性变形加剧，导致冷作硬化增强。刀具后刀面磨损增大，后刀面与被加工表面的摩擦加剧，塑性变形增大，导致冷作硬化增强。切削速度增大，刀具与工件的作用时间缩短，使塑性变形扩展深度减小，硬化层深度减小。切削速度增大后，切削热在工件表面层上的作用时间也缩短，将使冷作硬化程度增加。进给量增大，切削力也增大，表层金属的塑性变形加剧，冷作硬化作用加强。工件材料的塑性愈大，冷作硬化现象就愈严重。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量2.表面层材料金相组织变化当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后，表层金属的金相组织将会发生变化。

(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，使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。在磨削淬火钢时，可能产生以下三种烧伤。①回火烧伤。如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度，但已超过马氏体的转变温度，则工件表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体)，这种烧伤称为回火烧伤。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量②淬火烧伤。若磨削区温度超过了相变温度，再加上切削液的急冷作用，表层金属发生二次淬火，使表层金属出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体高，在其下层，因冷却较慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体)，这种烧伤称为淬火烧伤。③退火烧伤。如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削区域又无切削液进入，则表层金属将产生退火组织，表面硬度将急剧下降，这种烧伤称为退火烧伤。

(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。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量3.表面层残余应力

(1)产生残余应力的原因①切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生，使表面金属的比容加大。由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属的比容增大，体积膨胀，不可避免地要受到与之相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余应力，而在里层金属中产生了残余拉应力。②在切削加工中，切削区会有大量的切削热产生。③不同金相组织具有不同的密度，亦具有不同的比容，如果表面层金属产生了金相组织的变化，表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余应力产生。下一页返回上一页6.2机械加工表面质量(2)零件主要工作表面最终工序加工方法的选择零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。在交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹打-大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。返回上一页6.3质量管理与保证技术6.3.1质量管理与质量保证1.质量的定义在激烈的市场竞争机制下，质量的含义发生了根本的变化，质量不仅反映在耐用，还反映在可靠、安全、可维护等特征上。现代产品质量标准是以用户的满意度来度量的。质量控制是产品全生命周期中的一项重要内容，对提高产品的市场竞争力，降低产品成本有着极其重要的意义。产品质量问题时刻存在，处处存在，只要有产品生产、销售和服务活动，就有质量问题的存在。在体现企业竞争力的F、T、Q、C、S五要素中，与质量直接有关的就有两个:产品质量(Qulity)要好，服务质量(Service)要优。产品功能(Function)、产品成本(Cost)以及产品交货期(Time)也与产品质量有着间接的联系。下一页返回6.3质量管理与保证技术

产品质量越高，成本也越高，产品功能和交货期是反映产品质量和服务优劣的一种体现。国际标准ISO8402将质量定义为:质量是反映实体满足明确或隐含需要能力的特性总和。若从用户的角度定义:质量是用户对产品包括相关服务的满意程度的度量。从其定义可知，质量是针对一个产品或一项服务而言的，只有通过用户的使用才能体现出来，所以对质量唯一有发言权的是用户。只要用户满意，说明产品质量高;若用户不满意，再好的产品也不能说质量好，没有市场的产品是谈不上质量的。2.质量管理质量管理是一门科学，它随着整个社会生产的发展而发展的，同时与科学技术的进步、管理科学的发展也密切相关。回顾质量管理的发展过程，可将之分为如下三个阶段。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术(1)质量检验阶段从大工业生产方式出现直至20世纪40年代，产品质量管理的特征是按照规定的技术要求对已完成的产品进行严格检验，以此来控制和保证出厂或转入下道工序的产品质量。这个阶段的质量管理是通过事后把关性质的质量检查，对已生产出来的产品进行筛选，把不合格品与合格品分开。这对于保证使不合格品不流入下一工序或出厂送到用户手中是必要和有效的，至今在制造类工厂仍是不可缺少的。但这种被动检验的方法，缺乏对检验费用和质量保证问题的研究，对预防废品出现等管理问题的作用较为薄弱。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术(2)统计质量控制阶段产品质量是生产制造出来的，而不是检验出来的。上述把合格品和不合格品分开的事后把关检查方法是基于废品已经出现的情况，即使被检查出来也已经造成了损失，因此不是一种积极的方式。积极的方式应该是，把废品消灭在发生之前，防止出现废品而带来损失。统计质量管理方法的主要特点是，在质量管理的指导思想上，由事后把关变为事前预防;在质量管理的方法上，广泛深入地应用了统计的思想方法和统计的检查方法。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术(3)全面质量管理阶段随着科学技术的迅速发展和市场竞争的日趋激烈，新技术、新工艺、新设备、新材料大量涌现，工业产品的技术水平迅速提高，产品更新换代的速度大大加快，新产品层出不穷特别是对于许多综合多种门类技术成果的大型、精密、复杂的现代工业产品来说，影响质量的因素已不是几十、几百个，而是成千上万个。对任一个细节的忽略，也会造成全局性损失。这种情况必然对质量管理提出新的更高的要求，那种单纯依靠事后把关或主要依靠生产过程控制的质量管理方法，已经不能适应工业发展的需要。于是，全面质量管理(TQM)作为现代企业管理的一个组成部分，也就应运而生，并且很快得到了全面的推广和运用。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术3.质量保证在产品简单生产的年代，没有质量保证的要求，生产者和消费者是直接见面的。消费者仅凭自己的经验和感官判断产品质量的优劣，一旦买了产品，责任就在消费方了，由买方承担风险，没有质量保证的概念。随着社会的发展，商品经济发展到社会化大生产的年代，商品经过流通领域达到消费者手中，扩大了消费者与生产者的距离。加上市场上同类产品的竞争，对商品的种种宣传，产品越来越复杂，使消费者就有向生产者提出质量保证的要求。生产者为了适应消费者的这种要求，为了占领市场，也开始意识到不搞质量保证就没有市场，产品卖不出去，风险就由卖方承担。因而，质量保证就是在这种背景下应运而生。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术

质量保证的发展大体上经历了以下三种形式:①契约式质量保证。这是早期的质量保证形式，这种形式类似于通常所说的“三包”，即消费者购买商品后1~2年内，如果出现什么质量问题，生产者向消费者实行保修、包换、包退的保证。②长期质量保证。这种保证就是在产品寿命周期内，要求产品长期可靠地使用。这是随着时间的推移和契约式质量保证的实践，消费者认为契约式质量保证也不能保证产品质量而提出的。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术③质量体系保证。所谓质量体系保证，就是生产者为了向用户证明影响产品质量的因素处于受控状态，证明企业有足够的质量保证能力，能够持久不断地提供适合市场需要的、质量可靠的产品，从而开展一系列有计划的、系统的质量保证活动。质量体系保证的核心就是生产者有足够的质量保证能力，能够持续不断地提供用户满意的产品。当然，对生产企业的质量保证能力，需要由第三方权威性机构按质量保证体系标准的要求来审核确认发证，证明企业的质量保证能力符合有关质量保证模式标准的要求。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术6.3.2全面质量管理TQM1.全面质量管理的内涵全面质量管理TQM是指企业的每一个员工都要求对质量进行关注(包括企业最高决策者和一般的生产员工)，强调质量保障活动贯穿于从市场调研、产品规划、产品开发、加工制造、装配检测到售后服务等产品生命周期全过程。国际标准化组织ISO将全面质量管理定义为:“一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径”由此可见，全面质量管理是全员参加的、贯穿产品全生命周期的、力求全面经济效益的一种质量管理模式。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术

全面质量管理强调“源头质量”概念，就是要让每一位员工对他的工作负责。这体现了“把工作做好”以及“如果出了问题就纠正它”这些感念，寄托于工人能够制造出满足质量标准的产品或服务。同时，能够发现并纠正出现的差错。实际上，每个工人都是他本人的工作质量检查员，当他所完成的工作成果传递到下一个操作环节，或者作为整个过程的最后一步传递到最终用户时，要保证能够满足质量标准。通过在全体职工中灌输“源头质量”这一概念，就可达到以下效果:可使对质量造成直接影响的员工负起质量改进的责任;可消除经常发生在质量控制检查员与工人之间的敌对情绪;可通过对工人工作进行控制或自我控制，激励工人为自己的工作而骄傲，从而达到保证质量和改进质量的目的。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术2.全面质量管理的内容全面质量管理认为，产品的质量决定于设计质量、制造质量和使用质量，必须在市场调查、产品选型、研究试验、设计制造、检验、运输、储存、销售、安装、使用和维护等各个环节中把好质量关。如图6-1所示，全面质量管理的内容包括如下几个方面。

(1)产品设计过程的质量管理产品设计是产品质量形成的起点，如果此过程的质量管理工作没有做好，产品的功能、性质、结构等定位不当，那么其后的工艺和生产中的努力都将是徒劳无益的，产品设计不仅影响产品质量，也将影响投产后的生产秩序和经济效益。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术

设计过程的质量管理目标是满足来自用户和制造两方面的要求。对于用户方面，通过对大量情报的分析，识别和确认用户对新产品的潜在要求，准确界定新产品的质量特性，尽可能地降低未来的市场风险;在制造方面，要使结构设计满足制造工艺要求，包括设备条件、标准化水平、材料消耗、制造成本、制造周期、生产效率等，为在制造过程中的质量管理奠定良好的基础。

(2)产品制造过程的质量管理制造过程是产品质量的直接形成过程。制造过程中的质量管理目标是实现设计阶段对质量的控制意图，其任务是建立一个在受控制状态下的生产系统，使生产过程能够稳定、持续地生产符合设计要求的产品。下一页返回上一页6.3质量管理与保证技术

制造过程的质量管理工作包括:严格贯彻执行工艺操作规程，严禁违章操作，确保工艺质量;搞好均衡生产和文明生产，有节奏的生产过程、良好的生产秩序和整洁的工作场所反映了企业经营管理的基本素质，也是保证产品质量、消除质量事故隐患的重要途径;组织技术检验，把好工序质量，根据技术标准，对原材料、在制品、外购件、产成品以及工艺过程质量，进行严格的质量检验，保证不合格的原材料不投产，不合格的零部件不转工序，不合格的产成品不出厂;全面、准确、及时地掌握制造过程中各个环节的质量状况和发展动态，建立健全各质量信息源的原始记录工作，以及与企业质量管理体系相适应的质量信息系统