《機械加工工藝與實訓》課件第8章.ppt

第8章 機械加工質量分析與控制 第8章 機械加工質量分析與控制機械加工精度1機械加工表面質量 2制造過程質量統計分析方法與應用34本章學習目標本章學習目標v理解機械加工精度理解機械加工精度v撐握機械加工表面質量撐握機械加工表面質量 v了解制造過程質量統計分析方法與應用了解制造過程質量統計分析方法與應用8.2.1 機械加工精度1.基本概念基本概念（1）機械加工精度與加工誤差（2）原始誤差（3）原始誤差與加工誤差的關系 加工誤差是指加工后的零件的實際幾何參數（尺寸、形狀和表面間的相互位置）與理想幾何參數的偏差。把能直接引起工件加工誤差的各種因素稱為“原始誤差”。原始誤差的方向對加工精度的影響 8.2.1 機械加工精度2.工藝系統靜態誤差對機械加工精度的影響工藝系統靜態誤差對機械加工精度的影響 工藝系統的靜態誤差包括機床、夾具、刀具和工件本身的制造誤差以及機床、夾具和刀具在加工過程中的磨損。機床的幾何誤差1）主軸回轉運動誤差2）機床導軌誤差3）機床傳動鏈誤差4）刀具、夾具的制造誤差 導軌的直線度誤差 前后導軌的平行度誤差 導軌與主軸之間的位置誤差8.2.1 機械加工精度3.工藝系統動態誤差對機械加工精度的影響工藝系統動態誤差對機械加工精度的影響（1）工藝系統中力效應引起的誤差1）工藝剛度2）工件、刀具的剛度及其對加工精度的影響當工件、刀具的形狀比較簡單時，其剛度可用材料力學的有關公式進行近似計算。)(33maxmmEILFyy支承在兩頂尖間加工的棒料及支承在鏜模支架上的鏜刀桿，其最大變形量可用兩支點簡支梁計算。)(483maxmmEILFyy當工件安裝在卡盤中，并用尾座頂尖支撐工件時，其最大變形量按靜不定公式計算。)(3maxmmCEILFyy式中：工件（刀具）長度（mm）；材料的彈性模量（N/mm2）；LE工件（刀具）的截面慣性矩（mm4）；系數90100。IC8.2.1 機械加工精度3.工藝系統動態誤差對機械加工精度的影響工藝系統動態誤差對機械加工精度的影響（1）工藝系統中力效應引起的誤差3）機床部件的剛度及其對加工精度的影響影響機床部件剛度的主要因素：連接表面間的接觸變形 部件中薄弱零件的影響 間隙的影響4）誤差復映規律間隙對部件剛度曲線的影響 5）其他力引起的加工誤差 夾緊力的影響 重力的影響6）減少工藝系統受力變形的措施 提高接觸剛度 提高工件的剛度 提高機床部件的剛度 合理的裝夾方式和加工方式 減小切削力及其變化8.2.1 機械加工精度3.工藝系統動態誤差對機械加工精度的影響工藝系統動態誤差對機械加工精度的影響（2）工藝系統中熱效應引起的誤差1）工藝系統的熱源2）工件熱變形對加工精度的影響3）刀具熱變形對加工精度的影響1-連續切削 2-間斷切削 3-冷卻曲線刀具熱變形與切削時間的關系 4）機床熱變形對加工精度的影響5）減少工藝系統熱變形對加工精度影響的措施 減少發熱和隔離熱源 均衡溫度場 加速達到熱平衡狀態 控制環境溫度8.2.1 機械加工精度4.提高加工精度的工藝措施提高加工精度的工藝措施（1）直接減小或消除誤差 （2）誤差補償法（3）誤差轉移法 （4）誤差平均法（5）誤差分組法 （6）“就地加工”法 誤差轉移法的實質就是將原始誤差轉移到加工誤差的非敏感方向上，或是不影響加工精度的方面去。誤差平均法的實質是：利用有密切聯系的表面相互比較、相互檢查，從中找出差距后，或是相互糾正、或是互為基準進行加工?！熬偷丶庸ぁ狈ㄓ址Q“自干自”，就是在機床上就地對機床某部分、夾具定位面等進行加工，以獲得相應的位置精度。誤差補償法就是人為地制造出一種新的或利用原有的一種原始誤差去抵消另一種原始誤差，并盡量使兩者大小相等方向相反，從而達到提高加工精度的目的。8.2.2 機械加工表面質量1.加工表面質量的概念加工表面質量的概念加工表面質量是指零件加工后表面層的狀態。（1）表面層的幾何形狀誤差（2）表面層的物理力學性能2.表面質量對機器零件使用性能的影響表面質量對機器零件使用性能的影響（1）表面質量對耐磨性的影響1）表面粗糙度2）冷作硬化（2）表面質量對耐疲勞性的影響1）表面粗糙度2）表面層物理力學性能 （3）表面質量對耐腐蝕性的影響1）表面粗糙度2）表面層物理力學性能（4）表面質量對零件配合質量的影響零件表面的磨損曲線 8.2.2 機械加工表面質量3.提高表面質量的途徑提高表面質量的途徑（1）減小表面粗糙度值的工藝措施（2）減小殘余拉應力、防止表面燒傷和裂紋的工藝措施 1）選擇合理的磨削用量2）選擇有效的冷卻方法（3）采用表面冷壓強化工藝1）噴丸2）滾壓a)噴丸 b)滾壓常用的冷壓強化方法8.2.3 制造過程質量統計分析方法與應用1.誤差的性質誤差的性質（1）系統性誤差 常值系統性誤差。變值系統性誤差。（2）隨機性誤差（偶然誤差）2.加工誤差的統計分析法加工誤差的統計分析法（1）分布圖分析法1）實際分布圖直方圖2）正態分布曲線方程及特性 3）非正態分布（2）分布圖分析法的應用1）判斷加工誤差的性質2）確定各種加工方法所能達到的加工精度3）確定工序能力及其等級4）估算合格品率或不合格品率 （3）點圖分析法8.3 本章小結（1）加工過程中，機床、刀具、夾具、工件組成了一個統一體，這個統一體稱為工藝系統。（2）機械加工精度是指零件加工后的實際尺寸參數與設計圖樣規定的理想尺寸參數的接近程度。（3）加工誤差是指加工后的零件的實際幾何參數與理想幾何參數的偏差。（4）把直接引起工件加工誤差的各種因素稱為“原始誤差”。根據其的性質、狀態，歸納成：加工原理誤差；工藝系統幾何誤差；工藝系統中力效應引起的誤差；工藝系統中熱效應引起的誤差。（5）工藝系統的靜態誤差包括機床、夾具、刀具和工件本身的制造誤差以及機床、夾具和刀具在加工過程中的磨損。（6）機床的幾何誤差是指在無切削負荷狀態下，來自機床本身制造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括回轉運動、直線運動以及傳動鏈的誤差。（7）主軸的回轉誤差，是指主軸的實際回轉軸線相對其理想回轉中心的變動量。主軸的回轉誤差基本形式有純軸向跳動、純徑向跳動、純角度擺動。（8）工藝系統中力效應引起的誤差是指工藝系統中受到切削力、夾緊力、慣性力等作用而產生變形，引起的加工誤差；包括工藝剛度，工件、刀具的剛度，機床部件的剛度，誤差復映規律，其他力引起的加工誤差等。（9）減少工藝系統受力變形的措施：提高接觸剛度、提高工件的剛度、提高機床部件的剛度、合理的裝夾方式和加工方式、減小切削力及其變化。8.3 本章小結（10）工藝系統中熱效應引起的誤差是指工藝系統會受到各種熱的影響而產生變形，破壞了刀具與工件的相對位置關系，造成工件的加工誤差。（11）減少工藝系統熱變形對加工精度影響的措施：減少發熱和隔離熱源、均衡溫度場、加速達到熱平衡狀態和控制環境溫度。（12）提高加工精度的工藝措施：直接減小或消除誤差、誤差補償法、誤差轉移法、誤差平均法、誤差分組法和“就地加工”法。（13）加工表面質量是指零件加工后表面層的狀態。表面質量可從幾何與物理兩方面進行評定。（14）表面質量對機器零件使用性能的影響有耐磨性、耐疲勞性、耐腐蝕性和零件配合質量等。（15）提高表面質量的途徑：減小表面粗糙度值的工藝措施、減小殘余拉應力和采用表面冷壓強化工藝。（16）加工誤差的性質，可分為系統性誤差和隨機性誤差兩大類。系統性誤差又分為常值系統誤差和變值系統誤差兩種。（17）加工誤差的統計分析法：分布圖分析法和點圖分析法。其中分布圖分析法包括實際分布圖、正態分布曲線和非正態分布；點圖分析法包括個值點圖和Rx 圖。