第4章机械加工精度与表面质量
机械加工表面加工质量
由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表 面粗糙。
机械加工表面加工质量
（2）切削速度的影响 （3）进给量的影响
加工塑性材料时，切削速度对
表面粗糙度的影响（对积屑瘤和鳞 刺的影响）见如图4-41所示。
此外，切削速度越高，塑性变 形越不充分，表面粗糙度值越小
（1）磨削用量
▪ 砂轮的转速↑ →材料塑性变形↓ → 表面粗
糙度值↓ ；
▪磨削深度↑、工件速度↑ → 塑性变形↑ →表
面粗糙度值↑ ； 为提高磨削效率，通常在开始磨削时采
用较大的径向进给量，而在磨削后期采用较 小的径向进给量或无进给量磨削，以减小表 面粗糙度值。
机械加工表面加工质量
（2）工件材料
•太硬易使磨粒磨钝 →Ra ↑ ； •太软容易堵塞砂轮→Ra ↑ ； •韧性太大，热导率差会使磨
影响显微硬度因素
•塑变引起的冷硬
•金相组织变化引起 的硬度变化
表面物理力学 性能
影响残余应力因素
•冷塑性变形 •热塑性变形 •金相组织变化
影响金相组织变化 因素
•切削热
机械加工表面加工质量
1. 表面层的冷作硬化
（1） 表面层加工硬化的产生
定义：机械加工时，工件表面层金属受到 切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶 格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉 长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强 度和硬度增加，这种现象称为加工硬化， 又称冷作硬化和强化。
机械加工表面加工质量
三、表面层金相组织变化与磨削烧伤
1.表面层金相组织变化与磨削烧伤的产生
切削加工中，由于切削热的作用，在工件的加 工区及其邻近区域产生了一定的温升。
定义：磨削加工时，表面层有很高的温度，当 温度达到相变临界点时，表层金属就发生金相组织 变化，强度和硬度降低、产生残余应力、甚至出现 微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤。
机械制造工艺学 第四节 机械加工表面质量
2）砂轮的粒度和砂轮的修整对表面粗糙度的影响
砂轮的粒度
磨粒间的距离
磨粒的大小
砂轮的粒度号越大， 磨粒和磨粒间离越小
砂轮的粒度号↑ ，参与磨削的磨粒↑ ，粗糙度↓ ；
修整砂轮时，纵向进给量对表面粗糙度的影响甚大； 纵向进给量↓ ，砂轮表面的等高性越好 ，粗糙度 ↓ ；
（2）金属表面层的塑性变形 在磨削过程中，由于磨粒大多具有很大的负前角，很不锋 利，所以大多数磨粒在磨削时只是对表面产生挤压作用而使表 面出现塑性变形，磨削时的高温更加剧了塑性变形，增大了表 面粗糙度值。
表面层的加工硬化对疲劳强度影响 适当的加工硬化能阻碍已有裂纹的继续扩大和新裂纹的产生，有助于 提高疲劳强度。但加工硬化程度过大，反而易产生裂纹，故加工硬化程度 应控制在一定范围内。
拉应力加剧疲劳裂纹的产生和扩展；
3．表面质量对零件耐腐蚀性的影响 表面粗糙 表面粗糙度值越大，越容易积聚腐蚀性物质； 度的影响 波谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。 零件的耐腐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度 表面残余应力对零件耐腐蚀性影响
（二）、表面层的残余应力 l、表面层残余应力及其产生的原因 表面层残余应力 外部载荷去除后，工件表面层及其与
基体材料的交界处仍残存的互相平衡的应力。
表面层残余应 力产生的原因
(1)冷态塑性变形引起的残余应力 (2)热态塑性变形引起的残余应力 (3)金相组织变化引起的残余应力
(1)冷态塑性变形引起的残余应力
其中： H——加工后表面层的显微硬度
H0——材料原有的显微硬度
(2)表面层金相组织变化
指的是加工中，由于切削热的作用引起表层金属金相组织 发生变化的现象。如磨削时常发生的磨削烧伤，大大降低表面 层的物理机械性能。 (3)表面层产生残余应力 指的是加工中，由于切削变形 和切削热的作用，工件表层及其基 体材料的交界处产生相互平衡的弹 性应力的现象。残余应力超过材料
第四章 机械加工质量及其控制
工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度。
2）机床刚度
y机床 y主轴 y刀架 y尾座
k主轴＝ k尾架＝ k刀架＝ Fp 2 y主轴 Fp 2 y尾架 Fp y刀架
机床的刚度取决于部件的刚度。
（2）工艺系统刚度对加工精度的影响
常见的几种工艺系统中其低刚度环节所在位置:
镗孔：工件进给孔为椭圆形。
避免措施
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。
2）导轨误差
(a) 在水平面 内的直线度误 差 误差敏感方向
(b) 在垂直平面 内的直线度
ΔR ≈Δ22/D 设Δ2=
工艺系统的刚度在不同的加工位置上是各不相同的，当主轴箱 刚度与尾座刚度相等时，工艺系统刚度在工件全长上的差别最 小，工件在轴截面内几何形状误差最小。
在车床上加工短而粗的光轴（工件刚度相对于机床刚度大 得多），已知径向切削分力
Fp
=1000N，主轴刚度
k主轴
=100000N/mm，尾座刚度
k尾座
=50000N/mm，
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，正确地采用冷 却润滑液等，均可有效地减少刀具的尺寸磨损。必要时还可采 用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。
10000.054 mm， 加工一合金钢管，其外径为
工件长度
l =2100mm，圆柱度公差在全长范围内
c）采用合理的装夹方式和加工方式
2）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 处理以改善材料的加工 性能等，都可使切削力 减小。
机械加工精度与加工表面质量
机械加工精度与加工表面质量机械加工精度和加工表面质量是衡量机械加工工艺质量的两个重要指标。
机械加工精度是指加工件在尺寸、形状、位置和几何特征等方面的精确度，而加工表面质量则是指加工件表面的光洁度、粗糙度以及表面缺陷等特征。
这两个指标在现代制造业中具有重要的意义，直接关系到产品的质量和性能。
1. 机械加工精度机械加工精度通常表示加工件与其设计尺寸之间的误差。
机械加工精度的高低直接影响着加工件的装配性能和使用寿命。
常见的机械加工精度包括以下几个方面：1.1 尺寸精度尺寸精度是指加工件的几何尺寸与其设计尺寸之间的偏差。
尺寸精度可以通过测量加工件的长度、直径、角度等几何参数来评估。
通常，尺寸精度可以分为直线度、平行度、圆度、圆柱度、角度度等几个方面。
1.2 形状精度形状精度是指加工件的形状与设计形状之间的误差。
形状精度通常包括圆度、平面度、圆锥度、曲率半径等方面。
1.3 位置精度位置精度是指加工件上各个特征点的位置与设计位置之间的误差。
位置精度可以通过测量加工件上的特征点坐标来评估。
常见的位置精度指标有平行度、垂直度、位置误差等。
2. 加工表面质量加工表面质量是指加工件表面的光洁度、粗糙度以及表面缺陷等特征。
加工表面质量直接影响着摩擦、磨损、润滑等性能，同时也会影响产品的外观质量。
常见的加工表面质量指标包括以下几个方面：2.1 光洁度光洁度是指加工件表面的光亮程度。
光洁度往往是使用表面粗糙度指标来评估的，一般可通过光学显微镜、表面形貌仪等设备进行测量。
2.2 粗糙度粗糙度是指加工件表面的不规则程度。
表面粗糙度通常用Ra值表示，Ra值越小代表表面越光滑。
可以通过表面粗糙度仪进行测量，也可以使用触摸法、光学法等方法。
2.3 表面缺陷表面缺陷是指加工件表面的瑕疵、裂纹、划痕等缺陷。
表面缺陷会降低产品的整体质量和可靠性，因此正常加工过程中要尽量避免表面缺陷的产生。
3. 如何提高机械加工精度和加工表面质量为了提高机械加工精度和加工表面质量，可以从以下几个方面入手：3.1 选择合适的机床和刀具机床和刀具是机械加工的基础设备，选择合适的机床和刀具对于提高加工精度和表面质量非常重要。
机械制造工艺学培训资料(pdf 110页)
ISO 9004：2000《质量管理体系 业绩改进指南》
● 提供超出ISO 9001标准要求的指南和建议 ● 给出自我评价和持续改进过程示例
ISO 19011：2001《质量和环境管理体系审核指南》
学习本章内容，应学习和掌握综合运用力学、物理学、工程材料等 基础科学知识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。同时还应学习和掌握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。
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，学习者应理解这些误差因素 是如何影响加工误差的。
质量管理体系 基础和术语 质量管理体系 要求 质量管理体系 业绩改进指南 质量和环境体系审核指南 测量管理体系测量过程和测量设备的要求 质量管理 项目管理质量指南 质量管理 技术状态管理指南 质量管理体系文件指南 质量经济性管理指南 质量管理 培训指南 统计技术应用指南 质量管理原则
小册子
选择和使用指南
计原理和方法，根据被测质量指 标的统计性质，对工艺过程进行 分析和控制。
实际生产中上述两种方法常常 结合起来应用。
9
MMT
4.1.5 全面质量管理（TQM）
全面质量管理概念
一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，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。
全面质量管理基本观点
质量第一 一切为用户服务 质量形成于生产全过程 质量好坏要凭数据说话 预防为主，防检结合 以人为本 动态管理
10
MMT
机加工第四章孔加工
六、拉削（P73）
拉削是一种高生产率的加工方法。加工精度可达IT7， Ra值可达0.8～0.4mm。 拉刀是一种多齿刀具。拉削时，由于后一个刀齿直径 大于前一个刀齿直径，从而能够一层层从工件上切出 金属。拉削过程如P74图4-19所示。 拉削视频 外拉削视频
圆孔拉刀的组成部分及作用（P73）
头部L1：用来将拉刀夹持在机床上并传递动力； 颈部L2：直径最小，拉力过大时在此部位发生断裂； 过渡锥L3：使拉刀容易进入工件的孔中； 前导部分L4：起引导作用，使工件轴线和拉孔轴线重 合； 切削部分L5：承担主要的切削任务； 校准部分L6：没有齿升量，起刮光孔壁和校正孔径作 用； 后导部分L7：保证拉刀最后一齿与工件间的正确位置。 拉孔刀视频
确定孔的加工方案的原则：首选满足技术要求，同时 考虑经济性和生产率等方面的因素。 拟定孔的加工方案比外圆表面复杂，这是因为： 1)孔的类型很多，功用不同，孔径和孔径比及技术要 求相关甚远； 2)孔的加工方法很多，且每一种加工都有一定的局限 性； 3)带孔零件的结构和尺寸多种多样。
一、机床的选用(P77)
铰削加工视频
2、铰削的特点（P70）
1)较高的精度和较低的Ra值：主要是刀具、加余量及切 削条件所致。 2)铰孔纠正位置误差的能力很差； 3)适应小孔和深孔的加工，Φ80mm以上的孔径不宜铰削 加工； 4)铰削的适应性较差：不能加工阶梯孔、短孔，且是定 径刀具。 5)可加工钢、铸铁和有色金属件，但不宜加工淬火件和 硬度较高的材料 。
二、孔的分类（P65）
根据孔的结构和用途，可分为以下几种类型：（如 P65图4－1和图4－2所示） 1、紧固孔和辅助孔：IT12～IT11；Ra值12.5～6.3um。 2、回转体零件的轴心孔：一般是与轴类零件相配合的表 面或是其它表面的基准面。对精度要求很高。 3、箱体支架类零件的轴承孔：孔本身尺寸精度及Ra值均 要求很高；孔与孔、孔与基准面之间也有很高的位置 精度要求。
大连理工大学机械制造技术基础课件(机械加工精度)
导轨垂直面直线度
垂直平面
图4－10 导轨在垂直面内直线度误差
结论：
原始误差引起工件相对于刀具产生相对位移，若 产生在加工表面法向方向（误差敏感方向），对加工 精度有直接影响；产生在加工表面切向方向（误差非 敏感方向） ，可忽略不计。 对平面磨床，龙门刨床 及铣床等，导轨在垂直面内 的直线度误差会引起工件相 对于砂轮（刀具）产生法向 位移，其误差将直接反映到 被加工工件上，造成形状误 差（图7-11）。
• 原始误差
• 研究加工精度方法
•工艺系统的误差 •产生加工误差的根源 •包括工艺系统静误差、动误差
第二节 工艺系统的几何误差
一、原理误差
原理误差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成 形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。
例如滚齿用的齿轮滚刀，就有两种误差，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。 成形车刀、成形铣刀也采用了近似的刀具轮廓。
三、获得加工精度的方法
试切法
定尺寸刀具法
1.获得尺寸精度的方法
调整法
自动控制法
图1-1 试切法
图1-2 调整法
图1-4 轨迹法车锥体
图1-3 定尺寸刀具法
图1-5用成形车刀车球面
图1-6 展成法滚齿
刀尖轨迹法
2. 获得形状精度的方法
成形刀具法
展成法
直接找正
3. 获得位置精度的方法
划线找正
原始误差产生加工误差的根源，它包括：
机床几何误差
•主轴回转误差 •导轨误差 •传动链误差 •一般刀具 •定尺寸刀具 •成形刀具 •展成法刀具 • 试切法 •调整法
第四章机械加工表面质量及其控制
（三）表面质量对耐腐蚀性的影响
1．表面质量对耐蚀性的影响
零件在潮湿的空气中或在腐蚀性介质中工作， 会使金属表面发生腐蚀。由于粗糙表面的凹谷处容 易积聚腐蚀性介质而发生化学腐蚀，在表面粗糙度 的凹峰间容易产生电化学作用而引起电化学腐蚀。 所以粗糙度越大，腐蚀程度越大，因此减小表面粗 糙度就可提高零件的耐腐蚀性。
第一节 加工表面质量及其对使用性能的影响
1.表面质量的基本概念 加工表面质量包括：加工表面的几何形貌和表面 层材料的力学物理性能和化学性能。 （一）加工表面的几何形貌 1）表面粗糙度 微观误差 S/H<50 2）表面波度 S/H=50~1000
3）纹理方向 4）表面缺陷（伤痕） 如沙眼、气孔、裂痕等
2．表面层力学物理性质对耐蚀性的影响
表层加工硬化及金相组织变化易产生内应力， 导致腐蚀开裂，降低零件腐蚀性，而压应力有利微 裂纹闭合，有利于提高零件表面的抗腐蚀能力。
（四）表面质量对配合质量的影响
对于间隙配合表面，因粗糙度太大，使配合 间隙增大，降低了配合精度，降低了配合的稳定 性；对于过盈配合表面，表面粗糙度越大，两者 相配合时，部分表面凸峰易被挤掉，使过盈量减 小，降低了配合表面的结合强度。因此零件表面 的粗糙度与加工精度应相适应。
二、 表面层材料的金相组织变化
磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素和表 面层金属的塑性变形（物理因素）决定的，但磨 削过程要比切削过程复杂的多。
（一）几何因素的影响
磨削表面是由砂轮上大量的磨粒刻划出的无 数极细的沟槽形成的。单纯从几何因素考虑，可 以认为在单位面积上刻痕越多，即通过单位面积 的磨粒越多，刻痕的等高性越好，则磨削表面的 粗糙度值越小。
恰好是积削瘤较严重和Rz提高区域，所以必须努力 提高切削速度。
机械制造技术基础(第2版)第四章课后习题答案
《机械制造技术基础》部分习题参考解答第四章机械加工质量及其控制4-1什么是主轴回转精度？为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转，而车床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的？解：主轴回转精度——主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精度，它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。
车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低，随工件回转可减小摩擦力；外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高，顶尖不转可消除主轴回转产生的误差。
4-2 在镗床上镗孔时（刀具作旋转主运动，工件作进给运动），试分析加工表面产生椭圆形误差的原因。
答：在镗床上镗孔时，由于切削力F的作用方向随主轴的回转而回转，在F作用下，主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触，轴承内表面圆度误差将反映为主轴径向圆跳动，轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。
4-3为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求？答：导轨在水平面方向是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向，故水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。
4-4某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000mm，在垂直面内的直线度误差为0.025/1000mm，欲在此车床上车削直径为φ60mm、长度为150mm的工件，试计算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。
解：根据p152关于机床导轨误差的分析，可知在机床导轨水平面是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向。
水平面内：0.0151500.002251000R y∆=∆=⨯=mm；垂直面内：227()0.025150/60 2.341021000zRR-∆⎛⎫∆==⨯=⨯⎪⎝⎭mm，非常小可忽略不计。
所以，该工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差0.00225R∆=mm。
4-5 在车床上精车一批直径为φ60mm 、长为1200mm 的长轴外圆。
第4章-表面粗糙度
58
59
推削（精）
推削（精密）
0.8～0.2
0.4～0.025
60
外圆磨内圆磨（半精、一次加工）
6.3～0.8
• 磨削
61 62
外圆磨内圆磨（精） 外圆磨内圆磨（精密）
63 外圆磨内圆磨（精密、超精密磨削） 64 65 66 67 68 69 70 71 外圆磨内圆磨（镜面磨削外圆磨） 平面磨（精） 平面磨（精密） 珩磨（粗、一次加工） 珩磨（精、精密） 研磨（粗） 研磨（精） 研磨（精密）
4. 几何参数
• 轮廓峰 • 轮廓谷 • 轮廓单元（相邻轮廓峰与轮廓谷的组合）
4.2.2 表面粗糙度的主要评定参数
基本参数
幅度（高度） 轮廓算术平均偏差Ra 特征参数
轮廓最大高度Rz
间距特征参数 轮廓单元的平均宽度Rsm 附加参数 （辅助参数） 形状特征参数 轮廓的支承长度率Rmr(c)
1.轮廓算术平均偏差（Ra）
– 例如：一些机器、仪器上的手柄、手轮以及卫生设备、食品机械 上的某些机械零件的修饰表面，它们的表面要求加工得很光滑即 表面粗糙度要求很高，但其尺寸公差要求却很低。
三种公差值之间的对应关系
• 一般地，尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗 糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。 如机床的手轮或手柄。 表面粗糙度<形状公差<尺寸公差
离。 • 常与Ra联合使用
– 用来控制微观不平度的谷深，以达到控制表面微观裂缝的目的。 – 常用于受交变应力作用的工作表面。
3.轮廓单元的平均宽度Rsm
• • • • 【定义】在一个取样长度内，轮廓单元宽度Xs的平均值。 可反映被测表面加工痕迹的细密程度， 反映了轮廓与中线的交叉密度， 对评价承载能力、耐磨性和密封性有指导意义。
机械制造工艺学清华大学出版社课后习题答案
《机械制造工艺学》习题参考答案常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社第一章机械制造工艺预备1-1参考答案要点：现代机械产品的开发与改进是极其复杂的持续的动态过程，大致可以用图1.1描述。
机械产品开发与改进系统可以描述为一个负反馈系统，它描述了机械产品依据用户需求反馈信息，不断改进和不断发展的动态过程。
机械产品开发与改进系统中包含产品决策、产品设计、工艺编制、产品制造、市场检验等环节。
上述环节之中任何一个环节的断裂，都会导致系统的崩溃。
因此上述环节都具有与系统同等的重要性，每个组成环节都具有无可替代的重要性。
因此学习机械制造工艺学很重要，很有意义。
图1.1 机械产品开发与改进系统1-2参考答案要点：按照专业教学指导委员会制定大纲，机械制造工艺学研究内容主要包含两个部分，即机械加工工艺学和机器装配工艺学。
它们分别以机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程为研究对象。
其中机械加工工艺过程指冷加工工艺过程。
机械制造的工艺过程特指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。
此外，机械制造工艺学还包括非常规加工方法概述，随着技术发展进步，非常规制造方法越来越多在工程实际中获得应有，并取得效果。
1-3参考答案要点：生产过程是指机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。
工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。
工艺规程参看第二章机械制造工艺规程。
工艺规程在生产中的作用参看第二章机械制造工艺规程作用。
1-4参考答案要点：人们按照产品的生产纲领、投入生产的批量，可将生产分为：单件生产、批量生产和大量生产三种类型。
各种生产类型的工艺特征如下表：工艺特点单件或小批量生产中批量生产大批或大量生产毛坯的制造方法铸件用木模手工造型；锻件用自由锻部分铸件用金属模造型；部分锻件用模锻铸件广泛用金属模机器造型，锻件广泛用模锻《机械制造工艺学》习题参考答案常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社第二章机械加工工艺规程制定2-1参考答案要点：机械工艺规程在指导生产上发挥重要作用，主要体现在如下几个方面：1）工艺规程是指导生产的主要技术文件；2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据；3）工艺规程是新、扩建工厂或车间的基本资料。
1.1.4加工精度和加工表面质量
加工精度和加工表面质量
一
1、零件的加工质糙度
物理机械参数：强度、硬度、磁性 其它参数：防腐性、平衡性、密封性
可以概括为两方面的含义： 1）宏观几何参数（加工精度） 2）微观几何参数与物理机械性能参数（加工表面质量）
2、加工精度概念的产生： 由于加工时不可能得到准确的参数值，并且从使用要 求方面讲也不需要绝对准确，于是就产生的加工精度的概念。
重载 轻载
思考：
新车为什么要磨合？
2、对疲劳强度的影响：
交变载荷下，零件表面不平的缺陷，最容易产生应力集中， 并可发展为疲劳裂纹，从而导致零件的疲劳破坏。
1）表面粗糙度的影响：表面粗糙度值大，将降低疲劳强度。
2）表面残余应力的影响：表面的残余压应力将抵消部分交变载荷引起的 拉应力，提高了零件的疲劳强度。
冷作硬化的程度与下列因素有关：
1）产生塑性变形的力：力越大，塑性变形越大，硬化程度越 大。 2）变形速度：速度越大，塑性变形越不充分，硬化程度越小。 3）被加工材料：材料硬度越小、塑性越大，硬化程度越大。 4）刀具：刃口圆角和后面磨损增大时，硬化程度增大。 5）切削用量：切削速度越大，硬化程度越小；进给量较大或 较小，会使硬化程度增大。
3、加工精度与加工误差是相关联的，加工精度在数 值上通过加工误差反映出来。
加工精度的概念
1、加工精度：实际加工的点、线、面与理想的几何参 数相符合的程度。 理想的几何参数： 1）尺寸：尺寸的公差带中心 2）形状：绝对准确的圆柱面、平面、锥面等。 3）位置：绝对平行、垂直、同轴 加工精度包括：尺寸精度、形状精度、相互位置精度
3）表面冷作硬化的影响：适当的冷硬能减小交变载荷引起的交变幅值， 阻止疲劳裂纹扩展，提高疲劳强度。
“机械制造技术基础”课程 学习指南
“机械制造技术基础”课程学习指南一、课程目的和要求学习并牢固掌握机械制造技术的基础知识、基本理论和基本方法。
通过课程学习及生产实习、课程设计等实践环节训练，培养分析和解决机械制造工程问题的基本能力，包括：1）制订机械加工工艺规程的初步能力；2）分析和解决现场工艺问题初步能力；3）机床夹具初步设计能力。
了解机械制造领域的最新成就和发展趋势。
二、课程特点实践性：机械制造技术本身是机械制造生产实践的总结和升华，反过来要接受实践的检验，并用以对生产活动进行指导和约束。
学习本课程应注意理论联系生产实际，在实践中学习、总结和提升，同时用理论指导实践。
综合性：机械制造是一门综合性很强的技术，涉及多种学科理论和方法。
现代机械制造技术与其他高技术互相依赖，共同发展。
学习本课程应注意联系和综合应用以往所学知识，注意应用其他学科理论和方法解决制造问题。
灵活性：机械制造技术应用于具体企业要充分考虑企业具体情况。
对于不同的生产条件和企业内、外部环境，所采用的制造方法和生产模式可能完全不同。
学习本课程重在理解和掌握机械制造技术的基本理论和方法，以及这些理论和方法的灵活应用。
三、建议学习方法课堂讲授：讲授重点、难点。
自学：课程内容15％～20％自学，通过作业、答疑保证效果。
课堂讨论与习题讲解：针对重点内容和疑难问题及作业中的共性问题，适当安排。
实践环节：作业、练习、（生产实习、课程设计）。
四、各章要点与学习指南1. 第1章机械制造技术概论本章要点：本章首先从大制造的概念出发，介绍关于生产、制造、制造技术、制造系统等基本概念，机械制造业的发展简况及其在国民经济中的地位，然后重点介绍与现代制造技术密切相关的制造哲理和生产模式，最后对机械制造方法从宏观上进行说明。
本章旨在使学习者建立一个系统的观点，并能从全局上把握住制造技术的基本问题。
学习本章内容，应深刻理解“大制造”概念的内涵和实质，正确认识“大制造”与“小制造”之间的关系，了解现代制造哲理，并学会用系统的观点和方法分析和解决机械制造中的实际问题。
机械加工工艺习题册答案(1-8)
答案第一章金属切削的基础理论一、填空题答案1 刀具2 切削运动3 进给运动4 主运动5 工件的旋转运动6 已加工表面7 待加工表面 8 过渡表面 9 切削速度 10 进给量 11 背吃刀量 12 Vc＝∏DN/100013 360mm/min 14 切削部分 15 两刃 16 前刀面 17 硬质合金 18 冷却液19 背吃刀量 20 已加工表面 21 切削速度 22 润滑 23 降低 24 YG 25 AL2O326 背吃刀量 27 产品质量 28 改善切削加工性能 29 调质 30 调质 31 机床刚度32 刀具的旋转运动 33 高速钢 34 切离 35 带状 36 磨钝标准 37 刀具耐用度38 乳化液 39 切削油 40 高 41 基面 42 正常磨损 43 前角 44 后角 45 增大46 减小 47 减小 48 增大 49 W18Cr4V 50 低二、判断题答案1 T2 T3 T4 F5 F6 T7 T8 F9 F 10 F11 T 12 F 13 F 14 T 15 T 16 T 17 F 18 F 19 F 20 T21 F 22 T 23 T 24 T 25 F 26 T 27 F 28 F 29 F 30 F31 F 32 T 33 F 34 T 35 T 36 F 37 T 38 T 39 T 40 F41 T 42 T 43 T 44 F 45 F 46 T 47 T 48 T 49 F 50 F51 F 52 T 53 T 54 F 55 T 56 F 57 T 58 T 59 F 60 T61 T 62 F 63 T 64 T 65 F 66 F 67 T 68 T 69 T 70 F三、选择题答案1 C2 A3 A4 B5 D6 B7 A8 A9 C 10 C11 B 12 B 13 A 14 A 15 B 16 C 17 C 18 C 19 C 20 A21 A 22 A 23 B 24 B 25 B 26 B 27 A 28 B 29 B 30 B31 A 32 B 33 B 34 B 35 B 36 B 37 A 38 B 39 B 40 C41 A 42 D 43 C 44 C 45 B 46 C 47 C 48 C 49 B 50 B51 A 52 B 53 B 54 C 55 A 56 B 57 C 58 A 59 A 60 B61 A 62 B 63 B 64 D 65 B 66 A 67 C 68 A 69 C第二章工件的装夹与夹具的设计基础一、填空题答案1 定位 2夹紧 3找正、夹具 4找正 5夹具 6六 7 移动、转动 8 自由度9 六点定位原则 10 完全定位 11不完全定位 12 欠定位 13 过定位 14 定位基准15 定位基面 16 主要 17 导向 18 止动 19 防 20 定位基准、定位元件21 支承钉、支承板 22一 23精 24 粗 25 侧面 26 一 27两 28 侧面 29 切屑30自位 31 一 32 可调 33 辅助 34 60°/90°/120° 35 长度、直径 36定位销37 心轴 38基准位移,基准不重合 39 夹紧 40 通用\专用\组合\可调 41 42单件小、大43 2个、4个 44 3个、5个 45 1个、2个 46 2个、4个、1个 47 2个、4个48 基准不重合误差 49 小 50 基准位移误差 51 夹紧力的大小 52 定位装置53 铣床夹具 54 液压夹具 55 机械夹紧 56 三爪卡盘 57 组合夹具 58 通用可调、组合59 3个、2个、1个 60 定位、夹紧二、判断题答案1 T2 F3 T4 T5 T6 F7 F8 T9 T 10 F11 T 12 T 13 T 14 T 15 F 16 T 17 F 18 T 19 T 20 F21 T 22 T 23 T 24 F 25 T 26 F 27 F 28 F 29 F 30 T31 T 32 F 33 F 34 F 35 T 36 F 37 F 38 F 39 T 40 F41 F 42 T 43 F 44 F 45 F 46 F 47 F 48 T 49 F 50 F51 F 52 F 53 T 54 F 55 T 56 T 57 F 58 T 59 F 60 F61 T 62 T 63 F 64 F 65 T 66 T 67 T 68 T 69 F 70 T71 T 72 F 73 T 74 F 75 T 76 F 77 T 78 F 79 T 80 F81 T 82 F 83 T 84 T 85 T 86 F 87 F 88 F 89 F 90 F三、简答题答案1根据工件被限制的自由度的情况，定位分为哪些情况？完全定位。
机械制造工艺学第4章：机械加工精度
第二节 影响加工精度的因素及其分析
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 误差叫做原始误差。
一、加工原理误差 即是在加工中采用了近似的加工运动、近似的刀具轮廓和 近似的加工方法而产生的原始误差。
例如，在车床上车削模数蜗杆，传动关系如图，传动比i可用下式表示
YX
FY K 主轴箱
2
2
则刀具在X处相对于工件法向总位移为
Y机床 YX Y刀架
1 1 FY K刀架 K 主轴箱
1 l X l K 尾座
2 X l
故得机床的刚度
K 机床
FY Y机床
1 1 K刀架 1 K 主轴箱 1 X l X K 尾座 l l
⑶两导轨间有平行度误差 导轨发生扭曲，刀尖相对于工件在水平和垂直两方向上发生偏移，从 而影响加工精度。设垂直于纵向走刀的任意截面内前、后导轨的平行度误 差为δ ，则工件半径变化量Δ R近似等于刀尖的水平位移，即
H R Y B
机床导轨的几何精度还与 使用时的磨损及机床的安装状 况有关。
FY=λ CpapF0.75
毛坯上的最大误差为 坯 a p1 a p 2 ，工件上的最大误差为 工 Y1 Y2 工件在一次走刀后的加工误差为
工 Y1 Y2 FY max FY min K 系统 K 系统 C p a p1 f C p f
则，
0.75 0.75
加工刀具会使加工表面尺寸扩大。
一般刀具加工时，加工表面形状由机床运动精度保证，尺寸由调整决定，刀具的
机械加工工艺ppt课件
薄壁套夹紧变形
38
◆ 重力影响 【例】龙门铣横梁
解决：变形补偿
龙门铣横梁变形
龙门铣横梁变形补偿
39
40
◆ 传动力与惯性力影响
➢ 理论上不会产生 圆度误差（但会产 生圆柱度误差） ➢周期性的力易会 引起强迫振动
z
l a）
Fcd
φ Fcd
R Fc yFcd Fp y r
Y
O″ Fp rcd=Fcd / kc
Fc Fc / kc
29
2、工艺系统受力变形对加工精度的影响 （1）切削力作用点位置变化引起工件形状误差 B′
A′
yx
ytj ywz
Δx
A FA
x
C
B
C′
FB
Fp
L
工艺系统变形随受力点变化规律
30
工件刚度小-------腰鼓形 工件刚度大-------马鞍形
31
(2)误差复映规律
切削加工中，由于 毛坯本身的误差（形状 或位置）使切削深度不 断变化，从而引起切削 力的变化，促使工艺系 统产生相应的变形，因 而工件表面上保留了与 毛坯表面类似的形状和 位置误差，但加工后残 留的误差比毛坯误差从 数值上大大减少了，这 一现象称为“误差复映”
16
8）提高主轴回转精度的措施 ➢提高主轴部件的制造精度
首先应提高轴承的回转精度．其次是提高箱体支承孔、 主轴轴颈和与轴承相配合有关表而的加工精度。此外，还 可在装配时先测出滚动轴承及主轴锥孔的径向圆跳动，然 后调节径向圆跳动的方位，使误差相互补偿或抵消，以减 少轴承误差对主轴回转精度的影响。 ➢对滚动轴承进行预紧，消除间隙
③与轴承配合的零件误差的影响 由于轴承内、外圈或轴瓦很薄，受力后容易变形，因此
机械制造技术基础B-第四章-第三节
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
切削过程中，增大走刀次数可不断减小工件的复映误差。设 ε1、ε2、 ε3分别为第一、第二、第三次走刀时的误差复映系数， 则
g1 1m, g22g112 m, g33g2123m
总误差复映系数： 总123
加工时：变形大的地方，切除的金 属层薄；变形小的地方，切除的金属 层厚。
结论：因机床受力变形，加工后的 工件呈两端粗，中间细的马鞍形。
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
2. 工件的变形
用两顶尖车削细长轴时，不考虑机床和刀具的变形，工件在 切削点处的变形量 yB 为：
yB
FP(Lx)2x2 3EIL
k Fp y
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
二、工艺系统刚度的计算
根据 k=Fy /y 得知，工艺系统在某一处的法向总变形位移y， 是系统的各个组成环节在同一处的法向变形的叠加：
yyjcyjjydyg
则机床刚度kjc、夹具刚度kjj、刀具刚度kd和工件刚度kg 为：
kjc Fp yjc, kd Fp yd , kjj Fp yjj, kg Fp yg,
得到:
11 111
k kjc kjj kd kg
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
三、工艺系统刚度对加工精度的影响
（一）切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 以在车床两顶尖间加工光轴为例，分析力作用点位置变化对
工件形状的影响。 1. 机床的变形 假定工件短而粗，车刀悬伸长度短，
从“提高工艺系统的刚度”和“减小载荷及其变化”两方面 采取措施，来减小工艺系统的受力变形。
（一）提高工艺系统的刚度 1. 合理的结构设计
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2013-8-13
杨继荣 机械制造技术基础教学课件
4.1.2 影响机械加工精度的因素
图4.2 活塞销孔精镗工序示意图
2013-8-13
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4.1.2 影响机械加工精度的因素
２）调整 装夹工件前后，必须对机床、刀具和夹具进行调整，并 在试切几个工件后再进行精确微调，才能使工件和刀具之间保持正 确的相对位置。例如本例需进行夹具在工作台上的位置调整，菱形 销与主轴同轴度的调整，以及对刀调整等。由于调整不可能绝对精 确，因而就会产生调整误差。另外机床、刀具、夹具本身的制造误 差在加工前就已经存在了。这类原始误差称为工艺系统的几何误差。 应该注意的是，即使有夹具，在加工前也要进行一定的位置调整工 作，这样才能使得待加工工件和加工刀具之间保持正确的相对位置。
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4.2.3 机床误差
图4.4 导轨的直线度
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4.2.3 机床误差
图4.5 导轨扭曲引起的加工误差
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4.2.3 机床误差
2）导轨误差对加工精度的影响 轨误差对加工精度的影响，因加工方法和加工表面不同而异。在分析导轨误 差对加工精度的影响时，主要应考虑导轨误差引起刀具与工件在误差敏感方 向的相对位移。 3）影响导轨导向精度的主要因素 影响导轨导向精度的因素主要有：导轨副的制造精度、安装精度和使用过程 中的磨损。 机床安装不正确引起的导轨误差，往往远大于制造误差。特别是长度较长的 龙门刨床、龙门铣床和导轨磨床等，它们的床身导轨是一种细长的结构，刚 性较差，在本身自重的作用下就容易变形。 4）减小导轨误差的措施 首先在设计时应从结构、材料、润滑、防护装置等方面采取措施以提高导轨 的导向精度和耐磨性；在制造时应尽量提高导轨副的制造精度；机床安装时， 应校正好水平和保证地基质量；另外，使用时要注意调整导轨副的配合间隙， 同时保证良好的润滑和维护。
第4章 机械加工精度与表 面质量
（时间：4次课，8学时）
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第4章 机械加工精度与表面质量
教学目标： 本章主要介绍各种原始误差对加工精度的影响和解决方法，阐 述机械加工表面质量的基本概念，分析影响表面质量的各种因 素及其对机械零件以及整台机器的使用性能和使用寿命的影响。 简单介绍机械加工中的振动和热效应问题。目的是使学生理解 加工精度的基本概念，了解影响加工精度的主要因素，能运用 统计分析法进行零件加工质量和废品率分析，提出提高加工精 度的措施。理解和掌握表面质量的一些基本概念，学会分析表 面质量的方法，能采取改善表面质量的工艺措施，解决生产实 际问题。
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4.1.1 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 相互位置)与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越 高。在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使得加工出的零件， 不可能与理想的要求完全符合。 零件的加工精度包含三方面的内容：尺寸精度、形状精度和位置精度。 这三者之间是有联系的。通常形状公差应限制在位置公差之内，而位 置误差一般也应限制在尺寸公差之内。当尺寸精度要求高时，相应的 位置精度、形状精度也要求高。但形状精度要求高时，相应的位置精 度和尺寸精度有时不一定要求高，这要根据零件的功能要求来决定。
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4.2 工艺系统的几何精度对加工 精度的影响
4.2.1 加工原理误差 4.2.2 调整误差 4.2.3 机床误差
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4.2.1 加工原理误差
加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀 刃轮廓进行加工而产生的误差。例如在三坐标数控铣 削上铣削复杂形面零件时，通常要用球头刀并采用 “行切法”加工。所谓行切法，就是球头刀与零件轮 廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离s是按零 件加工要求确定的，究其实质，这种方法是将空间立 体形面视为众多的平面截线的集合，每次走刀加工出 其中的一条截线。
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4.1.1 机械加工精度
在机械加工中，是在工艺系统中进行的，零件的尺寸、几何形状和表 面间相对位置的获得，取决于工件和刀具在切削运动过程中的相对位 置和相互运动关系，而零件的尺寸、几何形状和表面间相对位置的精 度取决于机床、夹具、刀具和工件这个工艺系统的精度。工艺系统中 的各种误差，都以不同的程度和方式反映为加工误差。工艺系统的误 差是“因”，是根源，加工误差是“果”，是表现，因此，把工艺系 统的误差称之为原始误差。 研究加工精度的目的，就是要弄清各种原始误差的物理、力学本质， 以及它们对加工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以期获 得预期的加工精度，需要时能找出进一步提高加工精度的途径。
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4.2.2 调整误差
２．调整法调整 在成批、大量生产中，先根据样件(或样板)进行初调，试切若干工件，再据此 作精确微调。这样既缩短了调整时间，又可得到较高的加工精度。 由于采用调整法对工艺系统进行调整时，也要以试切为依据，因此上述影响试 切法调整精度的因素，同样也对调整法有影响。此外，影响调整精度的因素还 有： 1）定程机构误差 在大批大量生产中广泛采用行程挡块、靠模、凸轮等机构保 证加工尺寸。这时候，这些定程机构的制造精度和调整，以及与它们配合使用 的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度就成为调整误差的主要来源。 2）样件或样板的误差 包括样件或样板的制造误差、安装误差和对刀误差。这 些也是影响调整精度的重要因素。 3）测量有限试件造成的误差 工艺系统初调好以后，一般都要试切几个工件， 并以其平均尺寸作为判断调整是否准确的依据：由于试切加工的工件数(称为抽 样件数)不可能太多，因此不能把整批工件切削过程中各种随机误差完全反映出 来。故试切加工几个工件的平均尺寸与总体尺寸不可能完全符合，因而造成误 差。
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第4章 机械加工精度与表面质量
教学重点和难点： 工艺系统的各种原始误差及其对加工精度的影响； 工艺系统受力变形产生的误差； 机械加工振动、热变形和残余应力产生机理及其导致 的误差 保证和提高加工精度及表面质量的途径
2013-8-13
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4.2.3 机床误差
１．机床导轨导向误差 1）导轨的导向精度 导轨导向精度是指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想运动方向的符 合程度，这两者之间的偏差值则称为导向误差。导轨是机床中确定主要部 件相对位置的基准，也是运动的基准，它的各项误差直接影响被加工工件 的精度。在机床的精度标准中，直线导轨的导向精度一般包括下列主要内 容： ①导轨在水平面内的直线度△y(弯曲)(图4.4)； ②导轨在垂直面内的直线度△z(弯曲)(图4.4)； ③前后导轨的平行度δ(扭曲) (图4.5)； ④导轨对主轴回转轴线的平行度(或垂直度)。
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4.1.3 误差的敏感方向
图4.3 误差的敏感方向
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4.1.4 研究加工精度的方法
研究加工精度的方法有两种： 1）单因素分析法 研究某一确定因素对加工精度的影响，为简单起见，一般 不考虑其它因素的同时作用。通过分析计算，或测试、实验，得出该因素与 加工误差间的关系。 2）统计分析法 以加工一批工件的实测结果为基础，运用数理统计方法进行 数据处理，用以控制工艺过程的正常进行。当发生质量问题时，可以从中判 断误差的性质，找出误差出现的规律，以减少加工误差。统计分析法只适用 于批量生产。在实际生产中，这两种方法常常结合起来应用。一般先用统计 分析法寻找误差的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用 单因素分析法进行分析、试验、以便迅速有效地找出影响加工精度的主要原 因。本章将分别对它们进行讨论。
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4.1.2 影响机械加工精度的因素
３）加工 由于在加工过程中产生了切削力、切削热和摩擦，它们 将引起工艺系统的受力变形、受热变形和磨损，影响了工件与刀 具之间的相对位置，造成加工误差。这类在加工过程中产生的原 始误差称为工艺系统的动误差。 4）测量 在加工过程中，还必须对工件进行测量，任何测量方法 和量具、量仪也不可能绝对准确，由此产生的误差称为测量误差。
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4.1.3 误差的敏感方向
切削加工过程中，各种原始误差的大小和方向是不同 的，加工误差是在工序尺寸方向度量。因此，不同的 原始误差对加工精度有不同的影响。当原始误差的方 向与工序尺寸方向一致时，其对加工精度的影响就最 大。 如图4.3所示车外圆。
2013-8-13杨继荣 机械制造技来自基础教学课件4.1 概述
4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4
机械加工精度 影响机械加工精度的因素 误差的敏感方向 研究加工精度的方法
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4.1 概述
现代制造技术在日新月异地发展,新技术新工艺也在不 断涌现, 但现代制造工艺的一些基本理论却是基本不变 的,它们也是我们进一步学习和研究现代制造工艺技术 的基础。这些理论主要包括机械加工精度和表面质量理 论以及机械加工过程中的振动和热效应理论。