机械加工质量的概念

第七节机械加工质量的概念

零件的加工质量包括机械加工精度和加工表面质量两大方面。

一、机械加工精度

机械加工精度(machining accuracy)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。

机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。

(1)尺寸精度

尺寸精度(dimensional accuracy)是指零件的直径、长度、表面距离等尺寸的实际数值与理想数值相接近的程度。

尺寸精度是用尺寸误差来控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允许的变动量。在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差越小，则尺寸精度越高。

为了实现互换性和满足各种使用要求，国家标准GB/T1800.2—1998规定：尺寸公差分为20个公差等级，即IT01，IT0，IT1，IT2，……，IT17，IT18。IT表示标准公差(IT是国际公差ISO Tolerance的英文缩写)，公差的等级代号用阿拉伯数字表示，从IT01～IT18，精度依次降低，公差数值依次增大。

(2)形状精度

形状精度(form accuracy)是指加工后零件上的线、面的实际形状与理想形状的符合程度。

评定形状精度的项目按GB/T1182—1996规定，有直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度等六项。

形状精度是用形状公差来控制的，各项形状公差，除圆度、圆柱度分13个精度等级外，其余均分为12个精度等级。1级最高，12级最低。

(3)位置精度

位置精度(position accuracy)是指加工后零件上的点、线、面的实际位置与理想位置的符合程度。

评定位置精度的项目按GB/T1182—1996规定，有平行度、垂直度、倾斜度、

同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动等8项。

位置精度是用位置误差来控制的，各项目的位置公差分为12个精度等级。

二、机械加工表面质量

1.机械加工表面质量含义

机械加工表面质量(machining quality of machined surfaces)主要包含两方面内容：

(1)加工表面的几何形状特征主要指表面粗糙度。表面粗糙度是表面微观形状误差，其大小是以表面轮廓的算术平均偏差R a或微观不平度R z的平均高度表示的。

(2)加工表面层材质的变化零件加工后在表面层内出现不同于基体材料的力学、冶金、物理及化学性能的变质层。主要表现为：因塑性变形产生的表面变形强化；因切削热或磨削热引起的金相组织变化；因力或热的作用产生的残余应力等。

2.表面粗糙度的影响因素及降低措施

影响表面粗糙度的因素有切削条件(切削速度、进给量、切削液)、刀具(几何参数、切削刃形状、刀具材料、磨损情况)、工件材料及热处理、工艺系统刚度和机床精度等几个方面。

降低加工表面粗糙度的一般措施：

(1)刀具方面为了减少残留面积，刀具应采用较大的刀尖圆弧半径、较小的副偏角或合适('

k=0)的修光刃或宽刃精刨刀、精车刀等。选用与工件材料适应

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性好的刀具材料，避免使用磨损严重的刀具，这些均有利于减小表面粗糙度。

(2)工件材料方面工件材料性质中，对加工表面粗糙度影响较大的是材料的塑性和金相组织。对于塑性大的低碳钢、低合金钢材料，预先进行正火处理以降低塑性，切削加工后能得到较小的粗糙度。工件材料应有适宜的金相组织(包括状态、晶粒度大小及分布)。

(3)切削条件方面以较高的切削速度切削塑性材料可抑制积屑瘤出现，减小进给量，采用高效切削液，增强工艺系统刚度，提高机床的动态稳定性，都可获得好的表面质量。

(4)加工方法方面主要是采用精密、超精密和光整加工。

降低磨削表面粗糙度的措施有：选用较小的径向进给量，选用较大的砂轮速度和较小的轴向进给速度，工件速度应该低些，采用细粒度砂轮；精细修整砂轮工作表面，使砂轮上磨粒锋利，也可达到较好的磨削效果。选择适宜的磨削液能获得低粗糙度表面。

3.减少加工表面层变形强化和残余应力的措施

合理选择刀具的几何形状，采用较大的前角和后角，并在刃磨时尽量减小其切削刃刃口半径；使用刀具时，应合理限制其后刀面的磨损宽度；合理选择切削用量，采用较高的切削速度和较小的进给量；加工时采用有效的切削液等，可减少加工表面层变形强化。

当零件表面存在残余应力时，其疲劳强度会明显下降，特别是对有应力集中或在有腐蚀性介质中工作的零件，影响更为突出。为此，应尽可能在机械加工中减小或避免产生残余应力。但是，影响残余应力产生的因素较为复杂。总的说来，凡能减小塑性变形和降低切削温度的因素都能使已加工表面的残余应力减小。

此外，生产中常采用滚压、挤(胀)孔、喷丸强化、金刚石压光等冷压加工方法来改善表面层材质的变化。