机械加工精度和表面质量
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作用方向：水平面、垂直面
图解： 如下图所示： 图(a)为腰鼓形（床身导轨在水平面内出现前凸）； 图(b)为鞍形（床身导轨与主轴在垂直面内不平行）； 图(c)为锥形（床身导轨与主轴轴心在水平面内不平行）。
用具百度文库数字举例说明：
例题：当机床导轨的几何误差为=0.01mm，d=100mm时，试求工 件在水平和垂直方向上的误差。
水平误差为：△R=△=0.01mm；
垂直方向误差为：
=0.0001/100=0.000001mm(可忽略)
总结得出结论： 水平方向为误差敏感方向；垂直方向为误差非敏感方向。
改善误差的措施： ① 提高导轨的制造、调整精度 ② 利用误差非敏感方向设计安排定位加工
2、工艺系统受力变形引起的误差及改善措施
数控加工工艺学
第六节—— 机械加工精度及表面质量
新课导入
随着现代机器制造工业的飞速发展，对机器的要求日益提 高，一些重要的零件必须在高速、高温、高压和重载条件下工 作，表面层的缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且使零 件加速磨损、腐蚀和失效，使用寿命缩短，因而必须重视加工 质量的问题。那么这两节课我们就来学习有关数控加工中，机 械加工精度和表面质量所涉及到的知识
自行车之所以 能平稳地在路 面上前进，主 要是轮子的圆 跳动误差很小。
设想一下，如 果车轮变形或 是前后轮安装 不同心，人骑 车会有何感 觉？
。
下面我们就具体地分析主轴误差对数控零件加工的影响。
（2） 导轨误差 导入：机床导轨是实现直线运动的主要部件，如在车床上， 是刀具移动的基础，有导向和支撑的作用，其制造和装配 精度直接影响直线运动精度，对零件加工精度有直接的影 响
3
塑性变形是永久性的变形，不可恢复； 而弹性变形在外界作用力撤消后，可以恢复。
例：同学们喜欢看的武打片中的宝 剑是剑匠千锤百炼而成的，而在锤 炼的过程中，剑面受力而产生塑性 变形，从而提高其硬度，成为一把 好剑。
(2)任务提问：什么是残余应力？
答：表面层因机械加工产生强烈的塑性变形和金相组织的可能 变化而产生的内应力。
Ra小
波纹度小
冷作硬化的 程度低
残余压应力 变化小
金相组织 变化小
二、表面质量对零件使用性能的影响
1、 对零件耐磨性的影响 —— 影响因素：材料、热处理、Ra
举图对比分析Ra对零件耐磨性的影响：
分析：两面接触，实际 上是表面上凸锋相互接 触，受力面积小，磨损 加剧
Ra值是否越 小越好？
Ra并不是越小越好。Ra=0 时，即为理想时，接触面 没有凹坑存储润滑油，油 被完全挤出，两接触面间
工艺系统的热源 （1）内部热源 切削热、摩擦热（电动机、轴承、齿轮等传动副、 导轨副、液压泵、阀等运动部分产生的摩擦热）。 （2）外部热源 指环境温度变化和热辐射的影响。
工件的热变形对加工精度的影响 工件均匀受热时，其热变形主要影响工件的尺寸精度，有时
也会引起形状误差。
减小工艺系统热变形的措施 1）减少发热量； 2）热补偿方法减小热变形； 3）采用合理的机床部件结构减少热变形的影响； 4）保持工艺系统的热平衡，加工前使机床高速运转； 控制环境温度。
进一步分析：残余应力对零件使用性能的影响大小取决于它 的方向和大小。按性质来分，可以分为拉应力和压应力。
(3)任务提问：什么是金相组织的变化？
答：表面层因切削加工时切削热引起金相组织的变化。
同学们回顾实习课堂的操作，由热 而引起组织变化的现象有哪些？
烧刀现象。银白色转 化为黑色.
学习小结
提高零件表面质量的措施有哪些
四、影响表面粗糙度的工艺因素及主要改善措施
减小进给量， 低速或高速切 削塑性材料
切削 用量
刀具几 何参数
减小主偏角和 副偏角或增大 刀尖圆弧半径
影响的 因素
工件 材料
切削液
采用切削液降低 切削区温度
切削前对 材料进行 热处理
学
加工质量包括加工精
习
度和表面质量
小
结
零件加工精度包括尺 寸精度和几何精度
工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、惯性力和重力等的作用
下，将产生相应变形，使工件产生加工误差。
产生变形的大小，不仅取决于作用力的大小，还取决于工艺系
统的刚度。
抵抗变形的能力
例：加工细长轴
采取的措施有： 提高接触刚度 提高工件的刚度 提高机床部件刚度 合理装夹工件，减少夹紧变形
3、工艺系统受热变形产生的误差及改善措施
加工精度低； 加工误差小，
加工精度高；
（2）加工精度的内容 尺寸精度 几何形状精度 位置精度
提问：零件的形状精度和位置精度主要有哪些？ 形状精度：直线度、平面度、圆度、圆柱度 位置精度：平行度、垂直度、同轴度、位置度、对称度
2、表面质量
几何形状偏差：粗糙度、波纹度 内 容
物理、力学性能：冷作硬化、残余应力、金相组织
教学重点
加工精度及表面质量的基本概念； 表面质量对零件使用性能的影响； 机械加工精度及表面质量的影响因素和改善的措施
新课学习
一、基本概念
加
加工精度
工
质
量
表面质量
1、加工精度
(1)含义
（符合程度）加工精度
零件加工后的几何参数
与理想零件几何参数
（偏离程度）加工误差
加工误差大，
思考？加工误差对加工精度有何影响？
精密机床一般安装在恒温车间，恒温室平均温度一般为20℃， 其恒温精度一般控制在±1℃，精密级为±0.5℃
4、工件内应力引起的误差及改善措施
内应力：当外界载荷去掉后，仍残留在工件内部的应力。
工件内应力产生的原因 （1）毛坯制造和热处理过程中产生的内应力
在铸、锻、焊及热处理过程中，由于零件壁厚 不均匀，使得各部分热胀冷缩不均匀，以及金 相组织转变时的体积变化，使毛坯内部产生相 当大的内应力。 （2）切削加工产生的内应力 切削过程中产生的力和热，也会使被加工工件的表 面层变形，产生内应力。
配合；过盈量<0时，为间隙Ad配d y合our。tex至t 此，已改变原配合方式
三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施
工艺系统 （1） 定义： 机床、夹具、工件和刀具所组成的系统。 图解分析：
工件
刀具
夹具 （2） 工艺系统误差 几何误差、受力变形误差、受热变形误差、工件内应力误差
1、工艺系统的几何误差及改善措施
启示提问：表面层几何形状偏差中粗糙度和波纹度有何区别？
粗糙度：指零件表面的微观几何形状误差； 波纹度：指零件周期性的几何形状误差，介于宏观与微观之间。
(1)任务提问：什么叫冷作硬化？ 表面层因加工产生塑性变形而引起的表面层硬度提高的现象。
知识拓展：冷作硬化是塑性变形，和以前所学的弹性变形有何区别？
最佳表面粗糙度 值为Ra0.3—1.2
导轨误差对零件加 工的影响
影响表面粗糙度的因素
G73适合加 工的零件
运用G73指令 加工零件
了解G73 指令孔加 工时的动
作
减少内应力的措施 （1）合理设计零件结构
简化结构，考虑壁厚均匀，减少尺寸和壁厚差，增大 零件的刚度，以减少在铸、锻毛坯制造中产生的内应 力。 （2）采取时效处理 自然时效（放一段时间），人工时效 。 （3）合理安排工艺 应注意粗、精加工分开；使粗加工后有一定的间隔时 间让内应力重新分布，以减少对精加工的影响。
为干摩擦，磨损加快
最佳Ra为： 0.3— 1.2um
2、对零件疲劳强度的影响（抗疲劳能力）
影响因素——残余应力
从图中分析拉应力和压应力对零件有什么影响？
3、 零件配合性质的影响 零件的配合有哪些方式？
间隙、 过盈、 过渡
以过盈配合例子分析T：itle孔与轴的过盈配合 磨损的不断增Ad加d y，ou过r te盈xt 量Ti不tle断减少。过盈量=0时，变为过渡
几何误差主要有哪些？
加工方法原理误差、 机床几何误差、 磨损误差， 刀具、夹具制造误差， 调整、工件装夹误差。
客观误差 人为误差
（1） 主轴误差 作用： 装夹刀具（铣床）；安装工件（车床） 方向：径向、轴向 提问：主轴误差包括哪些误差？ 圆跳动、窜动、摆动
日常生活中，有哪些圆跳动的例子
这就是 圆跳动 误差
图解： 如下图所示： 图(a)为腰鼓形（床身导轨在水平面内出现前凸）； 图(b)为鞍形（床身导轨与主轴在垂直面内不平行）； 图(c)为锥形（床身导轨与主轴轴心在水平面内不平行）。
用具百度文库数字举例说明：
例题：当机床导轨的几何误差为=0.01mm，d=100mm时，试求工 件在水平和垂直方向上的误差。
水平误差为：△R=△=0.01mm；
垂直方向误差为：
=0.0001/100=0.000001mm(可忽略)
总结得出结论： 水平方向为误差敏感方向；垂直方向为误差非敏感方向。
改善误差的措施： ① 提高导轨的制造、调整精度 ② 利用误差非敏感方向设计安排定位加工
2、工艺系统受力变形引起的误差及改善措施
数控加工工艺学
第六节—— 机械加工精度及表面质量
新课导入
随着现代机器制造工业的飞速发展，对机器的要求日益提 高，一些重要的零件必须在高速、高温、高压和重载条件下工 作，表面层的缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且使零 件加速磨损、腐蚀和失效，使用寿命缩短，因而必须重视加工 质量的问题。那么这两节课我们就来学习有关数控加工中，机 械加工精度和表面质量所涉及到的知识
自行车之所以 能平稳地在路 面上前进，主 要是轮子的圆 跳动误差很小。
设想一下，如 果车轮变形或 是前后轮安装 不同心，人骑 车会有何感 觉？
。
下面我们就具体地分析主轴误差对数控零件加工的影响。
（2） 导轨误差 导入：机床导轨是实现直线运动的主要部件，如在车床上， 是刀具移动的基础，有导向和支撑的作用，其制造和装配 精度直接影响直线运动精度，对零件加工精度有直接的影 响
3
塑性变形是永久性的变形，不可恢复； 而弹性变形在外界作用力撤消后，可以恢复。
例：同学们喜欢看的武打片中的宝 剑是剑匠千锤百炼而成的，而在锤 炼的过程中，剑面受力而产生塑性 变形，从而提高其硬度，成为一把 好剑。
(2)任务提问：什么是残余应力？
答：表面层因机械加工产生强烈的塑性变形和金相组织的可能 变化而产生的内应力。
Ra小
波纹度小
冷作硬化的 程度低
残余压应力 变化小
金相组织 变化小
二、表面质量对零件使用性能的影响
1、 对零件耐磨性的影响 —— 影响因素：材料、热处理、Ra
举图对比分析Ra对零件耐磨性的影响：
分析：两面接触，实际 上是表面上凸锋相互接 触，受力面积小，磨损 加剧
Ra值是否越 小越好？
Ra并不是越小越好。Ra=0 时，即为理想时，接触面 没有凹坑存储润滑油，油 被完全挤出，两接触面间
工艺系统的热源 （1）内部热源 切削热、摩擦热（电动机、轴承、齿轮等传动副、 导轨副、液压泵、阀等运动部分产生的摩擦热）。 （2）外部热源 指环境温度变化和热辐射的影响。
工件的热变形对加工精度的影响 工件均匀受热时，其热变形主要影响工件的尺寸精度，有时
也会引起形状误差。
减小工艺系统热变形的措施 1）减少发热量； 2）热补偿方法减小热变形； 3）采用合理的机床部件结构减少热变形的影响； 4）保持工艺系统的热平衡，加工前使机床高速运转； 控制环境温度。
进一步分析：残余应力对零件使用性能的影响大小取决于它 的方向和大小。按性质来分，可以分为拉应力和压应力。
(3)任务提问：什么是金相组织的变化？
答：表面层因切削加工时切削热引起金相组织的变化。
同学们回顾实习课堂的操作，由热 而引起组织变化的现象有哪些？
烧刀现象。银白色转 化为黑色.
学习小结
提高零件表面质量的措施有哪些
四、影响表面粗糙度的工艺因素及主要改善措施
减小进给量， 低速或高速切 削塑性材料
切削 用量
刀具几 何参数
减小主偏角和 副偏角或增大 刀尖圆弧半径
影响的 因素
工件 材料
切削液
采用切削液降低 切削区温度
切削前对 材料进行 热处理
学
加工质量包括加工精
习
度和表面质量
小
结
零件加工精度包括尺 寸精度和几何精度
工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、惯性力和重力等的作用
下，将产生相应变形，使工件产生加工误差。
产生变形的大小，不仅取决于作用力的大小，还取决于工艺系
统的刚度。
抵抗变形的能力
例：加工细长轴
采取的措施有： 提高接触刚度 提高工件的刚度 提高机床部件刚度 合理装夹工件，减少夹紧变形
3、工艺系统受热变形产生的误差及改善措施
加工精度低； 加工误差小，
加工精度高；
（2）加工精度的内容 尺寸精度 几何形状精度 位置精度
提问：零件的形状精度和位置精度主要有哪些？ 形状精度：直线度、平面度、圆度、圆柱度 位置精度：平行度、垂直度、同轴度、位置度、对称度
2、表面质量
几何形状偏差：粗糙度、波纹度 内 容
物理、力学性能：冷作硬化、残余应力、金相组织
教学重点
加工精度及表面质量的基本概念； 表面质量对零件使用性能的影响； 机械加工精度及表面质量的影响因素和改善的措施
新课学习
一、基本概念
加
加工精度
工
质
量
表面质量
1、加工精度
(1)含义
（符合程度）加工精度
零件加工后的几何参数
与理想零件几何参数
（偏离程度）加工误差
加工误差大，
思考？加工误差对加工精度有何影响？
精密机床一般安装在恒温车间，恒温室平均温度一般为20℃， 其恒温精度一般控制在±1℃，精密级为±0.5℃
4、工件内应力引起的误差及改善措施
内应力：当外界载荷去掉后，仍残留在工件内部的应力。
工件内应力产生的原因 （1）毛坯制造和热处理过程中产生的内应力
在铸、锻、焊及热处理过程中，由于零件壁厚 不均匀，使得各部分热胀冷缩不均匀，以及金 相组织转变时的体积变化，使毛坯内部产生相 当大的内应力。 （2）切削加工产生的内应力 切削过程中产生的力和热，也会使被加工工件的表 面层变形，产生内应力。
配合；过盈量<0时，为间隙Ad配d y合our。tex至t 此，已改变原配合方式
三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施
工艺系统 （1） 定义： 机床、夹具、工件和刀具所组成的系统。 图解分析：
工件
刀具
夹具 （2） 工艺系统误差 几何误差、受力变形误差、受热变形误差、工件内应力误差
1、工艺系统的几何误差及改善措施
启示提问：表面层几何形状偏差中粗糙度和波纹度有何区别？
粗糙度：指零件表面的微观几何形状误差； 波纹度：指零件周期性的几何形状误差，介于宏观与微观之间。
(1)任务提问：什么叫冷作硬化？ 表面层因加工产生塑性变形而引起的表面层硬度提高的现象。
知识拓展：冷作硬化是塑性变形，和以前所学的弹性变形有何区别？
最佳表面粗糙度 值为Ra0.3—1.2
导轨误差对零件加 工的影响
影响表面粗糙度的因素
G73适合加 工的零件
运用G73指令 加工零件
了解G73 指令孔加 工时的动
作
减少内应力的措施 （1）合理设计零件结构
简化结构，考虑壁厚均匀，减少尺寸和壁厚差，增大 零件的刚度，以减少在铸、锻毛坯制造中产生的内应 力。 （2）采取时效处理 自然时效（放一段时间），人工时效 。 （3）合理安排工艺 应注意粗、精加工分开；使粗加工后有一定的间隔时 间让内应力重新分布，以减少对精加工的影响。
为干摩擦，磨损加快
最佳Ra为： 0.3— 1.2um
2、对零件疲劳强度的影响（抗疲劳能力）
影响因素——残余应力
从图中分析拉应力和压应力对零件有什么影响？
3、 零件配合性质的影响 零件的配合有哪些方式？
间隙、 过盈、 过渡
以过盈配合例子分析T：itle孔与轴的过盈配合 磨损的不断增Ad加d y，ou过r te盈xt 量Ti不tle断减少。过盈量=0时，变为过渡
几何误差主要有哪些？
加工方法原理误差、 机床几何误差、 磨损误差， 刀具、夹具制造误差， 调整、工件装夹误差。
客观误差 人为误差
（1） 主轴误差 作用： 装夹刀具（铣床）；安装工件（车床） 方向：径向、轴向 提问：主轴误差包括哪些误差？ 圆跳动、窜动、摆动
日常生活中，有哪些圆跳动的例子
这就是 圆跳动 误差