第9章机械加工质量作业 - 副本

（2）刀具线性磨损；（3）车床纵导轨与工件回转轴线在水平面内不平 行；（4）误差复映。
6．如图9-26a，b的工件，在拉孔或铰孔后产生了圆柱度误差和圆度 误差，试分析其原因。
图9-26 习题6图
答：由于在拉削或铰削时，开始时产生的热量少，工件变形不严重，随 着后续的加工，工件上产生的热量会越大，热膨胀量也越大，加工后随 着工件的冷缩会引起工件孔径缩小，由于在加工过程中工件热膨胀量不 均匀使孔径形成如图a所示的圆柱度误差。
图a、b 均是由于工件的壁厚不均匀，在拉削或铰削时，由于加工中 产生的热量作用使工件发生变形，而加工后，变形恢复，由于热量分布 不均造成变形不均，从而使内孔产生圆度误差。
7．若工件为一长方形薄钢板（假设上、下面是平直的），当磨削平 面A后，工件产生弯曲变形，如图9-27所示。试分析工件产生变形的原 因？
更明显。对于低碳钢进行正火或调质以提高硬度，及时磨刀并调整切削 速度等，可以避免鳞刺的出现。
（4）加工时的振动：当切削加工发生振动时，会在工件表面产生明 显的振痕，使粗糙度上升，表面质量恶化。所以在加工中应采取措施减 小振动。
（5）切削液：切削液的冷却和润滑作用，可降低切削区的温度并减 少摩擦，使表面粗糙度数值减小，改善表面质量。
4．在车床上加工圆盘端面时，有时会出现如图9-24a、b所示的形 状，度分析是什么原因造成的？
图9-24
答：图a是由于中拖板导轨与车床主轴的中心线不垂直，造成横向进 刀时，刀具不能垂直于主轴中心线进给；另外一个原因是用90°车刀加 工端面时，刀刃不直引起。图b的误差是由于机床主轴轴向窜动引起。
5．三批工件在三台车床上加工外圆，加工后经测量分别有如图9-25 的形状误差：a为鼓形，b为鞍形，c为锥形，分别分析可能产生上述形 状误差的主要原因。
答：（1）实际尺寸分布曲线见题10图1所示。 （2）由抽检的工件尺寸可得: 平均值，，公差带中心尺寸为17.975mm，公差为0.11mm, 尺寸分散 范围为：0.16mm。 则该批零件的废品率为3/25=12%，合格率为22/25=88%；可修复的 废品率为2/25=8%. 由于尺寸分散范围大于公差带范围，所以产生废品的原因是机床加 工能力不足造成的。
加工后工件的锥角为2a，则锥度为：1：150000
9．举例说明常值系统误差、变值系统误差及随机误差。 答：当顺次加工一批零件时，若产生的误差大小和方向都保持不变 或按一定的规律变化，这种误差为系统误差。前者为常值系统误差，后 者为变值系统误差。顺次加工一批零件时，产生的误差大小和方向均是 无规律地变化，这种误差称为随机误差。如用比工件规定加工尺寸小 0.02mm的铰刀铰孔，若不考虑其它因素，铰出的每一个孔在直径上都将 小0.02mm，这一误差就是常值系统误差。又如，刀具的磨损使一批工件 的尺寸依次有规律的变化，这一误差就是变值系统误差。如用一把铰刀 加工一批工件，加工条件不变，但加工出的孔径尺寸仍在一定范围内分 散。这可能是由于毛坯加工余量不均匀、 材料硬度不均匀、内应力重 新分布和定位夹紧等引起的。 10．在自动车床上加工一批直径为的小轴抽检25件其尺寸如下： 17.89，17.92，17.93，17.93，17.94，17.95，17.97，17.95，17.97， 17.96，17.97，17.96，17.98，17.96，17.98，17.99，17.98，18.01， 18.02，17.99，18.02，18.00，18.04，18.00，18.05。 试根据以上数据： （1）绘制实际尺寸分布曲线。 （2）计算合格品率、废品率及可修复的废品率，并判断产生废品的 原因。 （3）若仍采用这种加工方法，但欲把不可修复的废品率控制在1%， 应如何补充调整机床？
光磨次数越多，粗糙度越低。 （3）工件材料：工件材料的性质对磨削粗糙度的影响也很大，太
硬、太软、太韧的材料都不易磨光。工件材料太硬时磨粒很快钝化；工 件材料太软砂轮又很容易被堵塞；而韧性太大且导热性差的工件材料又 容易使磨粒早期崩落。以上均不利于获得较低的表面粗糙度值。
（4）切削液：磨削时的冷却润滑液对减少砂轮磨损、减少磨屑与磨 粒间的化学亲和作用、减少磨擦及磨削热等方面都有良好的效果。选用 较好的切削液可以降低表面粗糙度值。
12．何为磨削烧伤？它对零件的使用性能有何影响？如何减轻或避 免磨削烧伤？
答：磨削烧伤是指在磨削加工中，工件表面层金相组织的变化，使 表面层硬度下降，并伴随出现残余应力和产生细微裂纹，同时出现彩色 的氧化膜的现象。磨削烧伤分为回火、退火和淬火烧伤三种，回火和退 火烧伤使工件硬度降低，淬火烧伤使工件硬度升高。
14．表面强化工艺为什么能改善表面质量？生产中常用的各种表面 强化工艺方法有哪些？
答：表面强化工艺通过冷压方法使零件表面层金属产生塑性变形， 提高表面硬度，并使表面层产生残余压应力，提高抗疲劳性能，同时还 将微观凸峰压平，降低表面粗糙度的数值，故能改善表面质量。
生产中常用滚压加工、挤压加工、喷丸处理等进行表面强化加工。 滚压加工是用经过淬硬和精细抛光并可自由旋转的滚柱或滚珠，对金属 零件表面进行挤压，使表面硬度提高，粗糙度值变小，并产生残余压应 力。滚压方式有滚柱滚压和滚珠滚压。挤压加工是用截面形状与零件孔 的截面形状相同的挤压工具，在有一定过盈量的情况下，推孔或拉孔强 化零件表面。喷丸强化是用压缩空气或机械离心力将小珠丸高速喷出， 打击零件表面，使其表面层产生冷作硬化层和残余压应力，提高零件的 疲劳强度和使用寿命。
图9-25 习题ห้องสมุดไป่ตู้图
答：产生a的原因是：（1）车床导轨在水平面内存在直线度误差； （2）工件刚度过小，远远小于机床刚度；（3）误差复映现象。
产生b的原因是：（1）车床纵导轨在水平面内的直线度误差。
（2）车床纵导轨与工件回转轴线在垂直面内不平行（3）工件刚度远远
大于车床刚度。（4）误差复映现象。 产生c的原因是：（1）车床纵导轨在水平面内的直线度误差；
第9章机械加工质量作业
1．零件的加工质量包含哪些内容？ 答：零件包括机械加工精度和机械加工表面质量。机械加工精度是 指零件的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程 度。机械加工表面质量又包括表面粗糙度、表面波度、宏观几何形状偏 差等表面几何形状误差和表面层冷作硬化、表面层金相组织变化及表层 残余应力等物理力学性能。 2．简述机械加工表面质量对零件使用性能的影响。 答：(1)降低表面粗糙度值可以提高零件的耐磨性、抗疲劳强度、耐 腐蚀性以及提高零件的过盈配合强度；(2)零件表层的冷作硬化在一定 程度上可以提高零件的表面硬度，使耐磨性提高，有助于提高疲劳强度 和耐腐蚀性，但会破坏过盈配合强度；冷作硬化程度过高时，可能会出 现较大的脆性裂纹反而降低了疲劳强度。同时冷作硬化程度过高，在过 盈配合中，有可能造成表面层金属与内部金属脱离的现象而破坏配合性 质。(3) 表面层的残余压应力可部分地抵消工作载荷引起的拉应力，因 而可提高零件的疲劳强度；而残余拉应力，则会降低零件的疲劳强度。 残余应力将会使零件产生变形，从而影响配合精度和配合性质。 3．车削加工时，导轨误差对加工精度有何影响？ 答：在车削加工时，当导轨在水平面内存在直线度误差时，会使工件被 加工表面产生鞍形、鼓形或锥形等圆柱度误差；在垂直面内存在直线度 误差时，会使工件被加工表面形成双曲旋转面等圆柱度误差；两导轨在 垂直方向上的平行度误差(扭曲度)，工件也会产生圆柱度误差。
（3）若要把不可修复的废品率控制在1%，则可调整机床，使尺寸分 散中心右移。计算如下：
题10图1
由题10图2，当F=49%时，不可修复的废品率在1%以内，查正态分布 积分表得：
题10图2
，解之得： Δx=0.03376mm 即使车刀再伸长0.0168mm可保证不可修复的废品率在1%以内。
11．简述影响一般机械加工表面粗糙度的因素。 答： （1）残留面积：减小进给量f、主偏角kr、副偏角k′r或增大刀尖圆弧 半径r，残留面积高度Rmax便会减小，从而减小表面粗糙度值Ra； （2）工件材料性质：切削脆性材料时，由于切屑的崩碎在加工表面 上留下很多麻点,使表面粗糙度增大。切削塑性材料时， 随着挤压变形 的同时切屑与工件分离而产生金属的撕裂，使表面粗糙度增大。 （3）积屑瘤和鳞刺：正确地选择切削速度，提高刀具刃磨质量和适 当的冷却润滑，可防止积屑瘤的产生。鳞刺就是在已加工表面上出现的 鳞片状毛刺，可使已加工表面变得很粗糙。在用钝刀切削时，这种现象
答：由于磨削时，由于表层温度下表面高，在上表面产生高温使上表 面产生热膨胀较下表面大，当表面温度超过材料的弹性变形范围时，就 会产生热塑性变形，磨削结束后，表层金属冷却收缩又会受到下层的阻 碍，使表层产生残余拉应力，由于是薄板状工件，在表层拉应力的作用 下，工件会发生变形，结果就出现象图9-27所示形状。
图9-27 习题7图
图9-28 习题8图
8．横磨工件时，设横向磨削力为100N，床头和尾座的刚度分别为K 前=50000N/mm，K后=40000N/mm，加工工件尺寸如图9-28所示，求加 工后工件的锥度是多大？
解：由于磨床床头和床尾的刚度相差较大，在磨削力的作用下，磨削 后会使工件锥形。
由图可得：
磨削烧伤使零件的性能和使用寿命降低，甚至不能使用，所以要避 免出现磨削烧伤。
减轻或避免烧伤的方法有：增大砂轮线速度并相应地增大工件线速 度或增加纵向进给量；充分的冷却润滑；采用内冷却砂轮、高压大流量 冷却或喷雾冷却等冷却方式；
13．磨削加工时，影响加工表面粗糙度的主要因素有哪些？ 答： （1）砂轮（粒度、硬度、磨粒）：砂轮的粒度越细，单位面积上的磨 粒就越多，磨削表面的刻痕就越细密均匀，粗糙度值就越小。但磨粒太 细砂轮易堵塞，使工件表面温度增高塑性变形增大,粗糙度反而增加， 同时还容易引起加工表面磨削烧伤。 砂轮硬度太高，钝化的磨粒不易脱落；砂轮太软，磨粒虽易脱落， 但难以保证刃口等高。这两种情况都会使加工表面粗糙度值增大。砂轮 的硬度主要根据工件的材料和硬度选取。砂轮的修整主要是使砂轮工作 表面形成锐利而等高的微刃，从而使磨削的工件表面粗糙度值小。 （2）磨削用量：提高砂轮线速度或降低工件线速度，都会使每颗磨 粒切去的金属厚度减小，则残留面积减小，粗糙度降低；纵向进给量 小，则工件表面上同一点的磨削次数多，粗糙度值小；采用较小的横向 进给量和最后无进给的光磨，加工表面塑性变形小，表面粗糙度值小，