第四章 机械加工质量及其控制.ppt

在三台车床上各加工一批工件的外圆表面，加工后经度量发现有如图所示的形状误差；（a）锥形；（b）腰鼓形；（c）鞍形。试分析产生上述各种形状误差的主要原因。 采用夹具装夹加工一批工件的沟槽。试分析在只考虑工艺系统静误差影响下，造成加工后通槽侧面与工件侧面A平行度误差的主要因素。 由组成工艺系统静误差的机床和夹具制造误差可知，造成加工后通槽侧面A与工件侧面平行度误差的主要因素有： 1）夹具左侧定位元件的定位表面对夹具定位键侧面之间的平行度误差。 2）夹具定位键与铣床工作台T型槽之间的配合间隙。 3）铣床工作台T型槽侧面对工作台燕尾导轨的平行度误差。 假设工件的刚度极大，且车床头座刚度大于尾座刚度，试分析如图所示的三种加工情况，加工后工件表面会产生何种形状误差。 加工表面呈左小右大的锥形，存在圆柱度误差； 工件端面的形状根据工件在切削力作用下的偏转和刀架偏转的相对角度变化而不同，或形成内凹端面，或形成外凸端面，亦或没有平面度误差。 工件的偏转角随刀具所在位置不同而不同，由此造成工件加工后的圆柱度误差，形成鞍形。 在外圆磨床上磨削一根带有键槽的细长轴，已知机床的几何精度很高，且床头、尾架的刚度不等，K头K尾，试分析在只考虑工艺系统受力变形影响下，往复磨削一次后，被磨轴颈在轴向和径向将产生何种形状误差？采取何措施可提高加工后的形状精度。 由于磨除量和正压力较大，工件刚度较低，往复磨削一次后会出现两头小、中间大的腰鼓型误差。且在K头K尾时，靠近机床尾架处直径大于靠近床头处直径。若砂轮在轴颈两端的超出量过大，会因砂轮与工件接触面积的变化，出现磨除量的差异，轴颈两端产生锥形误差。工件在轴向的形状误差是上述三种形状误差的合成。 在径向截面上，因轴向开有键槽，使轴颈在键槽对称平面内的刚度削弱，磨后会出现圆度误差；砂轮磨至槽口处，与工件的接触面积减小，磨削力减小，靠弹性恢复使磨除量变大，磨后出现槽口塌陷。 为提高形状精度，应适当增加无进给磨削次数，控制砂轮在轴颈两端的超出量，并使砂轮在工件各处停留时间均匀。 2. 冷作硬化的测定 3）测量显微硬度法 a、? HV值法：用机械抛光或电抛光逐层去除冷硬层，测量其显微硬度，直至与基体相同为止，从去除的厚度可得到硬化深度。 b、? 硬化层深度h：在试件的侧面磨出金相磨片，从外向内打显微硬度，从其硬度变化得知硬化深度，如果硬化层很薄，则这种方法不行。 c、? 当硬化层很薄时，可在斜切面上测量显微硬度。一般斜切角ε=0o30’～ 2o30’，h=Isinε，要注意斜切方向应在纵向粗糙度上，即与主运动方向平行，斜切加工要用研磨、电加工等方法，避免在斜切面上产生加工硬化而影响测量效果。 第四节 机械加工表面质量的影响因素及控制 四、表面质量的测量方法 2. 冷作硬化的测定 4）脆性涂料法 5）激光全息法 6）再结晶法 第四节 机械加工表面质量的影响因素及控制 四、表面质量的测量方法 3. 金相组织变化的测定 (1)氧化膜法 磨削烧伤时，表面形成氧化膜，随着烧伤时的温不同，呈现不同颜色，从而可看出其烧程度。 (2)显微硬度法 由于磨削烧伤时表层的显微硬度有变化，故可从显微硬度来测定烧伤的程度和深度。具体方法同上。 (3) 金相组织法 同上 (4)酸洗法 将工件加工面浸泡在硝酸溶液（3～5%HNO3）中30～45s后，如表面呈黑色则有烧伤，呈暗灰色则无烧伤。 第四节 机械加工表面质量的影响因素及控制 四、表面质量的测量方法 4. 残余应力的测定 （1）物理化学法 将有残余应力的试件放人相应的腐蚀剂中，表面就会产生裂纹。从裂纹的方向可以判断残余应力的性质，纵向裂纹是由切向应力引起的，横向裂纹是由轴向拉应力引起的。从裂纹出现的时间，可定性的估计残余应力的大小。裂纹出现愈快，残余应力愈大。 所用腐蚀剂，对钢来说是弱碱溶液，对黄铜、锡青铜来说是铵、汞盐。 第四节 机械加工表面质量的影响因素及控制 四、表面质量的测量方法 4. 残余应力的测定 （2）光谱法 在试件上放一张银箔并照下X 光谱图，得到一系列虚线的干涉圈，并将它作为比较干涉线位移、亮度、粗细的标准。在试件上照下光谱图，与银箔X光谱图进行比较： 1）干涉线由虚线变为实线；工件由于受力、热作用产生塑性变形的整体内应力。 2）干涉线冲散，线条好象变粗；由于多晶体金属晶粒变形产生的残余应力。 3）干涉线变暗；由于工件冷作硬化产生的残余应力。 4）干涉线变暗变宽而旁有麻点，上述三种应力都存在。 第四节 机械加工表面质量的影响因素及控制 四、表面质量的测量方法