1、第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.1 4.1 加工精度加工精度 4.2 4.2 表面质量表面质量习题习题 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.1 加加 工工 精精 度度 4.1.1 4.1.1 加工精度的概念加工精度的概念所谓加工精度，是指零件加工后的几何参数（尺寸、几何形状和相互位置）的实际值与理想值之间的符合程度，而它们之间的偏离程度（即差异）则为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。加工精度包括如下三个方面。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 (1)尺寸精度：限制加工表面与其基准间的尺寸误差不超过一定的范围。(
2、2)几何形状精度：限制加工表面的宏观几何形状误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。(3)相互位置精度：限制加工表面与其基准间的相互位置误差，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.1.2 4.1.2 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因素1.1.工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差1)加工原理误差 加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。由于数控机床一般只具有直线和圆弧插补功能（少数数控机床具备抛物线和螺旋线插补功能），因而即便是加工一条平面曲线，也必须用许多很短的折线段或圆弧去逼近它。刀具连续地将这些小线段加
3、工出来，也就得到了所需的曲线形状。逼近的精度可由每根线段的长度来控制。因此，在曲线或曲面的数控加工中，刀具相对于工件的成型运动是近似的。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 又如滚齿用的齿轮滚刀有两种误差：一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓形状误差；二是由于滚刀刀齿有限，实际上加工出的齿形是一条由微小折线段组成的曲线，和理论上的光滑渐开线有一定的差异，从而产生加工原理误差。采用近似的成型运动或近似的刀刃轮廓，虽然会带来加工原理误差，但往往可简化机床结构或刀具形状，提高生产效率，且能得到满足要求的加工精度。因此，只要这种方法产生的误差不超过允许
4、的误差精度，往往比准确的加工方法能获得更好的经济效果，在生产中仍能得到广泛的应用。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2)调整误差 （1）试切法。单件小批生产中普遍采用试切法。加工时先在工件上试切，根据测得的尺寸与图样要求的差值，来调整刀具与工件的相对位置，然后再进行试切、再测量、再调整，直至符合规定的尺寸要求后才正式切削出整个待加工表面。用试切法所带来的调整误差有测量误差、机床进给机构的位移误差。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 （2）调整法。在成批大量的生产中，广泛采用试切法（或样件、样板）调整好刀具与工件的相对位置，然后保持这种相对位置不变来加工一批零件，从而获得所要求的零
5、件尺寸。与采用样件（或样板）调整相比，采用试切调整比较符合实际情况，可得到较高的加工精度，但调整较费时。因此，实际使用时可先根据样件（或样板）进行初调，然后试切一些工件，再据情况做精确微调。这样既可缩短调整时间，又能得到较高的加工精度。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 3)机床误差 （1）主轴回转误差。机床主轴是用来传递主要切削运动并带动工件或刀具作回转运动的重要零件。其回转运动精度是机床主要精度指标之一，主要影响零件加工表面的几何形状精度、位置精度和表面粗糙度。主轴回转误差主要包括其径向圆跳动、轴向窜动和摆动。造成主轴径向圆跳动的主要原因是轴径与轴承孔圆度不高、轴承滚道的形状误差、轴
6、与孔安装后不同轴以及滚动体误差等。主轴径向圆跳动将造成工件的形状误差。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 造成主轴轴向窜动的主要原因有推力轴承端面滚道的跳动、轴承间隙等。以车床为例，主轴轴向窜动将造成车削端面与轴心线的垂直度误差。主轴前后轴颈的不同轴以及前后轴承、轴承孔的不同轴会造成主轴出现摆动现象。摆动不仅会造成工件尺寸误差，而且还会造成工件的形状误差。提高主轴旋转精度的方法主要有提高主轴组件的设计、制造和安装精度，采用高精度的轴承等；或者是通过工件的定位基准或被加工面本身与夹具定位元件之间组成的回转副来实现工件相对于刀具的转动，如外圆磨床头架上的死顶尖，这样机床主轴组件的误差就不会对
7、工件的加工质量造成影响。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 （2）导轨误差。导轨是确定机床主要部件相对位置的基准件，也是运动的基准，它的各项误差直接影响着工件的精度。以数控车床为例，当床身导轨在水平面内出现弯曲（前凸）时，工件上产生腰鼓形（如图4-1(a)所示）误差；当床身导轨与主轴轴心在垂直面内不平行时，工件上会产生鞍形（如图4-1(b)所示）误差；而当床身导轨与主轴轴心在水平面内不平行时，工件上会产生锥形（如图4-1(c)所示）误差。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-1 机床导轨误差对工件精度的影响(a)腰鼓形；(b)鞍形；(c)锥形 第第4 4章章 数控加工质量数控加
8、工质量 事实上，数控车床导轨在水平面和垂直面内的几何误差对加工精度的影响程度是不一样的。影响最大的是导轨在水平面内的弯曲或与主轴轴心线的平行度，而导轨在垂直面内的弯曲或与主轴轴心线的平行度对加工精度的影响则很小，甚至可以忽略。如图4-2所示，当导轨在水平面和垂直面内都有一个误差时，前者造成的半径方向的加工误差R，而后者2/d，完全可以忽略不计。因此，数控车床导轨的水平方向为误差敏感方向，而其垂直方向则为误差非敏感方向。同样，对于原始误差所引起的刀具与工件间的相对位移，如果该误差产生在加工表面的法线方向，则对加工精度构成直接影响，即为误差敏感方向；若位移产生在加工表面的切线方向，则不会对加工精度
9、构成直接影响，即为误差非敏感方向。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-2 车床导轨的几何误差对加工精度的影 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4)夹具误差 产生夹具误差的主要原因是各夹具元件的制造、装配及夹具在使用过程中工作表面的磨损。夹具误差将直接影响到工件表面的位置精度及尺寸精度，其中对加工表面的位置误差影响最大。为了减少夹具误差所造成的加工误差，夹具的制造误差必须小于工件的公差，一般常取工件公差的1/31/5。对于容易磨损的定位元件和导向元件，除应采用耐磨性好的材料制造外，还应采用可拆卸结构，以便磨损到一定程度时能及时更换。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 5
10、)刀具误差 刀具的制造和磨损是产生刀具误差的主要原因。刀具误差对加工精度的影响，因刀具的种类、材料等的不同而异。（1）定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、镗刀块及圆拉刀等）的尺寸精度将直接影响工件的尺寸精度。（2）成型刀具（如成型车刀、成型铣刀、成型砂轮等）的形状精度将直接影响工件的形状精度。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 （3）展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀等）的刀刃形状必须是加工表面的共轭曲线，因此刀刃的形状误差将影响工件的形状精度。（4）一般刀具（如车刀、铣刀、镗刀）的制造精度对加工精度没有直接影响。刀具在切削过程中都不可避免地要产生磨损，刀具的磨损会影响刀具与工件被加
11、工表面的相对位置，直接造成工件的尺寸误差和形状误差。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2.2.工艺系统受力变形引起的加工误差工艺系统受力变形引起的加工误差 工艺系统在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下，会产生相应的变形（一般来说，工艺系统的受力变形通常是弹性变形），从而破坏已调好的刀具与工件之间的正确位置，使工件产生几何形状误差和尺寸误差。例如车削细长轴时，在切削力的作用下，工件因弹性变形而出现“让刀”现象，使工件产生腰鼓形的圆柱度误差，如图4-3(a)所示。又如，在内圆磨床上用横向切入法磨孔时，由于内圆磨头主轴的弯曲变形，磨出的孔会出现带有锥度的圆柱度误差，如图4-3(
12、b)所示。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-3 工艺系统受力变形引起的加工误差(a)腰鼓形圆柱度误差；(b)带有锥度的圆柱度误差 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 工艺系统受力变形通常与其刚度有关，工艺系统的刚度越好，其抵抗变形的能力越大，加工误差就越小。工艺系统的刚度取决于机床、刀具、夹具及工件的刚度。因此，提高工艺系统各组成部分的刚度可以提高工艺系统的整体刚度，生产实际中常采取的有效措施有：减小接触面间的粗糙度，增大接触面积，适当预紧，减小接触变形，提高接触刚度；合理地布置肋板，提高局部刚度；增设辅助支承，提高工件刚度(如车削细长轴时利用中心架或跟刀架提高工件刚度)；
13、合理装夹工件，减少夹紧变形(如加工薄壁套时采用开口过渡环或专用卡爪夹紧），如图4-4所示。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-4 工件的夹紧变形及改善措施(a)第一次夹紧；(b)键孔；(c)松开后工件变形；(d)采用开口过渡环；(e)采用专用卡爪 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 3.3.工艺系统热变形产生的误差及改善措施工艺系统热变形产生的误差及改善措施1)机床的热变形 引起机床热变形的因素主要有电动机、电器和机械动力源的能量损耗转化发出的热；传动部件、运动部件在运动过程中发生的摩擦热；切屑或切削液落在机床上所传递的切削热；还有外界的辐射热等。这些热都将或多或少地使机床床
14、身、工作台和主轴等部件发生变形，如图4-5所示。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-5 机床热变形对加工精度的影响(a)车床的热变形；(b)铣床的热变形 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2)工件的热变形 产生工件热变形的主要原因是切削热的作用，工件因受热膨胀而影响其尺寸精度和形状精度。为了减小工件热变形对加工精度的影响，常常采用切削液冷却带走大量热量；也可通过选择合适的刀具或改变切削参数来减少切削热的产生；对大型或较长的工件，采用弹性后顶尖，使其在夹紧状态下末端能有自由伸缩的可能。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.4.工件内应力引起的误差工件内应力引起的误差内
15、应力是指去掉外界载荷后仍残留在工件内部的应力，它是由于工件在加工过程中，其内部宏观或微观组织发生不均匀的体积变化而产生的。具有内应力的零件处于一种不稳定的相对平衡状态，它的内部组织有强烈要求恢复到一种稳定的没有内应力的状态的倾向。一旦外界条件产生变化，如环境温度的改变、继续进行切削加工、受到撞击等，内应力的暂时平衡就会被打破而进行重新分布，零件将产生相应的变形，从而破坏原有的精度。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.1.3 4.1.3 提高加工精度的途径提高加工精度的途径1.1.误差预防技术误差预防技术 误差预防技术是指采用相应措施来减少或消除误差，亦即减少误差源或改变误差源与加工误
16、差之间的数量转换关系。例如，在车床上加工细长轴时，因工件刚性差，容易产生弯曲变形而造成几何形状误差。其主要原因是径向力Fp顶弯工件，轴向力Ff在顺向进给时压弯工件，切削热使工件产生热伸长从而增大了轴向力等。为减少或消除误差，可采用如下一些措施：第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 （1）采用跟刀架，消除径向力Fp的影响。（2）采用反向进给，使轴向力Ff的压缩作用变为拉伸作用，同时采用弹性顶尖，消除可能的压弯误差。（3）采用较大的主偏角车刀可增大轴向力Ff，工件在强有力的拉伸作用下还能消除径向颤动，使切削平稳。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2.2.误差补偿技术误差补偿技术 误差补
17、偿技术是指在现存的原始误差条件下，通过分析、测量进而建立数学模型，并以这些原始误差为依据，人为地在工艺系统中引入一个附加的误差，使之与工艺系统原有的误差相抵消，以减小或消除零件的加工误差。例如数控机床采用的滚珠丝杠，为了消除热伸长的影响，在精磨时有意将丝杠的螺距加工得小一些，装配时预加载荷拉伸，使螺距拉大到标准螺距，产生的拉应力用来吸收丝杠发热引起的热应力。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.2 表表 面面 质质 量量4.2.1 表面质量的概念表面质量的概念 1.1.表面层的几何形状表面层的几何形状 加工后的表面几何形状总是以“峰”和“谷”交替出现的形式偏离其理想的光滑表面，如图4-
18、6所示。按波距L和波高H比值的不同，几何偏差可分为下面三个方面。（1）表面粗糙度：L/H40，属于微观几何形状偏差。（2）波度：L/H401000，介于宏观与微观之间的周期性几何形状偏差，它主要是由加工过程中的振动所引起的。（3）几何形状误差：L/H1000，即加工精度中所指的“几何形状误差”。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-6 表面粗糙度与波度 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2.2.表面层的物理力学性能表面层的物理力学性能 表面层的物理力学性能主要包括下述三个方面。（1）表面层的冷作硬化：指零件加工表面层产生强烈的塑性变形后，其强度、硬度有所提高的现象。（2）表面
19、层的残余应力：指加工中由于切屑的变形和切削热的影响，材料表层内产生的残余应力。（3）表面层金相组织的变化：指表面层因切削热（特别是磨削）使工件表层金相组织发生的变化。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.2.2 4.2.2 表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件使用性能的影响1.1.对零件耐磨性的影响对零件耐磨性的影响 零件的耐磨性与摩擦副的材料、表面硬度和润滑条件有关，在这些条件已确定的情况下，零件的表面质量就起着决定性作用。当两个零件的表面接触时，其表面的凸峰顶部先接触，其实际接触面积远远小于理论上的接触面积。表面越粗糙，实际的接触面积就愈小，凸峰处的单位面积压力就会增大，表面
20、更容易磨损。即使在有润滑油的条件下，也会因接触处的压强超过油膜张力的临界值，破坏了油膜的形成而加剧表面层的磨损。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-7 表面粗糙度与初期磨损量的关系 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 实验表明，摩擦表面的最佳粗糙度根据不同材料和工作条件而异，重载荷情况下的最佳表面粗糙度要比轻载荷时大。一般Ra值为0.40.8 m。表面层的加工硬化使零件的表面层硬度提高，从而使零件的耐磨性提高，一般能提高0.51倍。但如果冷作硬化过度，会使金属组织疏松，零件的表面层金属变脆，甚至出现剥落现象，磨损反而会加剧，使耐磨性下降。图4-8给出了零件表面的冷硬程度与耐磨
21、性的关系曲线。由图可看出，存在一个最佳硬化程度，零件在该处的耐磨性最好。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-8 表面冷硬程度与耐磨性的关系 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2.2.对零件疲劳强度的影响对零件疲劳强度的影响 表面质量对零件疲劳强度影响很大，因为在交变载荷的作用下，零件表面微观上不平的凹谷处和表面层的划痕、裂纹等缺陷处容易引起应力集中，从而产生和扩大疲劳裂纹，造成零件的疲劳破坏。试验表明，减小表面粗糙度可以使零件的疲劳强度提高。因此，对于一些重要零件的表面，如连杆、曲轴等，应进行光整加工，以减小零件的表面粗糙度，提高其疲劳强度。第第4 4章章 数控加工质量数控
22、加工质量 3.3.对零件耐腐蚀性能的影响对零件耐腐蚀性能的影响 零件的耐腐蚀性在很大程度上取决于零件的表面粗糙度。零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质而发生化学腐蚀，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈；在不同材料表面凸峰间还容易产生电化学作用而引起电化学腐蚀。因此，降低零件的表面粗糙度可以提高零件的耐腐蚀性能。表面残余应力对零件的耐腐蚀性能也有较大影响。表面冷作硬化或金相组织变化，往往会引起表面残余应力。零件表面的残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性；而表面残余拉应力则会降低零件的耐腐蚀性。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.4.对配合性质及其他方面的影响对
23、配合性质及其他方面的影响 互相配合的零件，如果其配合表面粗糙，若是间隙配合会使配合件很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度；若是过盈配合，则装配后配合表面的凸峰被挤平，有效过盈量减小，影响配合的可靠性。因此，对有配合要求的表面，必须规定较小的表面粗糙度。总之，零件的表面质量对零件的使用性能、寿命的影响都是很大的。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4.2.3 4.2.3 影响表面质量的因素及改善途径影响表面质量的因素及改善途径1.1.影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施 1）工件材料 一般韧性较大的塑性材料加工后表面粗糙度较大，而韧性较小的塑性
24、材料加工后容易获得较小的表面粗糙度；对于同种材料，金相组织的粒度愈细，热处理后得到的硬度愈高，加工后表面粗糙度就愈小。因此，为了减小加工表面的粗糙度，常在切削加工前对材料进行调质或正火处理，以获得均匀、细密的晶粒组织和较大的硬度。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2）切削用量 在低速切削或变速切削时，切屑和加工表面的塑性变形小，也不容易产生积屑瘤，因此加工表面粗糙度值小。但是在一定切削速度范围内加工塑性材料时，由于容易产生积屑瘤和鳞刺且塑性变形较大，因而表面粗糙度值较大，如图4-9所示。切削脆性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响较小。减小进给量可减小残留面积高度，使表面粗糙度值降低。但
25、当进给量太小而刀刃又不够锋利时，刀刃不能切削而是挤压，这就增大了工件的塑性变形，反而使粗糙度值增大。切削深度对表面粗糙度的影响不明显，一般可忽略。但当切深ap0.02 mm以下时，由于刀刃不是绝对尖锐而有一定的圆弧半径，这时刀刃与工件产生挤压与摩擦，从而使表面恶化。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-9 加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 3）刀具材料、刀具的几何参数及表面光洁度(1）与工件材料分子间亲和力大的刀具材料，易产生积屑瘤和鳞刺，因此在其它条件相同的情况下，硬质合金刀具比高速钢刀具加工的表面粗糙度细。用金刚石车刀加工，因不易
26、形成积屑瘤，故可获得更低的表面粗糙度值。(2）由图4-10(a)可以看出，刀尖圆弧半径、主偏角、副偏角等均影响残留面积高度H的大小，因此减小刀尖圆弧半径，减小主偏角和副偏角，都可以降低表面粗糙度。尽管前角对表面粗糙度没有直接影响，但由于前角较大时有利于抑制积屑瘤和鳞刺的产生，故在中、低速范围内增大前角对降低表面粗糙度值有利。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-10 车削加工理论残留面积高度(a)带圆角半径刀的切削；(b)尖刀切削 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 (3）刀具前、后刀面愈光洁，愈能减少摩擦和磨损，显然对降低表面粗糙度值有利。刀具前后刀面的表面粗糙度应不小于工件
27、表面粗糙度12级，且刀面的Ra不得大于1.6 m。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4）切削液使用切削液能减少加工过程中刀具与工件加工表面间的摩擦，降低切削温度，从而减小材料的塑性变形，抑制积屑瘤与鳞刺的产生，因此能有效地减小表面粗糙度值。5）工艺系统振动 工艺系统的振动可引起刀刃与工件相对位置发生周期性的微幅变化，形成振纹，使表面粗糙度恶化。因此，隔开振源、提高工艺系统刚度与抗振性可降低加工表面的粗糙度值。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2.2.影响表层物理力学性能的工艺因素及其控制措施影响表层物理力学性能的工艺因素及其控制措施 1）影响冷作硬化的因素(1）冷作硬化的产生。
28、机械加工过程中产生的塑性变形使晶格发生扭曲、畸变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，这种现象统称为冷作硬化（或称为强化）。金属冷作硬化的结果是使金属处于高能位不稳定状态，只要有条件，金属的冷硬结构就会向比较稳定的结构转化，这种现象统称为弱化。机械加工中产生的切削热将使金属在塑性变形中产生的冷硬现象得到一定的恢复。由于金属在机械加工过程中同时受到力和热的作用，因而加工后金属表面层的性质取决于强化和弱化两个过程的综合。表层金属冷作硬化的结果会增大金属变形的抗力，减小金属的塑性，使金属的物理性质（如密度、导电性、导热性等）发生变化。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量
29、(2）影响表面冷作硬化的因素包括工件材料、刀具和切削用量三个方面。工件材料：材料的塑性越大，冷作硬化程度也越严重。碳钢中合碳量越大，强度越高，其塑性越小，冷作硬化程度也越小。刀具：刀具的前角越大，切削层金属的塑性变形越小，硬化层深度越小；刀尖圆弧半径越大，已加工表面在形成过程中受挤压越大，加工硬化也越大；随着刀具后刀面磨损量的增加，后刀面与已加工表面的摩擦也随之增加，硬化层深度也增大。切削用量：切削用量的三要素对冷作硬化都有一定的影响。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 2）表层金相组织变化车削加工中，切削热大部分被切屑带走，表面温度升高不大，不可能达到相变温度。因此，金相组织发生变化主
30、要由磨削（尤其在冷却液不充分或冷却液不能到达磨削区时）高温（1000）引起。金相组织变化后，硬度下降，出现细微裂纹，甚至出现彩色氧化膜，这种现象称之为烧伤。磨削烧伤要尽量避免。如轴承内外环经精磨后，检验员用肉眼检查不出烧伤在何处，必须用专用检验液逐只检查发现其烧伤部位，以免成为将来使用中的隐患。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 磨削烧伤与温度有着十分密切的关系。因此，防止磨削烧伤可以从控制切削时的温度入手，通常从以下三方面考虑。(1）合理选用磨削用量。(2）正确选择砂轮。(3）改善冷却条件。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-11 常用的冷却方法 第第4 4章章 数控加工质
31、量数控加工质量 图4-12 内冷却砂轮结构 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 3）表层的残余应力 机械加工时工件表层产生残余应力的原因是表层金属的塑性变形使金属的密度发生变化。由于塑性变形只在表层中产生，而表层金属的体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻碍，因而就在表面层内产生了压缩残余应力，而在里层金属中产生拉伸残余应力。当刀具从工件上切除金属时，表层金属的纤维被拉长，刀具后刀面与已加工表面的摩擦又加大了这种拉伸作用。刀具切离后，拉伸的弹性变形将逐渐恢复，而拉伸的塑性变形则不能恢复。表层金属的拉伸塑性变形，受到与它相连的里层未发生塑性变形金属的阻碍，因此就在表层金属中产生压
32、缩残余应力，而在里层金属中产生拉伸残余应力。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4）表面强化工艺 (1）喷丸强化。喷丸强化利用大量快速运动的珠丸打击被加工工件的表面，使工件表面产生冷硬层和压残余应力，从而提高零件的疲劳强度和使用寿命。珠丸可以是铸铁珠丸，也可以是切成小段的钢丝（使用一段时间之后自然变成球状）。对于铝质工件，为避免表面残留铁质微粒而引起电解腐蚀，宜采用铝丸或玻璃丸。珠丸的直径一般为 0.24 mm。对于尺寸较小、要求表面粗糙度较小的工件，应相应采用直径较小的珠丸。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 (2）滚压。滚压是利用经过淬硬和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态下对
33、金属表面进行挤压，将表层的凸起部分向下压，凹下部分往上挤，这样逐渐将前工序留下的波峰压平，从而修正工件表面的微观几何形状的方法，如图4-13所示。此外，滚压还能使工件表面的金属组织细化，形成压缩残余应力。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-13 滚压加工原理图 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 (3）挤压加工。挤压加工是将经过研磨的、具有一定形状的超硬材料（金刚石或立方氮化硼）作为挤压头，安装在专用的弹性刀架上，在常温状态下对金属表面进行挤压的方法。挤压后的金属表面粗糙度下降，硬度提高，表面形成压缩残余应力，从而提高了表面的抗疲劳强度。第第4 4章章 数控加工质量数控加工质
34、量 习习 题题 4-1 零件加工质量包括哪两部分？它们分别包括哪些主要内容？4-2 为什么机械零件的表面质量与加工精度具有同等重要的意义？4-3 机床导轨误差对加工精度有何影响？数控车床导轨误差对加工精度的影响程度是怎样的？第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4-4 试分析在车床上加工时，产生下列误差的原因：（l）在车床三爪卡盘上镗孔时，引起内孔与外圆的同轴度误差、端面与外圆的垂直度误差（如图4-14所示）。（2）在车床上镗孔时，引起被加工孔圆度误差（如图4-15所示）。（3）在车床上镗孔时，引起圆柱度误差（如图4-16所示）。（4）试分析在车床上镗锥孔或车外锥体时，若刀具安装得高于或低
35、于工件的轴心线，将会引起什么样的误差？（5）顶两头车削外圆和轴肩时，外圆出现同轴度误差、两轴肩端面出现平行度误差是什么原因造成的？应采取什么措施来保证加工精度达到图纸精度要求（如图4-17所示）？第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-14 习题4-4图(1)第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-15 习题4-4图(2)第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-16 习题4-4图(3)第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 图4-17 用顶尖夹紧车削外圆及轴肩(a)工步1；(b)工步2 第第4 4章章 数控加工质量数控加工质量 4-5 加工细长轴时，工艺系统应如何考虑？4-6 影响表面粗糙度的工艺因素有哪些？其控制措施是什么？
