三、加工后误差

三、加工后误差

（一）工件内应力引起的变形

内应力亦称残余应力，是指没有外力作用下或去除外力作用后残留在工件内部的应力。工件一旦有内应力产生，就会使工件材料处于一种高能位的不稳定状态，它本能地要向低能位转化，转化速度或快或慢，但迟早总是要转化的，转化的速度取决于外界条件。当带有内应力的工件受到力或热的作用而失去原有的平衡时，内应力就将重新分布以达到新的平衡，并伴随有变形发生，使工件产生加工误差。

1.内应力的产生及其变形

（1）毛坯制造和热处理过程中产生的内应力。在铸造、锻压、焊接及热处理等过程中，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。毛坯的结构越复杂、壁厚越不均匀、散热条件差别越大，毛坯内部产生的内应力也越大。具有内应力的毛坯，内应力暂时处于相对平衡状态，变形缓慢，但当切去一层金属后，就打破了这种平衡，内应力重新分布，工件就明显地出现了变形。

图4-29 铸件内应力引起的变形

如图4-29所示为一个内外壁厚相差较大的铸件，在浇铸后的冷却过程中，由于壁A、C 和壁B 的壁厚差，导致冷却速度不等。当壁A 和C 冷却至弹性状态时，壁B 的收缩就受到壁A 及C 的牵制。于是出现了图示的应力状态：壁B 受拉，壁A及C 受压。如果在壁C 上切一个口子，由于壁C 的压应力消失，原来的应力平衡状态被打破。壁B 收缩，壁A 膨胀，发生弯曲变形。

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图4-30 冷校直引起的内应力

（2）冷校直产生的内应力。实际生产中，常采用冷校直的方法校直弯曲的工件。如图4-30（a）所示，一弯曲的细长轴，在外力F 的作用下使工件向相反的方向弯曲产生塑性变形，以达到校直的目的。在外力F 的作用下工件内部内应力的分布，如图4-30（b）所示；当外力F 去除后残余应力重新分布，如图4-30（c）所示。综上分析可知，一个外形弯曲但没有内应力的工件，经过冷校直后外形是校直了，但在工件内部却产生了附加内应力。这种应力平衡状态一旦被破坏之后（或由于在轴上切掉了一层金属材料，或由于其他外界条件变化），工件还会朝着原来的弯曲方向变回去。因此，高精度丝杠的加工，不允许用冷校直的方法来减小弯曲变形，而是用多次人工时效来消除残余内应力。

（3）切削加工产生的内应力。切削（含磨削）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。这种内应力的分布情况，取决于力和热因素中的主导因素。

2.减少内应力的措施。

（1）合理设计零件结构。在零件结构设计中，尽量做到结构对称，壁厚均匀，以消除内应力产生的隐患。

（2）合理安排零件制造工艺。毛坯在进入机械加工之前，应安排预备热处理，如退火、正火、时效等。重要零件在粗加工后须适当安排时效处理；对于一些精密零件，应在工序间多安排时效处理。对工件的重要表面应注意粗、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。

（二）测量误差引起的加工误差

在加工后，必须对工件进行检验才能确定加工是否合格，检验的手段多种多样，用量具进行测量是最基本的一种检验手段。但是测量过程包含人的因素、测量仪器的因素、外界环境的因素等都会引起测量误差的产生，主要体现在：计量器具的误差，计量器具本身就有误差，在设计、制造和使用过程中都会产生；方法误差，方法误差是指测量方法的不完善引起的误差；环境误差，不符合测量条件的环境引起的误差；人员误差，测量人员的差错也会导致误差的产生。这些误差都是不可避免的，都会对加工结果产生一定的影响。