加工精度所需了解的七大知識(shí)點(diǎn)

1、加工精度所需了解的七大知識(shí)點(diǎn)加工精度所需了解的七大知識(shí)點(diǎn)一、加工精度的概述 1、加工精度與加工誤差 加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小不同的偏差，零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。 2、加工經(jīng)濟(jì)精度 由于在加工過程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達(dá)到的精度是不同的。任何一種加工方法，只要精心操作，細(xì)心調(diào)整，并選用合適的切削參數(shù)進(jìn)行加工，都能使加工精度得到較大的提高，但這樣會(huì)降低生產(chǎn)率，增加加工成本。加工誤差與加工成本C成反比關(guān)系。某種加

2、工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度不應(yīng)理解為某一個(gè)確定值，而應(yīng)理解為一個(gè)范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)都可以說是經(jīng)濟(jì)的。 3、原始誤差 由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)(簡稱工藝系統(tǒng))會(huì)有各種各樣的誤差產(chǎn)生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會(huì)以各種不同的方式(或擴(kuò)大、或縮小)反映為工件的加工誤差。 工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差、工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差、測量誤差等。 二、工藝系統(tǒng)集合誤差 1、機(jī)床的幾何誤差 加工中刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)一般都是通過機(jī)床完成的，因此，工件的加工精度在很

3、大程度上取決于機(jī)床的精度。機(jī)床制造誤差對(duì)工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。 （1）主軸回轉(zhuǎn)誤差 機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量。它可分解為徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)三種基本形式。 產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對(duì)主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。 譬如，在采用滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)為主軸的車床上車削

4、外圓時(shí)，切削力F的作用方向可認(rèn)為大體上時(shí)不變的，在切削力F的作用下，主軸頸以不同的部位和軸承內(nèi)徑的某一固定部位相接觸，此時(shí)主軸頸的圓度誤差對(duì)主軸徑向回轉(zhuǎn)精度影響較大，而軸承內(nèi)徑的圓度誤差對(duì)主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響則不大；在鏜床上鏜孔時(shí)，由于切削力F的作用方向隨著主軸的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，在切削力F的作用下，主軸總是以其軸頸某一固定部位與軸承內(nèi)表面的不同部位接觸，因此，軸承內(nèi)表面的圓度誤差對(duì)主軸徑向回轉(zhuǎn)精度影響較大，而主軸頸圓度誤差的影響則不大。 （2）采用滑動(dòng)軸承時(shí)主軸的徑向圓跳動(dòng)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。 不同的加工方法，主軸回轉(zhuǎn)誤差所引起的的加工誤

5、差也不同。在車床上加工外圓和內(nèi)孔時(shí)，主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差可以引起工件的圓度和圓柱度誤差，但對(duì)加工工件端面則無直接影響。主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工外圓和內(nèi)孔的影響不大，但對(duì)所加工端面的垂直度及平面度則有較大的影響。在車螺紋時(shí)，主軸向回轉(zhuǎn)誤差可使被加工螺紋的導(dǎo)程產(chǎn)生周期性誤差。 適當(dāng)提高主軸及箱體的制造精度，選用高精度的軸承，提高主軸部件的裝配精度，對(duì)高速主軸部件進(jìn)行平衡，對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊等，均可提高機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度。 （3）導(dǎo)軌誤差 導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。車床導(dǎo)軌的精度要求主要有以下三個(gè)方面：在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度；前后導(dǎo)軌的平行度(扭曲)

6、。 臥式車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差1將直接反映在被加工工件表面的法線方向（加工誤差的敏感方向）上，對(duì)加工精度的影響最大。臥式車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差2可引起被加工工件的形狀誤差和尺寸誤差。但2對(duì)加工精度的影響要比1小得多。若因2而使刀尖由a下降至b，不難推得工件半徑R的變化量。 當(dāng)前后導(dǎo)軌存在平行度誤差(扭曲)時(shí)，刀架運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。當(dāng)前后導(dǎo)軌有了扭曲誤差3之后，由幾何關(guān)系可求得y(H/B)3。一般車床的H/B2/3，車床前后導(dǎo)軌的平行度誤差對(duì)加工精度的影響很大。 （4）臥式車床導(dǎo)軌直線度誤差除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨

7、損和安裝質(zhì)量，也使造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。 （5）傳動(dòng)鏈誤差 傳動(dòng)鏈誤差是指傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。 2、刀具的幾何誤差 刀具誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時(shí)，刀具的制造誤差會(huì)直接影響工件的加工精度；而對(duì)一般刀具(如車刀等)，其制造誤差對(duì)工件加工精度無直接影響。 任何刀具在切削過程中，都不可避免地要產(chǎn)生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨地刀具材料，合理地選用刀具幾何參數(shù)和切削用量，正確地刃磨刀具，正確地采用冷卻液等，均可

8、有效地減少刀具地尺寸磨損。必要時(shí)還可采用補(bǔ)償裝置對(duì)刀具尺寸磨損進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。 3、夾具的幾何誤差 夾具的作用時(shí)使工件相當(dāng)于刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對(duì)工件的加工精度(特別使位置精度)有很大影響。如右圖鉆床夾具中，鉆套軸心線f至夾具定位平面c間的距離誤差，影響工件孔a至底面B尺寸L的精度；鉆套軸心線f至夾具定位平面c間的平行度誤差，影響工件孔軸心線a至底面B的平行度；夾具定位平面c與夾具體底面d底的垂直度誤差，影響工件孔軸心線a與底面B間的尺寸精度和平行度；鉆套孔的直徑誤差亦將影響工件孔a至底面B的尺寸精度和平行度。三、定位誤差 定位誤差是指一批工件采用調(diào)整法加工時(shí)因定位不正確

9、而引起的尺寸或位置的最大變動(dòng)量。定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差造成。 1、基準(zhǔn)不重合誤差 在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。一般情況下，工序基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)(或測量基準(zhǔn))，如果所選用的定位基準(zhǔn)(或測量基準(zhǔn))與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)相對(duì)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量。 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，只有在采用調(diào)整法加工時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，

10、在試切法加工中不會(huì)產(chǎn)生。 2、定位副制造不準(zhǔn)確誤差 工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對(duì)準(zhǔn)確，它們得實(shí)際尺寸(或位置)都允許在分別規(guī)定得公差范圍內(nèi)變動(dòng)。同時(shí)，工件上的定位基準(zhǔn)面也會(huì)有制造誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。 基準(zhǔn)不重合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。 四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 1、基本概念 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、

11、傳動(dòng)力等的作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對(duì)位置，使工件的加工精度下降。如右圖a示，車細(xì)長軸時(shí)，工件在切削力的作用下會(huì)發(fā)生變形，使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細(xì)的情況。2、工件剛度 工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對(duì)加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。 3、刀具剛度 外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計(jì)。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對(duì)孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。 4、機(jī)床部件剛度 （1）機(jī)床部件剛度

12、 機(jī)床部件由許多零件組成，機(jī)床部件剛度迄今尚無合適的簡易計(jì)算方法，目前主要還是用實(shí)驗(yàn)方法來測定機(jī)床部件剛度。分析實(shí)驗(yàn)曲線可知，機(jī)床部件剛度具有以下特點(diǎn)： 變形與載荷不成線性關(guān)系；加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形功； 第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點(diǎn)，這說明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到零； 機(jī)床部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比我們按實(shí)體估算的要小。 （2）影響機(jī)床部件剛度的因素 結(jié)合面接觸變形的影響 摩擦力的影響 低剛度零件的影響 間

13、隙的影響 5、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響 在機(jī)械加工過程中，機(jī)床、夾具、刀具和工件在切削力作用下，都將分別產(chǎn)生變形y機(jī)、y夾、y刀、y工，致使刀具和被加工表面的相對(duì)位置發(fā)生變化，使工件產(chǎn)生加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于其各組成部分剛度的倒數(shù)和。 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響主要有以下幾種情況： （1）由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差 （2）由于切削力變化引起的誤差 加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。 尺寸誤差(包括尺寸分散)和形狀誤差都存在復(fù)映現(xiàn)象。如果我們知道了某加工工序的復(fù)映系數(shù)，就可以通過測量毛坯的誤

14、差值來估算加工后工件的誤差值。 （3）由于夾緊變形引起的誤差 工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點(diǎn)選擇不當(dāng)，將引起工件變形，造成相應(yīng)的加工誤差。 （4）其它作用力的影響 6、減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑 由前面對(duì)工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應(yīng)提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動(dòng)幅值。 （1）提高工藝系統(tǒng)剛度： 提高工件和刀具的剛度； 提高機(jī)床剛度； 采用合理的裝夾方式和加工方式。 （2）減小切削力及其變化 合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對(duì)工件材料進(jìn)行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。 五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差 工藝

15、系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的40%70%。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，同時(shí)它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間傳入的熱量與其散出的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。 1、減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑 （1）減少發(fā)熱和隔熱 （2）改善散熱條件 （3）均衡溫度場 （4）改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu) （5）加快溫度場的平衡 （6）控制環(huán)境溫度 六、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差 1、基本概念 沒有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力，稱為內(nèi)應(yīng)力。 工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會(huì)使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。 2、內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生 （1）熱加工中內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生 在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因，使工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。為了克服內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起的變形，特別是對(duì)大型和精度要求高的零