機(jī)械制造基礎(chǔ)-42

1、4-2影響加工精度的因素 機(jī)械加工中零件的尺寸、形狀和相互位置誤差，機(jī)械加工中零件的尺寸、形狀和相互位置誤差，主要是由于工件與刀具在切削運(yùn)動(dòng)中相互位置發(fā)生主要是由于工件與刀具在切削運(yùn)動(dòng)中相互位置發(fā)生了變動(dòng)而造成的。了變動(dòng)而造成的。 由于工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上，因此，由于工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上，因此，機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個(gè)完整的機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個(gè)完整的工藝系工藝系統(tǒng)統(tǒng)。 工藝系統(tǒng)中的種種誤差，是造成零件加工誤差工藝系統(tǒng)中的種種誤差，是造成零件加工誤差的根源，故稱之為的根源，故稱之為原始誤差原始誤差。 加工中可能出現(xiàn)的原始誤差，可列舉如加工中可能出現(xiàn)的原始誤差，

2、可列舉如 下圖下圖 機(jī)械加工原始誤差原理誤差工件裝夾誤差機(jī)床誤差?yuàn)A具誤差刀具誤差調(diào)整誤差工藝系統(tǒng)熱變形刀具磨損工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形度量誤差一一.原理誤差原理誤差: 是由于采用了近似的成形運(yùn)是由于采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或刀刃形狀而產(chǎn)生的誤差。動(dòng)或刀刃形狀而產(chǎn)生的誤差。v 滾切漸開線齒形就存在兩項(xiàng)原理誤差滾切漸開線齒形就存在兩項(xiàng)原理誤差:為便于制造，用阿基米德基本蝸桿或法向直廓為便于制造，用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿，來(lái)代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差；基本蝸桿，來(lái)代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差；由于滾刀刀刃數(shù)有限，滾切出的齒形不是連續(xù)由于滾刀刀刃數(shù)有限，滾切出的齒形不是連續(xù)光滑的漸開線，而是

3、由若干短線組成的折線。光滑的漸開線，而是由若干短線組成的折線。v 在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時(shí)，用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)獲在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時(shí)，用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)獲得近似的正弦曲線，也存在原理誤差。得近似的正弦曲線，也存在原理誤差。 原理誤差存在的合理性：原理誤差存在的合理性： 理論上應(yīng)當(dāng)采用理想的加工原理，來(lái)獲得精確的加工理論上應(yīng)當(dāng)采用理想的加工原理，來(lái)獲得精確的加工表面。表面。 但在生產(chǎn)中這樣做有時(shí)會(huì)使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以保但在生產(chǎn)中這樣做有時(shí)會(huì)使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以保證機(jī)床的剛度和精度，或者使刀刃的輪廓不易制造或證機(jī)床的剛度和精度，或者使刀刃的輪廓不易制造或精度很低。精度很低。 這樣不僅不能保證加

4、工精度，甚至還會(huì)降低加工效率。這樣不僅不能保證加工精度，甚至還會(huì)降低加工效率。 這時(shí)如采用近似的加工方法，往往可以簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)這時(shí)如采用近似的加工方法，往往可以簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)和刀具的形狀，并能提高生產(chǎn)率，降低加工成本，因和刀具的形狀，并能提高生產(chǎn)率，降低加工成本，因此，只要能把加工誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般，此，只要能把加工誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般，原理誤差應(yīng)小于工件公差值的原理誤差應(yīng)小于工件公差值的10%15%），可以采用），可以采用近似的加工方法。近似的加工方法。 二二.機(jī)床誤差：機(jī)床誤差：是由機(jī)床的制造誤差、安裝誤是由機(jī)床的制造誤差、安裝誤差和使用中的磨損引起的誤差。差和使用中的磨損

5、引起的誤差。機(jī)床誤差機(jī)床誤差對(duì)加工精度影響較大的有：對(duì)加工精度影響較大的有： 主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差 傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差一. 主軸回轉(zhuǎn)誤差 機(jī)床主軸是決定工件或刀具位置的重要部件，機(jī)床主軸是決定工件或刀具位置的重要部件，對(duì)主軸的精度要求最主要的就是對(duì)主軸的精度要求最主要的就是主軸回轉(zhuǎn)精主軸回轉(zhuǎn)精度度（機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)時(shí)能保持軸線的位置穩(wěn)定（機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)時(shí)能保持軸線的位置穩(wěn)定不變的程度），即要求主軸回轉(zhuǎn)時(shí)能保持軸不變的程度），即要求主軸回轉(zhuǎn)時(shí)能保持軸線的位置穩(wěn)定不變。線的位置穩(wěn)定不變。 主軸回轉(zhuǎn)誤差直接影響被加工零件的形狀、主軸回轉(zhuǎn)誤差直接影響被加工零件的形狀、位置精度和表面粗糙

6、度。位置精度和表面粗糙度。v主軸系統(tǒng)自身存在的誤差主軸系統(tǒng)自身存在的誤差：使主軸回轉(zhuǎn)軸線的空：使主軸回轉(zhuǎn)軸線的空間位置在每一瞬間都是變動(dòng)的，即產(chǎn)生軸線在空間位置在每一瞬間都是變動(dòng)的，即產(chǎn)生軸線在空間的漂移。間的漂移。主軸軸頸和軸承座孔的誤差；主軸軸頸和軸承座孔的誤差；滾動(dòng)軸承的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾動(dòng)體的誤差；滾動(dòng)軸承的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾動(dòng)體的誤差；回轉(zhuǎn)過(guò)程中各種靜、動(dòng)態(tài)因素的影響等?；剞D(zhuǎn)過(guò)程中各種靜、動(dòng)態(tài)因素的影響等。v主軸回轉(zhuǎn)誤差的分解主軸回轉(zhuǎn)誤差的分解：徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角：徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)（圖度擺動(dòng)（圖4-1）。實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差的三種）。實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差的三種基本形式是同時(shí)存在的

7、（圖基本形式是同時(shí)存在的（圖4-2），綜合影響著），綜合影響著工件的加工精度。工件的加工精度。 誤差敏感方向誤差敏感方向：由于由于RzRy（y），故把），故把工件加工表面法線方向叫工件加工表面法線方向叫做做。 主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響：主軸回轉(zhuǎn)誤差沿主軸回轉(zhuǎn)誤差沿刀具與工件接觸點(diǎn)的法向分量與切向分量，對(duì)加工精度的影刀具與工件接觸點(diǎn)的法向分量與切向分量，對(duì)加工精度的影響相差甚大。由圖響相差甚大。由圖4-3，在車削圓柱面時(shí)，回轉(zhuǎn)誤差的法向，在車削圓柱面時(shí)，回轉(zhuǎn)誤差的法向分量分量y=Ry。而切向分量。而切向分量z所產(chǎn)生的半徑誤差所產(chǎn)生的半徑誤差Rz為為 Rzz2(2R

8、0) (4-1) 1. 主軸純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響主軸純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響 圖圖4-4為工件不動(dòng)而鏜桿旋轉(zhuǎn)的鏜孔情況。設(shè)由于為工件不動(dòng)而鏜桿旋轉(zhuǎn)的鏜孔情況。設(shè)由于主軸純徑向跳動(dòng)而使軸線在主軸純徑向跳動(dòng)而使軸線在Y坐標(biāo)方向上作簡(jiǎn)諧直線坐標(biāo)方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，振幅為運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，振幅為A。又設(shè)刀尖。又設(shè)刀尖處于水平位置時(shí)，主軸中心偏移最大（等于處于水平位置時(shí)，主軸中心偏移最大（等于A）。當(dāng)）。當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過(guò)某一個(gè)鏜刀轉(zhuǎn)過(guò)某一個(gè)角時(shí)，此時(shí)刀尖軌跡的水平和垂直角時(shí)，此時(shí)刀尖軌跡的水平和垂直分量分別是：分量分別是： y=Acos+Rcos=(A+R)cos z

9、=Rsin將上兩式平方相加可得將上兩式平方相加可得 車削時(shí)（如車削時(shí)（如圖圖4-5所示），設(shè)主軸所示），設(shè)主軸軸線仍沿軸線仍沿y方向作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，則工方向作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，則工件件1處切出的半徑比在處切出的半徑比在2、4處小一個(gè)振處小一個(gè)振幅幅A，而在工件，而在工件3處切出的半徑則比處切出的半徑則比2、4處大一個(gè)振幅處大一個(gè)振幅A。這樣在工件的上述。這樣在工件的上述4點(diǎn)直徑都相等，在其它各點(diǎn)處的直徑點(diǎn)直徑都相等，在其它各點(diǎn)處的直徑誤差也甚小，故車削出的工件表面接誤差也甚小，故車削出的工件表面接近于一個(gè)近于一個(gè)真圓真圓。 這是一個(gè)橢圓方程式這是一個(gè)橢圓方程式,說(shuō)明主軸回轉(zhuǎn)時(shí)存在純徑向跳動(dòng)，說(shuō)明主

10、軸回轉(zhuǎn)時(shí)存在純徑向跳動(dòng)，鏜出的將是一個(gè)鏜出的將是一個(gè)橢圓橢圓孔孔,如圖如圖4-4中的雙點(diǎn)劃線所示。中的雙點(diǎn)劃線所示。2.2. 主軸軸向竄動(dòng)對(duì)加工精度的影響主軸軸向竄動(dòng)對(duì)加工精度的影響 對(duì)內(nèi)、外圓加工沒(méi)有影對(duì)內(nèi)、外圓加工沒(méi)有影響，但加工的端面則與響，但加工的端面則與內(nèi)、外圓面不垂直內(nèi)、外圓面不垂直(圖圖4-6(a)。 加工螺紋時(shí)，主軸的軸加工螺紋時(shí)，主軸的軸向竄動(dòng)將使單個(gè)螺距產(chǎn)向竄動(dòng)將使單個(gè)螺距產(chǎn)生周期誤差生周期誤差( 圖圖4-6(b) 。3.3. 主軸回轉(zhuǎn)純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響 在車削外圓時(shí)仍然可以得到一個(gè)圓形工件，在車削外圓時(shí)仍然可以得到一個(gè)圓形工件，但

11、工件是一個(gè)圓錐體。但工件是一個(gè)圓錐體。 在鏜床上鏜孔時(shí)，鏜出的孔則為橢圓形（在鏜床上鏜孔時(shí)，鏜出的孔則為橢圓形（動(dòng)動(dòng)畫演示畫演示）。）。 影響影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的主軸回轉(zhuǎn)誤差的因素因素：主軸部件的制造精：主軸部件的制造精度度;切削過(guò)程中主軸受力、受熱后變形。切削過(guò)程中主軸受力、受熱后變形。 主軸采用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)主軸采用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)：軸頸在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)。：軸頸在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)。車床類機(jī)床：因切削力的方向不變，主軸軸頸車床類機(jī)床：因切削力的方向不變，主軸軸頸被壓向軸套表面某一位置，因此，主軸軸頸的被壓向軸套表面某一位置，因此，主軸軸頸的圓度誤差將直接傳給工件，而軸套孔的誤差則圓度誤差將直接傳給工件，而軸套孔的誤差則對(duì)加工精度的影響較小。對(duì)加工精度的影響較小。鏜床類機(jī)床：由于作用在主軸上的切削力是隨鏜床類機(jī)床：由于作用在主軸上的切削力是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而變化的，故軸套孔的圓度誤差將鏜刀的旋轉(zhuǎn)而變化的，故軸套孔的圓度誤差將傳給工件，而軸頸的圓度誤差對(duì)加工精度的影傳給工件，而軸頸的圓度誤差對(duì)加工精度的影響不大。響不大。 主軸采用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)主軸采用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)：主軸回轉(zhuǎn)精度不僅取主軸回轉(zhuǎn)精度不僅取決于滾動(dòng)軸承本身