機械加工精度

1、第5章機械加工精度5.1概述機器質(zhì)量的好壞取決于零件的加工質(zhì)量 表面質(zhì)量加工質(zhì)量 機械加工精度15.1.1 加工精度的基本概念加工精度-零件幾何參數(shù)的實際值與理論值相符合的程度。加工誤差-零件幾何參數(shù)的實際值與理論值相偏離的程度。666磨削車削刨削公差帶分布中心2加工誤差表征了某一種加工方法的加工精度。在生產(chǎn)實踐中，加工精度的高低正是用加工誤差的大小來評定的。 在機械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相互位置的形成，取決于工件和刀具在切削運動過程中的相互位置關(guān)系。而工件和刀具又安裝在夾具和機床上。因此在機械加工中，機床、夾具、刀具和工件就構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)即工藝系統(tǒng)。加工精度問題牽涉到整個工

2、藝系統(tǒng)的精度問題。 3在機械加工中：=工件的精度工件+夾具+機床+刀具工藝系統(tǒng)的相互位置+運動軌跡安裝、調(diào)整運動軌跡制造精度位置精度形狀精度尺寸精度工藝系統(tǒng)45.1.2 獲得規(guī)定的加工精度方法1、獲得尺寸精度的方法（1）試切法：試切法就是通過試切-測量-調(diào)整-再試切的反復過程來獲得尺寸精度的方法。這種方法的效率較低，同時要求操作者有較高的技術(shù)水平。在單件及小批生產(chǎn)中常用此法。（2）定尺寸刀具法：用具有一定形狀和尺寸的刀具加工零件，使加工表面得到要求的形狀和尺寸。例如鉆孔、鉸孔、拉孔和攻絲等，加工精度與刀具本身的制造精度關(guān)系很大。（3）調(diào)整法：按工件規(guī)定的尺寸預先調(diào)整機床、夾具、刀具與工件的相對

3、位置，再進行加工。工件尺寸是在加工時自動獲得的，在這種方法中，工件的加工精度在很大程度上取決于調(diào)整的精度。此法廣泛應用于各類半自動機、自動機和自動線上，適用于成批及大量生產(chǎn)。（4）自動控制法：這種獲得尺寸的方法是用測量裝置、進給裝置和控制系統(tǒng)組成一個自動加工的循環(huán)過程，使加工過程中的測量、補償調(diào)整和切削等一系列工作自動完成。52、獲得零件的形狀精度的方法(1)軌跡法：這種加工方法是依靠刀尖運動軌跡來獲得所要求的表面幾何形狀的。刀尖的運動軌跡取決于刀具和工件的相對運動（成形運動）。用這種加工方法，得到的形狀精度取決于成形運動的精度。(2)成形法：機床的某些成形運動被成形刀具的刀刃幾何形狀所代替。

4、用這種加工方法，形狀精度既取決于成形運動的精度，又取決于刀刃的形狀精度。(3)展成法：被加工表面是刀刃在相對嚙合運動中的包絡面。刀刃必須是被加工面的共軛曲線，而作為成形運動的的嚙合運動，則必須保持確定的速比關(guān)系。為了保證形狀精度，必須首先保證各成形運動本身及其相互關(guān)系的準確性。各成形運動的相互關(guān)系，是指成形運動軌跡的相對位置關(guān)系（幾何關(guān)系）和成形運動速度之間的相互關(guān)系。（運動關(guān)系）。63、零件各表面相互位置精度對于零件的相互位置精度，主要由機床精度、夾具精度和工件的安裝精度來保證。例如，在車床上車削工件端面時，其端面與軸心線的垂直度決定于橫向溜板送進方向與主軸軸心線的垂直度。又如在平面上鉆孔，

5、孔中心線對于平面的垂直度，決定于鉆頭送進方向與工作臺或夾具定位面的垂直度。 零件的尺寸、幾何形狀及相互位置這三項精度指標，是緊密相互聯(lián)系的。例如，為保證軸頸的直徑尺寸精度，則該軸頸的圓度形狀誤差不應超出直徑尺寸公差。一般幾何形狀誤差應控制在相應的尺寸公差的l213以內(nèi)。對于特殊功用的零件，某些表面的幾何形狀精度，可能有更高的要求。75.1.3 影響加工精度的誤差因素加工誤差是在加工過程中產(chǎn)生的，因此就應該到制造過程中去找。設計毛坯：（材質(zhì)、余量、應力）加工方法：（精確、近似）機床：（制造、調(diào)整、磨損、熱變形）夾、刀、量具：（制造、調(diào)整、磨損、受力變形）切削：（切削力、切削熱、應力變形）檢測：（

6、方法、環(huán)境、讀數(shù)、接觸變形）設計要求整個過程都受人文因素、環(huán)境（溫度、濕度、振動、噪音、自重、氣壓、時間）的影響。8原始誤差原始誤差方法誤差機床誤差夾具誤差刀具誤差工件安裝誤差受力變形受熱變形刀具磨損應力變形測量誤差加工前加工中加工后工件誤差9根據(jù)科學研究的歸納，可將產(chǎn)生加工誤差的主要因素具體分為以下幾個方面：(1)工藝系統(tǒng)的幾何誤差包括機床、夾具、刀具的制造誤差和磨損，機床傳動鏈誤差以及工件、夾具、刀具的安裝誤差等。(2)工藝系統(tǒng)力效應產(chǎn)生的誤差包括工藝系統(tǒng)彈性及塑性變形產(chǎn)生的誤差(即工藝系統(tǒng)的剛度不足或變化所引起的誤差)，工件的夾緊誤差，離心力和傳動力所引起的誤差以及工件殘余應力引起的誤差

7、等。(3)工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差包括機床、刀具以及工件熱變形產(chǎn)生的誤差。除了上述三個方面的誤差因素以外，還有如加工方法的原理誤差、測量誤差等亦是影響零件加工精度的很重要的因素。10（4）方法誤差：1)仿形法加工齒輪： 齒形=F（rb） rb=0.5mzcos ie: 齒形=f(mz)又 對每一模數(shù)m,有一組齒數(shù)z1zn,因而產(chǎn)生齒形誤差。2)滾切齒輪： 滾刀刀齒是不連續(xù)的，所以，實際表面也是不連續(xù)的。3)加工模數(shù)蝸桿： 114)車外圓： 工件外圓為密集螺線。（5）測量誤差測量工件120H11，用度量誤差為0.02的量具去測量。 125.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差5.2.1 機床的幾何誤差1.主軸

8、的回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差可以分為三種基本形式：純徑向跳動；軸向竄動；純角度擺動。13(1)純徑向跳動對加工精度的影響1）鏜孔：設徑向跳動在與X軸成角的方向上的直線上作簡諧運動，簡諧幅值為A。鏜刀在角的位置上，偏移了一個距離h。則有：h=Asin（t+0）= Asin（+0），0為初始相位角。則鏜刀位置產(chǎn)生的徑向誤差為=hcos（），將h代入：= Asin（+0）cos（）1415設主軸的簡諧運動是在水平方向(0)上，當主軸中心是最大偏移(即0/2，=0，hAsin(+/2)A)時，鏜刀尖正好通過其水平位置。 刀再轉(zhuǎn)過一個角時，刀尖軌跡的水平分量可表示為: XRcos+Acos(R+A)cos其垂

9、直分量為 YRsin根據(jù)水平分量X及垂直分量Y可得鏜刀尖在加工表面上的移動轉(zhuǎn)跡為因此，鏜出的孔為橢圓。162)車削振幅h在Z軸上的投影，即振動使車刀跳起Z。則有關(guān)系：略去高階量17(2)軸向竄動對加工精度的影響主軸的軸向竄動對于加工內(nèi)外圓柱面沒有影響，但在車端面時，如果主軸有軸向竄動，則車出的端面與外圓不垂直。其角度為：A-主軸軸向竄動的幅值R-工件切削端面的半徑-切削端面的斜角。當R0，在端面中心附近出現(xiàn)一個凸臺。18(3)純角度擺動車外圓：得到一個錐體；鏜孔：得到一個橢圓形的孔。192.導軌誤差(1)機床導軌在水平面上不平行：-形成錐形或鼓形(2)機床導軌在垂直面上不平行：-形成雙曲面，或

10、反映在工件上 203.傳動鏈誤差傳動鏈誤差會影響成形運動和展成運動的準確性。例：滾刀軸上的齒輪有轉(zhuǎn)角誤差1（可以理解為齒距誤差或齒距累積誤差），則他傳動鏈末端的轉(zhuǎn)角誤差為：21傳動元件的轉(zhuǎn)角誤差乘上總傳動比，就等于末端元件的轉(zhuǎn)角誤差。i1n被稱為誤差傳遞因子。結(jié)論： （1）降速設計時，亦即i1，則誤差可以縮??；即采用降速設計；（2）最大降速比放在最后一級；（3）傳動鏈越短越好；（4）提高傳動元件的精度；（5）消除間隙；（6）采用誤差校正機構(gòu)來提高轉(zhuǎn)動精度。 225.2.2 刀具與夾具誤差1、刀具誤差(1)定尺寸刀具： 尺寸精度影響被加工零件。(2)成形刀具： 刀具本身的幾何形狀精度影響被加工零

11、件。(3)刀具的磨損： 被加工零件成錐形或者平均尺寸逐漸增大。2、夾具誤差(1)定位元件、刀具引導體 (2)夾具體(3)分度機構(gòu)、等零件的制造誤差。235.2.3調(diào)整誤差(系統(tǒng)誤差)例：加工一批零件得一誤差曲線：不產(chǎn)生廢品的條件：t+fbT-零件的公差實際分布中心公差帶分布中心245.2.4 工件的定位誤差定位誤差，是指工件在定位時，由于工件位置不準確而在加工過程中引起工序尺寸變化：1.基準不重合引起的定位誤差。2.定位元件或定位基準本身有誤差產(chǎn)生的定位誤差。例：25本應該是：BmaxBmin=TB= TA+ TC但實際上：0.1=0.2+ TC，顯然行不通。這就是基準不重合引入了定位誤差。5.3 工藝系統(tǒng)力效應產(chǎn)生的誤差5.3.1 靜、動剛度的概念1、工藝系統(tǒng)在靜載荷作用下會產(chǎn)生靜變形，載荷越大，變形也就越大。靜力與變形的比值稱為工藝系統(tǒng)的靜剛度：kj=Pj/yj。靜剛度是工藝系統(tǒng)本身的屬性，與外載荷無關(guān)。262、從動力學的觀點出發(fā)，工藝系統(tǒng)被看做是一個具有一定質(zhì)量、彈性和阻尼所組成的多自由度機械振動系統(tǒng)。當系統(tǒng)受到變化載荷時，系統(tǒng)就會振動。