基于給定形狀零件加工的成形車刀設(shè)計及加工精度分析機械設(shè)計和自動化專業(yè)論文設(shè)計

基于給定形狀零件加工的成形車刀設(shè)計及加工精度分析摘要現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對機械加工工藝和加工設(shè)備的需求正在增加。設(shè)備數(shù)量大幅度增加，加工企業(yè)成本也隨之大幅度增長。這次的設(shè)計是車床專用刀具的成型表面。其刃形是根據(jù)不同工件廊形設(shè)計進行計算的。

本文主要完成以下任務(wù)：選定一個成型零件的加工技術(shù)圖紙，畫出零件圖，分析零件加工的工序和技術(shù)要求，明確主要形狀，按照成型法加工；根據(jù)成形車刀設(shè)計方法和步驟，設(shè)計零件加工所要求的刀刃形狀輪廓，進行相關(guān)設(shè)計計算，畫出成形車刀刀刃設(shè)計圖。進行成形刀加工誤差和零件加工精度分析，給出提高加工精度的措施。關(guān)鍵詞：成形表面；成形車刀；加工精度；誤差分析

ABSTRACTWith

the

continuous

development

of

modern

science

and

technology,

the

demand

for

machining

technology

and

processing

equipment

is

increasing.

The

number

of

equipment

is

greatly

increasing,

and

the

cost

of

processing

enterprises

is

also

greatly

increasing

.Thisarticlemainlycompletesthefollowingtasks:selectingaprocessingtechnicaldrawingofamoldedpart,drawingapartdrawing,analyzingtheprocessandtechnicalrequirementsofthepartprocessing,clarifyingthemainshape,andprocessingaccordingtothemoldingmethod;designingthepartaccordingtothedesignmethodandstepsoftheformingturningtoolTherequiredbladeshapecontourisprocessed,andrelevantdesigncalculationsarecarriedouttodrawthedesigndrawingofthecuttingtoolblade.Analyzetheformingknifemachiningerrorandpartmachiningprecision,andgivethemainmeasurestoimprovethemachiningprecision.Keywords:formedsurface;formingturningtool;machiningaccuracy;erroranalysis

目錄摘要 IABSTRACT II第1章緒論 11.1選題背景和意義 11.2選題目的和主要任務(wù) 11.3本章小結(jié)1第2章工件的選擇22.1材料的選擇22.2加工過程22.3本章小結(jié)2第3章成形車刀設(shè)計 33.1成形車刀的概述……………33.2棱體成形車刀的結(jié)構(gòu)尺寸 33.3棱體成形車刀材料及幾何尺寸 33.4確定刀具的夾固方式 103.5繪制棱體成形車刀工作圖…………………103.6成形車刀的樣板……………103.7本章小結(jié)10第4章加工精度的影響因素 244.1加工原理誤差 264.2機床自身誤差對切削加工精度的影響 274.2.1主軸回轉(zhuǎn)誤差 274.2.2導(dǎo)軌誤差 284.2.3傳動鏈誤差 294.3刀具、夾具的制造誤差及磨損 294.4本章小結(jié)29總結(jié) 30參考文獻 31致謝32 第1章緒論1.1選題的背景和意義總的來說，切削是使用比較廣泛的的現(xiàn)代制造工藝技術(shù)。近些年來，高速切削、硬切削、干切削等新的工藝技術(shù)快速的發(fā)展，已經(jīng)逐漸成為中國現(xiàn)代加工的主要方向，因此對于刀具材料選用、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計等有了更高的要求。近20年來，超細晶粒硬質(zhì)合金和超硬刀具材料使用的比例大幅提高。涂層刀具、金屬結(jié)構(gòu)陶瓷刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石(PCD)超硬刀具這些高速切削刀具有了很大的發(fā)展，它們的應(yīng)用也越來越廣泛，可以有效預(yù)見自己未來隨著硬切削、干切削等工藝的增加，這些影響刀具在切削技術(shù)加工中占有比例會進一步得到提高。刀具是切削加工中必不可少的重要工具，不管是普通機床，還是先進的數(shù)控機床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系統(tǒng)(FMC)，它們都必須靠刀具才能完成切削加工。刀具的高速發(fā)展對提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量具有著重要影響。決定刀具切削性能的三個因素分別是材料、結(jié)構(gòu)和幾何形狀。起著關(guān)鍵性作用的是刀具的材料。國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)在一項研究報告中指出：“刀具材料的大幅度改進，允許的切削速度每隔l0年幾乎提高一倍”。刀具材料已經(jīng)從20世紀(jì)初的高速鋼、硬質(zhì)合金發(fā)展到現(xiàn)在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐熱溫度已由500～600℃提高到1200℃以上，允許切削速度已超過1000m／min，在不到100年時間內(nèi)使切削加工生產(chǎn)率提高了100多倍。所以可以說，切削加工技術(shù)是嚴(yán)格受刀具材料影響的。在金屬切削中，成形加工是利用成形刀具一次切削形成所需工件表面形狀的加工方法，成形車削則是利用成形車刀在成床上對回轉(zhuǎn)體零件進行切削而獲得成形表面的加工，在實際生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用，它具有生產(chǎn)效率高，加工過程易于操作，較易保證所需的形狀精度等有點。因此，本課題針對回轉(zhuǎn)體成形零件的加工工藝需要，擬設(shè)計相應(yīng)形狀的成形車刀廓形，并對其加工精度、加工誤差產(chǎn)生的原因等問題進行研究。1.2選題目的和主要任務(wù)成形車刀設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進行的重要的設(shè)計環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生學(xué)習(xí)和理解課堂所學(xué)內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論與設(shè)計實踐相結(jié)合的能力，是對學(xué)生綜合能力提升的一種考驗。（1）選題目的

本課題根據(jù)特定形狀的零件實際加工需要，利用成形車刀的設(shè)計原理和方法，設(shè)計成形車刀刀刃廓形，滿足工件成形加工的需要。同時分析成形刀具從設(shè)計、制造、加工過程中的各種因素，研究掌握影響加工精度的主要因素，探討誤差產(chǎn)生的原因，為采取較好措施減小誤差和保證加工精度提供依據(jù)。

（2）課題主要任務(wù)

本課題主要任務(wù)，通過進行實際生產(chǎn)調(diào)研和資料查詢，選擇典型成形零件，對零件進行結(jié)構(gòu)分析和技術(shù)要求分析，確定要加工的成形表面和尺寸參數(shù)；按照平均尺寸畫出零件主視圖和俯視圖；分別用作圖法和計算法設(shè)計刀具廓形；確定刀具材料和幾何參數(shù)；進行有關(guān)誤差分析和精度檢驗，設(shè)計檢驗樣板。

金屬切削刀具，通過這次設(shè)計，具體應(yīng)該讓學(xué)生：1)掌握一些金屬切削刀具的設(shè)計和計算的基本研究方法；2)學(xué)會運用及查閱各種設(shè)計資料、手冊和國家標(biāo)準(zhǔn)；3)學(xué)會繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具廓形圖，刀具工作圖及樣板圖，能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件。1.3本章小結(jié)本章主要從選題背景和意義及目的來闡述本次設(shè)計的重要性。隨著刀具材料的不斷改進，刀具的各項性能也有著大幅度的提高。本次設(shè)計主要是考察學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”這門課程后對刀具是否有新的認(rèn)識，是否有新的理念融入到這次設(shè)計中。第2章工件的選擇2.1材料的選擇軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理方式（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。45鋼是軸類零件的常用材料，價格便宜且經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合性能，淬火后表面硬度可達45～52HRC。而40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達50～58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，明顯有熱處理變形很小，硬度更高的特性。被加工零件如圖1所示，工件材料為：45鋼；硬度HBS180；強度σb=610Mpa。圖1成型零件2.2加工過程軸類零件是基本常見的零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運動。臺階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內(nèi)容與基本規(guī)律。

（1）零件各部分技術(shù)要求在軸中Φ25段軸徑對軸線允差為0.1mm，斷面對軸向徑向跳動允差為0.45mm，Φ32段軸徑對軸線允差也為0.1mm。工藝分析根據(jù)各表面的具體要求，可采用如下的加工方案：粗車-半精車-精車-熱處理基準(zhǔn)選擇粗加工時，為了提高生產(chǎn)率選用較大的切削用量，應(yīng)選外圓面與中心孔為定位基準(zhǔn).在精加工時，為保證各配合表面的位置精度，用軸兩端的中心孔為精加工的定位基準(zhǔn)。這樣符合基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合原則。2.3本章小結(jié)本章主要從材料的選擇及加工過程來選擇需要的工件，由于沒有特殊要求，零件材料選擇45鋼。然后分析了零件各部分技術(shù)要求、加工工藝及基準(zhǔn)的選擇，綜合各項性能選擇了上述零件。第3章成形車刀設(shè)計3.1成形車刀的概述成形車刀是加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專用刀具，根據(jù)工件的輪廓來設(shè)計它的切削刃的。而此次設(shè)計的棱體成形車刀外形呈棱柱狀，可重磨次數(shù)和剛性均比平體的要大，裝夾也不同，要用專用的刀夾夾住其燕尾部，通過調(diào)整使之處于正確的位置并獲得所需的前、后角。3.2棱體成形車刀的結(jié)構(gòu)尺寸棱體成形車刀多采用燕尾結(jié)構(gòu)，夾固可靠，能承受較大切削力。主要結(jié)構(gòu)尺寸有：刀體總寬度、刀體高度、刀體厚度B及燕尾尺寸M等。圖2棱體成形車刀刀體結(jié)構(gòu)刀體總寬度，如圖1所示，式中：——成形車刀切削刃總寬度，——工作廓形寬度；——成形車刀的附加刀刃；——為避免切削刃轉(zhuǎn)角處過尖而設(shè)的附加刀刃寬度，常取為0.5~3mm。——為考慮工件端面的精加工和倒角而設(shè)的附加刀刃寬度，其數(shù)值應(yīng)大于端面精加工余糧和倒角寬度。為使該段刀刃在主剖面內(nèi)有一定后角，常作成偏角，b值取為1~3mm；如工件有倒角，值應(yīng)等于倒角角度值，b值比倒角寬度大1~1.5mm——為保證后續(xù)切斷工序順利進行而設(shè)的預(yù)切槽刀刃寬度，值常取為3~8mm——為保證成形車刀刀刃延長到工件毛坯表面之外而設(shè)的附加刀刃寬度，常取=0.5~2mm。刀體高度H：刀體高度H與機床橫刀架距中心高度有關(guān)。應(yīng)在機床刀夾空間允許的條件下，盡量取較大，以增加刀具的重磨次數(shù)。一般推薦H=55~100mm。刀體厚度B：刀體厚度B應(yīng)保證刀體有足夠的強度，便于安裝刀架，便于排屑，切削平穩(wěn)。最小厚度應(yīng)滿足，為工件最大廓形深度。燕尾測量工作尺寸M：燕尾測量尺寸M值應(yīng)與切削刃總寬度相適應(yīng)。另外，為調(diào)整棱體成形車刀的高度，增加成形車刀工作時的剛度，刀體地不做有螺孔以旋入螺釘，螺孔常取M6。3.3棱體成形車刀材料及幾何尺寸選擇刀具材料參考附錄表5，刀具工作部分選擇W6Mo5CrV2制造選擇前角與后角由表2-4，選擇，在。因此取，。畫出刀具廓形計算圖取，，，，。標(biāo)出工件廓形各組成點1-14以0-0線（通過9-10段切削刃）為基準(zhǔn)（以便于對刀），計算出1-14各點處的計算半徑（為避免尺寸偏差值對計算準(zhǔn)確性的影響，故常采用計算尺寸——計算半徑、計算長度和計算角度來計算）基本半徑圖3成形車刀設(shè)計圖在以1點為基點，計算出計算長度確定刀具結(jié)構(gòu)尺寸，H=75mm，F(xiàn)=40mm，B=45mm，，，，用計算法求出N-N剖面內(nèi)刀具廓形上各點至9、10點（零點）所在后刀面的垂直距離之后選擇1-2段廓形為基準(zhǔn)線，計算出刀具廓形上各點到該基準(zhǔn)線的垂直距離，即為所求的刀具擴線深度1、2點至0點所在后刀面的垂直距離，，3、4點至0點所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，5點和7點至0點所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，7點與5點情況相同6點至0點所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，8點至0點所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，11、12點至0點所在后刀面的垂直距離和刀具廓形到該基準(zhǔn)線的垂直距離，根據(jù)表2-5可確定各點公差，下表1為各點至9、10點（零點）所在后刀面的垂直距離和各點到該基準(zhǔn)線的垂直距離表1棱體成形車刀廓形計算表廓形組成點取值精度0.001取值精度0.0019、10（作為0點）71、29921.93203、412．47512．4755.4755.2885、712．49012．4905.4905.303614．97514．9757.9757.70488810.96611、1211.11611.1164.1163.976校驗最小后角7-11段切削刃與進給方向（即工件加工斷面的進行方向）的夾角最小，因而通過這段切削刃上后角最小，其值為：一般要求最小后角不小于~，因此校驗合格。10）確定棱體成形車刀廓形寬度即為相應(yīng)工件廓形的計算長度，其數(shù)值及公差如下，（公差值是按表2-5確定的，表中未列出者可取為）3.4確定刀具的夾固方式采用燕尾斜塊式夾緊。3.5繪制棱體成形車刀工作圖技術(shù)要求：工作部分材料W6Mo5CrV2，熱處理硬度63～66HRC，刀體材料40Cr，熱處理硬度40～45HRC。刀具前面、切削刃不允許有裂痕，燒傷，崩刀等缺陷。廓形表面粗糙度Ra=3.2μm形成表面按工作樣板制造。3.6成形車刀的樣板制造成形車刀時，用樣板來檢驗刀具廓形的精確度。成形車刀的廓形尺寸一般不注在刀具圖上，而是詳細的注在樣板圖上。成形車刀的樣板是成對制造的。一塊為工作樣板，用來檢驗成形車刀的廓形，另一塊為檢驗樣板，用來檢驗工作樣板的精度。樣板用低碳鋼15或20號鋼制造，表面滲碳淬火后硬度應(yīng)達HRC56～62。樣板圖如圖所示。3.7本章小結(jié)本章主要是進行了成形車刀的廓形計算。根據(jù)被加工零件的外形尺寸，計算出了工件廓形各組成點的計算半徑，進而畫出刀具廓形計算圖，刀具工作圖及樣板工作圖，確定了刀具的結(jié)構(gòu)尺寸及夾固方式。第4章加工精度的影響因素傳統(tǒng)上，一般理解的“制造”是一個制造的過程，如加工過程，這就是所謂的“小制造”。國際公認(rèn)的國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）1990定義的“制造”的定義就是所謂的“大制造”的概念。它包括原材料的選擇、產(chǎn)品的設(shè)計、制造、制定生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量檢測、企業(yè)管理、市場推銷等活動。加工精度是指加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。有所不同、不一致的程度被叫做誤差。在實際生產(chǎn)加工中，誤差值常用來衡量與限制加工精度，通過誤差可以衡量加工水平高低。機械加工的精度總的來講主要包括形狀精度、尺寸精度以及位置精度這三種。1.尺寸精度尺寸精度指的是成品零件表面之間或本身尺寸的實際值與理想值之間的一致程度。零件尺寸理論值是指零件圖所標(biāo)注的尺寸。實際生產(chǎn)，較高尺寸精度可以用下列四種方法獲得：（1）試切法所謂試切法，就是通過對工件試切、測量、調(diào)整刀具再試切的反復(fù)過程，使工件的實際尺寸達到合格的機加工方法。（2）調(diào)整法預(yù)先用樣件或標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整好機床、夾具、刀具和工件的準(zhǔn)確相對位置,用以保證工件的尺寸精度。

因為尺寸事先調(diào)整到位,所以加工時,不用再試切,尺寸自動獲得,并在一批零件加工過程中保持不變，如需要退刀或讓刀，應(yīng)在退刀或讓刀后，仍然使刀具或工件回到原來調(diào)整好的位置。這時在很大程度上零件尺寸精度由調(diào)整決定。這種方法多用于半自動或自動機床加工，如數(shù)控機床加工就很常用。（3）定尺寸刀具法用刀具的相應(yīng)尺寸(如鉆頭、鉸刀、擴刀等)來保證工件被加工部位尺寸精度的方法稱為定尺寸刀具法。例如，用槽銑刀加工槽、用鉸刀、鉆頭、拉刀加工孔等，槽的寬度和孔的直徑就是由刀具的尺寸來獲得的。（4）自動控制法這種方法是由測量裝置、進給裝置和控制系統(tǒng)等組成。它是把測量、進給裝置和控制系統(tǒng)組成一個自動加工系統(tǒng)，加工過程依靠系統(tǒng)自動完成。尺寸測量、刀具補償調(diào)整和切削加工以及機床停車等一系列工作自動完成，自動達到所要求的尺寸精度。例如，在數(shù)控機床上，數(shù)控裝置、測量裝置和伺服驅(qū)動機構(gòu)，通過控制刀具與工件的相對位置，從而保證工件的尺寸精度。2.形狀精度形狀精度是指限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差。如圓度、圓柱度、平面度、直線度。理論上形狀是指準(zhǔn)確形狀。生產(chǎn)實踐中，一般通過以下三種方法來保證形狀精度：（1）軌跡法軌跡法也稱刀尖軌跡法，依靠刀尖的運動軌跡獲得形狀精度的方法稱為軌跡法。即讓刀具相對于工件作有規(guī)律的運動，以其刀尖軌跡獲得所要求的表面幾何形狀。（2）成形法由成形刀具或者成形運動的切削刃形狀而獲得零件表面的形狀的方法。某些成形運動被直接轉(zhuǎn)換成刀具切削刃形狀，也就被成形刀取代了，可以提高生產(chǎn)率、簡化機床。（3）展成法零件表面的形狀精度是由在刀具與工件的嚙合運動中的切削刃的包絡(luò)面而獲得精度的方法。在展成法中，切削刃必須是被加工曲面上的共軛曲面，成形運動之間必須保持確定的速度比關(guān)系。3.位置精度所謂位置精度，指的是零件表面之間形成的實際上的位置與理論上位置的相一致程度。常用兩種方法獲得位置精度：（1）一次裝夾法包括基準(zhǔn)面在內(nèi)的幾個有位置要求表面只需要一次裝夾便可獲得方法。因為只有一次裝夾，夾緊、定位影響不了成品工件表面間的位置精度，它只與機床及其夾具本身精度相關(guān)，所以相對位置的精度較高。（2）多次裝夾法由于工件被加工表面的位置、形狀和加工方法等多方面原因的限制，工件上的各個表面的位置精度要在幾次裝夾中才能獲得的方法。中國是世界上最大的發(fā)展中國家，但不可否認(rèn)一個事實，我們是世界第二大經(jīng)濟體制造業(yè)國家，我國許多企業(yè)在技術(shù)方面水平還比較低，設(shè)備相對比較落后，一般體現(xiàn)為能源和原材料的高投入，低產(chǎn)出，高污染的形式，對經(jīng)濟增長不利。隨著國民經(jīng)濟實力和科技發(fā)展水平的提升,我們對社會制造業(yè)的基本要求已轉(zhuǎn)變?yōu)楦纳飘a(chǎn)品質(zhì)量。加工精度作為體現(xiàn)生產(chǎn)廠家加工零件的水平和能力，更成為了質(zhì)量檢驗的重要指標(biāo)之一。影響精度的因素有很多,我們主要要分析哪些原因會導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。產(chǎn)生誤差的主要因素主要有如下方面：4.1加工原理性誤差我們在加工的過程中實際不能真的按照所需要的軌跡移動，而只是近似地逼近真實值，或者干脆直接將刀具做成與工件成品表面近似形狀的刀刃輪廓，進行成形加工，如此勢必產(chǎn)生因形狀不符導(dǎo)致的誤差。如，在數(shù)控車床上車圓弧面零件時，車刀通常用“行切法”車削。行切法，顧名思義，就是車刀與零件旋轉(zhuǎn)輪廓的切點相對運動軌跡是一行一行進行的，每兩行之間距離的大小按零件的加工要求來調(diào)整。最后在本來設(shè)計成圓弧的工件表面形成一些微小的階梯，這些階梯的變化趨勢是沿著理論圓弧的方向和大小確定其走勢，當(dāng)兩行之間距離足夠小時，小到不足以影響機件的使用性能時，則可以認(rèn)為這些階梯形的圓弧即是所需要的圓弧。但是階梯畢竟是階梯，它不是圓弧，而直角階梯與圓弧之間必然存在一種因近似加工而造成的加工原理性誤差。這種方法實質(zhì)上是將空間立體型各面視為許多的平面截線的集合，而每次走刀加工出其中一條截線。在很多切削走刀的場合,為了使刀具相對工件的運動最終得到所需要的表面,要使刀具的運動和工件的位置及其所作運動間形成某種特定的關(guān)系。從理論角度說,刀具的運動和工件的位置及其所作運動間的聯(lián)系應(yīng)該是準(zhǔn)確的，甚至是精確的。但理論層面的準(zhǔn)確加工原理，無理因子、無限不循環(huán)小數(shù),用齒輪配換的方法調(diào)整得到對應(yīng)導(dǎo)程值的時候,就會不可避免地存在因去掉小數(shù)尾數(shù)而產(chǎn)生的近似原理誤差。4.2機床自身誤差對切削加工精度的影響成形運動都會通過切削機床或者其相關(guān)部件、附件來完成,所以機床精度大程度決定產(chǎn)品加工的精度。機床精度受制于機床誤差，而機床誤差項目包含的內(nèi)容就很廣了，比如說機床各種部件磨損所導(dǎo)致的各類誤差。這里面對機床在加工時產(chǎn)生精度的影響相對大一些的應(yīng)該是機床制造出廠時有:主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動鏈誤差。4.2.1主軸回轉(zhuǎn)誤差從理論上，主軸在旋轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)該與主軸的幾何軸線相重合，并且在旋轉(zhuǎn)過程中軸線在空間的位置應(yīng)該保持不變的主軸空間位置。由于誤差因素綜合影響，實際上主軸回轉(zhuǎn)軸線每一時刻具有不斷變化的空間位置，因而就產(chǎn)生了主軸的回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差指的是主軸各瞬間旋轉(zhuǎn)軸線所處的實際位置相對于其旋轉(zhuǎn)軸線的平均變動量。工件在加工后的尺寸精度受主軸的回轉(zhuǎn)誤差直接影響。實際的加工過程中，主軸的回轉(zhuǎn)軸心線隨著切削加工的進行，每一個時刻都是不固定的，這就出現(xiàn)了運動誤差。主軸的回轉(zhuǎn)軸心線運動的誤差表現(xiàn)形式為軸向跳動（竄動）誤差，徑向形狀不規(guī)則引起的跳動誤差和圓周角度變化形成的擺動誤差三種。工件在加工后的形狀、位置精度也受主軸的回轉(zhuǎn)誤差直接影響,主軸的回轉(zhuǎn)誤差也可表現(xiàn)為軸向跳動（竄動）誤差，徑向形狀不規(guī)則引起的跳動誤差和圓周角度變化形成的擺動誤差三種。由于工件在加工過程中對誤差存在敏感的方向,所以加工工件不同的表面時候,主軸的回轉(zhuǎn)誤差的各種形式引起的效果也有比較大的差異，所造成的誤差也就不一樣。比如說,在數(shù)控車床上車孔或光軸外圓,主軸回轉(zhuǎn)誤差三種形式中的半徑方向上的跳動將會使工件的圓形變成近似于橢圓的形狀而產(chǎn)生圓度和圓柱度形狀誤差,而對端面的平面度，沒有卻明顯的影響。再如,在數(shù)控車床上車軸的端面和螺紋,主軸回轉(zhuǎn)誤差三種形式中的軸線方向上的跳動將會出現(xiàn)的螺距尺寸的不穩(wěn)定，而對端面的圓度、外圓內(nèi)孔的尺寸以及圓度和圓柱度卻沒有明顯的影響。4.2.2導(dǎo)軌誤差數(shù)控車床的導(dǎo)軌起著對溜板、尾座、中心架、跟刀架等運動件導(dǎo)向和承受主軸箱、溜板、尾座、中心架、跟刀架等重量作用,它是保持機床上多個部件之間導(dǎo)軌的誤差一般有水平面位置和方向上的導(dǎo)軌誤差、垂直面位置和方向上的導(dǎo)軌誤差以及兩條導(dǎo)軌之間存在的平行度位置誤差。1.導(dǎo)軌水平面位置和方向上的直線度形狀誤差數(shù)控車床導(dǎo)軌水平面位置和方向上的直線度形狀誤差，會將刀尖水平移動時產(chǎn)生偏移Δx，從而形成工件會在X方向上出現(xiàn)偏差，形成半徑尺寸誤差ΔR。此差對數(shù)控車削，會轉(zhuǎn)換成工件在對誤差敏感的表面法線方向上，因此影響很大（此時ΔR=Δx），會產(chǎn)生圓及圓柱度誤差（鞍形或鼓形）。2.導(dǎo)軌垂直面位置和方向上的直線度形狀誤差導(dǎo)軌垂直面位置和方向上的直線度形狀誤差，會將刀尖水平移動時產(chǎn)生偏移ΔZ，從而造成工件在Z方向上出現(xiàn)誤差ΔR≈Δz2/(2R)，因為龍門刨床的工作臺為薄長件，其剛性很差，若床身導(dǎo)軌變形為中凹形，刨出的工件也會是中凹形。3.兩導(dǎo)軌間有平形度位置誤差要是兩導(dǎo)軌間有平形度誤差，導(dǎo)軌將會發(fā)生扭曲，引起刀尖相對于工件在垂直和水平兩方向上都發(fā)生偏移，從而影響到加工精度。數(shù)控車床的主軸軸線高度是L，導(dǎo)軌之間寬度為A，導(dǎo)軌的扭曲量系數(shù)δ，則引起產(chǎn)品半徑的變量為Δr，一般來說，車床L/A≈2/3，而外圓磨床L≈A，所以這項原始位置誤差是不容忽視的。由于δ在縱向移動不同位置處的值有所不同，所以加工出的工件所產(chǎn)生的圓柱度誤差（鞍形、鼓形或錐度等）也不一樣。數(shù)控車床導(dǎo)軌自身精度高低，除了受出廠時的精度參數(shù)和符合程度影響外，還跟長期工作過程中的損耗程度以及機床使用前的安裝精度的影響。特別是大型、重型機床，因其導(dǎo)軌剛性較差，床身會在自重的作用下產(chǎn)生變形，所以，為減少導(dǎo)軌的誤差對加工精度產(chǎn)生的影響，除了提高導(dǎo)軌的制造精度外，還要注意機床的安裝與調(diào)整,適當(dāng)提高導(dǎo)軌的耐磨性。4.2.3傳動鏈誤差傳動鏈傳動誤差就是傳動鏈中傳遞最開始一環(huán)與最后一環(huán)之間所有傳動環(huán)節(jié)的元件之間運動的總誤差。傳動鏈中的傳動總誤差通常不會對平面和圓柱面加工精度產(chǎn)生影響。但是加工時刀具所作的運動和加工工件相對運動有確定的固定內(nèi)聯(lián)系的產(chǎn)品表面上，如車削、磨削螺紋、插齒、滾齒、磨齒，卻成為影響工件切削精度的關(guān)鍵。切削過程中,由許多的傳動元件組成機構(gòu)來完成刀具在工件表面所作成形運動。數(shù)控車床的傳動機構(gòu)造成的誤差,也就形成機床傳動鏈誤差。更多元件組成傳動鏈,機床傳動的路線就越長,傳動鏈總誤差就會更大。4.3刀具、夾具的制造誤差及磨損數(shù)控車削加工時，幾乎所有數(shù)控車床所用車刀結(jié)構(gòu)里刀尖這個點，在實際應(yīng)用的時候是不會真實存在的，它的出現(xiàn)是在編制程序以及加工前對刀方便，而人為設(shè)定出來的假想的理論點，實際上的刀尖帶有很小圓弧半徑的過渡刃。于是在對刀和編程時車刀有兩種方式選擇刀位點位置：其一是切削部刀尖點的假想位置，其二是刀尖位置圓弧過渡刃的中心點。代替刀尖點的切削圓弧的制造刃磨半徑大小在很大程度上影響到零件的加工精度。不同的代替刀尖點的切削圓弧會因半徑引起大小各異的誤差。而相同代替刀尖點的切削圓弧，也會因加工位置不同引起不一樣大小的誤差。隨著所使用刀具的類型不同，獲得加工精度受到刀具存在誤差的影響而存在差異。普通類型刀具(就像普通外圓車刀、普通立銑刀及普通內(nèi)孔鏜刀等)在制造加工時獲得的誤差,對于加工產(chǎn)品的精度幾乎沒有影響；尺寸在出廠時已經(jīng)固定的刀具(比如手工或機械鉸刀、各種尺寸的鉆頭、切槽或切斷用的槽銑刀及各種尺寸各種形狀的拉刀)尺寸所具有誤差,會影響到工件尺寸精度；對于成形加工所用刀具(例如成形加工銑刀、成形車刀以及滾齒機用滾齒刀等)的制造加工誤差,會對產(chǎn)品成形面的尺寸、形狀精度有所影響，加工過程中刀具與工件摩擦所致磨損也會影響到刀具實際軌跡與在被切削零件表面的理論位置之間的差異，從而產(chǎn)生尺寸偏差。裝夾設(shè)備或工具的作用主要是通過外來力量使被切削工件具有正確而固定的擺放狀態(tài),使切削進程更加順暢，切削效果優(yōu)化。因此形狀、位置等產(chǎn)品加工精度主要是很大程度上受裝夾設(shè)備或工具的制造加工過程產(chǎn)生誤差的影響。夾具的制造誤差與磨損也直接影響工件的加工精度，其中以定位原件與刀具導(dǎo)引件影響較大。在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制夾具的制造誤差與磨損。4.4本章小結(jié)本章主要從影響加工精度的三大要素：形狀精度、尺寸精度、位置精度來分析加工誤差的原因。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生誤差的原因主要包含：加工原理誤差、機床自身誤差、刀具、夾具制造及磨損、安裝誤差。結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計，能夠把我們所學(xué)到的理論用于設(shè)計上，能夠提高我們運用知識的能力和獨立思考的的能力，大家可以把自己的想法融入設(shè)計，在設(shè)計中又尋找差距的過程中來不斷提高自己，這一次的設(shè)計檢驗了我們在這一年中的對金屬切削課程的所學(xué)，發(fā)現(xiàn)我們所掌握的程度還遠遠不夠。我的畢業(yè)設(shè)計課題目是基于給定形狀零件加工的成形車刀設(shè)計及加工精度分析。在設(shè)計過程當(dāng)中,我通過查閱有關(guān)資料和運用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識，比如零件圖設(shè)計、金屬切削原理、金屬切削刀具、以及所學(xué)軟件AUTOCAD的運用，合理選擇了成型零件，設(shè)計了成形車刀。我利用此次設(shè)計的機會對以往所有所學(xué)知識加以梳理檢驗，同時也在設(shè)計當(dāng)中發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)的不足從而加以彌補，使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統(tǒng)掌握。由于大量知識的缺乏，設(shè)計編寫時間也比較倉促,所以在設(shè)計中會出現(xiàn)考慮不周全以及不合理的地方，為了早日提高自己，希望在考核和答辯的過程中得到各位指導(dǎo)老師的諒解與批評指正,我將認(rèn)真學(xué)習(xí)改正，謝謝老師。

參考文獻[1].向云紅.數(shù)控車削加工工藝優(yōu)化探析.湖南農(nóng)機.2014[2].閆占輝，劉宏偉.機床數(shù)控技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社.2008：13-15[3].畢承恩.現(xiàn)代數(shù)控機床[M].機械工業(yè)出版社.1991[4].翟照東.數(shù)控車削加工精度預(yù)測模型建立及精度分析[D].吉林大學(xué).2011.[5].蘇會林，董長雙.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與展望[J]，機械研究與應(yīng)用.2005，18(6):25-26[6].盧紅.數(shù)控車削加工計算機仿真技術(shù)的研究[D].武漢：武漢理工大學(xué).2006[7].L.Carrino，G..Giorleo，W.Polini，etal.Dimensionalerrorsinlongitudinalturningbasedontheunifledgeneralizedmechanicsofcuttingapproach.PartⅠ:Three-dimensionaltheory.Int.J.Machinetools&Manufacture.42(2002):1509-1515[8].王霄，劉會霞.虛擬數(shù)控加工過程物理仿真模型的建立[J].計