機械加工精度概述(ppt 69頁).ppt

1、工藝機械制造的質(zhì)量要求10加工精度，10加工精度，10.1概述10.2工藝系統(tǒng)的幾何誤差10.3工藝系統(tǒng)的應(yīng)力變形10.4工藝系統(tǒng)的熱變形10.5工件殘余應(yīng)力引起的變形，10.1概述加工精度，(通常，形狀誤差限于位置公差，而位置公差限于尺寸公差)，表面粗糙度，波紋度，紋理方向傷痕(劃痕，裂紋，砂眼等)。)和加工精度：加工后零件的實際幾何參數(shù)和理想幾何參數(shù)(尺寸、形狀和表面間的相互位置)的符合程度。加工誤差：零件的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的偏差關(guān)系：兩者從不同的角度評價被加工零件的幾何參數(shù)。加工精度用加工誤差的大小來表示。保證和提高加工精度的問題實際上是限制和減少加工誤差的問題。加工精度，

2、1)尺寸精度將加工表面與其基準(zhǔn)之間的尺寸誤差限制在一定范圍內(nèi)；2)幾何精度限制了加工表面的宏觀幾何誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。3)相互位置精度限制了加工表面與其參考平面之間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。幾何精度和尺寸精度之間有關(guān)系嗎？尺寸精度、形狀精度和位置精度之間的關(guān)系：形狀公差一般限制在位置公差范圍內(nèi)，而位置誤差一般限制在尺寸公差范圍內(nèi)。當(dāng)尺寸精度高時，相應(yīng)的位置精度和形狀精度也高。然而，當(dāng)形狀精度或位置精度高時，相應(yīng)的尺寸精度不一定高，這取決于零件的功能要求。工藝系統(tǒng)：在機械加工中，機床、工具、夾具和工件構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，這就是工藝系統(tǒng)。零件的加工是在

3、由機床、夾具、工具和工件組成的工藝系統(tǒng)中進行的。在工藝系統(tǒng)中，所有直接導(dǎo)致加工誤差的因素都稱為原始誤差。*原始誤差的分類總結(jié)如下：獲得尺寸精度的方法：試切調(diào)整法、定徑刀具法、自動控制法、獲得形狀精度的方法；軌跡形成法、生成法、獲得表面相互位置精度，這是由工件定位和安裝精度決定的；附：獲取零件加工幾何參數(shù)的方法，獲取尺寸精度的基本方法；試切削法，通過試切削測量調(diào)整和重新切削循環(huán)的方法，獲得刀具和工件的正確位置，從而獲得加工表面的尺寸精度。該調(diào)整方法預(yù)先調(diào)整刀具與工件的相對位置，并在一批零件加工過程中保持相對位置不變，以獲得尺寸精度。尺寸工具方法依賴于工具的尺寸來確保加工表面的尺寸。自動控制方法將

4、測量、調(diào)節(jié)和切割機構(gòu)結(jié)合到自動控制系統(tǒng)中，以自動控制加工表面的尺寸要求。獲得表面形狀的基本方法，而軌跡方法依賴于刀頭的軌跡來獲得所需的表面幾何形狀。加工簡單的幾何曲面，如圓柱面、錐面、平面等。成形方法從成形工具的切削刃的形狀獲得所需的表面形狀。當(dāng)成形車刀(砂輪)加工曲面、成形銑刀加工曲面和車削螺紋時，它們的齒形由刀具形狀決定。生成方法依賴于刀具和工件之間的相對嚙合運動，加工表面由嚙合運動中的葉片包絡(luò)面形成。齒輪的軋制、鑲齒、磨削和剃齒；螺紋加工的螺旋曲面成形。10.2、過程系統(tǒng)錯誤，過程錯誤的根本原因是過程系統(tǒng)錯誤，這稱為原始錯誤。10.2.1原理誤差，1。加工原理誤差利用原理上相似的成形運動

5、或近似的刀具輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。加工原理的誤差主要出現(xiàn)在應(yīng)用中一般來說，加工原理的誤差應(yīng)為工件公差的10%-15%，10.2.2調(diào)整誤差，這是由于調(diào)整不準(zhǔn)確造成的。工藝系統(tǒng)調(diào)整有兩種基本形式：(1)試切方法調(diào)整，試切、測量和調(diào)整。影響調(diào)整誤差直至達到規(guī)定尺寸要求的因素：1)測量誤差2)機床進給機構(gòu)的位移誤差3)試切厚度與正式切割厚度之差引起的誤差。試切法調(diào)整加工特點：生產(chǎn)效率低，只適合單件小批量生產(chǎn)。加工前用調(diào)整方法調(diào)整刀具與工件的相對位置。影響調(diào)整誤差的因素有：1)影響試切方法的所有因素；2)定距機構(gòu)的誤差；3)樣品或模板的誤差；4)測量有限試件引起的誤差。調(diào)整方法的加工特點：生產(chǎn)效率

6、高，廣泛使用行程擋塊、行程開關(guān)、夾具，10.2.3機床的幾何誤差，主要來自三個方面：制造、機床本身的磨損。1)主軸旋轉(zhuǎn)誤差2)導(dǎo)軌誤差3)機床傳動誤差，“靈敏方向誤差”、“靈敏方向誤差”、“靈敏方向誤差”，主軸旋轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際旋轉(zhuǎn)線與其理想旋轉(zhuǎn)軸的漂移。取而代之的是平均旋轉(zhuǎn)軸(主軸每個瞬時旋轉(zhuǎn)軸的平均位置)。為便于研究，主軸旋轉(zhuǎn)誤差可分解為三種基本類型：徑向圓跳動、端圓跳動和傾斜擺動。10.2.3機床幾何誤差、主軸旋轉(zhuǎn)誤差、主軸旋轉(zhuǎn)誤差的概念，主軸旋轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響，主軸徑向圓跳動對加工精度(鏜削)的影響為5微米?？紤]最簡單的情況，主軸旋轉(zhuǎn)中心在X方向上以簡單的諧波直線運動，其頻率與

7、主軸轉(zhuǎn)速相同，振幅為2e。那么刀尖的坐標(biāo)值是：其中r是刀尖的車削半徑；主軸角度。顯然，上面的公式是一個橢圓。徑向跳動對車削外圓精度的影響仍在最簡單的情況下考慮，即主軸的旋轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡諧直線運動，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，其振幅為2e。那么刀具尖端的軌跡接近完美圓(圖)。思維：主軸的旋轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡單的調(diào)和直線運動，其頻率是主軸速度的兩倍。被車削的外圓是什么形狀？結(jié)論：主軸徑向跳動影響加工表面的圓度誤差，主軸徑向圓跳動影響加工精度(車削外圓)，主軸端面圓跳動影響加工精度(23微米)，但對圓柱面加工沒有影響。加工端面不平坦且不垂直于圓柱面(例如，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)一次且端面跳動一次時，加工端面類

8、似于螺旋面)；加工螺紋時，會出現(xiàn)螺距周期性誤差。(1)幾何軸相對于平均軸在空間中以一定的錐角運動。如果沿垂直于平均軸的每個截面觀察，它相當(dāng)于幾何軸繞平均軸做偏心運動，但每個截面的偏心率是不同的。因此，無論是車削還是鏜削，都可以獲得正確的氣缸。(2)幾何軸線在某一平面內(nèi)以某一角度擺動。如果頻率與主軸的旋轉(zhuǎn)頻率一致，當(dāng)沿垂直于平均旋轉(zhuǎn)軸的每個截面觀察時，車削表面整體上是一個圓和一個圓柱體。鏜孔時，在垂直于主軸平均軸的每個截面上形成橢圓，橢圓柱作為一個整體進行加工。影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素包括內(nèi)外滾道的圓度誤差、滾動體的形狀和尺寸誤差、滑動軸承(注意切削力的方向)、鏜床非圓孔引起的鏜床主軸徑向跳動

9、、滾動軸承、車床主軸非圓孔引起的車床主軸跳動(注意其頻率特性)，靜壓軸承能使軸承孔或主軸直徑的圓度誤差均勻化。滾道端面的平面度誤差和垂直度誤差為了提高主軸部件的制造精度，對滾動軸承進行了預(yù)緊，使主軸旋轉(zhuǎn)精度不在工件上反映出來，提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的措施如下：磨床采用死點支撐，鏜模鏜孔，10.2.3機床幾何誤差、機床導(dǎo)軌誤差、水平面直線度誤差(彎曲)、垂直面直線度誤差(彎曲)、前后導(dǎo)軌平行度誤差(彎曲)、水平面直線度誤差。引起圓柱度誤差、垂直面直線度誤差(彎曲)、車削和磨削，這是誤差不敏感的方向；它對加工精度影響不大，垂直面內(nèi)的直線度誤差(彎曲)是車削和磨削時誤差不敏感的方向；刨平和平面磨削時，是誤

10、差敏感方向。導(dǎo)致前、后導(dǎo)軌之間的平面度或直線度誤差、平行度誤差(變形),兩條導(dǎo)軌不平行對加工精度有很大影響，導(dǎo)致工件(鞍座、卷筒、錐體等)的形狀誤差。)，以及成形運動之間相對位置誤差的影響。車床縱向?qū)к壟c主軸在水平面上存在平行度誤差，如：導(dǎo)軌與主軸之間的平行度誤差：Hx工件直徑差：D=2L*Hx，工件圓錐運動與成形運動之間相對位置誤差的影響車床縱向?qū)к壟c主軸在垂直面上存在平行度誤差，鞍形(軸截面為雙曲線)，例：導(dǎo)軌與主軸之間的平行度誤差：Hy工件直徑差：D=Hy2/Ro，成形運動之間相對位置誤差的影響車床橫向?qū)к壟c主軸軸線之間存在垂直度誤差。工件端面凹凸的平面度誤差，例如：橫向?qū)к壟c主軸之間的

11、角度：平面度誤差：=(d/2)*tan()，傳動鍵誤差，傳動鏈的傳動誤差是指相互連接的傳動鏈中第一個和最后一個傳動件之間的相對運動誤差。根據(jù)展成原理加工螺紋、齒輪、蝸輪等是影響加工精度的主要因素。傳動元件，如齒輪、蝸輪、蝸桿、螺母等。有制造誤差(主要是影響運動精度的誤差)。當(dāng)傳動元件出現(xiàn)裝配誤差(主要是裝配偏心)和磨損時，它們將破壞正確的運動關(guān)系，并在工件中引起誤差。10.2.3機床傳動鍵誤差的幾何誤差，縮短傳動鏈的長度，提高終端部件的制造精度和安裝精度，采用頻譜分析法找出影響傳動精度的誤差環(huán)節(jié)，補償傳動誤差，提高傳動精度。夾具誤差影響加工位置精度。影響與夾具相關(guān)的位置誤差的因素包括定位誤差和

12、夾具制造誤差通常要求不超過工件相應(yīng)公差的1/3。1)定位誤差；2)刀具導(dǎo)軌(刀具設(shè)置)錯誤；3)夾緊誤差；4)夾具制造誤差；5)夾具安裝錯誤；10.2.4機床的幾何誤差、夾具誤差、定尺工具(鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀、浮動鏜刀塊、拉刀等)的尺寸誤差。)影響加工尺寸誤差，成形刀具和生成刀具的形狀誤差影響加工形狀誤差，刀具磨損影響加工尺寸誤差或形狀誤差，車刀后刀具磨損影響加工尺寸，刀具磨損過程，10.2.5機床幾何誤差刀具誤差，10.3工藝系統(tǒng)應(yīng)力變形，工藝系統(tǒng)在加工誤差敏感方向上的外力與變形之比，工藝系統(tǒng)剛度的定義，公式中k工藝系統(tǒng)剛度；Fp切割阻力；y加工系統(tǒng)位移(切削力作用下的位移)。工藝系統(tǒng)應(yīng)力

13、變形，工藝系統(tǒng)應(yīng)力變形引起的加工誤差，其中k為工藝系統(tǒng)剛度；kjc機床的剛度；kjj夾具的剛度；Kd工具剛度；Kg工件剛度。工藝系統(tǒng)的應(yīng)力變形等于工藝系統(tǒng)各部件應(yīng)力變形的疊加。由此，可以推導(dǎo)出工藝系統(tǒng)剛度與工藝系統(tǒng)各部件剛度之間的關(guān)系：(1)工藝系統(tǒng)剛度的計算公式，表明當(dāng)工件和刀具形狀簡單時，其剛度可用材料力學(xué)公式計算；(2)當(dāng)剛度由實驗方法確定時，可適當(dāng)簡化(忽略小變形部分)、機械變形引起的加工誤差和yjc機床的總變形；Fp切割阻力；ktj機床前中心的剛度；kwz機床后中心的剛度；kdj機床夾具的剛度：工件的總長度；x從刀尖到工件左端的距離。機床誤差使加工后的工件鞍形(非常好)，而加工誤差引

14、起機床應(yīng)力變形、yg工件變形；工件材料的彈性模量，工件截面的慣性矩；Fp、l和x的含義與以前相同，由于工件變形，工件被加工成鼓形(工件剛性差)，由應(yīng)力變形引起的加工誤差，由機床變形和工件變形引起的加工誤差，以及加工系統(tǒng)的剛度。根據(jù)上述公式，測量車床的前中心、后中心和刀架的剛度，并確定工件的材質(zhì)和尺寸，從而可以按z計算，其中切削條件系數(shù)g為工件圓度誤差；m毛坯圓度誤差；k工藝系統(tǒng)剛度；誤差重映射系數(shù)。以橢圓截面車削為例，表明，是一個恒定的切削力，當(dāng)工件材料的硬度均勻，刀具的切削條件和進給速度固定時，誤差就反映出來，由于工藝系統(tǒng)的應(yīng)力變形，毛坯誤差部分地反映在工件上。這種現(xiàn)象稱為“誤差反射”，誤差

15、反射系數(shù)可以用誤差反射系數(shù)來表示，它與系統(tǒng)剛度成反比。從前面的公式中，我們可以得出：在機械加工中，誤差反射系數(shù)通常小于1。誤差反射的影響可以通過多次刀路來消除。從以上分析可以看出，當(dāng)工件毛坯有形狀誤差或相互位置誤差時，加工后也會有類似的加工誤差。在批量生產(chǎn)中，用調(diào)整方法加工一批工件時，如果毛坯直徑不同或硬度不均勻，也會出現(xiàn)類似的情況。上述分析僅考慮靜態(tài)剛度。實際上，加工過程受許多因素的影響，如毛坯的橢圓形狀和相應(yīng)切削深度的變化，這使得平均切削力疊加一個頻率為工件轉(zhuǎn)速兩倍的簡諧激振力，并使系統(tǒng)產(chǎn)生強迫振動。因此，實際結(jié)果將不同于上述分析。夾緊力效應(yīng)，a) b)薄壁套筒的夾緊變形，薄壁工件的磨削，

16、例：薄壁套筒的夾緊變形：增加開口套筒，另一個例：磨削薄壁工件：增加橡膠墊，龍門銑梁變形，例：龍門銑梁，龍門銑梁變形轉(zhuǎn)移，龍門銑梁變形補償，重力影響，解決方案1:重量轉(zhuǎn)移，解決方案2:變形補償，傳動理論上不會出現(xiàn)圓度誤差(但會出現(xiàn)圓柱度誤差)，這將容易導(dǎo)致強迫振動。解決方案是：雙銷傳動，慣性力影響，類似于傳力：靜動態(tài)平衡，減少工藝系統(tǒng)應(yīng)力變形的方法，合理設(shè)計部件結(jié)構(gòu)和截面形狀，封閉的整體箱體結(jié)構(gòu)，提高連接面接觸剛度(表面粗糙度，提高接觸質(zhì)量，預(yù)加載)，軸承零件的不同安裝方法，轉(zhuǎn)塔車床導(dǎo)桿，采用輔助支撐(中心架、刀架、鏜桿支撐等)。)，采用合理的裝夾和加工方法，采用合理的刀具角度和切削參數(shù)，分組毛坯，使加工余量均勻。10.4工藝系統(tǒng)熱變形概述。在精密加工和大工件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差約占總誤差的40.70%，工藝系統(tǒng)各部分在溫度場中的溫度分布處于單位時間熱平衡。系統(tǒng)的輸入熱量是相等的，長度：直徑：示例：400毫米長的絲杠，加工過程中的溫升1，熱伸長：10.4加工系統(tǒng)熱變形工件的熱變形效應(yīng)，其中x為變形撓度；l和s工件的原始長度和厚度；工件材料的線膨脹系數(shù)；溫度上升。板材工件在單面加工過程中的熱變形大于精密導(dǎo)軌的直線度要求。結(jié)果：加工時上表面受熱，工件向上拱起，