機(jī)械加工精度概述(ppt 69頁(yè)).ppt

1、工藝機(jī)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(shí)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(shí)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(píng)價(jià)被加工零件的幾何參數(shù)。加工精度用加工誤差的大小來(lái)表示。保證和提高加工精度的問(wèn)題實(shí)際上是限制和減少加工誤差的問(wèn)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(shí)，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(shí)，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(jī)械加工中，機(jī)床、工具、夾具和工件構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，這就是工藝系統(tǒng)。零件的加工是在

3、由機(jī)床、夾具、工具和工件組成的工藝系統(tǒng)中進(jìn)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(dòng)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(guò)試切削測(cè)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(duì)位置，并在一批零件加工過(guò)程中保持相對(duì)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(lái)確保加工表面的尺寸。自動(dòng)控制方法將

4、測(cè)量、調(diào)節(jié)和切割機(jī)構(gòu)結(jié)合到自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以自動(dòng)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(lái)獲得所需的表面幾何形狀。加工簡(jiǎn)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(shí)，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(duì)嚙合運(yùn)動(dòng)，加工表面由嚙合運(yùn)動(dòng)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(guò)程系統(tǒng)錯(cuò)誤，過(guò)程錯(cuò)誤的根本原因是過(guò)程系統(tǒng)錯(cuò)誤，這稱為原始錯(cuò)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(yùn)動(dòng)

5、或近似的刀具輪廓進(jìn)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(lái)說(shuō)，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(cè)量和調(diào)整。影響調(diào)整誤差直至達(dá)到規(guī)定尺寸要求的因素：1)測(cè)量誤差2)機(jī)床進(jìn)給機(jī)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(diǎn)：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(duì)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(jī)構(gòu)的誤差；3)樣品或模板的誤差；4)測(cè)量有限試件引起的誤差。調(diào)整方法的加工特點(diǎn)：生產(chǎn)效率

6、高，廣泛使用行程擋塊、行程開(kāi)關(guān)、夾具，10.2.3機(jī)床的幾何誤差，主要來(lái)自三個(gè)方面：制造、機(jī)床本身的磨損。1)主軸旋轉(zhuǎn)誤差2)導(dǎo)軌誤差3)機(jī)床傳動(dòng)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(shí)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(gè)瞬時(shí)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(dòng)、端圓跳動(dòng)和傾斜擺動(dòng)。10.2.3機(jī)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(duì)加工精度的影響，主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度(鏜削)的影響為5微米?？紤]最簡(jiǎn)單的情況，主軸旋轉(zhuǎn)中心在X方向上以簡(jiǎn)單的諧波直線運(yùn)動(dòng)，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(gè)橢圓。徑向跳動(dòng)對(duì)車削外圓精度的影響仍在最簡(jiǎn)單的情況下考慮，即主軸的旋轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，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(jiǎn)單的調(diào)和直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)影響加工表面的圓度誤差，主軸徑向圓跳動(dòng)影響加工精度(車削外圓)，主軸端面圓跳動(dòng)影響加工精度(23微米)，但對(duì)圓柱面加工沒(méi)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(dòng)一次時(shí)，加工端面類

8、似于螺旋面)；加工螺紋時(shí)，會(huì)出現(xiàn)螺距周期性誤差。(1)幾何軸相對(duì)于平均軸在空間中以一定的錐角運(yùn)動(dòng)。如果沿垂直于平均軸的每個(gè)截面觀察，它相當(dāng)于幾何軸繞平均軸做偏心運(yùn)動(dòng)，但每個(gè)截面的偏心率是不同的。因此，無(wú)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(dòng)。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(gè)截面觀察時(shí)，車削表面整體上是一個(gè)圓和一個(gè)圓柱體。鏜孔時(shí)，在垂直于主軸平均軸的每個(gè)截面上形成橢圓，橢圓柱作為一個(gè)整體進(jìn)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(dòng)體的形狀和尺寸誤差、滑動(dòng)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(dòng)

9、、滾動(dòng)軸承、車床主軸非圓孔引起的車床主軸跳動(dòng)(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(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行了預(yù)緊，使主軸旋轉(zhuǎn)精度不在工件上反映出來(lái)，提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的措施如下：磨床采用死點(diǎn)支撐，鏜模鏜孔，10.2.3機(jī)床幾何誤差、機(jī)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(duì)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(shí)誤差不敏感的方向；刨平和平面磨削時(shí)，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(duì)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(yùn)動(dòng)之間相對(duì)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(yùn)動(dòng)與成形運(yùn)動(dòng)之間相對(duì)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(yùn)動(dòng)之間相對(duì)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(dòng)鍵誤差，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差是指相互連接的傳動(dòng)鏈中第一個(gè)和最后一個(gè)傳動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)元件，如齒輪、蝸輪、蝸桿、螺母等。有制造誤差(主要是影響運(yùn)動(dòng)精度的誤差)。當(dāng)傳動(dòng)元件出現(xiàn)裝配誤差(主要是裝配偏心)和磨損時(shí)，它們將破壞正確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并在工件中引起誤差。10.2.3機(jī)床傳動(dòng)鍵誤差的幾何誤差，縮短傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)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(dòng)精度的誤差環(huán)節(jié)，補(bǔ)償傳動(dòng)誤差，提高傳動(dòng)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(guò)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(cuò)誤；3)夾緊誤差；4)夾具制造誤差；5)夾具安裝錯(cuò)誤；10.2.4機(jī)床的幾何誤差、夾具誤差、定尺工具(鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀、浮動(dòng)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(guò)程，10.2.5機(jī)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(jī)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(jì)算公式，表明當(dāng)工件和刀具形狀簡(jiǎn)單時(shí)，其剛度可用材料力學(xué)公式計(jì)算；(2)當(dāng)剛度由實(shí)驗(yàn)方法確定時(shí)，可適當(dāng)簡(jiǎn)化(忽略小變形部分)、機(jī)械變形引起的加工誤差和yjc機(jī)床的總變形；Fp切割阻力；ktj機(jī)床前中心的剛度；kwz機(jī)床后中心的剛度；kdj機(jī)床夾具的剛度：工件的總長(zhǎng)度；x從刀尖到工件左端的距離。機(jī)床誤差使加工后的工件鞍形(非常好)，而加工誤差引

14、起機(jī)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(jī)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(cè)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(jì)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(gè)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(jìn)給速度固定時(shí)，誤差就反映出來(lái)，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(lái)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(jī)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(guò)多次刀路來(lái)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(shí)，加工后也會(huì)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(shí)，如果毛坯直徑不同或硬度不均勻，也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。上述分析僅考慮靜態(tài)剛度。實(shí)際上，加工過(guò)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(gè)頻率為工件轉(zhuǎn)速兩倍的簡(jiǎn)諧激振力，并使系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。因此，實(shí)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(kāi)口套筒，另一個(gè)例：磨削薄壁工件：增加橡膠墊，龍門(mén)銑梁變形，例：龍門(mén)銑梁，龍門(mén)銑梁變形轉(zhuǎn)移，龍門(mén)銑梁變形補(bǔ)償，重力影響，解決方案1:重量轉(zhuǎn)移，解決方案2:變形補(bǔ)償，傳動(dòng)理論上不會(huì)出現(xiàn)圓度誤差(但會(huì)出現(xiàn)圓柱度誤差)，這將容易導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)。解決方案是：雙銷傳動(dòng)，慣性力影響，類似于傳力：靜動(dòng)態(tài)平衡，減少工藝系統(tǒng)應(yīng)力變形的方法，合理設(shè)計(jì)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(chǎng)中的溫度分布處于單位時(shí)間熱平衡。系統(tǒng)的輸入熱量是相等的，長(zhǎng)度：直徑：示例：400毫米長(zhǎng)的絲杠，加工過(guò)程中的溫升1，熱伸長(zhǎng)：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(zhǎng)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(guò)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(shí)上表面受熱，工件向上拱起，