第四章 机械加工质量及其控制.ppt

第四章是关于加工质量及其控制。本章的总结是机械产品的质量取决于零件的加工质量和产品的装配质量。机械零件的加工质量是整机质量的基础。机械零件的加工质量一般用两个重要指标来表示：加工精度和加工表面质量。其水平将直接影响整机的使用性能和寿命。机械产品加工的首要任务是保证零件的加工质量要求。本章重点介绍影响加工精度和表面质量的因素及其控制方法。内容概要，4.1，4.2，4.3，4.4，总结了加工精度的影响因素和控制加工误差的综合分析，加工表面质量的影响因素和加工过程中振动与控制的控制，4.5，第一节总结，加工质量包括几何参数质量和表面物理机械参数质量。几何参数的尺寸精度、宏观几何精度和位置精度属于加工精度的范畴，而表面物理机械参数的质量和微观几何精度属于加工表面质量的范畴。随着机器速度和负载的增加以及自动化生产的需要，对机器性能的要求也在不断提高，因此保证机器零件更高的加工精度变得越来越重要。我们在实际生产中经常遇到和需要解决的大多数工艺问题也是加工精度问题。研究加工精度的目的是研究加工系统中各种误差的物理本质，掌握其变化的基本规律，分析工艺系统中各种误差与加工精度的关系，寻求提高加工精度的途径，以保证零件的加工质量。零件加工表面的质量决定了机器的性能和使用寿命。对机械零件的加工表面和表层进行了加工表面质量的分析和研究。第一节总结了加工精度是指加工后实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。(1)零件的尺寸精度：加工零件的实际尺寸与零件的理想尺寸相一致的程度。(2)零件的形状精度：加工零件的实际形状与零件的理想形状相符的程度。(3)零件的位置精度：被加工零件的实际位置与零件的理想位置相匹配的程度。(1)加工精度，(1)加工精度和加工误差的概念：实际加工不能与理想零件完全一致，总会有不同尺寸的偏差。加工后零件实际几何参数与理想几何参数的偏差程度称为加工误差。加工误差表示加工精度。在生产实践中，通过控制加工误差来保证加工精度。加工精度和加工误差用于从两个角度评价零件的几何参数。所谓保证和提高加工精度的问题是限制和减少加工误差的问题。(1)加工精度的概念，以及获得工件尺寸精度的方法包括：试切法、调整法、定径工具法、自动控制法，(1)试切法：调整-试切-测量计算-调整，重复几次，直到试切尺寸满足要求。主要影响因素有：测量精度、微进给机构精度和刀具切削性能。可以实现高精度。第一节概述，1。加工精度，(2)获得加工精度的方法。获得工件尺寸精度的方法包括：试切法、调整法、定尺寸刀具法和自动控制法。第一部分概述，1。加工精度，(2)获得加工精度的方法，(2)调整方法：首先，调整刀具和工件的相对位置，并要求该位置在一批零件加工过程中保持不变。如多工具机床、六角自动车床等。影响因素与第一部分概述了零件的加工表面实际上不是理想的光滑表面，并且它具有不同程度的表面缺陷，例如表面粗糙度、冷硬化、裂纹等。虽然只有很薄的一层(几微米33，354几十微米)，但它都会错综复杂地影响机械零件的耐磨性、耐腐蚀性、匹配质量和疲劳强度，从而影响产品的使用性能和使用寿命。因此，必须给予足够的重视。加工表面质量(1)表面质量的概念，零件的表面质量，表面粗糙度，表面波纹度，表面物理和机械性能的变化，表面微观几何误差，表面层冷硬化，表面层残余应力，表面层金相组织的变化，加工表面质量是指零件加工表面层产生的物理和机械性能的变化和表面层微观几何误差，也称为表面完整性，主要包括表面层微观几何和表面层物理和机械性能。(1)表面质量的概念，零件的表面质量，粗糙度过大或过小都不耐磨，适度的冷硬化可以提高耐磨性，(2)对疲劳强度、耐磨性、耐腐蚀性、加工精度的影响，粗糙度越大，疲劳强度越差，适度的冷硬化，残余压应力可以提高疲劳强度，粗糙度越大，加工精度越低。残余应力越大，加工精度越低，粗糙度越大，耐腐蚀性越差。压应力提高了耐腐蚀性，而拉应力降低了耐腐蚀性。第一节总结了以上几个方面。第二节机械加工的表面质量。在机械加工中，零件表面之间的尺寸、几何形状和相对位置的形成取决于切削运动过程中工件和刀具位置之间的关系。零件的加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的系统中进行的。这个系统就是过程系统。过程系统中的误差称为原始误差。原始误差是加工误差的根本原因。原始误差的存在导致过程系统的部件之间的位置关系或速度关系偏离理想状态，从而导致被加工零件的加工误差。在第二节中，加工精度的影响因素和控制被称为过程系统静态误差，如果在加工前存在原始误差，即在没有切削载荷的情况下进行检查。如果存在切削载荷，则称之为过程系统动态误差。第二节加工精度的影响因素及控制，原理误差：指采用近似成形运动、近似叶片形状等引起的加工误差。车削螺纹、齿轮加工、齿轮滚刀、模块铣刀等。在机械加工中，采用近似成形运动或近似叶片形状进行加工。虽然会有一定的原理误差，但可以简化机床结构，减少刀具数量。只要加工误差能控制在允许的制造公差范围内，就可以采用近似加工方法。原始误差、工艺系统静态误差、工艺系统动态误差、调整误差、机床误差、刀具制造误差、夹具误差、加工原理误差、工件夹紧误差、工艺系统应力变形、刀具磨损、残余应力引起的变形、测量误差、工艺系统热变形、第二段加工精度的影响因素和控制、加工前、加工中、加工后、第二段加工精度的影响因素和控制，第一，工艺系统的几何误差对加工精度的影响。工艺系统的几何误差主要指机床、夹具和刀具本身制造过程中产生的误差，使用中的调整误差和磨损误差，以及工件的定位误差等。这些原始误差将不同程度地反映在待加工的工件上，形成零件的加工误差。在机械加工中，刀具相对于工件的成形运动通常由机床完成。工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床误差的来源包括：机床本身的制造、磨损和安装。第二部分，加工精度的影响因素及控制。工艺系统的几何误差对加工精度的影响：2.机床的几何误差。理论上，当机床主轴旋转时，旋转轴的空间位置是固定的，即其瞬时速度为零。然而，在实际的主轴系统中有各种影响因素，它们改变主轴旋转轴的位置。主轴旋转误差：主轴实际旋转轴到理想旋转轴的最大位置变化。主轴旋转误差被分解成三种不同形式的误差：径向圆跳动、轴向跳动和角摆动。(1)主轴旋转误差，第二段加工精度的影响因素及控制，工艺系统几何误差对加工精度的影响，(1)机床几何误差，(1)主轴旋转误差，第二段加工精度的影响因素及控制，工艺系统几何误差对加工精度的影响，(1)机床几何误差，(1)主轴旋转误差，第二段加工精度的影响因素及控制，第一， 加工系统的几何误差对加工精度的影响，(1)机床的几何误差，(1)导轨在水平面上的直线度误差对加工精度的影响。 导轨是确定机床主要部件相对位置关系的基准，也是运动的基准。(2)导轨误差，第二段加工精度的影响因素及控制，第一，工艺系统的几何误差对加工精度的影响，(1)机床的几何误差，当导轨在水平面上有直线度误差y时，刀具相对于工件在导轨全长上的正确位置将产生y偏移，导致工件半径的R=y误差。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)，对加工精度影响最大。敏感误差方向：加工误差对加工精度影响最大的方向是敏感误差方向。当原始误差方向正好是加工表面的法线方向时，产生的加工误差最大。但是，当原始误差的方向正好是加工表面的切线方向时，所引起的加工误差是最小的，通常可以忽略。1)导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响，2)导轨误差，第二段加工精度的影响因素及控制，1)加工系统的几何误差对加工精度的影响，1)机床的几何误差，2)导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度的影响， 导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响很小，一般可以忽略不计。 (2)第二节导轨误差、影响因素及加工精度的控制，1。工艺系统的几何误差对加工精度的影响，(1)机床的几何误差，(2)导轨间平行度误差对加工精度的影响，(2)第二节导轨误差、影响因素及加工精度的控制，1。工艺系统的几何误差对加工精度的影响，(1)机床的几何误差，传动链误差：指传动链末端传动件的相对运动误差。对于一些曲面加工，如螺纹车削、滚齿和插齿，为了保证工件的精度，工件和刀具之间的运动必须有精确的速比关系。当传动链中的每个传动元件(如齿轮、蜗轮、蜗杆等)存在制造误差、装配误差和磨损时。)，它会破坏正确的运动关系，影响刀具和工件之间相对运动的正确性，并使工件产生误差。通常，它是通过传动链末端元件的角度误差来测量的。机床传动链的误差是影响表面加工精度的主要原因之一。传动链的误差可以通过提高传动件的制造精度和装配精度，降低制造成本来减小(3)传动链误差，(2)加工精度的影响因素及控制，(1)工艺系统的几何误差对加工精度的影响，(1)机床的几何误差，(2)加工精度的影响因素及控制，(1)工艺系统的几何误差对加工精度的影响，(2)工艺系统的其他几何误差，(1)刀具误差，(2)夹具误差，(3)测量误差，(4)调整误差，第二节是加工精度的影响因素及控制。第二部分是机械变形对加工精度的影响。在切削力、传递力、惯性力、夹紧力和重力的作用下，加工系统会产生相应的变形(弹性变形和塑性变形)和振动。这种变形和振动会破坏刀具和工件之间的成形运动、位置关系和速度关系，还会影响切削运动的稳定性，从而引起各种加工误差。例如，当车削刚性差的工件时，工件会在切削力的作用下变形，加工后的工件将具有细端粗中间的腰鼓形。如果工件的刚性很好，而机床的刚性很差，机床变形引起的“退刀”现象，会使工件变成大端小中间的马鞍形。可见，加工系统的应力变形是加工中一个非常重要的误差源，严重影响工件的加工精度。过程系统的机械变形通常是弹性变形。一般来说，加工系统抵抗弹性变形的能力越强，加工精度越高。在机械加工中，加工系统在外力的作用下会产生相应的变形，导致工件的加工误差。过程系统在外力作用下的变形不仅取决于力，还取决于过程系统的刚度。第二部分是加工精度的影响因素及控制。第二部分是工艺系统的机械变形对加工精度的影响。第一部分是关于加工系统的刚度，加工系统刚度：的误差敏感方向上的切削力Fp与加工系统在该方向上的变形Y的比率。被称为工艺系统的刚度KxKx=Fp/y(N/mm)，在某一位置施加到工艺系统的力所产生的变形Y应该是在该位置施加到工艺系统的每个组成环节的力所产生的变形的代数和，即Y系列=Y机床Y工具Y夹Y工件，第二部分中的加工精度的影响因素和控制，以及力变形对工艺系统的加工精度的影响。某一位置工艺系统的力所产生的变形Y应为该位置工艺系统各组成环节所产生的变形的代数和，即Y系统=Y机床Y刀具Y夹具Y工件，而K系统=Fp/y系统，K机床=Fp/y机床，K刀具=Fp/y刀具，K夹具=Fp/y夹具，K工件=Fp/y工件，K系统。 工艺系统的刚度主要取决于薄弱环节的刚度，(1)工艺系统的刚度，(1)应力点位置变化引起的工件形状误差，(2)加工精度的影响因素及控制，(2)工艺系统的应力变形对加工精度的影响，(2)工艺系统的刚度对加工精度的影响，例如， 如果在车床中心之间加工低刚度的细长杆，加工系统的位移取决于工件的变形，其刚度为：如果在车床中心之间加工高刚度的短粗光轴，加工系统的总位移取决于头/尾架和刀架(包括刀具)K系统的位移，1。 应力点位置的变化引起的工件形状误差，2。加工精度的影响因素及控制。工艺系统的应力变形对加工精度的影响。工艺系统刚度对加工精度的影响。当车削有锥度误差的毛坯时，加工表面上一定有锥度误差。待加工表面上有什么样的误差，也一定有变化的切削力作用于加工系统，使其应力和变形相应变化。对于有圆度误差的毛坯加工，2。错误重映射现象，2。加工精度的影响因素及控制。工艺系统机械变形对加工精度的影响。工艺系统刚度对加工精度的影响，误差重映射系数：加工前后的误差比，称为误差重映射系数，表示误差重映射的程度。误差重新映射系数与K系统成反比，表明加工系统的刚度越大，误差重新映射系数越小，加工后重新映射到工件上的误差值越小。CFy-径向切削力系数F进给YFZ-进给指数，2。错误重复现象，2。加工精度的影响因素及控制。工艺系统机械变形对加工精度的影响，2。工艺系统刚度对加工精度的影响。当工件表面加工精度要求较高时，需要多次切削以满足加工要求。第一次切割的重新映射系数为1；第二次切割的重映射系数为2；那么加工表面的总重新映射系数是：=123因为每个重新映射系数小于1，所以总重新映射系数将是非常小的值。误差重映射规则：工件加工后的误差与加工前的误差相对应，其形状误