机械加工精度

1、第5章机械加工精度5.1概述机器质量的好坏取决于零件的加工质量 表面质量加工质量 机械加工精度15.1.1 加工精度的基本概念加工精度-零件几何参数的实际值与理论值相符合的程度。加工误差-零件几何参数的实际值与理论值相偏离的程度。666磨削车削刨削公差带分布中心2加工误差表征了某一种加工方法的加工精度。在生产实践中，加工精度的高低正是用加工误差的大小来评定的。 在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相互位置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中的相互位置关系。而工件和刀具又安装在夹具和机床上。因此在机械加工中，机床、夹具、刀具和工件就构成一个完整的系统即工艺系统。加工精度问题牵涉到整个工

2、艺系统的精度问题。 3在机械加工中：=工件的精度工件+夹具+机床+刀具工艺系统的相互位置+运动轨迹安装、调整运动轨迹制造精度位置精度形状精度尺寸精度工艺系统45.1.2 获得规定的加工精度方法1、获得尺寸精度的方法（1）试切法：试切法就是通过试切-测量-调整-再试切的反复过程来获得尺寸精度的方法。这种方法的效率较低，同时要求操作者有较高的技术水平。在单件及小批生产中常用此法。（2）定尺寸刀具法：用具有一定形状和尺寸的刀具加工零件，使加工表面得到要求的形状和尺寸。例如钻孔、铰孔、拉孔和攻丝等，加工精度与刀具本身的制造精度关系很大。（3）调整法：按工件规定的尺寸预先调整机床、夹具、刀具与工件的相对

3、位置，再进行加工。工件尺寸是在加工时自动获得的，在这种方法中，工件的加工精度在很大程度上取决于调整的精度。此法广泛应用于各类半自动机、自动机和自动线上，适用于成批及大量生产。（4）自动控制法：这种获得尺寸的方法是用测量装置、进给装置和控制系统组成一个自动加工的循环过程，使加工过程中的测量、补偿调整和切削等一系列工作自动完成。52、获得零件的形状精度的方法(1)轨迹法：这种加工方法是依靠刀尖运动轨迹来获得所要求的表面几何形状的。刀尖的运动轨迹取决于刀具和工件的相对运动（成形运动）。用这种加工方法，得到的形状精度取决于成形运动的精度。(2)成形法：机床的某些成形运动被成形刀具的刀刃几何形状所代替。

4、用这种加工方法，形状精度既取决于成形运动的精度，又取决于刀刃的形状精度。(3)展成法：被加工表面是刀刃在相对啮合运动中的包络面。刀刃必须是被加工面的共轭曲线，而作为成形运动的的啮合运动，则必须保持确定的速比关系。为了保证形状精度，必须首先保证各成形运动本身及其相互关系的准确性。各成形运动的相互关系，是指成形运动轨迹的相对位置关系（几何关系）和成形运动速度之间的相互关系。（运动关系）。63、零件各表面相互位置精度对于零件的相互位置精度，主要由机床精度、夹具精度和工件的安装精度来保证。例如，在车床上车削工件端面时，其端面与轴心线的垂直度决定于横向溜板送进方向与主轴轴心线的垂直度。又如在平面上钻孔，

5、孔中心线对于平面的垂直度，决定于钻头送进方向与工作台或夹具定位面的垂直度。 零件的尺寸、几何形状及相互位置这三项精度指标，是紧密相互联系的。例如，为保证轴颈的直径尺寸精度，则该轴颈的圆度形状误差不应超出直径尺寸公差。一般几何形状误差应控制在相应的尺寸公差的l213以内。对于特殊功用的零件，某些表面的几何形状精度，可能有更高的要求。75.1.3 影响加工精度的误差因素加工误差是在加工过程中产生的，因此就应该到制造过程中去找。设计毛坯：（材质、余量、应力）加工方法：（精确、近似）机床：（制造、调整、磨损、热变形）夹、刀、量具：（制造、调整、磨损、受力变形）切削：（切削力、切削热、应力变形）检测：（

6、方法、环境、读数、接触变形）设计要求整个过程都受人文因素、环境（温度、湿度、振动、噪音、自重、气压、时间）的影响。8原始误差原始误差方法误差机床误差夹具误差刀具误差工件安装误差受力变形受热变形刀具磨损应力变形测量误差加工前加工中加工后工件误差9根据科学研究的归纳，可将产生加工误差的主要因素具体分为以下几个方面：(1)工艺系统的几何误差包括机床、夹具、刀具的制造误差和磨损，机床传动链误差以及工件、夹具、刀具的安装误差等。(2)工艺系统力效应产生的误差包括工艺系统弹性及塑性变形产生的误差(即工艺系统的刚度不足或变化所引起的误差)，工件的夹紧误差，离心力和传动力所引起的误差以及工件残余应力引起的误差

7、等。(3)工艺系统热变形产生的误差包括机床、刀具以及工件热变形产生的误差。除了上述三个方面的误差因素以外，还有如加工方法的原理误差、测量误差等亦是影响零件加工精度的很重要的因素。10（4）方法误差：1)仿形法加工齿轮： 齿形=F（rb） rb=0.5mzcos ie: 齿形=f(mz)又 对每一模数m,有一组齿数z1zn,因而产生齿形误差。2)滚切齿轮： 滚刀刀齿是不连续的，所以，实际表面也是不连续的。3)加工模数蜗杆： 114)车外圆： 工件外圆为密集螺线。（5）测量误差测量工件120H11，用度量误差为0.02的量具去测量。 125.2 工艺系统的几何误差5.2.1 机床的几何误差1.主轴

8、的回转误差主轴回转误差可以分为三种基本形式：纯径向跳动；轴向窜动；纯角度摆动。13(1)纯径向跳动对加工精度的影响1）镗孔：设径向跳动在与X轴成角的方向上的直线上作简谐运动，简谐幅值为A。镗刀在角的位置上，偏移了一个距离h。则有：h=Asin（t+0）= Asin（+0），0为初始相位角。则镗刀位置产生的径向误差为=hcos（），将h代入：= Asin（+0）cos（）1415设主轴的简谐运动是在水平方向(0)上，当主轴中心是最大偏移(即0/2，=0，hAsin(+/2)A)时，镗刀尖正好通过其水平位置。 刀再转过一个角时，刀尖轨迹的水平分量可表示为: XRcos+Acos(R+A)cos其垂

9、直分量为 YRsin根据水平分量X及垂直分量Y可得镗刀尖在加工表面上的移动转迹为因此，镗出的孔为椭圆。162)车削振幅h在Z轴上的投影，即振动使车刀跳起Z。则有关系：略去高阶量17(2)轴向窜动对加工精度的影响主轴的轴向窜动对于加工内外圆柱面没有影响，但在车端面时，如果主轴有轴向窜动，则车出的端面与外圆不垂直。其角度为：A-主轴轴向窜动的幅值R-工件切削端面的半径-切削端面的斜角。当R0，在端面中心附近出现一个凸台。18(3)纯角度摆动车外圆：得到一个锥体；镗孔：得到一个椭圆形的孔。192.导轨误差(1)机床导轨在水平面上不平行：-形成锥形或鼓形(2)机床导轨在垂直面上不平行：-形成双曲面，或

10、反映在工件上 203.传动链误差传动链误差会影响成形运动和展成运动的准确性。例：滚刀轴上的齿轮有转角误差1（可以理解为齿距误差或齿距累积误差），则他传动链末端的转角误差为：21传动元件的转角误差乘上总传动比，就等于末端元件的转角误差。i1n被称为误差传递因子。结论： （1）降速设计时，亦即i1，则误差可以缩小；即采用降速设计；（2）最大降速比放在最后一级；（3）传动链越短越好；（4）提高传动元件的精度；（5）消除间隙；（6）采用误差校正机构来提高转动精度。 225.2.2 刀具与夹具误差1、刀具误差(1)定尺寸刀具： 尺寸精度影响被加工零件。(2)成形刀具： 刀具本身的几何形状精度影响被加工零

11、件。(3)刀具的磨损： 被加工零件成锥形或者平均尺寸逐渐增大。2、夹具误差(1)定位元件、刀具引导体 (2)夹具体(3)分度机构、等零件的制造误差。235.2.3调整误差(系统误差)例：加工一批零件得一误差曲线：不产生废品的条件：t+fbT-零件的公差实际分布中心公差带分布中心245.2.4 工件的定位误差定位误差，是指工件在定位时，由于工件位置不准确而在加工过程中引起工序尺寸变化：1.基准不重合引起的定位误差。2.定位元件或定位基准本身有误差产生的定位误差。例：25本应该是：BmaxBmin=TB= TA+ TC但实际上：0.1=0.2+ TC，显然行不通。这就是基准不重合引入了定位误差。5.3 工艺系统力效应产生的误差5.3.1 静、动刚度的概念1、工艺系统在静载荷作用下会产生静变形，载荷越大，变形也就越大。静力与变形的比值称为工艺系统的静刚度：kj=Pj/yj。静刚度是工艺系统本身的属性，与外载荷无关。262、从动力学的观点出发，工艺系统被看做是一个具有一定质量、弹性和阻尼所组成的多自由度机械振动系统。当系统受到变化载荷时，系统就会振动。