机械加工精度课件

1、1.第三章加工精度及其控制(通常形状误差在位置公差范围内，而位置公差在尺寸公差范围内)，表面粗糙度波纹度和纹理方向伤痕(划痕、裂纹、砂眼等)。)，加工质量的内容，2，31概述，1。加工精度：加工后零件的实际几何参数接近理想几何参数。符合度越高，加工精度越高，实际生产中的零件不能完全满足理想要求。2.加工误差：指加工后实际几何参数(尺寸、形状和表面间的相互位置)与理想几何参数的偏差程度，为保证产品的性能分析，允许有一定的加工误差。3.它们之间的关系：它们从不同的角度评估加工零件的几何参数。加工精度用加工误差的大小来表示。保证和提高加工精度的问题实际上是限制和减少加工误差的问题。加工精度的合理公式

2、：一般来说，加工精度越高，加工成本越高，生产效率越低。因此，设计者应根据零件的使用要求，合理规定零件的加工精度，努力提高生产率，降低成本。5.工艺系统：在加工过程中，机床、刀具、夹具和工件形成一个完整的系统，即工艺系统。6.原始误差：过程系统中的各种误差称为原始误差。研究加工精度的目的是找出各种原始误差的物理和力学性质及其对加工精度的影响，掌握控制加工误差的方法，获得预期的加工精度，必要时找出进一步提高加工精度的方法。4、1、原始误差分类、原始误差构成、2、影响加工精度的因素、5、2、误差敏感方向、(4-1)、(4-2)，显然，工艺系统的原始误差方向对加工精度有不同的影响。对加工精度影响最大的

3、方向称为误差敏感方向。误差敏感方向通常是通过切削点的加工表面的法线方向。车削工具如图6所示。用物理学和力学原理研究加工精度，分析一个或几个因素对加工精度影响的方法。单因素与加工误差的关系通常是通过分析、计算、试验和实验得到的。根据生产一批工件的实例结果，采用数理统计方法进行数据处理。它用来控制正常的过程。当出现质量问题时，可以判断错误的性质，找出错误的规律。1.单因素分析和2。统计分析。在实际生产中，这两种方法经常结合使用。首先，利用统计分析方法找出误差的发生规律，初步判断加工误差的可能原因。然后，通过单因素分析和实验，快速有效地找出影响加工精度的主要原因。7是指使用近似成形运动或近似边缘轮廓

4、引起的误差。32工艺系统几何精度对加工精度的影响，1。加工原理误差，8，9，2。调整误差、测量误差。机床进给机构的位移误差。距离机构错误。样本或模板错误。测量有限样本引起的误差。试切法和调整法，1。试切法(图一):用于单件和小批量生产。调整方法(图二):用于大规模生产，10。3.机床误差、(1)机床导轨误差、1。导轨精度及其对加工精度的影响导轨精度：机床导轨副运动部件的实际运动方向与理想运动方向的重合度它们之间的偏差值称为导向误差。导轨是确定机床主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，其误差直接影响被加工工件的精度。包括：导轨在水平面上的直线度、导轨在垂直面上的直线度、前后导轨的平行度(扭曲度

5、)、平行度，11，12，1)导轨在水平面上的直线度(弯曲度)对车床和外圆磨床零件的形状精度有很大的影响，因为刀头在加工表面径向上相对于工件旋转轴的变化是敏感的。车床导轨在水平面内弯曲后，刀具在纵向进给时不能平行于工件轴线。因此，在工件的表面上形成形状误差。当导轨向后凸起时，工件会产生鞍形误差。当导轨向前突出时，工件会产生鼓形误差。13，2)导轨在垂直面上的直线度(弯曲度)。垂直面内的直线度误差对车床影响很小，可以忽略不计。但对于刨床、铣床和导轨磨床来说，导轨在垂直面上的直线度误差会直接反映在工件上。14，3)前后导轨平行度(变形)，普通车床：磨床：以车床为例，15，2。导轨导向精度的影响因素，

6、1)导轨制造误差，2)导轨安装误差：适用于长刨床、铣床和导轨磨床。它们的床导轨是细长的结构，刚性差，在自重的作用下容易变形。如果安装不正确或基础不良，导轨会弯曲变形。3)导轨磨损：由于使用程度不同，受力不均，机床使用一段时间后，导轨各段的磨损量不同。同一截面上各导轨面的磨损量不相等。16，3，提高导轨精度的措施，制造误差设计和制造机床时，应从结构、润滑和保护装置方面采取措施提高导轨精度。安装误差安装机床时，要校正水平，保证基础质量。使用磨损误差时，注意调整导轨配合间隙，保证良好的润滑和维护。17，(2)主轴旋转误差，1旋转精度：机床主轴旋转时，实际旋转轴与理想旋转轴的重合度。旋转误差：机床主轴

7、旋转时，实际旋转轴偏离理想旋转轴。机床主轴是安装工件或刀具并传递主要切削运动的重要零件，其旋转精度主要影响零件加工表面的几何形状精度、位置精度和表面粗糙度。2.误差原因：由于制造误差、配合质量、润滑条件以及轴承、轴颈、轴承座等转动过程中的动态因素的影响。瞬时旋转轴的空间位置周期性地变化。3理想旋转轴：它客观存在，但无法确定，通常被平均旋转轴代替。18，4分类：径向圆跳动，端面圆跳动，倾角摆动，19，5。主轴旋转误差对加工精度的影响，主轴径向圆跳动对加工精度(镗削)的影响，考虑最简单的情况，主轴旋转中心在Y方向做简单的谐波直线运动，其频率与主轴转速相同，其振幅为2e。那么刀尖的坐标值是：其中r是

8、刀尖的车削半径；主轴角度。显然，钻孔是一个椭圆。20、21、径向跳动对车削外圆精度的影响、考虑到最简单的情况，主轴的旋转中心在Y方向上以简单的谐波直线运动，其频率与主轴的转速相同，振幅为2e。那么刀具尖端轨迹接近于一个完美的圆。结论：车削外圆时，主轴径向跳动基本不影响加工面的加工误差，主轴径向跳动影响加工精度(车削外圆)，22、23、主轴端面跳动影响加工精度，加工端面不平整且不垂直于圆柱面；加工螺纹时，会出现螺距周期性误差。24、主轴倾斜摆动对加工精度的影响，几何轴线的圆锥运动在空间上与平均轴线成一定的圆锥角。如果沿垂直于平均轴的每个截面观察，它相当于几何轴绕平均轴做偏心运动，但每个截面的偏心

9、率是不同的。因此，无论转向影响主轴旋转精度的主要因素是滑动轴承的切削力，镗床(图2)随主轴旋转而旋转，主轴直径总是在固定位置与轴承孔内表面的不同部位接触，因此轴承孔的圆度对主轴旋转精度影响最大，而轴颈的圆度影响很小。在车床上(图1)，切削力的方向基本不变，主轴颈在不同位置与轴承内孔的固定部分接触。因此，主轴颈在轴承处的圆度是影响主轴旋转精度的主要因素，而轴承孔的圆度影响不大。1)轴承误差的影响，26、3)与轴承匹配的零件误差的影响，2)轴承间隙的影响，这也对旋转精度有影响。主轴工作时，如果轴承间隙过大，油膜厚度会增加，油膜承载力会降低。当工作条件(负载、速度等)改变时。)变化时，油楔厚度将发生

10、很大变化，主轴轴漂移将增加。由于轴承的内圈、外圈或轴瓦很薄，受力后容易变形，配合轴颈或箱体支撑孔的圆度误差会导致轴承套圈或轴瓦变形，造成圆度误差。与轴承套圈端面相匹配的零件，如轴肩、过渡套、套筒端盖、螺母等。如果存在平面度误差或不垂直于主轴的旋转轴，会使轴承套圈的滚道倾斜，并导致主轴旋转轴的径向和轴向漂移。箱体前后轴承孔与主轴前后轴承轴颈的同轴度将导致轴承内外圈的相对倾斜，这也将导致主轴旋转轴的偏移。27，4)主轴转速的影响，由于主轴部件的质量不平衡，机床的随机振动和旋转轴的不稳定性随着主轴转速的增加而增加，使得主轴的旋转精度在一定的速度范围内较高，当超过这个范围时，误差较大。5)主轴系统的径

11、向刚度和热变形不相等，主轴系统的刚度在不同方向上往往不相等。当主轴上的外力方向随着主轴的旋转而改变时，主轴轴线将由于不一致的变形而漂移。当机床工作时，主轴系统的温度将升高，导致主轴轴向膨胀和径向位移。由于轴承的径向热变形不相等，前后轴承的热变形不同，主轴在装卸工件和测量时必须停止，这将引起主轴旋转轴的位置变化和漂移，影响主轴旋转精度。提高主轴回转精度的措施1)要提高主轴部件的制造精度，首先要提高轴承的回转精度，其次要提高轴承配套的箱体支撑孔、主轴轴颈及相关表面的加工精度。另外，在装配时可以先测量滚动轴承和主轴锥孔的径向圆跳动，然后调整径向圆跳动的方向，使误差相互补偿或抵消，从而减少轴承误差对主

12、轴旋转精度的影响。2)预紧滚动轴承以消除间隙，适当预紧滚动轴承以消除间隙，甚至产生轻微干涉。由于轴承内外圈和滚动体弹性变形的相互制约，不仅增加了轴承刚度，而且使轴承内外圈滚道和滚动体的误差均匀化，从而提高了主轴的旋转精度。29，3)通过不在工件上反映主轴的旋转误差(误差传递)和在加工过程中不依赖于主轴直接保证工件的旋转精度，是保证工件形状精度的最简单和最有效的方法。例如，两个固定中心用于支撑和研磨外圆柱面。在镗床上加工箱体零件的孔。前后导套镗孔模。机床传动误差，1传动链精度(误差):传动误差当传动链中的各种传动元件如齿轮、蜗轮、蜗杆、螺母等出现制造误差、装配误差和磨损时。正确的运动关系将被破坏

13、，并且在被加工的工件中将出现误差。31、运动关系，其中，32、缩短传动链的长度提高了末端部件的制造精度和安装精度。传动比小，尤其是传动链末端传动副的传动比小。因此，采用减速传动确保传动精度的重要原则是使用校正装置来补偿传动误差、端部件转角误差、2、提高传动精度的措施、33、4、夹具制造误差和磨损。2.影响与夹具相关的位置误差的因素包括：通常要求定位误差和夹具制造误差不超过工件相应公差的1/3。1)定位误差；2)刀具导轨(刀具设置)错误；3)夹紧误差；4)夹具制造误差；5)夹具安装错误；6)夹具磨损，34，5，工具制造误差和磨损，1，固定尺寸工具(钻头、铰刀等)的尺寸误差。2、成形工具(铣刀、成

14、形车刀等)的形状误差。1)影响加工形状误差，2)当加工生成刀具时，刀片形状必须满足加工表面的共轭曲线，而刀具形状误差影响加工形状误差，35，33工艺2工艺系统的总位移1)弹性变形：加工过程中由于切削力、夹紧力、重力和惯性力的作用，工艺系统各部分的相应变形。2)系统中的每个元件也会由于其接触位置处的间隙而产生位移；3)过程系统的总位移；弹性变形位移=总位移；4)决定性因素：外力的大小和弹性系统抵抗外力及其变形的能力；36，3刚度：物体抵抗外力变形的能力；4工艺系统刚度：工艺系统抵抗其变形外力的能力。指在工件加工表面上切削力的法向分量Fy的作用下，刀具相对于工件在方向上的位移y的比值。切削刃在加工

15、表面法线方向的位移对加工精度影响最大。因此，在计算中必须考虑这个方向的切削力和位移。除了Fy分量，Fy和Fz也对法向位移Y有影响.当k不变时，Fy越大，系统变形越大。对加工精度的影响越大。如果加工系统的刚度非常高，则尽管有外力如切削力，系统的位移也可以减小到最小。加工误差：由于切削力引起的工艺系统弹性变形，刀具与工件在静止状态下相互位置的调整以及切削成形运动所需的正确几何关系发生变化，导致加工误差。例如，38，6，当加工细长轴(腰鼓形)时，零件的刚性差，中间厚，两端尖，如图所示：无进给磨削，39，2。工艺系统刚度的计算，其中，Y工艺系统的总变形；yjc机床的机械变形：yjj夹具的机械变形：yd

16、刀具的机械变形：yg工件的机械变形。加工时，工艺系统的相关零件在各种外力的作用下会发生不同程度的变形，从而改变刀具与工件的相对位置，从而产生相应的加工误差。过程系统在某一位置的总法向变形是同一位置各组成环节法向变形的叠加。1。工艺系统总变形，y=yjc yjj yd yg (1)，40，2。计算过程系统刚度，代入公式1，得到过程系统刚度与过程系统各部件刚度之间的关系，其中k为过程系统刚度；kjc机床的刚度；kjj夹具的刚度；Kd工具刚度；Kg工件刚度。根据工艺系统刚度的定义，机床刚度kjc、夹具刚度kjj、刀具刚度kd和工件刚度kg分别为：kjc=Fy/yjc，kjj=Fy/yjj，kd=Fy/yd，kg=Fy/yg，41，1)机床变形引起的加工误差；3)工艺系统刚度对加工精度的影响1。工件的形状误差是由切削力作用点的位置变化引起的；42.机床