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1、第8章 机械加工质量及其控制,林利红 副教授 重庆大学,8.2 影响机械加工误差的主要因素,林利红 副教授 重庆大学,8.2 影响机械加工误差的主要因素,定位误差,安装误差,对刀误差,过程误差,原始误差,T,8.2 影响机械加工误差的主要因素,机床误差,刀具误差,工艺系统 受力变形,原理误差,过程误差,工艺系统 受热变形,工件内应力,8.2.1 机床误差,1.机床导轨直线度误差对加工精度的影响,8.2.1 机床误差,1.机床导轨直线度误差对加工精度的影响 1)在水平面内有直线度误差y,R=y,d=2y,8.2.1 机床误差,1.机床导轨直线度误差对加工精度的影响 2)在垂直面内有直线度误差z,
2、8.2.1 机床误差,1.机床导轨直线度误差对加工精度的影响 2)在垂直面内有直线度误差z,当d=100mm，z=0.3mm时，则R =0.0009mm,8.2.1 机床误差,1.机床导轨直线度误差对加工精度的,误差敏感方向,8.2.1 机床误差,2.机床主轴轴线与导轨的平行度误差对加工精度的影响 1)车床主轴轴线与导轨在水平面内的平行度误差,主轴,导轨,？,8.2.1 机床误差,2.机床主轴轴线与导轨的平行度误差对加工精度的影响 2)车床主轴轴线与导轨在垂直面内的平行度误差,主轴,导轨,？,8.2.1 机床误差,3.机床主轴回转误差对加工精度的影响 1) 主轴回转精度,(1)径向跳动,(2)
3、轴向窜动,(3)角度摆动,？,？,？,8.2.1 机床误差,3.机床主轴回转误差对加工精度的影响 2)影响主轴回转精度的主要因素,滑动轴承,工件回转型 (车床),轴承内孔,主轴轴径,主轴轴颈的圆度误差直接反映到工件上！,8.2.1 机床误差,3.机床主轴回转误差对加工精度的影响 2)影响主轴回转精度的主要因素,滑动轴承,刀具回转型 (镗床),轴承内孔,主轴轴径,轴承内孔的圆度误差直接反映到工件上！,8.2.1 机床误差,3.机床主轴回转误差对加工精度的影响 2)影响主轴回转精度的主要因素,滚动轴承,8.2.1 机床误差,4.机床磨损对加工精度的影响,8.2.2 刀具误差,1.一般的刀具(如外圆
4、车刀),图8-10 刀面的径向磨损对加工精度的影响,8.2.2 刀具误差,1.一般的刀具(如外圆车刀) 2.定尺寸刀具,8.2.3 工艺系统的弹性变形,1.工艺系统刚度的概念,什么是工艺系统刚度?,8.2.3 工艺系统的弹性变形,1.工艺系统刚度的概念,工艺系统刚度,静刚度,动刚度,8.2.3 工艺系统的弹性变形,1.工艺系统刚度的概念 在切削分力Ff、Fp、Fc的综合作用下，沿加工表面法线方向上的切削分力Fp与刀刃在此方向上相对于工件的弹性变形y之比值。,(N/mm),8.2.3 工艺系统的弹性变形,1.工艺系统刚度的概念,一般计算式,8.2.3 工艺系统的弹性变形,2.机床刚度及其对加工精
5、度的影响 1)机床部件刚度的测定,A,B,C,8.2.3 工艺系统的弹性变形,2)机床部件刚度的近似计算,8.2.3 工艺系统的弹性变形,2.机床刚度及其对加工精度的影响 工艺上提高机床刚度的措施主要有： 提高配合零件的接触刚度,8.2.3 工艺系统的弹性变形,2.机床刚度及其对加工精度的影响 工艺上提高机床刚度的措施主要有： 提高配合零件的接触刚度 提高机床零件本身的刚度,8.2.3 工艺系统的弹性变形,2.机床刚度及其对加工精度的影响 工艺上提高机床刚度的措施主要有： 提高配合零件的接触刚度 提高机床零件本身的刚度 增加连接件的刚度,8.2.3 工艺系统的弹性变形,2.机床刚度及其对加工精
6、度的影响 工艺上提高机床刚度的措施主要有： 提高配合零件的接触刚度 提高机床零件本身的刚度 增加连接件的刚度 减少零件间的配合间隙,8.2.3 工艺系统的弹性变形,3.工件刚度及其对加工精度的影响 1)工件装夹在两顶尖间之间加工,8.2.3 工艺系统的弹性变形,3.工件刚度及其对加工精度的影响 1)工件装夹在两顶尖间之间加工,8.2.3 工艺系统的弹性变形,3.工件刚度及其对加工精度的影响 2)工件装夹在卡盘上加工,8.2.3 工艺系统的弹性变形,3.工件刚度及其对加工精度的影响 3)加工时工件装夹在卡盘上并用后顶尖支承,8.2.3 工艺系统的弹性变形,3.工件刚度及其对加工精度的影响 4)在
7、夹紧力的作用下，工件也会发生弹性变形,加工时,加工后,8.2.3 工艺系统的弹性变形,4.刀具刚度及其对加工精度的影响,8.2.3 工艺系统的弹性变形,4.刀具刚度及其对加工精度的影响 提高刀具刚度的工艺措施有： 1) 装铣刀杆时施以较大的拉力，使其与主轴锥孔紧密配合，以提高刀杆刚度； 2) 钻孔时普遍采用钻套以提高钻头的刚度； 3) 镗床上常采用后导向支承或专用镗模来提高镗杆的刚度。,8.2.3 工艺系统的弹性变形,4.刀具刚度及其对加工精度的影响,8.2.3 工艺系统的弹性变形,5. 误差复映规律,毛坯转一转时:,asp2min asp1max,Fp2min Fp1max,Y2min y1
8、max,8.2.3 工艺系统的弹性变形,5. 误差复映规律,8.2.3 工艺系统的弹性变形,5. 误差复映规律,误差复映系数,8.2.3 工艺系统的弹性变形,5. 误差复映规律,8.2.4 工艺系统的热变形,1.工艺系统的热源 1)切削热 2)摩擦热和传动热 3)周围环境的外界热源（例如阳光）,8.2.4 工艺系统的热变形,2.工艺系统热变形对加工精度的影响 1) 机床热变形对加工精度的影响 (1) 车床类机床,8.2.4 工艺系统的热变形,2.工艺系统热变形对加工精度的影响 1) 机床热变形对加工精度的影响 (2) 磨床类机床,8.2.4 工艺系统的热变形,2.工艺系统热变形对加工精度的影响
9、 2) 工件热变形对加工精度的影响 工件受热膨胀均匀,工件受热膨胀均匀案例：,例如磨削长为3000mm的碳钢或合金钢丝杠，每磨一次其温度升高3，则丝杠的伸长量,8.2.4 工艺系统的热变形,2.工艺系统热变形对加工精度的影响 2) 工件热变形对加工精度的影响 工件受热不均匀（铣、刨、磨等平面加工）,8.2.4 工艺系统的热变形,2.工艺系统热变形对加工精度的影响 3)刀具热变形对加工精度的影响,3.减少工艺系统热变形的措施,1)加快热平衡 “空运转”进行预热； 设置“控制热源”。 2) 加强冷却 3) 控制环境温度 一般在10C内； 精密级0.50C； 超精密级0.010C。,8.2.5 工件
10、内应力(残余应力),什么是内应力? 什么是时效?,8.2.5 工件内应力(残余应力),工件产生内应力的原因： 1)零件不均匀的加热和冷却；,+,8.2.5 工件内应力(残余应力),工件产生内应力的原因： 1)零件不均匀的加热和冷却； 2)零件材料金相组织的转变； 例：表面淬火 奥氏体马氏体,8.2.5 工件内应力(残余应力),工件产生内应力的原因： 1)零件不均匀的加热和冷却； 2)零件材料金相组织的转变； 3)强化时塑性变形的结果； 如：冷校直,8.2.5 工件内应力(残余应力),工件产生内应力的原因： 1)零件不均匀的加热和冷却； 2)零件材料金相组织的转变； 3)强化时塑性变形的结果；
11、4)切（磨）削加工过程中的切削热和切削力的影响。,8.2.5 工件内应力(残余应力),如何消除工件内应力？ 时效： 1)人工时效； 2)自然时效。,8.2.6 其它因素,1.原理误差 近似的加工方法 近似的传动比 近似形状的刀具 例:车螺纹,8.2.6 其它因素,2.测量误差 测量误差通常由下述原因产生： 1)计量器具本身精度的影响 用光学比较仪测量轴类零件时，误差不超过1m； 用千分尺时，测量误差可达510m； 用游标卡尺时则达150m。,8.2.6 其它因素,2.测量误差 测量误差通常由下述原因产生： 1)计量器具本身精度的影响 2)温度的影响 例: 3)人的主观原因,8.2.6 其它因素,3.调整误差 试切法: 调整法:,8.2.7 提高和保证加工精度的措施,1.直接减少误差法,例:,8.2.7 提高和保证加工精度的措施,1.直接减少误差法,例:,刀具,8.2.7 提高和保证加工精度的措施,2.误差补偿法 1)控制原始误差的大小和方向,8.2.7 提高和保证加工精度的措施,2.误差补偿法 1)控制原始误差的大小和方向 2)采用效正装置,8.2.7 提高和保证加工精度的措施,3.误差分组法 例：分组互换法,8.2.7 提高和保证加工精度的措施,4.误差转移法 例：,8.2.7 提高和保证加工精度的措施,4.误差转移法 例：用镗模加工箱体零件上的同轴孔系,谢谢！,
