《【精编】机械制造技术基础培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【精编】机械制造技术基础培训课件（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本章要点 第6章机械加工误差及表面质量 机械制造技术基础 第6章机械加工误差及表面质量Themachiningerrorandsurfacequality 6 1 1加工误差的基本概念 加工精度 零件加工后实际几何参数 尺寸 形状和表面间的相互关系 与理想几何参数接近程度 符合程度愈高 加工精度愈高 加工误差 零件加工后的实际值与理想值之差称为加工误差 常用加工误差的大小来评价加工精度的高低加工误差越小 加工精度越高 零件的加工精度包括尺寸精度 形状精度 位置精度通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀
2、刃轮廓进行加工而产生的误差 式中R 球头刀半径 h 允许的残留高度 例2 用阿基米德蜗杆滚刀滚切渐开线齿轮 例1 在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件 图2 5 1 加工原理误差 1 工艺系统的几何误差 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 机床几何误差 2 机床误差 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 主轴回转误差是指主轴实际回转线对其理想回转轴线的漂移 主轴回转误差可分解为径向圆跳动 轴向窜动和倾角摆动三种基本型式 径向圆跳动 主轴回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量 它主要影响圆柱面的精度 轴向窜动 回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动 它主要影响端面形状和轴
3、向尺寸精度 倾角摆动 回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度 但其交点位置固定不变的运动 在不同横截面内 轴心运动误差轨迹相似 它影响圆柱面与端面加工精度 主轴采用滑动轴承的车床类 主轴受力方向一定 主轴颈圆度误差影响较大 轴承内径圆度误差没影响 镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化 受轴承孔误差影响大 图主轴采用滑动轴承的径向跳动 轴承误差的影响 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 滚动轴承结构复杂 影响主轴精度因素也较复杂 除轴承本身精度外 与配合件精度有很大关系如主轴轴颈 支承座孔等精度 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响
4、 使主轴的回转精度不依赖于主轴 图外圆磨床上采用固定顶尖磨削外圆柱面 图镗模镗孔 提高主轴部件的制造精度 提高主轴回转精度的措施 对滚动轴承进行预紧 以消除间隙 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 导轨导向精度是指机床导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度 这两者之间的偏差值则称为导向误差 包括 导轨在水平面内的直线度导轨在垂直面内的直线度前后导轨平行度 扭曲 图导轨在水平面内直线度误差 1 导轨在水平面内的直线度 y 以卧式车床为例 y将直接反映在工件加工表面法线方向 误差敏感方向 上 误差 R y 对加工精度影响最大 刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差 6
5、1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 图导轨在垂直面内直线度误差 2 在垂直面内的直线度 z z对工件的尺寸和形状误差影响比 y小得多 对卧式车床 R z2 D若设 z 0 1mm D 40mm 则 R 0 00025mm 影响可忽略不计 而对平面磨床 龙门刨床误差将直接反映在工件上 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 一般车床H B 2 3 外圆磨床H B 因此该项原始误差 对加工精度的影响很大 不可忽略 当 很小时 该误差不显著 前后导轨的平行度 扭曲 前后导轨不平行时 加工半径误差 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量
6、的影响 机床传动链误差 在车螺纹 插齿 滚齿等加工时 刀具与工件之间有严格的传动比要求 要满足这一要求 机床内联系传动链的误差必须控制在允许的范围内 1 机床传动链误差定义 指传动链始末两端执行元件间相对运动的误差 2 机床传动链误差描述 传动链末端元件产生的转角误差 它的大小对车 磨 铣螺纹 滚 插 磨 展成法磨齿 齿轮等加工会影响分度精度 造成加工表面的形状误差 如螺距精度 齿距精度等 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 3 减少传动链误差的措施 1 尽量缩短传动链 2 提高传动件的制造和安装精度 尤其是末端零件的精度 3 尽可能采用降速运动 且传动比最小的一级传动件应在最后
7、4 消除传动链中齿轮副的间隙 5 采用误差校正 补偿 机构 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 刀具误差 一般刀具 如普通车刀 单刃镗刀和平面铣刀等 的制造误差 对加工精度没有直接影响 一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成刀具 定尺寸刀具 如钻头 铰刀 拉刀等 的尺寸误差直接影响加工工件的尺寸精度 刀具在安装使用中不当将产生跳动 也将影响加工形状精度 成形刀具 如成形车刀 成形铣刀及齿轮刀具等 的制造误差和磨损 主要影响被加工表面的形状精度 展成刀具 如齿轮滚刀 花键滚刀 插齿刀等 的切削刃形状必须是加工表面的共轭曲线 因此 切削刃的形状误差会影响加工表面的形状精度 3 工艺系统其他几何
8、误差 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 夹具误差影响加工位置精度 与夹具有关的影响位置误差因素包括 通常要求定位误差和夹具制造误差不大于工件相应公差的1 3 夹具误差 1 定位误差和夹紧误差2 制造误差 3 装配后的相对尺寸误差 4 磨损 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 调整误差 测量误差 试切时与正式切削时切削厚度不同造成的误差 机床进给机构的位移误差 定程机构误差 样件或样板误差 测量有限试件造成的误差 图试切法与调整法 试切法 图a 调整法 图b 测量误差 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 机械加工工艺系统在切削力 夹紧力 惯性力 重力 传动力
9、等的作用下 会产生相应的变形 从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置 使工件的加工精度下降 图受力变形对工件精度的影响 2 工艺系统受力变形引起的误差 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 工件加工表面在切削力法向分力Fp的作用下 刀具相对工件在该方向上位移y的比值 1 工艺系统刚度 式中k 工艺系统刚度 Fp 吃刀抗力 y 工艺系统位移 切削合力作用下的位移 3 减少工艺系统受力变形的主要措施 合理设计零部件结构和截面形状 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 提高工艺系统中零件间的配合质量以提高接触刚度 给机床部件预加载荷提高工件定位基准面的精度和减小它的表面粗糙度
10、图支座零件不同安装方法 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 图车细长轴时 采用中心架和跟刀架 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 在精密加工和大件加工中 工艺系统热变形引起的加工误差占总误差的约40 70 3 工艺系统的热变形引起的误差 温度场 工艺系统各部分温度分布热平衡 单位时间内 系统传入的热量与传出的热量相等 系统各部分温度保持在一相对稳定的数值上 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 体积大 热容量大 温升不高 达到热平衡时间长结构复杂 温度场和变形不均匀 对加工精度影响显著 图车床受热变形 a 车床受
11、热变形形态 b 温升与变形曲线 机床热变形特点 车床热变形 2 机床热变形对加工精度影响 圆柱类工件热变形 而6级丝杠累积误差全长 0 02mm 可见热变形的严重性 式中 L D 长度和直径热变形量 L D 工件原有长度和直径 工件材料线膨胀系数 钢 t 温升 长度 直径 例 丝杠长2m 加工过程温升约3 热伸长量为 工件比较均匀地受热 3 工件热变形对加工精度的影响 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 式中 X 变形挠度 L S 工件原有长度和厚度 工件材料线膨胀系数 t 温升 板类工件单面加工时的热变形 此值已大于精密导轨平直度要求 结果 加工时上表面升温 工件向上拱起 磨削时
12、将中凸部分磨平 冷却后工件下凹 例 高600mm 长2000mm的床身 若上表面温升为3 则变形量为 工件不均匀受热 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 体积小 热容量小 达到热平衡时间较短温升高 变形不容忽视 达0 03 0 05mm 特点 4 刀具热变形对加工精度的影响 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 5 减小工艺系统热变形的途径 例 立式平面磨床立柱前壁温度高 产生后倾 解决 采用热空气加热立柱后壁 图均衡立柱前后壁温度场 减少切削热和磨削热 粗 精加工分开 隔离热源 充分冷却和强制冷却 6 1 2加工误差产生的
13、原因及对加工质量的影响 热对称结构 合理选择装配基准 高速空运转人为加热 6 1 2加工误差产生的原因及对加工质量的影响 图铸件残余应力引起变形 图冷校直引起的残余应力 增加消除内应力的热处理工序合理安排工艺过程改善零件结构 内应力产生的原因 毛坯制造和热处理产生的残余应力 冷校直带来的残余应力 切削加工带来的残余应力 4 工件内应力所引起的加工误差 A B C 图反拉法切削细长轴a 正向进给b 反向进给 1 减少误差法 6 1 3减少加工误差的措施 图丝杠加工误差补偿装置1 工件2 螺母3 母丝杠4 杠杆5 校正尺6 触头7 校正曲线 2 误差补偿法 6 1 3减少加工误差的措施 4 误差转
14、移法 1 如镗孔时镗杆与主轴采用浮动连接 使用镗模将机床误差转移到新装置上加以控制 2 转塔刀架的转位误差转移到误差不敏感方向 6 1 3减少加工误差的措施 5 就地加工法 自干自 机床零件装到工作位置上再精加工 消除误差影响 如牛头刨 龙门刨工作台面装配在自身机床上进行 自刨自 精加工 以保证对滑枕 横梁的平行度 平面磨床工作台面在装配后作 自磨自 精加工 在机床上修正卡盘平面的平直度 卡爪的同轴度 6 1 3减少加工误差的措施 误差复映 引起本工序误差 定位误差扩大 引起本工序误差 解决这个问题 最好是采用分组调整均分误差的办法 这种办法的实质就是把原始误差按其大小均分为n组 每组毛坯误差
15、范围就缩小为原来的1 n 然后按各组分别调整加工 6 均分原始误差 6 1 3减少加工误差的措施 机械制造技术基础 第6章机械加工误差及表面质量Themachiningerrorandsurfacequality 6 2 1机械加工表面质量的基本概念 加工表面质量是指机器零件加工后表面层的状态 表面质量 表面粗糙度波度纹理方向伤痕 划痕 裂纹 砂眼等 6 2 1机械加工表面质量的基本概念 加工表面的几何形状误差 表面粗糙度 波长 波高 50波度 波长 波高 50 1000 且具有周期特性 纹理方向 表面缺陷加工表面出现的缺陷 例如沙眼 气孔 裂痕等 6 2 1机械加工表面质量的基本概念 表面层
16、金属的冷作硬化 简称冷硬 零件在机械加工中表面层金属产生强烈的冷态塑性变形后 引起的强度和硬度都有所提高的现象 表面层金相组织的变化 由于切削热引起工件表面温升过高 表面层金属发生金相组织变化的现象 表面层残余应力 由于加工过程中切削变形和切削热的影响 工件表面层产生残余应力 表面层的物理性质 6 2 1机械加工表面质量的基本概念 2 表面质量对零件使用性能的影响 一 表面质量对耐磨性的影响 二 表面质量对耐疲劳性的影响 三 表面质量对耐蚀性的影响 四 表面质量对零件配合质量的影响 五 表面质量对其他方面影响 6 2 1机械加工表面质量的基本概念 2 表面质量对零件使用性能的影响 零件表面质量 粗糙度太大 太小都不耐磨 适度冷硬能提高耐磨性 对疲劳强度的影响 对耐磨性影响 对耐腐蚀性能的影响 对工作精度的影响 粗糙度越大 疲劳强度越差 适度冷硬 残余压应力能提高疲劳强度 粗糙度越大 工作精度降低 残余应力越大 工作精度降低 粗糙度越大 耐腐蚀性越差 压应力提高耐腐蚀性 拉应力反之则降低耐腐蚀性 图车削时残留面积的高度 直线刃车刀 圆弧刃车刀 影响因素 1 切削加工后的表面粗糙度 6 2
