第五章机械加工精度ppt课件

《第五章机械加工精度ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章机械加工精度ppt课件（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1,第5章 机械加工精度,本章要点,影响加工误差的因素,加工误差的综合分析,机械加工精度的概念,获得加工精度的方法,2,机械制造技术基础,第5章 机械加工精度 Analysis and Control of Machining Accuracy,5.1 概述 Introduction to Machining Accuracy,3,5.1 机械加工精度的概念,通常形状误差限制在位置公差内， 位置公差限制在尺寸公差内 通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高,表面粗糙度 波度 纹理方向 伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）,4,5.1 机械加工精度的概念, 加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近程

2、度。 符合程度愈高，加工精度愈高。 加工误差：实际值与理想值之差,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,5,1.系统误差与随机误差,5.1 机械加工精度的概念,从误差是否被人们掌握来分，可分为系统误差和随机误差(又称偶然误差)。 凡是误差的大小和方向均已掌握，则为系统误差。 凡是没有掌握规律的误差，为随机误差。 系统误差又可以分为常值系统误差和变值系统误差。 常值系统误差的数值是不变的，变值系统误差是误差的大小和方向按一定规律变化，可按线性规律变化，也可按非线性规律变化。,2.静态误差与切削状态误差 从误差是否与切削状态有关来分，可分为静态误差与切削状态误差。 工

3、艺系统在不切削状态下所出现的误差，通常称之为静态误差。 工艺系统在切削状态下所出现的误差，通常称之为切削状态误差。,6,5.2 获得加工精度的方法,（1）获得尺寸精度的方法 1）试切法 用于单件小批生产 2）调整法 用于成批大量生产 3）定尺寸刀具法 生产率高，刀具制造复杂 4）自动控制法 切削测量补偿调整,（2）获得形状精度的方法 1）轨迹法 利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状 2）成形刀具法 由刀刃的形状形成工件表面形状 3）展成法 由切削刃包络面形成工件表面形状,（3）获得相互位置精度的方法 主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证,7,（1）获得尺寸精度的方法 1）试切法 用于单件

4、小批生产,8,（1）获得尺寸精度的方法 2）调整法 用于成批大量生产,9,（1）获得尺寸精度的方法 2）调整法 用于成批大量生产,10,引起加工误差的根本原因是工艺系统存在着误差，将工艺系统的误差称为原始误差。,5.3 影响加工精度的因素,图5.3-0 原始误差构成,11,5.3 影响加工精度的因素, 理论方法：运用物理学和力学原理，分析研究某一个或某几个因素对加工精度或表面质量的影响。 试验方法：通过试验或测试，确定影响各因素与加工质量指标之间的关系。, 统计分析方法：运用数理统计原理和方法，根据被测质量指标的统计性质，对工艺过程进行分析和控制。,研究加工质量的方法,12,加工原理误差是指采

5、用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。,5.3.1 加工原理误差,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5-5-0),13,5.3.2.1 机床误差,工艺系统原始误差方向不同,对加工精度的影响程度也不同. 对加工精度影响最大的方向，称为误差敏感方向。 误差敏感方向一般为已加工表面过切削点的法线方向。,图5-6：,（4-1）,（4-2）,显然：,14,5.3.2.1 机床误差,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。 为便于研究，可将主轴回转误差分解为径向圆跳动、端面圆

6、跳动和倾角摆动三种基本型式（图5-7）。,15,5.3.2.1 机床误差, 主轴回转误差对加工精度的影响, 主轴径向圆跳动对加工精度的影响（镗孔）,考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖的坐标值为：,式中 R 刀尖回转半径； 主轴转角。,显然，式（5-2）为一椭圆。,16,图5-9 径向跳动对车外圆精度影响,5.3.2.1 机床误差,仍考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖运动轨迹接近于正圆（图5-9）。, 思考：主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动, 其频率为主轴转速两倍，被车

7、外圆形状如何？,结论：主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差, 主轴径向圆跳动对加工精度的影响（车外圆）,17,5.3.2.1 机床误差, 主轴端面圆跳动对加工精度的影响,被加工端面不平，与圆柱面不垂直； 加工螺纹时，产生螺距周期性误差。, 主轴倾角摆动对加工精度的影响,与主轴径向跳动影响类似，不仅影响圆度误差，而且影响圆柱度误差。,18,5.3.2.1 机床误差, 影响主轴回转精度的主要因素,内外滚道圆度误差、滚动体形状及尺寸误差, 滑动轴承,镗床（图5-11-0） 轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动, 滚动轴承,车床（图5-10-0） 轴径不圆引起车床主轴向跳动（注意其频率特性）,静压轴承 对轴承

8、孔或轴径圆度误差起均化作用,19,5.3.2.1 机床误差, 影响主轴回转精度的主要因素, 推力轴承,滚道端面平面度误差及与回转轴线的垂直度误差（图5-12-0）, 其他因素,轴承孔、轴径圆度误差；轴承孔同轴度误差；轴肩、隔套端面平面度误差及与回转轴线的垂直度误差；装配质量等,20,导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差 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），导轨与主轴回转轴线的平行度（或垂直度）等。, 导轨导向误差对加工精度的影响,导轨水平面内的直线度误差,误差敏感方向,影响显著 导轨垂直面内的直线度误差,误差非敏感方向,影响小 导轨扭曲对加工精

9、度的影响,影响显著（图5-6-1）,5.3.2.1 机床误差,21,导轨与主轴回转轴线位置误差对加工精度的影响,5.3.2.1 机床误差,22, 影响导轨导向精度的主要因素,5.3.2.1 机床误差,机床制造误差 机床安装误差 导轨磨损,23, 机床传动误差对加工精度的影响,以齿轮机床传动链为例：,式中 n 传动链末端元件转角误差； kj 第j 个传动元件的误差传递系数，表明第j个传动元件对末端元件转角误差影响程度，其数值等于该元件至末端元件的传动比； n 传动链末端元件角速度； j 第j 个传动元件转角误差的初相角。,5.3.2.1 机床误差,24,缩短传动链长度 提高末端元件的制造精度与安

10、装精度 采用降速传动 采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节 对传动误差进行补偿,末端元件转角误差, 提高传动精度措施,5.3.2.1 机床误差,25,5.3.2.2 刀具与夹具误差,定尺寸刀具（钻头、绞刀等）尺寸误差影响加工尺寸误差 成形刀具和展成刀具形状误差影响加工形状误差 刀具磨损影响加工尺寸误差或形状误差,26,5.3.2.2 刀具与夹具误差,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。,1）定位误差； 2）刀具导向（对刀）误差； 3）夹紧误差； 4）夹具制造误差； 5）夹具安装误差； ,27,5.3.

11、2.3 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 和试切法有关的误差,图4-20 试切法与调整法,28,机械制造技术基础,第5章 机械加工精度,29,在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比,5.3.3.1 基本概念,式中 k工艺系统刚度； Fp吃刀抗力； X 工艺系统位移（切削合力作用下的位移）,30,5.3.3.1 基本概念,式中 k 工艺系统刚度； kjc 机床刚度； kjj 夹具刚度； kd 刀具刚度； kg 工件刚度。,工艺系统受力变形等于工艺系统各组成部分受力变形之迭加。由此可

12、导出工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度之间的关系：,31, 机床变形引起的加工误差,5.3.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,式中 Xjc 机床总变形； Fp 吃刀抗力； ktj 机床前顶尖处刚度； kwz 机床后顶尖处刚度； kdj 机床刀架刚度； L 工件全长； Z 刀尖至工件左端距离。,32,5.3.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,工件加工后成鞍形（图5-22-0）,图5-22-0 机床受力变形引起的加工误差, 工件变形引起的加工误差,式中 Xg 工件变形； E 工件材料弹性模量； J 工件截面惯性矩； Fp，L，Z 含义同前。,由于工件变形，使工件加工后成鼓形（图5-23-

13、0）,图5-23-0 工件受力变形引起的加工误差,33, 机床变形和工件变形共同引起的加工误差,工艺系统刚度,5.3.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,34,式中 g 工件圆度误差； m 毛坯圆度误差； k 工艺系统刚度； 误差复映系数。,以椭圆截面车削为例说明（图5-22-0）,由于工艺系统受力变形，使毛坯误差部分反映到工件上，此种现象称为“误差复映”,5.3.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,误差复映,35,误差复映系数,机械加工中，误差复映系数通常小于1。可通过多次走刀，消除误差复映的影响。,5.3.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,误差复映程度可用误差复映系数来表示，误差复

14、映系数与系统刚度成反比。,36,夹紧力、重力、传动力和惯性力引起的加工误差, 夹紧力影响,a） b） 图5-25-0 薄壁套夹紧变形,图5-26-0 薄壁工件磨削,【例1】薄壁套夹紧变形 解决：加开口套,【例2】薄壁工件磨削 解决：加橡皮垫,5.3.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,37,图5-27-0 龙门铣横梁变形,【例】龙门铣横梁,图5-28-0 龙门铣横梁变形转移,图5-29-0 龙门铣横梁变形补偿, 重力影响,5.3.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,解决1：重量转移,解决2：变形补偿,38, 传动力与惯性力影响,理论上不会产生圆度误差（但会产生圆柱度误差） 易会引起强迫振动

15、,5.3.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,39,5.3.3.3 机床部件刚度及其影响因素,非线形关系，不完全是弹性变形 加载和卸载曲线不重合，所围面积表示克服摩擦和接触塑性变形所作功 存在残余变形，反复加载卸载后残余变形0 机床部件刚度比按实体估算值小许多，表明其变形受多种因素影响,40,5.3.33 机床部件刚度及其影响因素,式中 c, m与接触面材料、表面 状况有关的系数和指数； p 表面压强。,组成件的实体刚度 受力产生拉伸、压缩、弯曲变形；特别是薄弱件（楔条、轴套等）影响较大 连接表面接触变形 其大小与接触面压强有关,结合面间隙 零件表面摩擦力的影响,41,5.3.3.4 减小受力变形对加工精度影响措施,合理设计零部件结构和截面形状 提高连接表面接触刚度 （表面粗糙度，改进接触质量，予加载荷） 采用辅助支承（中心架，跟刀架，镗杆支承等）,图5-33-0 支座零件不同安装方法,图5-32-0 转塔车床导向杆,采用合理装夹和加工方式,图5-28-0，5-29-0，5-56-0， 5-58-0,42,5.3.3.5 工件残余应力引起的变形,图5-34-0 铸件残余应力引起变形,图5-35-0 冷校直引起的残余应力,设计合理零件结构 粗、精加工分开 避免冷校直 时效处理,毛坯制造和热处理产生的残余应力（图5-34-0）,冷校直带来的残余应力 （图5-35-0）,切