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1、第第8 8章章 机械加工质量及其控制机械加工质量及其控制 林利红林利红 副教授副教授 重庆大学重庆大学 8.2 8.2 影响机械加工误差的主要因素影响机械加工误差的主要因素 林利红林利红 副教授副教授 重庆大学重庆大学 8.2 8.2 影响机械加工误差的主要因素影响机械加工误差的主要因素 定位误差定位误差 安装误差安装误差 对刀误差对刀误差 过程误差过程误差 原始误差原始误差 T 8.2 8.2 影响机械加工误差的主要因素影响机械加工误差的主要因素 机床误差机床误差 刀具误差刀具误差 工艺系统工艺系统 受力变形受力变形 原理误差原理误差 过程误差过程误差 工艺系统工艺系统 受热变形受热变形 工
2、件内应力工件内应力 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 1 1. .机床导轨直线度误差对加工精度的影响机床导轨直线度误差对加工精度的影响 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 1 1. .机床导轨直线度误差对加工精度的影响机床导轨直线度误差对加工精度的影响 1 1) )在水平面内有直线度误差在水平面内有直线度误差y y R=R=y y d=2d=2y y 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 1 1. .机床导轨直线度误差对加工精度的影响机床导轨直线度误差对加工精度的影响 2 2) )在垂直面内有直线度误差在垂直面内有直线度误差z z 22222zdRd22zRRddzR28.2
3、.1 8.2.1 机床误差机床误差 1 1. .机床导轨直线度误差对加工精度的影响机床导轨直线度误差对加工精度的影响 2 2) )在垂直面内有直线度误差在垂直面内有直线度误差z z 22222zdRd22zRRddzR2当当d=100mmd=100mm，z z=0.3mm=0.3mm时，则时，则R R =0.0009mm=0.0009mm 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 1 1. .机床导轨直线度误差对加工精度的机床导轨直线度误差对加工精度的 误差敏感方向误差敏感方向 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 2 2. .机床主轴轴线与导轨的平行度误差对加工精机床主轴轴线与导轨的平行
4、度误差对加工精 度的影响度的影响 1 1) )车床主轴轴线与导轨在水平面内的平行度误差车床主轴轴线与导轨在水平面内的平行度误差 主轴主轴 导轨导轨 ？ 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 2 2. .机床主轴轴线与导轨的平行度误差对加工精机床主轴轴线与导轨的平行度误差对加工精 度的影响度的影响 2 2) )车床主轴轴线与导轨在垂直面内的平行度误差车床主轴轴线与导轨在垂直面内的平行度误差 主轴主轴 导轨导轨 ？ 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 3.3.机床主轴回转误差对加工精度的影响机床主轴回转误差对加工精度的影响 1) 1) 主轴回转精度主轴回转精度 (1)(1)径向跳动径向跳
5、动 (2)(2)轴向窜动轴向窜动 (3)(3)角度摆动角度摆动 ？ ？ ？ 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 3.3.机床主轴回转误差对加工精度的影响机床主轴回转误差对加工精度的影响 2)2)影响主轴回转精度的主要因素影响主轴回转精度的主要因素 滑动轴承滑动轴承 工件回转型工件回转型 (车床车床) 轴承内孔轴承内孔 主轴轴径主轴轴径 主轴轴颈的圆度误差直主轴轴颈的圆度误差直 接反映到工件上！接反映到工件上！ 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 3.3.机床主轴回转误差对加工精度的影响机床主轴回转误差对加工精度的影响 2)2)影响主轴回转精度的主要因素影响主轴回转精度的主要因素 滑
6、动轴承滑动轴承 刀具回转型刀具回转型 (镗床镗床) 轴承内孔轴承内孔 主轴轴径主轴轴径 轴承内孔的圆度误差直轴承内孔的圆度误差直 接反映到工件上！接反映到工件上！ 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 3.3.机床主轴回转误差对加工精度的影响机床主轴回转误差对加工精度的影响 2)2)影响主轴回转精度的主要因素影响主轴回转精度的主要因素 滚动轴承滚动轴承 8.2.1 8.2.1 机床误差机床误差 4 4. .机床磨损对加工精度的影响机床磨损对加工精度的影响 BHax8.2.2 8.2.2 刀具误差刀具误差 1 1. .一般的刀具一般的刀具( (如外圆车刀如外圆车刀) ) 图图8 8- -10
7、 10 刀面的径向磨损对加工精度的影响刀面的径向磨损对加工精度的影响 8.2.2 8.2.2 刀具误差刀具误差 1 1. .一般的刀具一般的刀具( (如外圆车刀如外圆车刀) ) 2 2. .定尺寸刀具定尺寸刀具 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 1 1. .工艺系统刚度的概念工艺系统刚度的概念 什么是工艺系统刚度什么是工艺系统刚度? ? 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 1 1. .工艺系统刚度的概念工艺系统刚度的概念 工艺系统刚度工艺系统刚度 静刚度静刚度 动刚度动刚度 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 1
8、1. .工艺系统刚度的概念工艺系统刚度的概念 在切削分力在切削分力FfFf、FpFp、FcFc的综合作用下的综合作用下，沿沿 加工表面法线方向上的切削分力加工表面法线方向上的切削分力FpFp与刀刃在与刀刃在 此方向上相对于工件的弹性变形此方向上相对于工件的弹性变形y y之比值之比值。 yJFps (N/mm)(N/mm) 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 1 1. .工艺系统刚度的概念工艺系统刚度的概念 yJFps gjjjdjjcxtYYYYYgjp gj jjp jj djp dj jcp jc xtp xtYFJYFJYFJYFJYFJ,gjjjdjjcxtJ
9、JJJJ11111一般计算式一般计算式 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 2 2. .机床刚度及其对加工精度的影响机床刚度及其对加工精度的影响 1 1) )机床部件刚度的测定机床部件刚度的测定 Ap tyFJ2A B C Ap tyFJ2Bp WyFJ2Cp dyFJ 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 2 2) )机床部件刚度的近似计算机床部件刚度的近似计算 dLxwLLtjFpj JJJxJy1)(1)(1122dF Lx wF LL tFyLxyLxLyFjFpjJJJPBACBApxJy)()(18.2.3 8.2.3 工艺系统的弹
10、性变形工艺系统的弹性变形 2 2. .机床刚度及其对加工精度的影响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：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配合零件的接触刚度 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 2 2. .机床刚度及其对加工精度的影响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：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配合零件的接触刚度 提高机床零件本身的刚度提高机床零件本身的刚度 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 2 2. .机床刚度及其对加工精度的影响
11、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：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配合零件的接触刚度 提高机床零件本身的刚度提高机床零件本身的刚度 增加连接件的刚度增加连接件的刚度 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 2 2. .机床刚度及其对加工精度的影响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：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配合零件的接触刚度 提高机床零件本身的刚度提高机床零件本身的刚度 增加连接件的刚度增加连接件的刚度 减少零件间的配合间隙减少零件间的配合间隙 8.2.3
12、8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 3 3. .工件刚度及其对加工精度的影响工件刚度及其对加工精度的影响 1 1) )工件装夹在两顶尖间之间加工工件装夹在两顶尖间之间加工 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 3 3. .工件刚度及其对加工精度的影响工件刚度及其对加工精度的影响 1 1) )工件装夹在两顶尖间之间加工工件装夹在两顶尖间之间加工 )(483 mmEIlFYp gj348 lEI YFJgjp gj8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 3 3. .工件刚度及其对加工精度的影响工件刚度及其对加工精度的影响 2 2) )工件
13、装夹在卡盘上加工工件装夹在卡盘上加工 )(33 mmEIlFYp gj)/(33mmNlEI YFJgjp gj8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 3 3. .工件刚度及其对加工精度的影响工件刚度及其对加工精度的影响 3 3) )加工时工件装夹在卡盘上并用后顶尖支承加工时工件装夹在卡盘上并用后顶尖支承 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 3 3. .工件刚度及其对加工精度的影响工件刚度及其对加工精度的影响 4 4) )在夹紧力的作用下在夹紧力的作用下，工件也会发生弹性变形工件也会发生弹性变形 加工时加工时 加工后加工后 8.2.3 8.2.3
14、 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 4 4. .刀具刚度及其对加工精度的影响刀具刚度及其对加工精度的影响 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 4 4. .刀具刚度及其对加工精度的影响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：提高刀具刚度的工艺措施有： 1) 1) 装铣刀杆时施以较大的拉力，使其与主轴锥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；孔紧密配合，以提高刀杆刚度； 2) 2) 钻孔时普遍采用钻套以提高钻头的刚度；钻孔时普遍采用钻套以提高钻头的刚度； 3) 3) 镗床上常采用后导向支承或专用镗模来提高镗床上常采用后导向支
15、承或专用镗模来提高 镗杆的刚度。镗杆的刚度。 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 4 4. .刀具刚度及其对加工精度的影响刀具刚度及其对加工精度的影响 8.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 5 5. . 误差复映规律误差复映规律 毛坯转一转时毛坯转一转时: : aspasp2min 2min aspasp1max1max FpFp2min 2min FpFp1max1max Y Y2min 2min y y1max1max JsFp JsFpyy21min2max18.2.3 8.2.3 工艺系统的弹性变形工艺系统的弹性变形 5 5. . 误差复映规律误差复映规律 JsFp JsFpyy2121cFFp15. 075. 0vcspFfaFccCbvcfCJvcfCJvcfCvcfCJsJsFc JsFcFC SSPSPFC SSPFCSPFCaaaa15. 075. 02115. 075. 0215. 075. 0115. 075. 021)()(
