《机械加工中的质量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械加工中的质量（138页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 机械加工中的质量,7.1 机械加工精度,加工质量,加工精度 加工表面质量,加工精度,加工精度：是指零件加工后的几何参数（尺寸、几何形状及相互位置）与图纸规定的理想零件几何参数的符合程度。 符合程度越高，则加工精度愈高。 所谓理想零件，对表面形状而言，就是绝对正确的圆柱面、平面、锥面等；对表面位置来说就是指绝对平行、垂直、同轴等；对尺寸来说是指尺寸的公差带中心。,加工误差,加工误差：是指零件加工以后的几何参数与理想零件几何参数的差异。 差异值愈大则加工误差就愈大，加工精度就愈低。 由此可见加工精度和加工误差是从两个不同的角度来评价零件几何参数的同一事物。,加工精度的高低是通过加工误差的大小来表
2、示的。 保证和提高加工精度的问题，实质就是限制和降低加工误差的问题。 任何一种加工方法，不论多么精密，都不可能将零件加工得绝对正确，总会存在一定的加工误差，但是只要加工误差限制在零件规定公差的范围内，就算保证了零件的加工精度要求。,加工精度,（）尺寸精度：如长度、高度、宽度及直径等。 （）几何形状精度：如圆度、圆柱度、平面度和直线度等。 （）位置精度： 如平行度、垂直度和同轴度等。 以上三项精度之间是有联系的，一定的尺寸精度必须有相应的形状精度与位置精度。,获得加工精度的方法,（）获得尺寸精度的方法 （）获得零件形状精度的方法 （）获得零件相互位置精度的方法,获得尺寸精度的方法,试切法。 调整
3、法 定尺寸刀具法 自动获得尺寸法,试切法,通过试切测量调整再试切，如此多次反复来获得尺寸精度。 该法耗工时，生产效率低，同时要求操作者有很高的技术水平。 该法一般用于单件、小批生产中。,调整法,预先按工件规定的尺寸，调整好机床、刀具、夹具与工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中始终保持这个加工位置，来保证加工尺寸。 此法的加工精度主要决定于调整精度。 此法获得的尺寸精度稳定，生产率高，故广泛应用于成批和大量生产中。,定尺寸刀具法,直接利用刀具的相应尺寸来保证加工尺寸。 如用钻头钻孔，铰刀铰孔，用拉刀、铣刀加工键槽等。 加工尺寸精度的高低主要与刀具的制造精度，安装精度和磨损等因素有关。 这种加
4、工方法加工精度稳定，生产率也高。,自动获得尺寸法,利用测量装置、调整装置和控制系统等组成的自动化加工系统，在加工过程中能自动测量、补偿调整，当工件达到尺寸要求时，能自动退回停止加工。,获得零件形状精度的加工方法,轨迹法 成形法 展成法,轨迹法,主要是依靠刀尖与工件的相对运动轨迹来形成被加工表面的形状。 如用工件回转，车刀平行于回转轴线的直线运动来车削外圆。 此法的形状精度主要决定于成形运动的精度。,成形法,利用成形刀具刀刃的几何形状来切削出工件形状。 成形法所能达到的精度主要决定于刀具刀刃的形状精度与刀具的安装精度。,展成法,利用刀具与工件的展成切削运动，由刀刃在被加工表面上的包络面来形成的成
5、形表面。 如用滚刀来加工齿轮、插齿等。 展成法所达到的精度高低，主要取决于机床作展成运动的传动链精度与刀具的制造精度。,获得零件相互位置精度的方法,一次安装获得法：零件在一次安装中，加工零件有相互位置精度要求的各个表面，从而保证其相互位置精度。 多次安装获得法：是指零件的有关表面的相互位置精度是由加工表面与定位基面的位置精度来保证的。 影响获得相互位置精度的因素，主要有机床精度、夹具精度、工件的安装精度以及量具的测量精度。,工艺系统,在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成的一完整的加工系统，称为工艺系统。,原始误差,由于工艺系统的结构、状态以及在加工过程中产生的物理力学现象而产生的误差称为原
6、始误差。,加工误差,在机械加工时，原始误差能照样、放大或缩小地反映到工件上，使工件加工后产生误差，这种误差称为加工误差。,加工误差的主要来源,（）加工原理误差。 （）工艺系统的几何误差及运动误差：这种误差包括机床、夹具、刀具的制造误差与磨损；机床、夹具、刀具和工件的安装误差；调整误差及机床的运动误差等。 （）工艺系统受力变形产生的误差：在机械加工时，工艺系统受到切削力、传动力、惯性力、夹紧力及重力等各种作用力，而引起工艺系统的变形所产生的误差。 （）工艺系统受热变形所产生的误差。,加工误差的分析方法,（）单因素分析法。在研究某一确定因素对加工精度的影响时，一般不考虑其他因素的同时作用，通过分析
7、计算或实验测试，找出该因素与加工精度之间的相互关系。这种研究方法称为单因素分析法。 （）统计分析法。影响加工精度的因素很多，而且错综复杂，因此，仅靠单因素分析法常常不能有效地解决问题，还需用统计分析法。统计分析法是在一批零件加工完毕后，进行测量，并根据加工误差的表现形式，运用统计分析的方法去分析加工误差产生的原因。,原理误差,（）采用近似的加工运动方法所造成的误差用展成法切削齿轮 用近似的传动比加工螺纹 （）采用形状近似的刀具所造成的误差,用展成法切削齿轮,当用滚刀切削齿轮时，是利用展成原理，由于滚刀的刀刃数有限，所切成的齿形，不是光滑的渐开线，而是一条接近于光滑渐开线的折线，故用接近于光滑渐
8、开线的折线来代替理想光滑的渐开线就产生了原理误差。,用近似的传动比加工螺纹,例如车削或磨削模数蜗杆，其导程t=m，其中m是模数，而是无理数，在选用配换齿轮时，只能将化成近似的分数来进行计算，采用了近似的传动比，即采用了近似的成形运动，从而产生了原理误差。,采用形状近似的刀具所造成的误差,例如滚齿时，滚刀应由渐开线基本蜗杆来制造，而在生产实际中，为使滚刀制造方便，故采用阿基米德蜗杆来代替，即采用了近似的刀具轮廓，这时用阿基米德滚刀来滚切齿轮，就产生了原理误差。,在生产实际中，采用近似的加工运动或近似的刀具进行加工，可以简化机床的结构和刀具的形状，降低制造成本，提高生产率。 因此，只要原理误差在规
9、定的技术要求范围之内，是完全允许的。,工艺系统的几何误差,工艺系统的几何误差是指机床、刀具、夹具等的制造误差和磨损，以及他们在定位调整中所带来的误差。 在工艺系统中，机床是基础，机床精度的高低对工件的加工精度有很重要的影响。这里着重分析对加工精度影响较大的导轨误差、主轴回转误差等。,机床导轨的几何误差,导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是主要部件的运动基准，它的各项误差将直接影响被加工的工件精度。 下面以车床导轨误差为例来分析其对加工精度的影响。,车床导轨在水平面内的直线度误差,如图所示，普通车床在水平面内的直线度误差，将使刀尖在水平面内发生位移Y。 引起被加工工件在半径方向上的误差=
10、Y。 即导轨在水平面内的直线度误差将地反映到工件的半径上去。 当车削长工件时，将会造成圆柱度误差，如形成锥形、鼓形、鞍形。,车床导轨在垂直面内的直线度误差,普通车床导轨在垂直面内的直线度误差，将使刀尖沿工件的切向产生Z的位移，由此引起工件在该处的半径方向上，产生相应的误差由图所示的直角三角形可得由于很小，2 更小，所以一般可以忽略不计。,机床导轨的直线度误差对加工精度的影响，对于不同的机床其影响也不同，这主要决定于刀具与工件的相对位置。 如导轨误差引起刀刃与工件的相对位移，若该位移产生在工件已加工表面的法线方向上，则对加工精度有直接影响。 如产生在加工表面的切线方向，则对加工精度的影响可忽略不
11、计。,六角车床刀具垂直安装,误差敏感方向,如图所示的六角车床，导轨在垂直面内的直线度误差将地反映到工件的半径上，而导轨在水平面内的误差影响很小，可以忽略不计。 一般把通过切削点的已加工表面的法线方向称为误差敏感方向。,车床前后导轨在垂直面内的平行度(扭曲度)误差对加工精度的影响,车床前后导轨在垂直面内如不平行，会使溜板在沿床身纵向移动时发生偏斜，从而使刀尖相对工件产生偏移。,导轨扭曲产生的误差,如图所示，当导轨倾斜产生的误差为时，引起工件半径上的加工误差为=HB，即R=H *H/B 式中 为车床中心高； 为车床两导轨间的宽度。 一般车床2/3 ，外圆磨床=。因此，两导轨的扭曲对加工精度的影响也
12、是很大的。,机床导轨的几何误差，还与机床的安装及使用过程中的磨损有关。 若机床安装不正确，水平调整不好，会使床身扭曲，破坏导轨原有的制造精度，从而影响加工精度。 机床使用中的磨损，会使导轨产生直线度、扭曲度等误差，也会影响加工精度。,机床主轴回转误差,机床主轴是工件或刀具的位置基准和运动基准，它的误差直接影响着工件的加工精度。 在理想的情况下，当主轴回转时，其回转轴线在空间的位置是固定不动的。 但实际上由于存在制造误差和使用中一些因素的影响，使主轴的实际回转轴线对理想回转轴线产生了偏移。这个偏移量就是主轴回转误差。,主轴回转误差的形式,主轴回转误差按其表现可分解为：纯径向跳动、纯轴向窜动、纯角
13、度摆动等三种基本形式。 不同形式的主轴回转误差对加工精度的影响是不同的。 同一形式的主轴回转误差对于不同类型的机床其影响也不同。因此，要根据具体情况进行具体分析。 因为机床可分为工件回转类（如车床、磨床）和刀具回转类机床（如镗床）。在加工过程中，对工件回转类机床，其切削力的方向不变，而刀具回转类机床，其切削力的方向是周期性地变化的。所以主轴的回转误差对加工精度的影响也不同。,纯径向跳动,轴线绕平均轴线作平行的公转运动，在方向和方向都有变动，如图所示。 其径向跳动r将使镗床镗出的孔是椭圆的，对于车床上车削外圆时影响很小，其车削的工件截面接近于真圆。对于外圆磨床，由于采用死顶尖，避免了主轴回转误差
14、对工件的影响，而砂轮架主轴的回转误差则会引起工件的棱圆度与波度误差。,纯轴向窜动,它是指回转轴线沿平均回转轴线在轴向位置的变化。如图所示。 纯轴向窜动对内外圆加工没有影响，但加工端面时会与内、外圆表面不垂直，且端面与轴线的垂直度误差随切削直径的减小而增大。 加工螺纹时，轴向窜动会产生螺距周期误差。,纯角度摆动,主轴瞬时回转轴线对平均轴线作呈一倾斜角度的公转运动，但其交点位置固定不变。如图所示，角度摆动误差，主要影响工件的形状精度。,产生主轴回转误差的原因,纯径向跳动： 主要来源于轴承误差（滑动轴承内孔的圆度误差，滚动轴承内外环滚道的圆度误差、波度，轴承滚子尺寸误差、圆度误差，轴承的间隙）、主轴
15、轴颈的圆度误差。 纯轴向窜动： 主要来自主轴上与箱体上的止推端面与轴线不垂直以及有波度误差，止推轴承两滚道与主轴轴线不垂直和波度误差，滚动体的尺寸误差、圆度误差，以及予紧滚动轴承的螺母、垫片等零件的端面与轴线不垂直，或端面与端面间不平行。 纯角度摆动： 主要是主轴前后轴承分别存在偏心e和e，而且e和e的大小不一，又不在同一方向上。,减少主轴回转误差影响的措施,设计与制造高精度的主轴部件； 对高速运动的主轴系统进行动平衡； 使回转误差不反映到被加工的工件上，即采用工件的定位与运动传递分开的结构。例如磨外圆，工件采用死顶尖；镗箱体上的孔系，采用镗模镗孔，主轴与镗杆采用浮动连接；磨削机床主轴前端的锥
16、孔，工件与机床主轴间用弹性连接，主轴只起传动作用，以减小主轴回转误差对加工精度的影响。,传动链误差,对于某些加工方式，如加工螺纹、滚齿、插齿、磨齿等。为了保证加工精度，必须要求刀具与工件之间有正确的速比关系。例如车螺纹，要求工件转一转，刀具移动一个导程；用单头滚刀滚齿时，要求滚刀转一转，工件转过一个齿。这种成形运动的速比关系，是由机床传动链来保证的。,传动链误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间，相对运动的误差，它是齿轮、螺纹、蜗轮及其他展成加工中，影响加工精度的主要因素。,传动链误差是由于传动链中传动元件的制造误差、装配误差以及使用过程中磨损引起的。 各传动元件在传动链中的位置不同，影响也不同，其中末端元件的误差对传动链的误差影响最大。 各传动元件的转角误差将通过传动比反映到工件上。 若传动链是升速传动则传动元件的转角误差将扩大，反之降速传动则转角误差将缩小。,
