《机械制造工艺学二课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造工艺学二课件（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 机械加工精度及其控制机械加工精度及其控制第一节第一节 概述概述第二节第二节 工艺系统的几何精度对加工精度的影响工艺系统的几何精度对加工精度的影响第三节第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响工艺系统的受力变形对加工精度的影响第四节第四节 工艺系统的热变形对加工精度的影响工艺系统的热变形对加工精度的影响第五节第五节 加工误差的统计分析加工误差的统计分析第六节第六节 保证和提高加工精度的途径保证和提高加工精度的途径了解各种因素对加工精度的影响规律，了解各种因素对加工精度的影响规律，找出提高加工精度的途径，以保证零找出提高加工精度的途径，以保证零件的加工质量。件的加工质量。本章学习目
2、标：本章学习目标：第一节 概述加工精度加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状及各是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状及各表面相互位置等参数）与理想几何参数的表面相互位置等参数）与理想几何参数的符合程度符合程度。符合程。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。度越高，加工精度就越高。反之，越低。一、加工精度一、加工精度理想几何参数理想几何参数表面表面绝对平面、圆柱面等；绝对平面、圆柱面等；位置位置绝对平行、垂直、同轴等；绝对平行、垂直、同轴等；尺寸尺寸位于公差带中心。位于公差带中心。机械加工精度机械加工精度尺寸精度尺寸精度形状精度形状精度位置精度位置精度二、获得加工精度的方法二、
3、获得加工精度的方法1 1、获得尺寸精度的方法、获得尺寸精度的方法试切法试切法：用于单件小批生产；：用于单件小批生产；调整法：用于成批大量生产；调整法：用于成批大量生产；定尺寸刀具法：生产率高，刀具制造复杂；定尺寸刀具法：生产率高，刀具制造复杂；自动控制法：切削测量补偿自动完成。自动控制法：切削测量补偿自动完成。2 2、获得形状精度的方法、获得形状精度的方法轨迹法：利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状；轨迹法：利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状；成形刀具法成形刀具法：由刀刃的形状形成工件表面形状；：由刀刃的形状形成工件表面形状；展成法展成法：由切削刃包络面形成工件表面形状；：由切削刃包络面形成工件表面
4、形状；3 3、获得相互位置精度的方法、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。主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证。仿形法仿形法：在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿：在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法。槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法。三、加工误差与原始误差三、加工误差与原始误差加工误差加工误差是指是指零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度偏离程度。加工误差的大小表示了加工精度的高低，。加工误差的大小表示了加工精度的高低，加工误加工误差是加工精度的度量。差是加工
5、精度的度量。由机床、夹具、刀具和工件组成的由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统的误差机械加工工艺系统的误差是是工件工件产生加工误差的根源产生加工误差的根源。我们把工艺系统的各种误差称之为。我们把工艺系统的各种误差称之为原始误差原始误差。使工艺系统各组成部分之间的位使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状置关系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加态，致使加工后的零件产生了加工误差。工误差。原始误差对加工误差的影响原始误差对加工误差的影响各种原始误差的大小和方向各有不同，而加工误差则必须在各种原始误差的大小和方向各有不同，而加工误差则必须在工序尺寸方向上测量
6、。所以原始误差的方向不同时对加工误工序尺寸方向上测量。所以原始误差的方向不同时对加工误差的影响也不同。差的影响也不同。把对加工误差影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面把对加工误差影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法线方向）称为的法线方向）称为误差敏感方向误差敏感方向。当主轴在当主轴在Z方向存在误差方向存在误差Z时，反映到时，反映到工件半径方向上的误差为工件半径方向上的误差为Rz当主轴在当主轴在Y方向存在误差方向存在误差Y时，则此误时，则此误差将是差将是1 1：1 1反映到工件半径方向上反映到工件半径方向上dRR+RRYoDRZ原始误差与加工误差的关系原始误差与加工误差的关系以车削为
7、例说明原始误差与加工误差的关系以车削为例说明原始误差与加工误差的关系ZY图图例例 加工精度加工精度加工精度加工精度尺寸精度尺寸精度形状精度形状精度位置精度位置精度加工误差加工误差加工误差加工误差与理想零件的偏离与理想零件的偏离加工精度的另一描述加工精度的另一描述工艺系统工艺系统工艺系统工艺系统机床机床刀具刀具夹具夹具工件工件原始误差原始误差原始误差原始误差工艺系统的误差工艺系统的误差产生加工误差的根源产生加工误差的根源包括工艺系统静误差、动误差包括工艺系统静误差、动误差 研究加工精度方法研究加工精度方法研究加工精度方法研究加工精度方法统计分析法统计分析法第二节第二节 工艺系统的几何精度对加工精
8、度工艺系统的几何精度对加工精度的影响的影响一、加工原理误差一、加工原理误差原理误差原理误差是指由于采用了是指由于采用了近似的成形运动或近似的刀具近似的成形运动或近似的刀具轮廓轮廓而产生的误差。多为而产生的误差。多为形状误差。形状误差。（1 1）展成法加工渐开线齿轮展成法加工渐开线齿轮（2 2）成形圆弧铣刀铣圆弧面）成形圆弧铣刀铣圆弧面二、机床误差二、机床误差机床误差机床误差是指在无切削负荷下，来自机床本身制造误差、是指在无切削负荷下，来自机床本身制造误差、安装误差和磨损安装误差和磨损。机床误差机床误差的组成的组成主轴回转误差主轴回转误差导轨误差导轨误差传动链误差传动链误差机床误差机床误差的来源
9、的来源机床制造机床制造磨损磨损安装安装a）纯径向跳动纯径向跳动c）纯角度摆动纯角度摆动b b）纯轴向窜动纯轴向窜动实际回转轴线始终平行于理想回转轴线，在一个平面内作实际回转轴线始终平行于理想回转轴线，在一个平面内作等幅的跳动等幅的跳动，影响工件圆度影响工件圆度。实际回转轴线始终沿理想回转轴线作等幅的窜动实际回转轴线始终沿理想回转轴线作等幅的窜动，影响轴向影响轴向尺寸尺寸。实际回转轴线与理想回转轴线始终成一倾角，在一个平面上作实际回转轴线与理想回转轴线始终成一倾角，在一个平面上作等幅摆动，且交点位置不变等幅摆动，且交点位置不变，影响圆柱度影响圆柱度。主轴工作时，其回转轴线的运动误差是以上三种运动
10、方式的综合。主轴工作时，其回转轴线的运动误差是以上三种运动方式的综合。1、主轴回转误差、主轴回转误差主轴回转轴线的运动误差主轴回转轴线的运动误差提高主轴回转精度的因素提高主轴回转精度的因素1 1）提高主轴部件的制造精度）提高主轴部件的制造精度2 2）对滚动轴承进行预紧，以消除间隙）对滚动轴承进行预紧，以消除间隙主轴回转误差产生的原因主轴回转误差产生的原因1 1）主轴的误差）主轴的误差2 2）轴承的误差）轴承的误差3 3）配合间隙）配合间隙2、导轨误差、导轨误差机床导轨机床导轨是机床中确定某些主要部件相对位置的基准，也是是机床中确定某些主要部件相对位置的基准，也是某些主要部件的运动基准。某些主要
11、部件的运动基准。表现形式表现形式水平面内的直线度水平面内的直线度垂直面内的直线度垂直面内的直线度前后导轨的平行度（扭曲）前后导轨的平行度（扭曲）YYoDR水平面水平面导轨水平面内直线度导轨水平面内直线度敏感方向，使工件产生圆柱度误差敏感方向，使工件产生圆柱度误差垂直平面垂直平面导轨垂直面直线度导轨垂直面直线度ZdRZRd/2非敏感方向，可忽略不计非敏感方向，可忽略不计刀架倾倒，刀尖相对工件在水平和垂直两个方向上产生偏移。刀架倾倒，刀尖相对工件在水平和垂直两个方向上产生偏移。3 3、传动链误差、传动链误差传动链误差传动链误差是指机床内联系传动链始末两端传动元件之间相是指机床内联系传动链始末两端传
12、动元件之间相对运动的误差。对运动的误差。eg：车螺纹、滚齿、插齿：车螺纹、滚齿、插齿产生原因：传动链中各传动元件的产生原因：传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损制造误差、装配误差及磨损。车螺纹的传动误差示意图车螺纹的传动误差示意图S-工件导程，工件导程，T-丝杠导程，丝杠导程，i-齿轮传动比齿轮传动比S=iT三、三、工艺系统其它几何误差工艺系统其它几何误差1 1、刀具误差、刀具误差一般刀具一般刀具对加工精度没有直接影响对加工精度没有直接影响，靠对刀来保证精度。但磨损后，靠对刀来保证精度。但磨损后对工件尺寸或形状精度有一定影响。对工件尺寸或形状精度有一定影响。定尺寸刀具定尺寸刀具直接影响
13、被加工工件的尺寸精度直接影响被加工工件的尺寸精度。成形刀具成形刀具影响被加工面的形状精度。影响被加工面的形状精度。2 2、夹具误差、夹具误差包括包括夹具制造误差、安装误差及磨损夹具制造误差、安装误差及磨损，对工件尺寸精度，对工件尺寸精度和位置精度影响很大。和位置精度影响很大。3 3、工件的安装误差、调整误差及测量误差、工件的安装误差、调整误差及测量误差第三节、工艺系统受力变形对加工精度的影响第三节、工艺系统受力变形对加工精度的影响工艺系统工艺系统机床、夹具、机床、夹具、工件、刀具工件、刀具破换了刀具、工件破换了刀具、工件间相对位置间相对位置外力作用下外力作用下切削力、传动力、惯性力、切削力、传
14、动力、惯性力、夹紧力、重力夹紧力、重力产生了加工误差产生了加工误差夹紧变形夹紧变形镗杆变形镗杆变形1 1、工艺系统刚度、工艺系统刚度工艺系统抵抗外力使其弹性变形的能力。工艺系统抵抗外力使其弹性变形的能力。计算工艺系统刚度只考虑计算工艺系统刚度只考虑y y方向上的切削分力方向上的切削分力F Fy y和和变形位变形位移量移量y y。2 2、工艺系统受力变形对加工精度的影响、工艺系统受力变形对加工精度的影响1 1）切削力作用点位置不同对加工精度的影响）切削力作用点位置不同对加工精度的影响工艺系统的刚度，随着受力点位置的变化而变化。工艺系统的刚度，随着受力点位置的变化而变化。细长零件，刚度低，工艺系统
15、的变形取决于零件的变形，产生细长零件，刚度低，工艺系统的变形取决于零件的变形，产生鼓形加工误差。鼓形加工误差。短粗工件，工件刚度较大，变形小，工艺系统的变形取决于机短粗工件，工件刚度较大，变形小，工艺系统的变形取决于机床头、尾架、顶尖、刀架和刀具的变形，零件产生鞍形加工误床头、尾架、顶尖、刀架和刀具的变形，零件产生鞍形加工误差。差。图图例例2 2）切削过程中受力大小变化对加工精度的影响）切削过程中受力大小变化对加工精度的影响当毛坯有形状误差或位置误差时，加工后工件仍会有同类的当毛坯有形状误差或位置误差时，加工后工件仍会有同类的加工误差，但每次走刀后加工误差将逐步减少。加工误差，但每次走刀后加工
16、误差将逐步减少。误差复映规律误差复映规律以车削短圆柱工件外圆为例：以车削短圆柱工件外圆为例：毛坯存在的圆度误差毛坯存在的圆度误差m=apm=ap1 1-ap-ap2 2工件产生圆度误差工件产生圆度误差w=yw=y1 1-y-y2 2m m越大，越大，w w越大越大在零件同一截面内切削，由于在零件同一截面内切削，由于材料硬度不均或加工余量的变化材料硬度不均或加工余量的变化将引起切削力将引起切削力大小的变化，而此时工艺系统的刚度大小的变化，而此时工艺系统的刚度K K是常量，所以变形不一致，导致零件是常量，所以变形不一致，导致零件的加工误差。的加工误差。毛坯形状误差复映毛坯形状误差复映3、减少工艺系统受力变形的措施、减少工艺系统受力变形的措施1）提高工艺系统的刚度；提高工艺系统的刚度；2）转移或补偿变形。转移或补偿变形。4 4、工件内应力对加工精度的影响、工件内应力对加工精度的影响残余应力残余应力(内应力内应力)是指当外部载荷去除以后，仍然残是指当外部载荷去除以后，仍然残存在工件内部的应力。存在工件内部的应力。毛坯制造中产生的残余应力毛坯制造中产生的残余应力冷校直带来的残余应力冷校直带来的残
