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1、第六章第六章 机械加工精度机械加工精度机械加工精度的概念机械加工精度的概念 加工精度加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度 它们之间的偏离程度偏离程度则称为加工误差加工误差。 精度愈高，误差愈小精度愈高，误差愈小 精度愈低，误差愈大精度愈低，误差愈大零件的几何参数零件的几何参数几何形状几何形状尺寸尺寸相互位置相互位置加工精度加工精度1)尺寸精度尺寸精度 限制加工表面与其基准间尺寸 误差不超过一定的范围2)几何形状精度几何形状精度 限制加工表面宏观几何形状误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等；3)相互位置精度相互位置精度 限制加工表面与其
2、基准面的相互位置误差，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。几何形状精度和尺寸精度有关系吗？几何形状精度和尺寸精度有关系吗？零件公差必须大于形状位置误差零件公差必须大于形状位置误差注：如果没有特殊要求，圆度、圆柱度等不需要特别标注 譬如主轴需要标注圆度 圆度超差，零件精度肯定超差 满足了尺寸精度，但是圆度没有满足，所以零件精度达不到 所以几何形状误差不能超过尺寸误差两个必然两个必然 尺寸精度高的，必然表面粗糙度要尺寸精度高的，必然表面粗糙度要求必然高，形状、位置精度误差也必然高求必然高，形状、位置精度误差也必然高 反之，表面粗糙度要求高，不一定尺反之，表面粗糙度要求高，不一定尺寸精度高，或者可以
3、理解为甚至没有尺寸寸精度高，或者可以理解为甚至没有尺寸精度的要求精度的要求举个例子举个例子 表面粗糙度高的，但是尺寸精度不要求表面粗糙度高的，但是尺寸精度不要求的。的。桌面、黑板机床、机器的外观尺寸要求低，但是表面很光滑手把、标牌抛光 镀上一层尺寸精度在什么情况下要求？尺寸精度在什么情况下要求？在配合尺寸上要求严格在配合尺寸上要求严格 机械加工精度是加工质量的重要组成部机械加工精度是加工质量的重要组成部分，无论是大批大量生产还是单件小批生分，无论是大批大量生产还是单件小批生产，分析加工精度对保证质量、提高生产产，分析加工精度对保证质量、提高生产率和降低成本都有重大意义，特别是对大率和降低成本都
4、有重大意义，特别是对大批大量生产，一旦产生质量问题，所造成批大量生产，一旦产生质量问题，所造成的损失是十分惊人的的损失是十分惊人的 加工精度确定多少才比较合理？ 这里提供两个方法来得到我们要求的加工精度：1问2查表、查书机械加工误差分类机械加工误差分类从误差是否被人们掌握从误差是否被人们掌握来分，可分为 1 系统误差 2 随机误差(又称偶然误差)系统误差系统误差 误差的大小和方向均己掌握，它可以用代数和来进行综合。 系统误差系统误差又可以分为 1常值系统误差常值系统误差：误差数值是不变的 采用近似加工方法所带来的加工理论误差，夹具的定位误差，刀具的误差等 用直径20mm的铰刀铰孔。铰刀本身直径
5、偏大0.01mm，则整批零件被铰的孔都将偏大 。这时的常值系统误差则为0.01mm 2变值系统误差变值系统误差 变值系统误差变值系统误差 误差的大小和方向按一定规律变化，可按线性变化，也可按非线性变化。几个误差可以了解转子受热膨胀，对转子间隙的影响转子受热膨胀，对转子间隙的影响压差可以计算，转子受力变形可以知道压差可以计算，转子受力变形可以知道刀具的变化磨损，热伸长都是变值误差刀具的变化磨损，热伸长都是变值误差 变值系统误差变值系统误差随机误差随机误差 凡是没掌握规律的误差凡是没掌握规律的误差 没有掌握规律，但是不等于没有规律，例如内应力有规律，我们不知道；热处理产生误差，它必须经过一段时间才
6、出现；材料质量的均匀性，会出现一边重，一边轻有一些误差可以控制例如操作误差 人工误差误差常值系统误差 变值系统误差系统误差随机误差获得加工精度的方法获得加工精度的方法1试切法2调整法3尺寸刀具法4主动测量法试切法试切法 生产率低，要求工人的技术水平较高。因此多用于单件、小批单件、小批量生产。量生产。调整法调整法 先按规定尺寸调整先按规定尺寸调整好机床、夹具、刀具好机床、夹具、刀具和工件的相对位置及和工件的相对位置及进给行程，从而保证进给行程，从而保证在加工时自动获得尺在加工时自动获得尺寸。寸。 这种方法在加工时这种方法在加工时不再进行试切，生产不再进行试切，生产率大大提高。但精度率大大提高。但
7、精度低些。低些。 （1）静调整法）静调整法 是在不切削的情况下，用对刀块或样件来调整刀具的位置。 （2）动调整法）动调整法 动调整法又称尺寸调整法，它是按试切零件进行调整，直接测量试切零件的尺寸，可以试切一件或一组零件(215件) ，所有试切零件合格，即调整完毕，可以进行加工。这种方法多用于大批和大量生产。动调整法由于考虑了加工过程中的影响因素，其精度比静调整法高。 尺寸刀具法尺寸刀具法 采用定尺寸定尺寸的孔加工刀具 优点：孔加工刀具可以获得非常高的精度，生产率也非常高。 缺点：刀具有磨损，磨损后尺寸就不能保证，因此成本较高，多用于大批大量生产中。 用成形刀具加工也属于这一类。主动测量法主动测
8、量法 在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，达到要求时就立即停止加工达到要求时就立即停止加工真正用的比较高级的方法，就是主动测量法真正用的比较高级的方法，就是主动测量法 如果要达到如果要达到0.0001mm的加工误差或者的加工误差或者加工精度，还是要用主动测量法加工精度，还是要用主动测量法 要加工的精度非常高，一般来说，这么高的精度，不是人工就能解决的要求的精度很高，怎样控制进给量要求的精度很高，怎样控制进给量影响加工精度的因素影响加工精度的因素 工艺系统工艺系统 机床、夹具、刀具及工件组成的系统机床、夹具、刀具及工件组成的系统 影响机械加工精度的主要因素影响
9、机械加工精度的主要因素 1 原理误差 2工艺系统的制造精度和磨损 3工艺系统的受力变形 4工艺系统的受热变形5 工艺系统调整误差6 工件安装夹紧误差7 度量误差原理误差原理误差 由于采用了近似近似的加工运动加工运动或者近似近似的刀具轮廓刀具轮廓而产生的加工齿轮，用展成法刀齿是有限的，滚刀只能断续切削，切出的齿形是由各个刀齿轨迹的包络线所形成的，是一条近似的折线设计形成的误差设计形成的误差 设计的设计的近似在哪近似在哪里？里？设计产生的误差近似的加工运动近似的刀具轮廓机床的制造精度和磨损1导轨误差导轨误差2水平方向有误差水平方向有误差3垂直方向有误差垂直方向有误差4 垂直方向有误差垂直方向有误差
10、 水平方向有误差水平方向有误差两个问题1水平误差和垂直误差之间的关系是不是总是400倍？2怎样测量水平误差和垂直误差？千分表千分表是用来检查零件几何形状误差尺寸及是用来检查零件几何形状误差尺寸及 相关位置的一种测量工具相关位置的一种测量工具 可以用千分表可以用千分表高度变化就是垂直误差高度变化就是垂直误差左右变化就是水平误差左右变化就是水平误差如果导轨面上稍稍高了一点，如何处理把导轨面变平？主轴误差 纯径向移动、回转中心、轴心漂移、角度摆动可以用一个精度（综合指标）来表示， 回转精度回转精度 它的范围是58刀具的制造精度定形刀具钻刀 绞刀 拉刀 它们的磨损影响大 车刀：工人操作误差，影响不大刀
11、具的尺寸磨损也分为起始磨损、正常磨损和剧烈磨损三个阶段 定形刀具 成形刀具夹具的制造精度和磨损 夹具精度要求高夹具精度要求高对于对于IT57级精度的零件，夹具精度一般是级精度的零件，夹具精度一般是零件精度的零件精度的1/2一一1/3。对于对于IT8级精度以下的零件，夹具精度可为级精度以下的零件，夹具精度可为零件精度的零件精度的1/51/10。忽略夹具本身制造精度 钻模板 1/3以上 至少是它的一半，低的就是1/51/10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 刚度的概念刚度的概念 刚度是物体受力后抵抗外力的能力，也就是物体在受力方向上产生单位弹性变形所需要的力柔度柔度
12、 是物体受单位力时在受力方向的变形，它是刚度的倒数瞬时刚度 物体在受力方向上某一个时刻的力变化与在该方向上产生的变形变化量的比值。 在工艺系统中，往往一个方向的力同时产生几个方向的变形，如图车刀受力产生几个方向变形。接触刚度接触刚度 机床是由多个零件组成的。一台机床或部件的受力变形，除了零件本身的变形以外，还有零件之间接触面的变形。刚度曲线刚度曲线加载变形曲线加载变形曲线 （1）接触变形影响）接触变形影响 （2）刚度很差零件存在）刚度很差零件存在这种变形曲线又可以分为两类， 1 是凹形曲线凹形曲线 2 是凸形曲线凸形曲线凹形曲线的特点是开始变形很大，逐渐刚度变好；而凸形曲线的特点是开始刚度较好
13、，随着载荷的加大，刚度愈来愈差。凹形曲线可能是在机器或部件中存在着刚度很差的零件，极易变形，一旦该零件变形变小，则整个刚度值将上升。凸形曲线则可能是由于结构中有预紧力，当载荷超过预紧力时，刚度急剧变差。 机器和部件中的许多零件多是用螺钉等连接起来的，当外加载荷方向与螺钉的夹紧力方向相反时，开始载荷小于螺钉所形成的夹紧力，这时变形较小，刚度较高；当载荷大于螺钉所形成的夹紧力时，螺钉将变形，因此变形较大，刚度较差。所以有连接件的一些结构中，多出现凸形变形曲线。正反加卸载变形曲线正反加卸载变形曲线先在正方向加载，得加载变形曲线，然后卸载，得到卸载变形曲线。可见两条曲线不重合，产生类似“磁滞”现象，这
14、主要是由于接触面上的塑性变形，零件位移时的摩擦力消耗以及间隙的影响。同理在反方向加载和卸载，又可得到加载变形曲线和卸载变形曲线两者也不重合。多次重复加卸载图中绘出了三次加卸载的情况第一次加卸载，“磁滞”现象最严重，以后逐渐减小。因为结构经过第一次加卸载后，大部分间隙消除，接触面上变形由于接触面积增大而减小经过若干次重复加卸载，卸载曲线逐渐接近加载曲线，加载曲线的起始点和卸载曲线的终点也逐渐重合。由于摩擦力消耗，接触面变形愈来愈小，使得加卸载曲线逐渐接近。变形曲线是非线性的，有凸形和凹形两种。可根据曲线求瞬时刚度和平均刚度。加载变形曲线与卸载变形曲线不重合，且不回到起始点。多次重复加卸载变形曲线
15、不重合，随着重复次数的增加，变形曲线逐渐接近。单件零件的变形曲线与一个机器或部件的变形曲线相差很大。影响工艺系统刚度的因素（1）接触面的表面质量 接触面间的变形与零件的表面粗糙度、几何形状、接触面积大小及材料的物理机械性质有关。 两个表面开始接触时，接触面较小，因此不仅有弹性变形，而且在局部地区还有塑性变形。开始时变形较大，随着变形的增加，接触面积不断增大，变形应力不断减小，变形也逐渐减小。变形曲线是凹形曲线。（2）系统存在薄弱环节刚度较差的零件 机器或部件中，经常采用镶条、键等联结零件。这些零件本身的刚度很差，极易变形，使整个系统刚度变差，变形曲线为凹形。 或者零件装配质量差而出现薄弱环节，使机床刚度大大降低。（3）连接件夹紧力的影响（4）摩擦力的影响 在加载时，摩擦力阻碍变形增加；而在卸载时，摩擦力阻碍变形减小。（5）间隙的影响 当载荷方向不变时，间隙影响不大；当载荷方向经常改变，则间隙影响就很大。
