機(jī)械制造基礎(chǔ)-42

1、4-2影響加工精度的因素 機(jī)械加工中零件的尺寸、形狀和相互位置誤差，機(jī)械加工中零件的尺寸、形狀和相互位置誤差，主要是由于工件與刀具在切削運(yùn)動中相互位置發(fā)生主要是由于工件與刀具在切削運(yùn)動中相互位置發(fā)生了變動而造成的。了變動而造成的。 由于工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上，因此，由于工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上，因此，機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個完整的機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個完整的工藝系工藝系統(tǒng)統(tǒng)。 工藝系統(tǒng)中的種種誤差，是造成零件加工誤差工藝系統(tǒng)中的種種誤差，是造成零件加工誤差的根源，故稱之為的根源，故稱之為原始誤差原始誤差。 加工中可能出現(xiàn)的原始誤差，可列舉如加工中可能出現(xiàn)的原始誤差，

2、可列舉如 下圖下圖 機(jī)械加工原始誤差原理誤差工件裝夾誤差機(jī)床誤差夾具誤差刀具誤差調(diào)整誤差工藝系統(tǒng)熱變形刀具磨損工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形度量誤差一一.原理誤差原理誤差: 是由于采用了近似的成形運(yùn)是由于采用了近似的成形運(yùn)動或刀刃形狀而產(chǎn)生的誤差。動或刀刃形狀而產(chǎn)生的誤差。v 滾切漸開線齒形就存在兩項原理誤差滾切漸開線齒形就存在兩項原理誤差:為便于制造，用阿基米德基本蝸桿或法向直廓為便于制造，用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿，來代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差；基本蝸桿，來代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差；由于滾刀刀刃數(shù)有限，滾切出的齒形不是連續(xù)由于滾刀刀刃數(shù)有限，滾切出的齒形不是連續(xù)光滑的漸開線，而是

3、由若干短線組成的折線。光滑的漸開線，而是由若干短線組成的折線。v 在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時，用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來獲在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時，用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來獲得近似的正弦曲線，也存在原理誤差。得近似的正弦曲線，也存在原理誤差。 原理誤差存在的合理性：原理誤差存在的合理性： 理論上應(yīng)當(dāng)采用理想的加工原理，來獲得精確的加工理論上應(yīng)當(dāng)采用理想的加工原理，來獲得精確的加工表面。表面。 但在生產(chǎn)中這樣做有時會使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以保但在生產(chǎn)中這樣做有時會使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以保證機(jī)床的剛度和精度，或者使刀刃的輪廓不易制造或證機(jī)床的剛度和精度，或者使刀刃的輪廓不易制造或精度很低。精度很低。 這樣不僅不能保證加

4、工精度，甚至還會降低加工效率。這樣不僅不能保證加工精度，甚至還會降低加工效率。 這時如采用近似的加工方法，往往可以簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)這時如采用近似的加工方法，往往可以簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)和刀具的形狀，并能提高生產(chǎn)率，降低加工成本，因和刀具的形狀，并能提高生產(chǎn)率，降低加工成本，因此，只要能把加工誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般，此，只要能把加工誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般，原理誤差應(yīng)小于工件公差值的原理誤差應(yīng)小于工件公差值的10%15%），可以采用），可以采用近似的加工方法。近似的加工方法。 二二.機(jī)床誤差：機(jī)床誤差：是由機(jī)床的制造誤差、安裝誤是由機(jī)床的制造誤差、安裝誤差和使用中的磨損引起的誤差。差和使用中的磨損

5、引起的誤差。機(jī)床誤差機(jī)床誤差對加工精度影響較大的有：對加工精度影響較大的有： 主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差 傳動鏈誤差傳動鏈誤差一. 主軸回轉(zhuǎn)誤差 機(jī)床主軸是決定工件或刀具位置的重要部件，機(jī)床主軸是決定工件或刀具位置的重要部件，對主軸的精度要求最主要的就是對主軸的精度要求最主要的就是主軸回轉(zhuǎn)精主軸回轉(zhuǎn)精度度（機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)時能保持軸線的位置穩(wěn)定（機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)時能保持軸線的位置穩(wěn)定不變的程度），即要求主軸回轉(zhuǎn)時能保持軸不變的程度），即要求主軸回轉(zhuǎn)時能保持軸線的位置穩(wěn)定不變。線的位置穩(wěn)定不變。 主軸回轉(zhuǎn)誤差直接影響被加工零件的形狀、主軸回轉(zhuǎn)誤差直接影響被加工零件的形狀、位置精度和表面粗糙

6、度。位置精度和表面粗糙度。v主軸系統(tǒng)自身存在的誤差主軸系統(tǒng)自身存在的誤差：使主軸回轉(zhuǎn)軸線的空：使主軸回轉(zhuǎn)軸線的空間位置在每一瞬間都是變動的，即產(chǎn)生軸線在空間位置在每一瞬間都是變動的，即產(chǎn)生軸線在空間的漂移。間的漂移。主軸軸頸和軸承座孔的誤差；主軸軸頸和軸承座孔的誤差；滾動軸承的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾動體的誤差；滾動軸承的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾動體的誤差；回轉(zhuǎn)過程中各種靜、動態(tài)因素的影響等。回轉(zhuǎn)過程中各種靜、動態(tài)因素的影響等。v主軸回轉(zhuǎn)誤差的分解主軸回轉(zhuǎn)誤差的分解：徑向跳動、軸向竄動和角：徑向跳動、軸向竄動和角度擺動（圖度擺動（圖4-1）。實際上主軸回轉(zhuǎn)誤差的三種）。實際上主軸回轉(zhuǎn)誤差的三種基本形式是同時存在的

7、（圖基本形式是同時存在的（圖4-2），綜合影響著），綜合影響著工件的加工精度。工件的加工精度。 誤差敏感方向誤差敏感方向：由于由于RzRy（y），故把），故把工件加工表面法線方向叫工件加工表面法線方向叫做做。 主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響：主軸回轉(zhuǎn)誤差沿主軸回轉(zhuǎn)誤差沿刀具與工件接觸點(diǎn)的法向分量與切向分量，對加工精度的影刀具與工件接觸點(diǎn)的法向分量與切向分量，對加工精度的影響相差甚大。由圖響相差甚大。由圖4-3，在車削圓柱面時，回轉(zhuǎn)誤差的法向，在車削圓柱面時，回轉(zhuǎn)誤差的法向分量分量y=Ry。而切向分量。而切向分量z所產(chǎn)生的半徑誤差所產(chǎn)生的半徑誤差Rz為為 Rzz2(2R

8、0) (4-1) 1. 主軸純徑向跳動對加工精度的影響主軸純徑向跳動對加工精度的影響 圖圖4-4為工件不動而鏜桿旋轉(zhuǎn)的鏜孔情況。設(shè)由于為工件不動而鏜桿旋轉(zhuǎn)的鏜孔情況。設(shè)由于主軸純徑向跳動而使軸線在主軸純徑向跳動而使軸線在Y坐標(biāo)方向上作簡諧直線坐標(biāo)方向上作簡諧直線運(yùn)動，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，振幅為運(yùn)動，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，振幅為A。又設(shè)刀尖。又設(shè)刀尖處于水平位置時，主軸中心偏移最大（等于處于水平位置時，主軸中心偏移最大（等于A）。當(dāng)）。當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過某一個鏜刀轉(zhuǎn)過某一個角時，此時刀尖軌跡的水平和垂直角時，此時刀尖軌跡的水平和垂直分量分別是：分量分別是： y=Acos+Rcos=(A+R)cos z

9、=Rsin將上兩式平方相加可得將上兩式平方相加可得 車削時（如車削時（如圖圖4-5所示），設(shè)主軸所示），設(shè)主軸軸線仍沿軸線仍沿y方向作簡諧直線運(yùn)動，則工方向作簡諧直線運(yùn)動，則工件件1處切出的半徑比在處切出的半徑比在2、4處小一個振處小一個振幅幅A，而在工件，而在工件3處切出的半徑則比處切出的半徑則比2、4處大一個振幅處大一個振幅A。這樣在工件的上述。這樣在工件的上述4點(diǎn)直徑都相等，在其它各點(diǎn)處的直徑點(diǎn)直徑都相等，在其它各點(diǎn)處的直徑誤差也甚小，故車削出的工件表面接誤差也甚小，故車削出的工件表面接近于一個近于一個真圓真圓。 這是一個橢圓方程式這是一個橢圓方程式,說明主軸回轉(zhuǎn)時存在純徑向跳動，說明主

10、軸回轉(zhuǎn)時存在純徑向跳動，鏜出的將是一個鏜出的將是一個橢圓橢圓孔孔,如圖如圖4-4中的雙點(diǎn)劃線所示。中的雙點(diǎn)劃線所示。2.2. 主軸軸向竄動對加工精度的影響主軸軸向竄動對加工精度的影響 對內(nèi)、外圓加工沒有影對內(nèi)、外圓加工沒有影響，但加工的端面則與響，但加工的端面則與內(nèi)、外圓面不垂直內(nèi)、外圓面不垂直(圖圖4-6(a)。 加工螺紋時，主軸的軸加工螺紋時，主軸的軸向竄動將使單個螺距產(chǎn)向竄動將使單個螺距產(chǎn)生周期誤差生周期誤差( 圖圖4-6(b) 。3.3. 主軸回轉(zhuǎn)純角度擺動對加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)純角度擺動對加工精度的影響 在車削外圓時仍然可以得到一個圓形工件，在車削外圓時仍然可以得到一個圓形工件，但

11、工件是一個圓錐體。但工件是一個圓錐體。 在鏜床上鏜孔時，鏜出的孔則為橢圓形（在鏜床上鏜孔時，鏜出的孔則為橢圓形（動動畫演示畫演示）。）。 影響影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的主軸回轉(zhuǎn)誤差的因素因素：主軸部件的制造精：主軸部件的制造精度度;切削過程中主軸受力、受熱后變形。切削過程中主軸受力、受熱后變形。 主軸采用滑動軸承的結(jié)構(gòu)主軸采用滑動軸承的結(jié)構(gòu)：軸頸在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)。：軸頸在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)。車床類機(jī)床：因切削力的方向不變，主軸軸頸車床類機(jī)床：因切削力的方向不變，主軸軸頸被壓向軸套表面某一位置，因此，主軸軸頸的被壓向軸套表面某一位置，因此，主軸軸頸的圓度誤差將直接傳給工件，而軸套孔的誤差則圓度誤差將直接傳給工件，而軸套孔的誤差則對加工精度的影響較小。對加工精度的影響較小。鏜床類機(jī)床：由于作用在主軸上的切削力是隨鏜床類機(jī)床：由于作用在主軸上的切削力是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而變化的，故軸套孔的圓度誤差將鏜刀的旋轉(zhuǎn)而變化的，故軸套孔的圓度誤差將傳給工件，而軸頸的圓度誤差對加工精度的影傳給工件，而軸頸的圓度誤差對加工精度的影響不大。響不大。 主軸采用滾動軸承結(jié)構(gòu)主軸采用滾動軸承結(jié)構(gòu)：主軸回轉(zhuǎn)精度不僅取主軸回轉(zhuǎn)精度不僅取決于滾動軸承本身