機(jī)械加工精度

1、第5章機(jī)械加工精度5.1概述機(jī)器質(zhì)量的好壞取決于零件的加工質(zhì)量 表面質(zhì)量加工質(zhì)量 機(jī)械加工精度15.1.1 加工精度的基本概念加工精度-零件幾何參數(shù)的實(shí)際值與理論值相符合的程度。加工誤差-零件幾何參數(shù)的實(shí)際值與理論值相偏離的程度。666磨削車削刨削公差帶分布中心2加工誤差表征了某一種加工方法的加工精度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，加工精度的高低正是用加工誤差的大小來(lái)評(píng)定的。 在機(jī)械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相互位置的形成，取決于工件和刀具在切削運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的相互位置關(guān)系。而工件和刀具又安裝在夾具和機(jī)床上。因此在機(jī)械加工中，機(jī)床、夾具、刀具和工件就構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)即工藝系統(tǒng)。加工精度問(wèn)題牽涉到整個(gè)工

2、藝系統(tǒng)的精度問(wèn)題。 3在機(jī)械加工中：=工件的精度工件+夾具+機(jī)床+刀具工藝系統(tǒng)的相互位置+運(yùn)動(dòng)軌跡安裝、調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡制造精度位置精度形狀精度尺寸精度工藝系統(tǒng)45.1.2 獲得規(guī)定的加工精度方法1、獲得尺寸精度的方法（1）試切法：試切法就是通過(guò)試切-測(cè)量-調(diào)整-再試切的反復(fù)過(guò)程來(lái)獲得尺寸精度的方法。這種方法的效率較低，同時(shí)要求操作者有較高的技術(shù)水平。在單件及小批生產(chǎn)中常用此法。（2）定尺寸刀具法：用具有一定形狀和尺寸的刀具加工零件，使加工表面得到要求的形狀和尺寸。例如鉆孔、鉸孔、拉孔和攻絲等，加工精度與刀具本身的制造精度關(guān)系很大。（3）調(diào)整法：按工件規(guī)定的尺寸預(yù)先調(diào)整機(jī)床、夾具、刀具與工件的相對(duì)

3、位置，再進(jìn)行加工。工件尺寸是在加工時(shí)自動(dòng)獲得的，在這種方法中，工件的加工精度在很大程度上取決于調(diào)整的精度。此法廣泛應(yīng)用于各類半自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)機(jī)和自動(dòng)線上，適用于成批及大量生產(chǎn)。（4）自動(dòng)控制法：這種獲得尺寸的方法是用測(cè)量裝置、進(jìn)給裝置和控制系統(tǒng)組成一個(gè)自動(dòng)加工的循環(huán)過(guò)程，使加工過(guò)程中的測(cè)量、補(bǔ)償調(diào)整和切削等一系列工作自動(dòng)完成。52、獲得零件的形狀精度的方法(1)軌跡法：這種加工方法是依靠刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)獲得所要求的表面幾何形狀的。刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡取決于刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（成形運(yùn)動(dòng)）。用這種加工方法，得到的形狀精度取決于成形運(yùn)動(dòng)的精度。(2)成形法：機(jī)床的某些成形運(yùn)動(dòng)被成形刀具的刀刃幾何形狀所代替。

4、用這種加工方法，形狀精度既取決于成形運(yùn)動(dòng)的精度，又取決于刀刃的形狀精度。(3)展成法：被加工表面是刀刃在相對(duì)嚙合運(yùn)動(dòng)中的包絡(luò)面。刀刃必須是被加工面的共軛曲線，而作為成形運(yùn)動(dòng)的的嚙合運(yùn)動(dòng)，則必須保持確定的速比關(guān)系。為了保證形狀精度，必須首先保證各成形運(yùn)動(dòng)本身及其相互關(guān)系的準(zhǔn)確性。各成形運(yùn)動(dòng)的相互關(guān)系，是指成形運(yùn)動(dòng)軌跡的相對(duì)位置關(guān)系（幾何關(guān)系）和成形運(yùn)動(dòng)速度之間的相互關(guān)系。（運(yùn)動(dòng)關(guān)系）。63、零件各表面相互位置精度對(duì)于零件的相互位置精度，主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的安裝精度來(lái)保證。例如，在車床上車削工件端面時(shí)，其端面與軸心線的垂直度決定于橫向溜板送進(jìn)方向與主軸軸心線的垂直度。又如在平面上鉆孔，

5、孔中心線對(duì)于平面的垂直度，決定于鉆頭送進(jìn)方向與工作臺(tái)或夾具定位面的垂直度。 零件的尺寸、幾何形狀及相互位置這三項(xiàng)精度指標(biāo)，是緊密相互聯(lián)系的。例如，為保證軸頸的直徑尺寸精度，則該軸頸的圓度形狀誤差不應(yīng)超出直徑尺寸公差。一般幾何形狀誤差應(yīng)控制在相應(yīng)的尺寸公差的l213以內(nèi)。對(duì)于特殊功用的零件，某些表面的幾何形狀精度，可能有更高的要求。75.1.3 影響加工精度的誤差因素加工誤差是在加工過(guò)程中產(chǎn)生的，因此就應(yīng)該到制造過(guò)程中去找。設(shè)計(jì)毛坯：（材質(zhì)、余量、應(yīng)力）加工方法：（精確、近似）機(jī)床：（制造、調(diào)整、磨損、熱變形）夾、刀、量具：（制造、調(diào)整、磨損、受力變形）切削：（切削力、切削熱、應(yīng)力變形）檢測(cè)：（

6、方法、環(huán)境、讀數(shù)、接觸變形）設(shè)計(jì)要求整個(gè)過(guò)程都受人文因素、環(huán)境（溫度、濕度、振動(dòng)、噪音、自重、氣壓、時(shí)間）的影響。8原始誤差原始誤差方法誤差機(jī)床誤差?yuàn)A具誤差刀具誤差工件安裝誤差受力變形受熱變形刀具磨損應(yīng)力變形測(cè)量誤差加工前加工中加工后工件誤差9根據(jù)科學(xué)研究的歸納，可將產(chǎn)生加工誤差的主要因素具體分為以下幾個(gè)方面：(1)工藝系統(tǒng)的幾何誤差包括機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差和磨損，機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差以及工件、夾具、刀具的安裝誤差等。(2)工藝系統(tǒng)力效應(yīng)產(chǎn)生的誤差包括工藝系統(tǒng)彈性及塑性變形產(chǎn)生的誤差(即工藝系統(tǒng)的剛度不足或變化所引起的誤差)，工件的夾緊誤差，離心力和傳動(dòng)力所引起的誤差以及工件殘余應(yīng)力引起的誤差

7、等。(3)工藝系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的誤差包括機(jī)床、刀具以及工件熱變形產(chǎn)生的誤差。除了上述三個(gè)方面的誤差因素以外，還有如加工方法的原理誤差、測(cè)量誤差等亦是影響零件加工精度的很重要的因素。10（4）方法誤差：1)仿形法加工齒輪： 齒形=F（rb） rb=0.5mzcos ie: 齒形=f(mz)又 對(duì)每一模數(shù)m,有一組齒數(shù)z1zn,因而產(chǎn)生齒形誤差。2)滾切齒輪： 滾刀刀齒是不連續(xù)的，所以，實(shí)際表面也是不連續(xù)的。3)加工模數(shù)蝸桿： 114)車外圓： 工件外圓為密集螺線。（5）測(cè)量誤差測(cè)量工件120H11，用度量誤差為0.02的量具去測(cè)量。 125.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差5.2.1 機(jī)床的幾何誤差1.主軸

8、的回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差可以分為三種基本形式：純徑向跳動(dòng)；軸向竄動(dòng)；純角度擺動(dòng)。13(1)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響1）鏜孔：設(shè)徑向跳動(dòng)在與X軸成角的方向上的直線上作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧幅值為A。鏜刀在角的位置上，偏移了一個(gè)距離h。則有：h=Asin（t+0）= Asin（+0），0為初始相位角。則鏜刀位置產(chǎn)生的徑向誤差為=hcos（），將h代入：= Asin（+0）cos（）1415設(shè)主軸的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是在水平方向(0)上，當(dāng)主軸中心是最大偏移(即0/2，=0，hAsin(+/2)A)時(shí)，鏜刀尖正好通過(guò)其水平位置。 刀再轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角時(shí)，刀尖軌跡的水平分量可表示為: XRcos+Acos(R+A)cos其垂

9、直分量為 YRsin根據(jù)水平分量X及垂直分量Y可得鏜刀尖在加工表面上的移動(dòng)轉(zhuǎn)跡為因此，鏜出的孔為橢圓。162)車削振幅h在Z軸上的投影，即振動(dòng)使車刀跳起Z。則有關(guān)系：略去高階量17(2)軸向竄動(dòng)對(duì)加工精度的影響主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)于加工內(nèi)外圓柱面沒(méi)有影響，但在車端面時(shí)，如果主軸有軸向竄動(dòng)，則車出的端面與外圓不垂直。其角度為：A-主軸軸向竄動(dòng)的幅值R-工件切削端面的半徑-切削端面的斜角。當(dāng)R0，在端面中心附近出現(xiàn)一個(gè)凸臺(tái)。18(3)純角度擺動(dòng)車外圓：得到一個(gè)錐體；鏜孔：得到一個(gè)橢圓形的孔。192.導(dǎo)軌誤差(1)機(jī)床導(dǎo)軌在水平面上不平行：-形成錐形或鼓形(2)機(jī)床導(dǎo)軌在垂直面上不平行：-形成雙曲面，或

10、反映在工件上 203.傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差會(huì)影響成形運(yùn)動(dòng)和展成運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。例：滾刀軸上的齒輪有轉(zhuǎn)角誤差1（可以理解為齒距誤差或齒距累積誤差），則他傳動(dòng)鏈末端的轉(zhuǎn)角誤差為：21傳動(dòng)元件的轉(zhuǎn)角誤差乘上總傳動(dòng)比，就等于末端元件的轉(zhuǎn)角誤差。i1n被稱為誤差傳遞因子。結(jié)論： （1）降速設(shè)計(jì)時(shí)，亦即i1，則誤差可以縮??；即采用降速設(shè)計(jì)；（2）最大降速比放在最后一級(jí)；（3）傳動(dòng)鏈越短越好；（4）提高傳動(dòng)元件的精度；（5）消除間隙；（6）采用誤差校正機(jī)構(gòu)來(lái)提高轉(zhuǎn)動(dòng)精度。 225.2.2 刀具與夾具誤差1、刀具誤差(1)定尺寸刀具： 尺寸精度影響被加工零件。(2)成形刀具： 刀具本身的幾何形狀精度影響被加工零

11、件。(3)刀具的磨損： 被加工零件成錐形或者平均尺寸逐漸增大。2、夾具誤差(1)定位元件、刀具引導(dǎo)體 (2)夾具體(3)分度機(jī)構(gòu)、等零件的制造誤差。235.2.3調(diào)整誤差(系統(tǒng)誤差)例：加工一批零件得一誤差曲線：不產(chǎn)生廢品的條件：t+fbT-零件的公差實(shí)際分布中心公差帶分布中心245.2.4 工件的定位誤差定位誤差，是指工件在定位時(shí)，由于工件位置不準(zhǔn)確而在加工過(guò)程中引起工序尺寸變化：1.基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。2.定位元件或定位基準(zhǔn)本身有誤差產(chǎn)生的定位誤差。例：25本應(yīng)該是：BmaxBmin=TB= TA+ TC但實(shí)際上：0.1=0.2+ TC，顯然行不通。這就是基準(zhǔn)不重合引入了定位誤差。5.3 工藝系統(tǒng)力效應(yīng)產(chǎn)生的誤差5.3.1 靜、動(dòng)剛度的概念1、工藝系統(tǒng)在靜載荷作用下會(huì)產(chǎn)生靜變形，載荷越大，變形也就越大。靜力與變形的比值稱為工藝系統(tǒng)的靜剛度：kj=Pj/yj。靜剛度是工藝系統(tǒng)本身的屬性，與外載荷無(wú)關(guān)。262、從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，工藝系統(tǒng)被看做是一個(gè)具有一定質(zhì)量、彈性和阻尼所組成的多自由度機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)受到變化載荷時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)振動(dòng)。