機械制造技術：機械加工精度概述

機械制造技術：機械加工精度概述（一）、加工精度與加工誤差1、加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度越高。一般機械加工精度是在零件工作圖上給定的，其包括：1）零件的尺寸精度：加工后零件的實際尺寸與零件理想尺寸相符的程度。2）零件的形狀精度：加工后零件的實際形狀與零件理想形狀相符的程度。3）零件的位置精度：加工后零件的實際位置與零件理想位置相符的程度。2、獲得加工精度的方法：1）試切法：即試切--測量--再試切--直至測量結果達到圖紙給定要求的方法。2）定尺寸刀具法：用刀具的相應尺寸來保證加工表面的尺寸。3）調整法：按零件規(guī)定的尺寸預先調整好刀具與工件的相對位置來保證加工表面尺寸的方法。3、加工誤差：實際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。加工誤差的大小表示了加工精度的高低。生產實際中用控制加工誤差的方法來保證加工精度。4、誤差的敏感方向：加工誤差對加工精度影響最大的方向，為誤差的敏感方向。例如：車削外圓柱面，加工誤差敏感方向為外圓的直徑方向。（二）、加工經濟精度由于在加工過程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達到的精度是不同的。任何一種加工方法，只要精心操作，細心調整，并選用合適的切削參數(shù)進行加工，都能使加工精度得到較大的提高，但這樣會降低生產率，增加加工成本。加工誤差δ與加工成本C成反比關系。某種加工方法的加工經濟精度不應理解為某一個確定值，而應理解為一個范圍，在這個范圍內都可以說是經濟的。（三）、研究機械加工精度的方法—因素分析法和統(tǒng)計分析法。因素分析法：通過分析、計算或實驗、測試等方法，研究某一確定因素對加工精度的影響。一般不考慮其它因素的同時作用，主要是分析各項誤差單獨的變化規(guī)律；統(tǒng)計分析法：運用數(shù)理統(tǒng)計方法對生產中一批工件的實測結果進行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正常進行。主要是研究各項誤差綜合的變化規(guī)律，只適合于大批、大量的生產條件。（四）、原始誤差這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式（或擴大、或縮?。┓从碁楣ぜ募庸ふ`差。工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為原始誤差。工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有：1、加工前的誤差（原理誤差、調整誤差、工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差）2、加工過程中的誤差（工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差）3、加工后的誤差（工件內應力重新分布引起的變形以及、測量誤差）等。二、影響加工誤差的因素（一）加工原理誤差：定義：由于采用近似的加工運動或近似的刀具輪廓所產生的加工誤差，為加工原理誤差。（1）采用近似的刀具輪廓形狀：例如：模數(shù)銑刀銑齒輪。（2）采用近似的加工運動：例如：車削蝸桿時，由于蝸桿螺距Pg=πm，而π=3.1415926…，是無理數(shù)，所以螺距值只能用近似值代替。因而，刀具與工件之間的螺旋軌跡是近似的加工運動。（二）機床調整誤差：機床調整：是指使刀具的切削刃與定位基準保持正確位置的過程。（1）進給機構的調整誤差：主要指進刀位置誤差；（2）定位元件的位置誤差：使工件與機床之間的位置不正確，而產生誤差；（3）模板（或樣板）的制造誤差：使對刀不準確。（三）裝夾誤差：定義：工件在裝夾過程中產生的誤差，為裝夾誤差。裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差。定位誤差是指一批工件采用調整法加工時因定位不正確而引起的尺寸或位置的最大變動量。定位誤差由基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差造成。1、基準不重合誤差在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準稱為工序基準。一般情況下，工序基準應與設計基準重合。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工（或測量）時的定位基準（或測量基準），如果所選用的定位基準（或測量基準）與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差?；鶞什恢睾险`差等于定位基準相對于設計基準在工序尺寸方向上的最大變動量。定位基準與設計基準不重合時所產生的基準不重合誤差，只有在采用調整法加工時才會產生，在試切法加工中不會產生。2、定位副制造不準確誤差工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，它們的實際尺寸（或位置）都允許在分別規(guī)定的公差范圍內變動。同時，工件上的定位基準面也會有制造誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準確誤差。基準不重合誤差的方向和定位副制造不準確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差的矢量和。（四）工藝系統(tǒng)集合誤差1、機床的幾何誤差加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。1）主軸回轉誤差機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度。主軸回轉誤差是指主軸各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量。它可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式。產生主軸徑向回轉誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對主軸徑向回轉精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。采用滑動軸承時主軸的徑向圓跳動產生軸向竄動的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對主軸回轉軸線有垂直度誤差。不同的加工方法，主軸回轉誤差所引起的的加工誤差也不同。主軸回轉誤差產生的加工誤差見教材1）徑向跳動：影響工件圓度；2）軸向竄動：影響軸向尺寸，加工螺紋時影響螺距值；3）角度擺動：影響圓柱度；提高主軸回轉精度的措施：主要是要消除軸承的間隙。??適當提高主軸及箱體的制造精度，選用高精度的軸承，提高主軸部件的裝配精度，對高速主軸部件進行平衡，對滾動軸承進行預緊等，均可提高機床主軸的回轉精度。2）導軌誤差導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。車床導軌的精度要求主要有以下三個方面：在水平面內的直線度；在垂直面內的直線度；前后導軌的平行度（扭曲）。a）導軌在水平面內的直線度誤差：臥式車床導軌在水平面內的直線度誤差△1將直接反映在被加工工件表面的法線方向（加工誤差的敏感方向）上，對加工精度的影響最大。b）導軌在垂直平面內的直線度誤差：臥式車床導軌在垂直面內的直線度誤差△2可引起被加工工件的形狀誤差和尺寸誤差。但△2對加工精度的影響要比△1小得多。由上圖2可知若因△2而使刀尖由a下降至b，不難推得工件半徑R的變化量。c)前后導軌存在平行度誤差（扭曲）時，刀架運動時會產生擺動，刀尖的運動軌跡是一條空間曲線，使工件產生形狀誤差。由右圖可見，當前后導軌有了扭曲誤差△3之后，由幾何關系可求得△y≈（H/B）△3。一般車床的H/B≈2/3，外圓磨床的H/B≈1，車床和外圓磨床前后導軌的平行度誤差對加工精度的影響很大。d)導軌與主軸回轉軸線的平行度誤差：若車床與主軸回轉軸線在水平面內有平行度誤差，車出的內外圓柱面就產生錐度；若車床與主軸回轉軸線在垂直面內有平行度誤差，則圓柱面成雙曲回轉體。因是非誤差敏感方向，故可略。除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質量，也使造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。3）傳動鏈誤差傳動鏈誤差是指機床內聯(lián)系傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。內聯(lián)系傳動鏈：兩端件之間的相對運動量有嚴格要求的傳動鏈，為內聯(lián)系傳動鏈。例如：車削螺紋的加工，主軸與刀架的相對運動關系不能嚴格保證時，將直接影響螺距的精度。減少傳動鏈傳動誤差的措施：1）減少傳動件的數(shù)目，縮短傳動鏈：傳動元件越少，傳動累積誤差就越小，傳動精度就越高。2）傳動比越小，傳動元件的誤差對傳動精度的影響就越小：特別是傳動鏈尾端的傳動元件的傳動比越小，傳動鏈的傳動精度就越高。2、刀具的幾何誤差刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具、成形刀具、展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具（如車刀等），其制造誤差對工件加工精度無直接影響。任何刀具在切削過程中，都不可避免地要產生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新