《數(shù)字化協(xié)同制造綜合實(shí)訓(xùn)》課件-任務(wù)1-加工精度的要求

高等職業(yè)教育機(jī)械類創(chuàng)新規(guī)劃系列教材任務(wù)1加工精度的要求任務(wù)內(nèi)容通過學(xué)習(xí)數(shù)控加工精度基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)控加工配合件的練習(xí)，能夠掌握數(shù)控加工保證工件精度方法，并操作數(shù)控機(jī)床按照生產(chǎn)的圖樣（圖6-1-1

）要求加工出制件。圖

6-1-1生產(chǎn)圖樣（

mm）任務(wù)目標(biāo)1正確掌握FANUCVDL-600A立式數(shù)控銑床的操作步驟。2能夠正確編寫加工工藝。3能夠按生產(chǎn)圖樣要求加工出制件。4培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。5提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激勵(lì)學(xué)生參與實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。任務(wù)準(zhǔn)備設(shè)備準(zhǔn)備FANUCVDL-600A立式數(shù)控銑床。01工具準(zhǔn)備白鋼鍵槽立銑刀、和硬質(zhì)合金刀。02知識(shí)鏈接評(píng)價(jià)生產(chǎn)產(chǎn)品程度，加工精度與加工誤差是評(píng)價(jià)加工表面幾何參數(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)。加工精度主要用于加工精度用公差等級(jí)衡量，等級(jí)數(shù)值越小，其精度越高；加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度越高，加工誤差越小，反之亦然。知識(shí)鏈接

0102公差等級(jí)包括IT01、IT0、IT1、IT2、IT3~IT18，共20個(gè)等級(jí)，其中IT01表示零件加工精度最高。

IT18表示零件的加工精度最低，一般IT7、IT8是加工精度中等級(jí)別。知識(shí)鏈接所得到的實(shí)際參數(shù)都不會(huì)絕對(duì)準(zhǔn)確，從零件功能看，只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內(nèi)，就認(rèn)為能保證加工精度。任何加工方法機(jī)器的質(zhì)量取決于零件的加工質(zhì)量和機(jī)器裝配質(zhì)量，零件加工質(zhì)量包含零件加工精度和表面質(zhì)量?jī)刹糠帧ＶR(shí)鏈接指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度，它們之間的差異稱為加工誤差。機(jī)械加工精度反映了加工精度的高低。誤差越大，加工精度越低；誤差越小，加工精度越高。加工誤差大小一、加工精度的調(diào)整方法可通過減小機(jī)床誤差、對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整、減小刀具磨損、減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差、減小工藝系統(tǒng)的受力變形、減少殘余應(yīng)力、減小工藝系統(tǒng)熱變形等方法實(shí)現(xiàn)。加工精度的調(diào)整一、加工精度的調(diào)整方法1、減小機(jī)床誤差（1）提高軸承的回轉(zhuǎn)精度：選用高精度的滾動(dòng)軸承；采用高精度的多油楔動(dòng)壓軸承；采用高精度的靜壓軸承。（2）提高與軸承相配件的精度：提高箱體支撐孔、主軸軸頸的加工精度；提高與軸承相配合表面的加工精度；測(cè)量及調(diào)節(jié)相配件的徑向跳動(dòng)范圍，使誤差補(bǔ)償或相抵消。一、加工精度的調(diào)整方法1、減小機(jī)床誤差（3）對(duì)滾動(dòng)軸承適當(dāng)預(yù)緊：消除間隙；增加軸承剛度；均化滾動(dòng)體誤差。(4)使主軸回轉(zhuǎn)精度不反映到工件上。一、加工精度的調(diào)整方法2、對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整

試切法調(diào)整：通過試切→測(cè)量尺寸→調(diào)整刀具的吃刀量→走刀切削→再試切，如此反復(fù)直至達(dá)到所需尺寸。此法生產(chǎn)效率低，主要用于單件小批生產(chǎn)。調(diào)整法：通過預(yù)先調(diào)整好機(jī)床、夾具、工件和刀具的相對(duì)位置獲得所需尺寸。此法生產(chǎn)率效高，主要用于大批量生產(chǎn)。一、加工精度的調(diào)整方法3、減小刀具磨損

在刀具尺寸磨損達(dá)到急劇磨損階段前，必須重新磨刀。321一、加工精度的調(diào)整方法4、減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差

傳動(dòng)件數(shù)少，傳動(dòng)鏈短，傳動(dòng)精度高。采用降速傳動(dòng)是保證傳動(dòng)精度的重要原則，且越接近末端的傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比應(yīng)越小。末端件精度應(yīng)高于其他傳動(dòng)件。一、加工精度的調(diào)整方法5、減小工藝系統(tǒng)的受力變形提高系統(tǒng)的剛度1.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)010203盡量減少連接面的數(shù)目；防止有局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)；應(yīng)合理選擇基礎(chǔ)件、支撐件的結(jié)構(gòu)和截面形狀。一、加工精度的調(diào)整方法5、減小工藝系統(tǒng)的受力變形提高系統(tǒng)的剛度2.提高連接表面的接觸剛度010203提高機(jī)床部件中零件間結(jié)合面的質(zhì)量；給機(jī)床部件以預(yù)加載荷；提高工件定位基準(zhǔn)面的精度，減小表面粗糙度值。一、加工精度的調(diào)整方法5、減小工藝系統(tǒng)的受力變形提高系統(tǒng)的剛度3.采用合理的裝夾和定位方式一、加工精度的調(diào)整方法5、減小工藝系統(tǒng)的受力變形減小載荷及其變化合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削用量，以減小切削力。毛坯分組，盡量使調(diào)整中的毛坯加工余量均勻。一、加工精度的調(diào)整方法6、減少殘余應(yīng)力合理安排工藝過程增加消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序一、加工精度的調(diào)整方法7、減小工藝系統(tǒng)熱變形

1.采用合理的機(jī)床部件結(jié)構(gòu)及裝配基準(zhǔn)采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在變速箱中將軸、軸承、傳動(dòng)齒輪等對(duì)稱布置，可使箱壁溫升均勻，箱體變形減?。缓侠磉x擇機(jī)床零部件的裝配基準(zhǔn)。一、加工精度的調(diào)整方法7、減小工藝系統(tǒng)熱變形

2.減少熱源的發(fā)熱和隔離熱源采用較小的切削用量；零件精度要求高時(shí)，將粗精加工工序分開；盡可能將熱源從機(jī)床中分離出去，減少機(jī)床熱變形；對(duì)主軸軸承、絲杠螺母副、高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副等不能分離熱源，從結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑等方面改善其摩擦特性，減少發(fā)熱，或采用隔熱材料；采用強(qiáng)制式風(fēng)冷、水冷等散熱措施。一、加工精度的調(diào)整方法7、減小工藝系統(tǒng)熱變形345均衡溫度場(chǎng)加速達(dá)到傳熱平衡控制環(huán)境溫度二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因1、加工原理誤差加工原理誤差指采用近似的刀刃輪廓或近似的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。加工原理誤差多出現(xiàn)于螺紋、齒輪、復(fù)雜曲面加工中。例如加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使?jié)L刀制造方便，采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿，使齒輪漸開線齒形產(chǎn)生誤差。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因1、加工原理誤差車削模數(shù)蝸桿時(shí)，蝸桿的螺距等于蝸輪的周節(jié)（即mπ),其中m是模數(shù)，而π是一個(gè)無理數(shù)，但是車床的配換齒輪的齒數(shù)是有限的。12選擇配換齒輪時(shí)只能將π化為近似的分?jǐn)?shù)值(π=3.1415）計(jì)算，就將引起刀具，對(duì)于工件成型運(yùn)動(dòng)（螺旋運(yùn)動(dòng)）的不準(zhǔn)確，造成螺距誤差。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因1、加工原理誤差在加工中，一般采用近似加工，在理論誤差可以滿足加工精度要求的前提下(

≤0%~15%尺寸公差），來提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因2、調(diào)整誤差機(jī)床的調(diào)整誤差指由于調(diào)整不精準(zhǔn)而產(chǎn)生的誤差。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因3、夾具的制造誤差和磨損定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具等的制造誤差。夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對(duì)尺寸誤差。夾具在使用過程中工作表面的磨損。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因4、機(jī)床誤差機(jī)床誤差是指機(jī)床的制造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因4、機(jī)床誤差機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差1.導(dǎo)軌導(dǎo)向精度是指導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理想運(yùn)動(dòng)方向的符合程度，主要包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度Δy和垂直面內(nèi)的直線度Δz（彎曲）；前后兩導(dǎo)軌的平行度（扭曲）；導(dǎo)軌對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的平行度誤差或垂直度誤差。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因4、機(jī)床誤差機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差2.導(dǎo)軌導(dǎo)向精度對(duì)切削加工的影響，主要考慮導(dǎo)軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對(duì)位移。車削加工時(shí)，誤差敏感方向?yàn)樗椒较颍怪狈较蛞鸬膶?dǎo)向誤差產(chǎn)生的加工誤差

可以忽略；鏜削加工時(shí)，誤差敏感方向隨刀具回轉(zhuǎn)而變化；刨削加工時(shí)，誤差敏感方向?yàn)榇怪狈较颍采韺?dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度引起加工

表面直線度和平面度誤差。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因4、機(jī)床誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差是指實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)于理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差主要包括主軸端面圓跳動(dòng)主軸徑向圓跳動(dòng)主軸幾何軸線傾角擺動(dòng)二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因4、機(jī)床誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差（1）主軸端面圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響：加工圓柱面時(shí)，無影響；車、鏜端面時(shí)，產(chǎn)生端面與圓柱面軸線垂直度誤差或端面平面度誤差；加工螺紋時(shí)，將產(chǎn)生螺距周期誤差。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因4、機(jī)床誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差（2）主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響：若徑向回轉(zhuǎn)誤差表現(xiàn)為其實(shí)際軸線在y軸坐標(biāo)方向上做簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，鏜床鏜出的孔為橢圓形孔圓度誤差為徑向圓跳動(dòng)幅值，而車床車出的孔沒什么影響；若主軸幾何軸線做偏心運(yùn)動(dòng)，無論車、鏜能得到一個(gè)半徑為刀尖

到平均軸線距離的圓。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因4、機(jī)床誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差（3）主軸幾何軸線傾角擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響：幾何軸線相對(duì)于平均軸線在空間成一定錐角的圓錐軌跡，從各截面看相當(dāng)于幾何軸心繞平均軸心做偏心運(yùn)動(dòng)，而從軸向看各處偏心值不同；幾何軸線在某一平面內(nèi)做擺動(dòng)，從各截面看相當(dāng)于實(shí)際軸線在一

平面內(nèi)做簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，而從軸向看各處跳動(dòng)幅值不同；實(shí)際上主軸幾何軸線的傾角擺動(dòng)為上述兩種的疊加。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因4、機(jī)床誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差指?jìng)鲃?dòng)鏈中首末兩端傳動(dòng)元件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因5、工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會(huì)產(chǎn)生變形，而破壞已調(diào)整好的工藝系統(tǒng)各組成部分的相互位置關(guān)系；導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生，并影響加工過程的穩(wěn)定性，主要考慮機(jī)床變形、工件變形以及工藝系統(tǒng)的總變形。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因5、工藝系統(tǒng)受力變形切削力對(duì)加工精度的影響只考慮機(jī)床變形，對(duì)加工軸類零件來講，機(jī)床受力變形使加工工件呈兩端粗、中間細(xì)的鞍形，產(chǎn)生圓柱度誤差。只考慮工件變形，對(duì)加工軸類零件來講，工件受力變形使加工后工件呈兩端細(xì)、中間粗的鼓形。對(duì)加工孔類零件來講，單獨(dú)考慮機(jī)床或工件變形，加工后工件的形狀與加工軸類零件相反。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因5、工藝系統(tǒng)受力變形夾緊力對(duì)加工精度的影響工件裝夾時(shí)，由于工件剛度較低或夾緊力著力點(diǎn)不當(dāng)，使工件產(chǎn)生相應(yīng)變形，造成加工誤差。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因6、刀具的制造誤差和磨損刀具誤差對(duì)加工精度的影響根據(jù)刀具的種類不同而異。定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀及圓拉刀等）尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。成型刀具（如成型車刀、成型銑刀、成型砂輪等）的形狀精度直接影響工件的形狀精度。展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀具等）的刀刃形狀誤差會(huì)影響加工表面的形狀精度。一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀）制造精度對(duì)加工精度無直接影響，但刀具易磨損。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因7、加工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響這些金屬屑如果存在于零件定位面或定位孔位置，就會(huì)影響零件加工精度，對(duì)于高精度加工，一些細(xì)小到目視不到的金屬屑都會(huì)影響到精度。加工現(xiàn)場(chǎng)往往有許多細(xì)小金屬屑這個(gè)影響因素會(huì)被識(shí)別出來，但并無十分有效方法來杜絕，往往對(duì)操作員的作業(yè)手法依賴很高。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因8、工藝系統(tǒng)的熱變形在加工過程中由于內(nèi)部熱源（切削熱、摩擦熱）或外部熱源（環(huán)境溫度、熱輻射）產(chǎn)熱會(huì)使工藝系統(tǒng)受熱而發(fā)生變形，從而影響加工精度。在大型工件加工和精密加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起加工誤差占加工總誤差的40%~70%。工件熱變形對(duì)加工精度的影響包括工件均勻的受熱和工件不均勻的受熱兩種情況。二、加工精度誤差的產(chǎn)生原因9、工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力毛坯制造和熱處理過程中產(chǎn)生

的殘余應(yīng)力。冷校直帶來的殘余應(yīng)力。切削加工帶來的殘余應(yīng)力。任務(wù)步驟1、研讀圖紙閱讀圖樣，初步檢查圖樣的尺寸和要求。任務(wù)步驟2、制訂加工工藝圖

6-1-2建立坐標(biāo)系（

mm）（

1

）要根據(jù)圖樣和簡(jiǎn)化編程建立的工件坐標(biāo)系，如圖

6-1-2所示。任務(wù)步驟2、制訂加工工藝（

2）刀具選擇，本任務(wù)采用

φ8mm

白鋼鍵槽立銑刀，見表

6-1-1。刀具號(hào)刀具名稱主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度T1φ8mm

白鋼鍵槽立銑刀S1000Z：F100；X、Y：F200任務(wù)步驟2、制訂加工工藝（3）根據(jù)立銑刀直徑和圖樣尺寸確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)及走刀路線為1→2→3→4→5，如圖6-1-3所示。任務(wù)步驟2、制訂加工工藝（4）基點(diǎn)計(jì)算，見表6-1-2。序號(hào)XY備注1-360

2-365

3365

436-5

5-36-5

任務(wù)步驟2、制訂加工工藝加工程序注釋O1111；主程序名G90G17G21G40

G49

G80；初始化G28G91Z0；Z軸回參考點(diǎn)G54G90G00X0Y0；刀具快速移動(dòng)至工件中心點(diǎn)M03

S1000；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速

1000r/minG00X-36Y0；刀具快速移動(dòng)至

1點(diǎn)下刀點(diǎn)Z100；刀具快速移動(dòng)至安全平面Z5；刀具快速移動(dòng)至

Z5平面G01Z-5F100；直線插補(bǔ)至

Z-5點(diǎn)G01G42X-36Y5D01F200；直線插補(bǔ)至

2點(diǎn)坐標(biāo)（插入半徑補(bǔ)償）X36Y5；直線插補(bǔ)至

3點(diǎn)坐標(biāo)X36Y-5；直線插補(bǔ)至

4點(diǎn)坐標(biāo)加工程序注釋X-36Y-5；直線插補(bǔ)至

5點(diǎn)坐標(biāo)G40X-36Y0；直線插補(bǔ)至1點(diǎn)坐標(biāo)（取消半徑補(bǔ)償）G0Z100；刀具快速移動(dòng)至絕對(duì)坐標(biāo)

Z100的高度M05；主軸停轉(zhuǎn)M30；程序結(jié)束（5）編寫數(shù)控加工程序，參考程序見表6-1-3。任務(wù)步驟3、數(shù)控加工注意：由于加工中會(huì)產(chǎn)生誤差，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量尺寸調(diào)整刀具的半徑補(bǔ)償值進(jìn)行二次