机械加工精度培训课程课件

第第1010章章 机械加工精度机械加工精度第六节第六节 提高加工精度的工艺措提高加工精度的工艺措施施减少误差法减少误差法一一误差补偿法误差补偿法二二一一本本节节教教学学内内容容第六节第六节 提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施误差转移法误差转移法三三“就地加工就地加工”法法误差平均法误差平均法五五四四误差分组法误差分组法六六本节教学要求：本节教学要求：掌握常用提高加工精度的工艺方法。掌握常用提高加工精度的工艺方法。本本节节教教学学要要求求第八节第八节 提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施本节教学重点：本节教学重点：本本节节教教学学重重点点提高加工精度的工艺方法。提高加工精度的工艺方法。第八节第八节 提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施减减少少误误差差法法一、减少误差法一、减少误差法第八节第八节 提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施 直接减少原始误差法是生产中应用较广的一种基直接减少原始误差法是生产中应用较广的一种基本方法，它是在查明产生加工误差的主要因素之后，本方法，它是在查明产生加工误差的主要因素之后，设法对其直接进行消除或减弱。设法对其直接进行消除或减弱。例例1 1：加工细长轴时易产生弯曲和振动，增大主加工细长轴时易产生弯曲和振动，增大主偏角减小背向力，使用跟刀架或中心架增加工件刚度。偏角减小背向力，使用跟刀架或中心架增加工件刚度。但在进给力作用下，会因但在进给力作用下，会因“压杆失稳压杆失稳”而被压弯；在而被压弯；在切削热的作用下，工件会变长，也将产生变形。切削热的作用下，工件会变长，也将产生变形。采取措施：采取措施：采用反向进给的切削方法，使用弹性采用反向进给的切削方法，使用弹性的尾座顶尖。的尾座顶尖。减减少少误误差差法法一、减少误差法一、减少误差法顺向进给和反向进给车削细长轴的比较顺向进给和反向进给车削细长轴的比较a a）顺向进给）顺向进给 b b）反向进给）反向进给减减少少误误差差法法一、减少误差法一、减少误差法 例例2：薄环形零件在磨削中，由于采用了树脂结合薄环形零件在磨削中，由于采用了树脂结合剂粘合以加强工件刚度的办法，使工件在自由状态下剂粘合以加强工件刚度的办法，使工件在自由状态下得到固定，解决了薄环形零件两端面的平行度问题。得到固定，解决了薄环形零件两端面的平行度问题。误误差差补补偿偿法法二、二、误差补偿法误差补偿法 误差补偿法误差补偿法是是指人为引入附加误差因素，以抵消指人为引入附加误差因素，以抵消或减小原来工艺系统中固有的原始误差，从而减少加或减小原来工艺系统中固有的原始误差，从而减少加工误差，提高加工精度。工误差，提高加工精度。例例1 1：用预加载荷法精加工磨床床身导轨，去抵用预加载荷法精加工磨床床身导轨，去抵消装配后受部件自重产生的变形。磨床床身是一个狭消装配后受部件自重产生的变形。磨床床身是一个狭长结构，刚度比较差。虽然在加工时床身导轨的三项长结构，刚度比较差。虽然在加工时床身导轨的三项精度都能达到，但在装上横向进给机构、操纵箱等以精度都能达到，但在装上横向进给机构、操纵箱等以后，往往发现导轨精度超差。这是因为这些部件自重后，往往发现导轨精度超差。这是因为这些部件自重引起床身变形的缘故。为此，常采用引起床身变形的缘故。为此，常采用“配重配重”代替部代替部件重量，或先装上该部件再磨削的办法，使加工、装件重量，或先装上该部件再磨削的办法，使加工、装配和使用条件一致，可使导轨长期保持高的加工精度。配和使用条件一致，可使导轨长期保持高的加工精度。误误差差补补偿偿法法二、二、误差补偿法误差补偿法在床身上预加载荷磨削导轨在床身上预加载荷磨削导轨 a a）装上部件）装上部件 b b）装上配重块）装上配重块 误误差差补补偿偿法法二、二、误差补偿法误差补偿法 例例2 2：龙门铣床的横梁在立铣头自重的影响下产龙门铣床的横梁在立铣头自重的影响下产生的变形若超过了标准的要求，则可在刮研横梁导轨生的变形若超过了标准的要求，则可在刮研横梁导轨时使导轨面产生向上的几何形状误差，如图时使导轨面产生向上的几何形状误差，如图a a所示，所示，在装配后就可抵消因铣头重力而产生的挠度，从而达在装配后就可抵消因铣头重力而产生的挠度，从而达到机床精度要求，如图到机床精度要求，如图b b所示。所示。通过导轨凸起补偿横梁变形通过导轨凸起补偿横梁变形误误差差补补偿偿法法二、二、误差补偿法误差补偿法误误差差补补偿偿法法二、二、误差补偿法误差补偿法在线测量与在线补偿在线测量与在线补偿高压油泵偶件自动配磨装置示意图误误差差补补偿偿法法二、二、误差补偿法误差补偿法丝扛加工误差补偿装置1-工件 2-螺母 3-母丝杠 4-杠杆 5-校正尺 6-触头 7-校正曲线 采用校正装置采用校正装置误误差差补补偿偿法法二、二、误差补偿法误差补偿法1 1一喷嘴一喷嘴2 2一油槽一油槽3 3一磁栅盘一磁栅盘4 4一头架一头架5 5一磁感应头一磁感应头6 6一丝杠一丝杠 7 7一砂轮一砂轮 8 8一位移传感器一位移传感器9 9一尾架一尾架 1010一磁栅尺一磁栅尺 1111一运动合成装置一运动合成装置 l2l2一步进电机一步进电机 1313一功放电源一功放电源 1414一单板机一单板机(TP801B(TP801B）1515一记录仪一记录仪丝杠磨削误差的微机补偿系统丝杠磨削误差的微机补偿系统误误差差补补偿偿法法丝杠磨削误差的微机补偿系统丝杠磨削误差的微机补偿系统 磁栅盘磁栅盘3和磁栅尺和磁栅尺10通过磁感应头通过磁感应头5测量出传动链测量出传动链误差，经单板误差，经单板TP801B进行处理，得到传动链误差的误进行处理，得到传动链误差的误差图，在线性位移方向上有两个磁感应头，是为了现差图，在线性位移方向上有两个磁感应头，是为了现“接力接力”测量用的。这样，实现了误差信号发生功能。测量用的。这样，实现了误差信号发生功能。利用磁栅盘上的零位信号与磁栅上的信号，通过计算利用磁栅盘上的零位信号与磁栅上的信号，通过计算机控制，实现了同步功能。误差补偿信号控制步进电机控制，实现了同步功能。误差补偿信号控制步进电机，继而驱动差螺母产生补偿运动，实现运动合成功机，继而驱动差螺母产生补偿运动，实现运动合成功能。能。利用这一补偿系统，可在不改变机床精度的前提利用这一补偿系统，可在不改变机床精度的前提下将加工精度提高下将加工精度提高12级，并成功地削出级，并成功地削出1m长四级精长四级精度丝杠，现已在生产车间现场稳定使用。度丝杠，现已在生产车间现场稳定使用。以弹性变形补偿热变形以弹性变形补偿热变形以弹性变形补偿热变形附加夹紧力二、二、误差补偿法误差补偿法误误差差补补偿偿法法以热变形补偿热变形以热变形补偿热变形以热变形补偿热变形二、二、误差补偿法误差补偿法误误差差补补偿偿法法误误差差转转移移法法三、三、误差转移法误差转移法 误差转移法误差转移法是将工艺系统的几何误差、受力变形是将工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等，从误差敏感方向转移到误差的非敏感方和热变形等，从误差敏感方向转移到误差的非敏感方向。向。例例1 1：利用镗模进行镗孔，将主轴与镗杆进行浮利用镗模进行镗孔，将主轴与镗杆进行浮动联接。这样可使镗孔时的孔径不受机床误差的影响，动联接。这样可使镗孔时的孔径不受机床误差的影响，镗孔精度由夹具镗模来保证。镗孔精度由夹具镗模来保证。误误差差转转移移法法三、三、误差转移法误差转移法 例例2 2：转塔车床的转位刀架，其分度、转位误差转塔车床的转位刀架，其分度、转位误差将直接影响工件有关表面的加工精度。如果采用将直接影响工件有关表面的加工精度。如果采用“立立刀刀”安装法，使分度转位误差处于加工表面的切向，安装法，使分度转位误差处于加工表面的切向，就可将转位刀架转位时的重复定位误差转移到工件加就可将转位刀架转位时的重复定位误差转移到工件加工表面的误差非敏感方向，提高了加工精度。工表面的误差非敏感方向，提高了加工精度。误误差差转转移移法法三、三、误差转移法误差转移法转塔车床的转塔车床的“立刀立刀”安装法安装法误误差差转转移移法法三、三、误差转移法误差转移法误误差差分分组组法法四、四、误差分组法误差分组法 在生产中会遇到这种情况：本工序的加工精度是在生产中会遇到这种情况：本工序的加工精度是稳定的，工序能力也足够，但毛坯或上工序加工的半稳定的，工序能力也足够，但毛坯或上工序加工的半成品精度太低，引起定位误差或复映误差过大，因而成品精度太低，引起定位误差或复映误差过大，因而不能保证加工精度。如要求提高坯精度或上工序加工不能保证加工精度。如要求提高坯精度或上工序加工精度，往往是不经济的。这时，可采用误差分组法，精度，往往是不经济的。这时，可采用误差分组法，即把毛坯（或上工序）尺寸按误差大小分为即把毛坯（或上工序）尺寸按误差大小分为n组，每组，每组毛坯的误差就缩小为原来的组毛坯的误差就缩小为原来的1/n，然后按各组分别调，然后按各组分别调整刀具与工件的相对位置或调整定位元件，就可使整整刀具与工件的相对位置或调整定位元件，就可使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。批工件的尺寸分散范围大大缩小。误误差差分分组组法法四、四、误差分组法误差分组法 例如某厂采用心轴装夹工件剃齿，由于配合间隙例如某厂采用心轴装夹工件剃齿，由于配合间隙太大，剃齿后工件齿圈径向跳动超差。为不用提高齿太大，剃齿后工件齿圈径向跳动超差。为不用提高齿坯加工精度而减小配合间隙，采用误差分组法，将工坯加工精度而减小配合间隙，采用误差分组法，将工件内孔尺寸按大小分成件内孔尺寸按大小分成3组，分别于相应的组，分别于相应的3根心轴相根心轴相配合，保证了剃齿的加工精度。配合，保证了剃齿的加工精度。误误差差分分组组法法四、四、误差分组法误差分组法其具体分组情况如下：其具体分组情况如下：这样的配合，可提高配合精度，保证剃齿心轴这样的配合，可提高配合精度，保证剃齿心轴和被剃齿轮间很高的同轴度，减少齿圈跳动。和被剃齿轮间很高的同轴度，减少齿圈跳动。分组分组心轴直径心轴直径mm孔直径孔直径mm配合间隙配合间隙mm第一组第一组25.00225.00025.0040.002第二组第二组25.00625.00425.008第三组第三组25.01125.00825.013+0.002-0.003就就地地加加工工法法五、五、“就地加工就地加工”法法 在加工和装配中，有些精度问题牵涉到很多零部在加工和装配中，有些精度问题牵涉到很多零部件间的相互关系，相当复杂。如果单纯地提高零部件件间的相互关系，相当复杂。如果单纯地提高零部件的精度来满足设计要求，有时不仅困难，甚至不可能。的精度来满足设计要求，有时不仅困难，甚至不可能。此时若采用此时若采用“就地加工就地加工”法就可解决这种难题。法就可解决这种难题。例例1 1：转塔车床制造中，转塔上六个安装刀架的转塔车床制造中，转塔上六个安装刀架的大孔，其轴心线必须保证和主轴旋转中心线重合，而大孔，其轴心线必须保证和主轴旋转中心线重合，而六个面又必须和主轴中心线垂直。如果把转塔作为单六个面又必须和主轴中心线垂直。如果把转塔作为单独零件，加工出这些表面后再装配，要达到上述两项独零件，加工出这些表面后再装配，要达到上述两项要求是很困难的，因为它包含了很复杂的尺寸链关系。要求是很困难的，因为它包含了很复杂的尺寸链关系。因而实际生产中采用了因而实际生产中采用了“就地加工就地加工”法。法。就就地地加加工工法法五、五、“就地加工就地加工”法法 “就地加工就地加工”的办法：的办法：这些表面在装配前不进行这些表面在装配前不进行精加工，等它装配到机床上以后再在主轴上装上镗刀精加工，等它装配到机床上以后再在主轴上装上镗刀杆和能作径向进给的小刀架，镗和车削六个大孔及端杆和能作径向进给的小刀架，镗和车削六个大孔及端面。这样精度便能保证。面。这样精度便能保证。就就地地加加工工法法五、五、“就地加工就地加工”法法就就地地加加工工法法五、五、“就地加工就地加工”法法 机床零件装到工作位置上再精加工，消除误差影机床零件装到工作位置上再精加工，消除误差影响。响。例例2 2：牛头刨、龙门刨工作台面装配在自身机床牛头刨、龙门刨工作台面装配在自身机床上进行上进行“自刨自自刨自”精加工，以保证对滑枕、横梁的平精加工，以保证对滑枕、横梁的平行度；行度；例例3 3：平面磨床工作台面在装配后作平面磨床工作台面在装配后作“自磨自自磨自”精加工；精加工；例例4 4：在机床上修正卡盘平面的平直度，卡爪的在机床上修正卡盘平面的平直度，卡爪的同轴度。同轴度。就就地地加加工工法法五、五、“就地加工就地加工”法法 “就地加工就地加工”的要点：的要点：要求保证部件间什么样的要求保证部件间什么样的位置关系，就在这样的位置关系上利用一个部件装上位置关系，就在这样的位置关系上利用一个部件装上刀具去加工另一个部件。刀具去加工另一个部件。“就地加工就地加工”这个简捷的方法，不但应用于机床这个简捷的方法，不但应用于机床装配中，在零件的加工中也常常用来作为保证精度的装配中，在零件的加工中也常常用来作为保证精度的有效措施。有效措施。误误差差平平均均法法六、六、误差平均法误差平均法 误差平均法误差平均法是利用有密切联系的表面之间的相互是利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正或者利用互为基准的方法加工，以达比较和相互修正或者利用互为基准的方法加工，以达到很高的加工精度。到很高的加工精度。所谓有密切联系的表面，有以下三种类型所谓有密切联系的表面，有以下三种类型 1 1）配偶件的表面）配偶件的表面，如配合精度要求很高的轴和，如配合精度要求很高的轴和孔，丝杠与螺母，端齿盘精密分度副常采用研磨方法孔，丝杠与螺母，端齿盘精密分度副常采用研磨方法来达到配合精度。在研磨过程中，研具与工件表面间来达到配合精度。在研磨过程中，研具与工件表面间相对研磨和磨耗的过就是两者的误差相互比较和相互相对研磨和磨耗的过就是两者的误差相互比较和相互修正的过程。修正的过程。误误差差平平均均法法六、六、误差平均法误差平均法 2 2）成套件的表面）成套件的表面如三块一组的标准平板，是用如三块一组的标准平板，是用相互对研、配刮的方法加工出来的。为三个平板的表相互对研、配刮的方法加工出来的。为三个平板的表面能够分别两两密合，只有在都是精确的平面条件下面能够分别两两密合，只有在都是精确的平面条件下才有可能。还有诸直角尺、角度规、多棱体等高精度才有可能。还有诸直角尺、角度规、多棱体等高精度量具和工具也是采用误差平均法来制造的。量具和工具也是采用误差平均法来制造的。误误差差平平均均法法六、六、误差平均法误差平均法3）工件本身相互有牵连的表面如精密分度盘分度槽）工件本身相互有牵连的表面如精密分度盘分度槽面的磨削加工，面的磨削加工，也是一个非常典型的利用误差平均法也是一个非常典型的利用误差平均法的例子。图示，的例子。图示，6为分度盘工件，分度槽已铣出，现为分度盘工件，分度槽已铣出，现精磨分度槽面。卡爪精磨分度槽面。卡爪4起分度定位作用，并可绕卡爪起分度定位作用，并可绕卡爪轴轴3转动，卡爪轴转动，卡爪轴3可作左右微量调节，从而使定位卡可作左右微量调节，从而使定位卡爪爪4也可作左右微调，以使砂轮能磨出高低不同的槽也可作左右微调，以使砂轮能磨出高低不同的槽深深(即分度角不同的槽面）。磨削时，砂轮即分度角不同的槽面）。磨削时，砂轮5除回转外除回转外还作垂直于纸面方向的往复运动。当磨好一个槽还作垂直于纸面方向的往复运动。当磨好一个槽(如槽如槽面面），砂轮退出工件，将定位卡爪），砂轮退出工件，将定位卡爪4绕卡爪轴绕卡爪轴3转出转出其所定位的槽其所定位的槽(如槽如槽），然后以槽面），然后以槽面定位磨槽面定位磨槽面，如此循环下去，直到各槽面全部磨出为止，即可获，如此循环下去，直到各槽面全部磨出为止，即可获得分度精度很高的分度盘。得分度精度很高的分度盘。误误差差平平均均法法六、六、误差平均法误差平均法1 1一销钉一销钉2 2一弹簧一弹簧3 3一卡爪轴一卡爪轴4 4一定位卡爪一定位卡爪5 5一砂轮一砂轮 6 6一分度盘工件一分度盘工件精密分度盘分度槽面的磨削精密分度盘分度槽面的磨削误误差差平平均均法法六、六、误差平均法误差平均法 之所以能获得很高的分度精度，是利用了之所以能获得很高的分度精度，是利用了“圆分度圆分度误差封闭性误差封闭性”原理，即任何圆分履一整圈内的累积误原理，即任何圆分履一整圈内的累积误差恒等于零。差恒等于零。设分度槽数为设分度槽数为n，槽与槽之间都有不等分的角度，槽与槽之间都有不等分的角度误差误差i，则槽与槽之间的夹角为，则槽与槽之间的夹角为 但一个整圆总是但一个整圆总是360360，则，则 因此分度一圈的累积误差因此分度一圈的累积误差 误误差差平平均均法法六、六、误差平均法误差平均法 在图示的装置中，定在图示的装置中，定位卡爪位卡爪4 4与砂轮与砂轮5 5磨削平面磨削平面之间的夹角是固定的，开之间的夹角是固定的，开始磨削时，砂轮总是先磨始磨削时，砂轮总是先磨到分度角偏小的槽面，使到分度角偏小的槽面，使其分度角增大，同时那些其分度角增大，同时那些偏大的分度角必然会相应偏大的分度角必然会相应地减小。随着磨削过程的地减小。随着磨削过程的进行，结果使所有分度角进行，结果使所有分度角的误差均接近于零。的误差均接近于零。1 1一销钉一销钉 2 2一弹簧一弹簧 3 3一卡爪轴一卡爪轴4 4一定位卡爪一定位卡爪 5 5一砂轮一砂轮 6 6一分度盘工件一分度盘工件思考题与习题思考题与习题思思考考题题与与习习题题第八节第八节 提高加工精度的工艺措施提高加工精度的工艺措施常用的提高加工精度的工艺措施有哪些？常用的提高加工精度的工艺措施有哪些？