2.2工艺系统几何误差

,*,机制教研室,第二章 机械加工精度,机械制造技术,第二章 机械加工精度,第二节 工艺系统几何误差,加工原理误差,一,机床的几何误差,二,一,本节教学内容,第二节 工艺系统几何误差,工艺系统的其他几何误差,三,本节教学要求：,掌握工艺系统的几何误差的种类及对加工精度的影响、减小这些误差的措施。,本节教学要求,第二节 工艺系统几何误差,本节教学重点：,减小工艺系统的几何误差的措施。,本节教学重点,第二节 工艺系统几何误差,一、加工原理误差,加工原理误差,第二节 工艺系统几何误差,加工原理误差,是由于采用了近似的切削运动或近似的切削刃形状所产生的加工误差。,例,1,展成法加工齿轮,加工原理误差,一、加工原理误差,加工原理误差,例,2,模数铣刀成形法加工齿轮,一、加工原理误差,例,3,车削模数螺纹（,m=2,）,加工原理误差,模数螺纹：,P=m,=2,3.1415927=6.2831854,挂轮齿数：,Z,1,=26,、,Z,2,=24,、,Z,3,=29,、,Z,4,=30,一、加工原理误差,二、机床的几何误差,机床的几何误差,机床几何误差,是指在无切削负荷下，来自机床本身制造误差、安装误差和磨损等，是通过各种成形运动反映到加工表面的。主要包括：,加工精度,机床主轴回转误差,机床导轨误差,机床传动链误差,机床的几何误差,（,1,）主轴回转误差的概念及类型,主轴回转误差,是指主轴实际回转轴线相对理想回转轴线偏移。,1.,主轴回转误差,机床的几何误差,主轴回转误差可分为三种基本类型：,径向跳动,主轴回转误差,轴向窜动,角度摆动,（,1,）主轴回转误差的概念及类型,机床的几何误差,（,1,）主轴回转误差的概念及类型,端面形状和轴向尺寸,圆度和圆柱度,机床的几何误差,主轴制造误差,主轴轴颈的圆度误差、波度和同轴度、止推面或轴肩与回转轴线的垂直度误差。,轴承误差,（,2,）影响主轴回转精度的主要因素,机床的几何误差,采用滑动轴承时主轴的径向跳动,机床的几何误差,滚动轴承的几何误差,机床的几何误差,轴承间隙,及,止推滚动轴承,的滚道与回转轴线的垂直度误差等。,与轴承配合的箱体孔的误差,箱体孔的圆度误差、各孔之间的同轴度、与主轴轴颈误差的同轴度等。,主轴系统的径向不等刚度和热变形等。,（,2,）影响主轴回转精度的主要因素,机床的几何误差,不同型式的主轴回转误差对加工精度的影响是不同的；而同一类型的回转误差在不同的加工方式中的影响也不相同。如下图和表所示。,（,3,）主轴回转误差对加工精度的影响,机床的几何误差,车外圆时径向跳动对加工精度的影响,机床的几何误差,镗孔时径向跳动对加工精度的影响,机床的几何误差,车端面时轴向窜动对加工精度的影响,机床的几何误差,O,工件孔中心线,O,m,主轴回转中心线,镗孔时角度摆动对加工精度的影响,机床的几何误差,主轴回转误差的基本形式,车床上车削,镗床上镗削,内、外圆,端面,螺纹,孔,端面,径向跳动,影响,极小,无影响,圆度,无影响,轴向窜动,无影响,平面度垂直度,螺距误差,无影响,平面度垂直度,角度摆动,圆柱度误差,影,响,极小,螺距误差,圆柱度,平面度,机床主轴回转误差产生的加工误差,机床的几何误差,（,4,）提高主轴回转精度的措施,1,）提高主轴部件的制造精度,提高轴承的回转精度,提高箱体支承孔、主轴轴颈和轴承相配合表面的加工精度。,2,）对滚动轴承进行预紧，增加轴承的刚度,预紧以消除间隙，甚至产生微量过盈，从而增加轴承的刚度，使轴承内、外圆滚道和滚动体的误差声场地，从而提高主轴的回转精度。,3,）使回转精度不依赖于机床主轴,机床的几何误差,2.,机床导轨误差,机床导轨是机床主要部件的相对位置及运动的基准，导轨误差将直接影响加工精度。,机床导轨误差,导轨在垂直面内的直线度误差,导轨在水平面内的直线度误差,前后导轨的平行度（扭曲）,导轨与主轴回转轴线的平行度误差,机床的几何误差,（,1,）导轨在垂直面内的直线度误差,(,弯曲）,机床的几何误差,（,1,）导轨在垂直面内的直线度误差,(,弯曲）,导轨在水平面内的垂直度误差对加工精度的影响,机床的几何误差,（,2,）导轨在水平面内的直线度误差,(,弯曲,）,机床的几何误差,（,2,）导轨在水平面内的直线度误差,(,弯曲,）,导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响,机床的几何误差,当卧式车床或外圆磨床的前后导轨存在平行度误差,(,扭曲,),时，引起了工件的形状误差。,（,3,）前后导轨的平行度（扭曲）,机床的几何误差,一般车床,H,/,B,2/3,，外圆磨床,H,/,B,1,。因此这项原始误差对加工精度的影响不能忽略。,（,3,）前后导轨的平行度（扭曲）,在垂直于纵向走刀的某一截面内，若前后导轨的平行度误差头,，则零件的半径误差为：,机床的几何误差,若车床导轨与主轴回转轴线在水平面内有平行度误差，车出的内外圆柱面产生锥度；若在垂直面内有平行度误差，则圆柱面成双曲线回转体如,图,，因是误差非敏感方向故可忽略。,（,4,）导轨与主轴回转轴线的平行度误差,车床导轨与主轴回转轴线在垂直面内的平行度误差产生的加工误差,机床的几何误差,3.,机床传动链误差,机床传动链误差,是指机床内联系传动链始末两端传动元件之间相对运动的误差。,机床的几何误差,以车螺纹为例，说明传动链精度对工件加工精度的影响：,3.,机床传动链误差,机床的几何误差,对上式微分：,工件导程误差可表示为：,由丝杠副传动误差引起的误差,由传动链总传动比误差引起的误差,3.,机床传动链误差,机床的几何误差,若仅考虑传动比的误差因素：,i,的变化量最终反映到工件上是转角误差，故,i,可表示为：,：,丝杠总的转角误差，即由各传动件的转角误差累积到丝杠上的误差之和。,3.,机床传动链误差,设：,：为传动链中第,j,个环节传动件在工件转一转内的转角误差,：为第,j,个传动件到机床丝杠的传动比,：第,j,个传动件的转角误差所引起的丝杠转角误差,机床的几何误差,则：,丝杠总的转角误差：,3.,机床传动链误差,机床的几何误差,3.,机床传动链误差,机床的几何误差,由此可见：,传动链短，则传动精度高；,传动比,i,小，则传动精度高；传动链中采用降速比的传动是保证传动精度的重要原则；,传动链中最后一个传动件的精度要高。,3.,机床传动链误差,机床的几何误差,减小传动链误差的措施：,（,1,）提高传动元件，特别是末端件的制造和装配精度；,（,2,）,尽可能缩短传动链，减少传动元件数量、减少累积误差；,（,3,）,减少各传动元件装配时的几何偏心，提高装配精度；,（,4,）,在传动链中按降速比递增的原则分配各传动副的传动比；,传动链末端传动副的降速比取得越大，则传动链中其余各传动元件误差的影响就越小。为此，分度蜗轮的齿数应取得较多，母丝杠的螺距应较大。,3.,机床传动链误差,机床的几何误差,减小传动链误差的措施：,（,5,）削除间隙,各传动副零件间存在的间隙，会使末端件的瞬时速度不均匀，速比不稳定，从而产生传动误差。,（,6,）采用误差校正机构,采用修正装置让机床作附加的微量位移，其大小与机床传动误差相等，但方向相反，以抵消传动链本身的误差。,精密丝杠，螺纹加工时有此装置。,3.,机床传动链误差,三、工艺系统的其它几何误差,工艺系统的其它几何误差,1.,刀具误差,1、一般刀具,刃口的磨损和钝化影响加工精度,2、成形刀具,刀刃的形状误差，刃磨，装夹影,响,加,工件形状精度,3、定尺寸刀具,尺寸误差影响,工件尺寸精度,工艺系统的其它几何误差,2.,夹具误差,（,1,）,定位元件,（,2,）,刀具导向元件,（,3,）,分度机构，夹具体,工艺系统的其它几何误差,2.,夹具误差,夹具误差对工件加工误差的影响示例,工艺系统的其它几何误差,量具本身的制造误差、测量时的接触力、温度、目测正确程度等，都直接影响加工误差。,3.,测量误差,工艺系统的其它几何误差,4.,调整误差,1、试切法误差来源,(1)测量误差,.,(2)微进给机构的位移误差,-,爬行,现象,(3)切割层太薄,-,刀刃打滑,2、按样件或样板调整,样件或样板本身的制造安装误差及对刀误差,3、定程机构误差,行程挡块、靠模、凸轮等机构的制造精度和调整，以及与其配合使用的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度,思考题与习题,思考题与习题,第二节 工艺系统几何误差,The End,