第6章__机械加工精度1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 机械加工精度,工艺系统存在误差就会产生加工误差，因此将工艺系统的误差称为,原始误差,。,工艺系统,几何关系,误差,刀具误差,测量误差,工艺系统,受力变形,工艺系统,受热变形,工件,残余应力引起变形,加工原理误差,机床误差,夹具误差,5.1,工艺系统的原有误差,工艺系统原有误差是指,工件相对刀具位置以及相互运动关系不准确而产生的误差。,一、加工原理误差,是,由于采用了,近似的成形运动,或,近似的刀刃轮廓,进行加工所产生的误差。,1.,采用近似的刀具轮廓加工产生的原理误差,采用阿基米德蜗杆滚刀加工渐开线齿轮会产生误差,用,模数铣刀铣削渐开线齿轮产生原理性误差,刀号,1,2,3,4,5,6,7,8,加工齿数范围,12,13,14,16,17,20,21,25,26,34,35,54,55,134,135,以上,齿形,2.,采用近似的成形运动产生原理误差,（,1,）近似成形运动,（,2,）采用近似的传动关系,切削模数蜗杆；蜗杆的螺距,配换齿轮时,产生误差。复杂曲面、曲线加工时采用直线或曲线逼近法加工产生误差。,二、机床的制造精度与磨损,机床精度取决于机床的,制造误差,、使用过程的,磨损,和,机床的安装,。,（一）主轴回转误差,1.,回转误差的概念,主轴的,回转精度,：,主轴的实际回转轴线相对于平均回转轴线的漂移,。主轴的回转运动就是绕其理想轴线的漂移运动。,主轴实际回转轴线相对其平均轴线的位移称为回转误差,，因为这一误差运动是一个连续变化的运动，所以也称其为回转轴的误差运动。,径向跳动,：瞬时回转轴线始终作平行于平均回转轴线的径向运动。,轴向窜动,：,瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向周期的轴向运动。,角向摆动,：,瞬时回转轴线与平均回转轴线成一角度，其焦点位置固定不变的运动。,主轴回转时常常是以上三种基本形式的合成动。,2.,主轴回转运动精度的影响因素,因素：,轴承精度,；,主轴精度,；,床头箱体上的主轴孔精度。,(1),滑动轴承支承的主轴,以,工件旋转的车床类机床，,主轴轴颈的圆度误差是影响主轴径向跳动的主要因素,，轴承孔的影响很小。,对于,刀具旋转的镗床类机床,，影响主轴径向跳动的是,轴承孔的圆度误差,。,主轴前、后轴颈不同轴或有圆度误差使主轴产生角向摆动。,当,两,轴承孔不同轴或有圆度误差使主轴产生角向摆动。,主轴轴向窜动：由主轴轴颈轴向承载面和主轴箱体孔轴承承载面的误差决定。,（,2,）滚动轴承支承的主轴,以工件旋转的车床类机床，,轴承内圈外滚道圆度误差是影响主轴径向跳动的主要因素,，轴承外圈内滚道圆度误差的影响很小。,对,刀具旋转的镗床类机床,，,轴承外圈内滚道圆度误差是影响主轴径向跳动的主要因素,，轴承内圈外滚道圆度误差的影响很小。,影响的程度比滑动轴承小得多。,滚动体的影响,图,5-5,滚动体尺寸对主轴径向跳动影响,轴承间隙影响：,推力轴承,滚道端面跳动造成主轴轴向窜动,安装滚动轴承的,轴颈,，安装轴承外环的,内孔不圆,，将引起内、外环的,变形使滚道不圆,，,产生轴向径向跳动,。箱体的前、后轴承孔，主轴前、后,轴颈同轴度误差，会使滚动轴承内、外圈倾斜，产生轴向窜动和径向跳动。,图,6-7,推力轴承端面跳动的影响,3.,主轴回转运动误差对加工精度影响,（,1,）径向跳动对加工精度影响,径向跳动使工件产生圆度误差,，影响程度与加工方法有关。,图,5-8,径向跳动对工件圆度的影响,工件随主轴沿,y,方向作纯径向运动，振幅为,A,。,车刀刀尖到平均回转轴线的距离为,R,，,实际回转轴线相对于平均回转轴线,O,m,的,漂移为,在,坐标系,o,m,yz,中，,径向跳动对镗孔圆度的影响,（,2,）轴向窜动对加工精度的影响,影响加工端面时的,平面度,。,图,5-10,主轴轴向跳动引起的加工误差,（,3,）角度摆动对加工精度的影响,影响工件的,圆度和圆柱度,。,4.,提高主轴回转精度的措施,（,1,）设计与制造高精度主轴部件,（,2,）使回转精度,不依赖与机床主轴,图,5-11,用固定顶尖定位磨外圆,图,5-12,用前、后导向镗模镗孔,(,二）机床导轨误差,1.,机床导轨精度标准,图,5-13,机床导轨及其误差,（,1,）导轨在水平面内的直线度,（,2,）导轨在垂直平面内的直线度,（,3,）导轨与导轨间在垂直方向的平行度,2.,导轨误差对加工精度的影响,以,车床为例分析导轨误差对加工精度影响,（,1,）导轨在,水平面内直线度,对,加工精度的影响,导轨误差,11,反映到工件上。,当,车削轴类工件时，工件会产生轴向误差,图,5-15,车床导轨在水平面内的直线度误差引起工件形状误差,（,2,）导轨在,垂直面内的直线度误差对加工精度的影响,误差敏感方向,：,误差,11,反映到工件上的方向称为误差敏感方向,。它是通过切削点的加工表面法线方向，而对加工精度影响较小的方向称为加工,误差的非敏感方向,。误差敏感方向与误差非敏感方向垂直。,（,3,）前、后导轨在垂直面内的平行度误差对加工精度的影响,图,5-17,前后导轨的平行度对加工精度的影响,前、后导轨在垂直面内的平行度误差为,，,车床中心高为,H,，,导轨宽度为,B,，,工件加工误差,y,为：,3.,导轨误差产生的原因,机床的,制造误差,；机床在使用过程中的,磨损,；,安装不当产生误差。,（,1,）导轨的磨损,导轨要产生磨损，在全长上导轨的磨损量是不等的。,图,5-18,车床前导轨上两个面的磨损情况,导轨磨损使溜板在水平和垂直平面内产生位移；同时加工中切削力主要作用在前导轨上，使机床,前后导轨磨损量不等，使溜板倾斜。,（,2,）机床的安装,机床安装质量对机床的精度有重要影响。,减少机床导轨误差对加工精度的影响,措施,为：在机床设计制造时采取措施提高导轨精度和精度的保持性；在机床安装时要打好地基，仔细调整床身下的支承铁，使导轨达到规定的精度，浇灌水泥。使用一段时间后应复查精度。在机床的使用过程中注意机床的润滑和清洁，避免沙粒和灰尘落入。,（,三）机床传动链误差,内,传动链误差是内传动链始、末两端传动元件间相对运动误差，是螺纹加工和展成法加工中影响加工精度的主要因素之一。,1.,机床传动链误差对加工表面形状精度影响,车,螺纹时必须保证两个成形运动之间速度关系准确，即,图,5-19,螺纹表面加工的螺旋线误差,在,滚齿机上滚齿，必须保持滚刀与工件,两个回转运动之间速度不变。,当,这些关系不能满足时就会造成齿轮的齿形和圆周齿距误差。,2.,影响机床传动链精度的主要因素,内,传动链中,元件的制造误差,、,装配误差,和,使用过程中的磨损,。在降速传动中，,末端元件的误差影响最大。,3.,提高机床传动链精度措施,（,1,）提高机床内传动链各传动元件的制造和装配精度,(2),缩短传动链，减少误差源,图,5-20,精密螺纹磨床的传动链,(3),采用误差补偿装置,在,传动链中加入一个与误差大小相等，方向相反的误差，抵消传动链中产生的误差。,图,5-21,螺纹加工机床传动链误差补偿原理,图,5-22,微机补偿精密转台分度误差,实现传动误差补偿首先要解决机床传动链误差精确测量。,三、刀具的制造误差及磨损,1.,尺寸刀具和成形,刀具制造误差及磨损对加工精度影响,2.,普通刀具的尺寸磨损对加工精度的影响,制造误差对加工精度影响很小，但,磨损影响工件的尺寸精度和形状精度。,图,5-23,车刀的尺寸磨损,刀具磨损的过程,图,6-24,刀具磨损曲线,初期磨损阶段,刀具刃磨后，表面粗糙，磨损快。磨损量称初期磨损量，用,正常磨损阶段,。刀具经切削后，表面粗糙度值变低，,刀具磨损变慢。磨损曲线的斜率,k,称单位磨损量,，即为刀具切削,1000m,路程时的尺寸磨损量。,急剧磨损阶段,刀具急剧磨损，不能使用，更换刀具或刃磨刀具。,刀具尺寸磨损量的计算,例：精车一根,45,钢轴，轴长,L,=2000mm,，,直径,d,=100mm,，,所用车刀材料为,YT15,，,背吃刀量,a,p,=0.5mm,，,进给量,f,=0.2mm/r,，,切削速度,v,=100m/min,，,加工后产生圆柱度误差是多少？,切削行程长度,查表,6-2,得,刀具磨损,刀具尺寸磨损使工件产生的圆柱度误差为,46,m,四、调整误差,1.,试切法加工时影响调整误差因素,（,1,）测量误差,量具精度、测量方法和使用条件决定了测量误差。,（,2,）加工余量影响,刀具在微量进给过程中的,爬行,产生进给误差。,在,进给手轮低速微量转动过程中，工作台由不动到移动，在由移动到停滞不动的反复过程称为爬行。,图,5-26,低速微量进给时的爬行现象,（,3,）微量进给误差,改善进给系统爬行的措施是,提高,滑移面的,加工精度,和,表面质量,，,改善润滑条件,和提高进给,系统刚性,；在生产中工人要正确操作减少爬行。,2.,调整法加工影响调整精度的因素,（,1,）定程机构误差,定程机构的制造精度与调整，以及与之配合的离合器、电器开关，控制阀等的灵敏度成为调整误差的主要来源。,（,2,）测量有限个工件造成的误差,五、夹具制造误差与磨损,5.2,工艺系统的加工过程误差,工艺系统加工过程误差是在加工过程中，由于工艺系统内部在,力,、,热,作用下，,工艺系统变形,，从而,破坏了工件相对刀具及切削成形运动的位置产生的误差。,一、工艺系统受力变形对加工精度的影响,（,一）切削力变化引起变形对加工精度影响,1.,切削力大小变化产生加工误差,（,1,）误差复映,图,5-27,毛坯形状误差的复映,工件加工后的形状仍与毛坯形状相似的现象,称误差复映。,复映误差的计算：,毛坯的误差：,切削力为：,工艺系统变形：,工件误差：,令,误差复映系数。,当,工件毛坯有形状误差或相互位置误差时，都将以一定的复映系数传递给工件形成加工误差。在成批或大量生产中，用调整法加工一批工件时，由于毛坯尺寸变化，复映误差会造成一批工件的尺寸分散。毛坯材料硬度不均及夹杂硬质点，会产生圆度误差。,（,2,）减小工件复映误差的措施,减小工艺系统的误差复映系数,采用多次走刀减小误差复映,毛坯经,n,次走刀后，工件的误差为：,2.,切削力作用点的改变引起变形对加工精度的影响,在,车床上顶车轴的示意图。,刀具变形很小可忽略，夹具并入机床考虑，工艺系统变形来自,机床变形,和,工件变形,。工艺系统变形,符合叠加原理,。,（,1,）机床变形引起的加工误差,切削力,F,y,引起的头架、尾座变形为,工艺系统的总位移为,由于工艺系统变形产生加工误差，加工后工件的形状如图,图,5-29,机床变形引起工件的加工误差,（,2,）工件变形引起的误差,I,工件截面惯性矩,工件产生两端细，中间粗的腰鼓形误差。,工艺系统总变形量,分析工艺系统受力变形对加工精度影响时，首先分析工艺系统各组成部分的变形，再将工艺系统各部分变形叠加，即可计算出工艺系统的变形量，根据变形规律即可求出加工误差。,（,二）其他力对工艺系统变形的影响,1.,传动力以及惯性力的影响,图,5-30,拨动力的影响,2.,夹紧力的影响,图,5-31,薄壁套筒夹紧变形引起误差,图,5-32,薄片工件夹紧变形误差,3.,重力的影响,图,5-33,重力的影响,（,三）减少工艺系统受力变形的措施,1.,采用新加工方法,寻求,新的加工机理,及工艺方法是减少变形，提高加工精度的根本措施。,2.,提高系统刚度,（,1,）提高接触刚度,提高接触面的配合质量；施以预加载荷，增加接触面积。,（,2,）提高工件刚度和刀具刚度,加工细长轴时,采用跟刀架,；采用,导套或导杆增加刀具刚度。,图,5-36,六角车床上提高刀架刚度的装置及措施,3.,转移或补偿工艺系统的受力变形,图,5-35,用附加梁转移横梁变形,图,5-36,用辅助梁产生反向预变形补偿变形,4.,采用适当工艺措施,减小切削力减小工艺系统变形；采用合理的刀具角度和切削用量。,