机床误差对加工精度的影响特制教育

机械制造工艺学机械制造工艺学机床误差及对加工精度的影响机床误差及对加工精度的影响复习复习1 1、机械加工精度与加工误差、机械加工精度与加工误差 机械加工精度是指零件加工后的实际几机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）对理想几何参数的符合程度。对理想几何参数的符合程度。 加工误差是指零件加工后的实际几何参加工误差是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）对理数（尺寸、形状和表面间的相互位置）对理想几何参数的偏离程度。想几何参数的偏离程度。2 2、工艺系统、工艺系统 在机械加工时，机床、夹具、刀具在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为和工件构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。工艺系统。引入n例例1 1，利用卧式升降台铣床铣削一平面，利用卧式升降台铣床铣削一平面，但铣出的平面与底部定位基准平面产生但铣出的平面与底部定位基准平面产生平行度误差，这是由什么原因造成的呢？平行度误差，这是由什么原因造成的呢？ n例例2 2，在车削工件时，出现圆柱度，在车削工件时，出现圆柱度和圆跳动超差；端面的平面度或螺和圆跳动超差；端面的平面度或螺纹的螺距精度超差的现象，这是由纹的螺距精度超差的现象，这是由什么原因造成的呢？什么原因造成的呢？ 在正常加工条件下，机床的本身在正常加工条件下，机床的本身精度通常是影响加工工件精度最重精度通常是影响加工工件精度最重要的一个因素。要的一个因素。 机床对工件加工精度影响较大的机床对工件加工精度影响较大的有：导轨导向误差、主轴回转误差有：导轨导向误差、主轴回转误差和传动链误差。和传动链误差。一、机床导轨误差一、机床导轨误差 导轨导向精度是指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度，这两者之间的偏差称为导向误差。 1 1、直线导轨的导向精度表现形式、直线导轨的导向精度表现形式（1 1）导轨在水平面内的直线度（弯曲）导轨在水平面内的直线度（弯曲）（2 2）导轨在垂直面内的直线度（弯曲）导轨在垂直面内的直线度（弯曲）（3 3）前后导轨平行度（扭曲）前后导轨平行度（扭曲）（4 4）导轨与主轴回转轴线的平行度）导轨与主轴回转轴线的平行度( (或垂直度或垂直度) )2 2、导轨导向误差对加工精度的影响、导轨导向误差对加工精度的影响（1 1）导轨直线度的影响）导轨直线度的影响(a) (a) (b)(b)例例1 1：车削加工：车削加工例例2 2：刨削时的加工误差：刨削时的加工误差导轨在水平面内的直线导轨在水平面内的直线度度 对于车床和外圆磨床由于刀对于车床和外圆磨床由于刀尖相对于工件回转轴线在加工表尖相对于工件回转轴线在加工表面径向方向的变化属敏感方向，面径向方向的变化属敏感方向，故其对零件的形状精度影响很大。故其对零件的形状精度影响很大。 导轨在垂直面内的直线导轨在垂直面内的直线度度 垂直面内导轨的直线度误差对垂直面内导轨的直线度误差对车床的影响较小，可以忽略不计。车床的影响较小，可以忽略不计。但对于龙门刨床、龙门铣床及导轨但对于龙门刨床、龙门铣床及导轨磨床来说，导轨在垂直面内的直线磨床来说，导轨在垂直面内的直线度误差将直接反映到工件上。度误差将直接反映到工件上。 （3 3）前后导轨平行度的影响）前后导轨平行度的影响导轨扭曲示意图例：车床导轨扭曲引起的加工误差例：车床导轨扭曲引起的加工误差D R=DY 导轨扭曲引起的加工误差DDDBHyHyBtgHyBtgsinsin,很小，（4 4）导轨与主轴回转轴线的平行度的影响）导轨与主轴回转轴线的平行度的影响 当车床导当车床导轨和主轴回转轨和主轴回转轴线在水平面轴线在水平面内不平行时，内不平行时，使工件产生锥使工件产生锥度。度。 当车床导当车床导轨和主轴回转轨和主轴回转轴线在垂直面轴线在垂直面内不平行时，内不平行时，对工件影响很对工件影响很小。小。 （5 5）导轨误差对加工精度的影响小结）导轨误差对加工精度的影响小结 由上分析可知，导轨导向误由上分析可知，导轨导向误差对不同的加工方法和加工对象，差对不同的加工方法和加工对象，将会产生不同的加工误差。在分将会产生不同的加工误差。在分析导轨导向误差对加工精度的影析导轨导向误差对加工精度的影响时，主要应考虑导轨导向误差响时，主要应考虑导轨导向误差引起刀具与工件误差敏感方向的引起刀具与工件误差敏感方向的相对位移。相对位移。3 3、影响导轨导向精度的因素、影响导轨导向精度的因素 影响导轨导向精度的因素影响导轨导向精度的因素有有制造、安装、磨损以及使用过程制造、安装、磨损以及使用过程中的力、热等方面的原因。中的力、热等方面的原因。4 4、提高导轨导向精度的措施、提高导轨导向精度的措施（1）机床制造时应从结构、材料、）机床制造时应从结构、材料、润滑、防护装置等方面采取措施润滑、防护装置等方面采取措施以提高导向精度；以提高导向精度；（2）机床安装时，应校正好水平和）机床安装时，应校正好水平和保证地基质量；保证地基质量；（3 3）使用时，要注意调整导轨配合）使用时，要注意调整导轨配合间隙、同时保证良好的润滑和维间隙、同时保证良好的润滑和维护。护。 二、主轴回转运动误差二、主轴回转运动误差 机床机床主轴回转误差主轴回转误差，是，是主轴的实际回转轴线相对于主轴的实际回转轴线相对于其理想回转轴线（平均回转其理想回转轴线（平均回转轴线）的漂移轴线）的漂移。1 1、主轴回转误差的基本形式、主轴回转误差的基本形式径轴摆径向圆跳动径向圆跳动轴向圆跳动轴向圆跳动倾角摆动倾角摆动2 2、主轴回转误差对加工精度的影响、主轴回转误差对加工精度的影响（1 1）轴向圆跳动对加工精度的影响）轴向圆跳动对加工精度的影响（2 2）径向圆跳动对加工精度的影响）径向圆跳动对加工精度的影响 车削加工时，车削加工时，实际回转轴线相对实际回转轴线相对于平均回转轴线作于平均回转轴线作h=Acosh=Acos的运动的运动Y=A+(R-h)cosY=A+(R-h)cos =Asin =Asin2 2+Rcos+RcosZ=(R-h)sinZ=(R-h)sin =Rsin =Rsin-Acos-Acossinsin Y Y2 2+Z+Z2 2=R=R2 2+Asin+Asin2 2 镗削加工时，镗削加工时，实际回转轴线相对实际回转轴线相对于平均回转轴线作于平均回转轴线作h=Acosh=Acos的运动的运动 Z= RsinZ= Rsin Y=h+Rcos Y=h+Rcos =(A+R)cos =(A+R)cos 加工内孔呈椭加工内孔呈椭圆孔；对端面的加圆孔；对端面的加工无影响工无影响。镗刀（3 3）倾角摆动对加工精度的影响）倾角摆动对加工精度的影响 几何轴线相对与平均轴线在空间成几何轴线相对与平均轴线在空间成一定锥角的圆锥运动。一定锥角的圆锥运动。 若沿与平均轴线垂直的各个若沿与平均轴线垂直的各个截面来看，相当于几何轴线绕平均截面来看，相当于几何轴线绕平均轴心做偏心运动，只是各截面的偏轴心做偏心运动，只是各截面的偏心量不同。因此，无论车削还是镗心量不同。因此，无论车削还是镗削都能获得一个正圆锥削都能获得一个正圆锥。 几何轴线在某一平面内作角度摆动几何轴线在某一平面内作角度摆动 若频率和主轴回转频率一致，若频率和主轴回转频率一致，沿与平均回转轴线垂直的各个截面沿与平均回转轴线垂直的各个截面看，车削表面是一个圆，整体为一看，车削表面是一个圆，整体为一圆柱。镗孔时，在垂直于主轴平均圆柱。镗孔时，在垂直于主轴平均轴线的各个截面内都形成椭圆，整轴线的各个截面内都形成椭圆，整体加工出椭圆柱。体加工出椭圆柱。4 4、主轴回转误差产生的原因、主轴回转误差产生的原因 主轴回转误差主要是由主主轴回转误差主要是由主轴的制造误差、轴承的误差与轴轴的制造误差、轴承的误差与轴承配合件的误差及配合间隙、主承配合件的误差及配合间隙、主轴系统的径向不等刚度和热变形轴系统的径向不等刚度和热变形等造成。等造成。 单油楔动压轴承圆度误差和波度对回转精度的影响单油楔动压轴承圆度误差和波度对回转精度的影响工件回转类机床工件回转类机床 刀具回转类机床刀具回转类机床 5 5、提高主轴回转精度的措施、提高主轴回转精度的措施（1 1）提高主轴部件的制造精度；）提高主轴部件的制造精度；（2 2）对滚动轴承进行预紧，消除间）对滚动轴承进行预紧，消除间隙隙 ；（3 3）使主轴回转误差不反映到工件）使主轴回转误差不反映到工件上（误差转移）。上（误差转移）。小结小结 机床的误差决定了机床加工精机床的误差决定了机床加工精度的运动部件的运动精度，决定了度的运动部件的运动精度，决定了机床加工精度的部件之间及其运动机床加工精度的部件之间及其运动轨迹之间的相对位置精度。从而影轨迹之间的相对位置精度。从而影响了加工精度。响了加工精度。 思考题：思考题： 磨削锥孔时，用检验锥度的塞磨削锥孔时，用检验锥度的塞规着色检验，发现只在塞规中部或规着色检验，发现只在塞规中部或在塞规的两端接触。分析造成误差在塞规的两端接触。分析造成误差的各种因素。的各种因素。