第三章 机械加工精度及其控制.ppt

1、1，第3章，加工精度及其控制，本章重点，影响加工误差的因素，加工系统的几何误差，加工系统的应力变形，加工系统的热变形，加工误差的统计分析，提高加工精度的方法，2，机械制造的技术基础，第3章加工精度及其控制加工精度的分析与控制，3.1加工精度导论，3.2.1.1加工精度，(一般来说，形状误差限于位置公差，位置公差限于尺寸公差以内)，表面粗糙度，波纹度，纹理方向疤痕(划痕，裂纹，砂)、加工质量内容、4.2.1.1加工精度、加工精度：加工后零件的实际几何参数与理想几何参数(尺寸、形状和表面间的相互位置)一致的程度。加工误差：零件实际几何参数与理想几何参数之间的偏差。通常，加工精度越高，加工成本越高，

2、生产效率越低。因此，设计人员应根据使用要求合理规定零件的加工精度，而工艺人员应根据设计要求制定合适的工艺方法，确保加工误差不超过允许范围，努力提高生产率，降低成本。他们从不同角度评估加工零件的几何参数。加工精度用加工误差的大小来表示。保证和提高加工精度的问题实际上是限制和减少加工误差的问题。5，2.1.1加工精度，加工精度内容：尺寸精度、形状精度和位置精度之间的关系：通常形状公差限制在位置公差内，而位置误差一般限制在尺寸公差内。当尺寸精度高时，相应的位置精度和形状精度也高。然而，当形状精度或位置精度高时，相应的尺寸精度不一定高，这取决于零件的功能要求。工艺系统：在机械加工中，机床、工具、夹具和

3、工件构成一个完整的系统，这就是工艺系统。工艺系统误差与加工误差的关系(因果关系)，工艺系统中的各种误差在不同的特定条件下以不同的程度和方式反映为加工误差，工艺系统中的误差是“原因”和根本原因；加工误差是一种“果实”和表现。6、方法1:试切工人在每个工作步骤或切割前将刀放好，然后切下一小段来测量其尺寸是否合适。如果不合适，调整刀的位置，再切一小段，然后加工这个尺寸的所有表面，直到满足尺寸要求。生产率低，对工人的要求高，单件和小批量生产获得尺寸精度的方法。方法二：首先根据规定的尺寸调整机床、夹具、刀具和工件的相对位置和进给行程，以保证加工时自动获得尺寸。用调整法加工时，不进行试切，生产率大大提高，

4、但精度较低，这主要取决于机床和夹具的精度以及调整误差。调整方法可分为静态调整方法和动态调整方法，获得尺寸精度的方法如下：8 .静态调整方法：样品法，不切削，用工具组或样品在镗床上调整刀具位置，用工具组调整镗刀位置，保证镗孔直径；在铣床上，用对刀块调整刀具的位置，保证工件的高度尺寸；在车床上，用行程挡块调整尺寸，以确保车削长度。获得尺寸精度的方法。动态调整方法：尺寸调整方法是根据需要切割的零件进行调整，可以直接测量需要切割的零件的尺寸，也可以切割一个或一组零件(零件)。所有要切割的零件都是合格的，也就是说，调整后可以加工。批量生产时，考虑了加工过程中的影响因素，精度高于静态调整法。获取维度ac的

5、方法获得尺寸精度的方法，11，方法4:在加工时主动测量加工尺寸，当满足要求时，立即停止主动测量值，以高加工精度、稳定质量和高生产率、数控切割运动，并获得尺寸精度。12、加工误差的根本原因是工艺系统中的误差，称为原始误差。2.1.2影响加工精度的原始误差及分类，原始误差构成，影响加工精度的13.2.1.2原始误差及分类，14.2.1.3误差敏感方向，在图中：显然：工艺系统的原始误差方向不同，其对加工精度的影响程度也不同。对加工精度影响最大的方向称为误差敏感方向。误差敏感方向通常是通过切削点的加工表面的法线方向。15，2.1.4研究加工质量的方法，理论方法：利用物理学和力学的原理，分析和研究一个或

6、几个因素对加工精度或表面质量的影响。测试方法：通过实验或测试，确定各种影响因素与加工质量指标之间的关系。统计分析方法：运用数理统计的原理和方法，根据被测质量指标的统计特性，对工艺过程进行分析和控制。在实际生产中，以上两种方法经常结合使用。16，机械制造技术，第3章，加工精度及其控制分析和加工精度的控制，17，加工原理误差是指使用近似成形运动或近似叶片轮廓进行加工所引起的误差。2.2.1加工原理误差，其中r为球头铣刀半径；h允许的剩余高度。另一个例子是用阿基米德蜗杆滚刀滚齿加工渐开线齿轮，例如，在数控铣床上用球头铣刀铣削复杂曲面零件(见图)，采用近成形运动或近叶片型线往往可以简化机床结构或刀具形

7、状，或提高生产率，有时还能获得较高的加工精度。因此，在原理误差不超过规定精度要求(通常原理误差不超过1015工件公差)的前提下，在生产中得到广泛应用。18、2.2.2调整误差、试切和正式切割时不同切割厚度引起的测量误差、机床进给机构的位移误差、定距机构误差样本或有限样本误差测量引起的误差、试切法相关误差、试切法与调整法之间的误差、19、导轨副运动部件实际运动方向与理想运动方向的偏差包括：导轨在水平面内的直线度， 导轨在垂直面内的直线度、前后导轨的平行度(扭曲度)、导轨与主轴旋转轴之间的平行度(或垂直度)等。导轨水平面直线度误差：误差敏感方向，对导轨垂直面直线度误差有显著影响：误差不敏感方向，导

8、轨变形小：对加工精度有显著影响(图)，2.2.3机床误差，导轨20、导轨和主轴旋转轴的位置误差对加工精度的影响，2.2.3机床误差，a)c)水平面不平行，b)垂直面不平行，21、影响导轨导向精度的主要因素， 2.2.3机床误差、机床制造误差、机床安装误差、导轨磨损、22、2.2.3机床误差、主轴旋转用平均旋转轴(主轴每个瞬时旋转轴的平均位置)代替。 为便于研究，主轴旋转误差可分解为三种基本类型：径向圆跳动、端圆跳动和倾斜摆动。主轴旋转误差概念，23，2.2.3机床误差，主轴旋转误差对加工精度的影响，主轴径向圆跳动对加工精度(镗削)的影响为5微米。考虑最简单的情况，主轴旋转中心在X方向做简单的谐

9、波线性运动，其频率与主轴转速相同，振幅为2e。那么刀尖的坐标值是：其中r是刀尖的车削半径；主轴角度。显然，上面的公式是一个椭圆。24，radia的影响思维：主轴的旋转中心在X方向上作简单的调和直线运动，其频率是主轴速度的两倍。被车削的外圆是什么形状？结论：主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差，主轴径向圆跳动影响加工精度(车削外圆)，机床误差，主轴端面圆跳动影响加工精度(23微米)，对圆柱面加工无影响。加工端面不平坦且不垂直于圆柱面(例如，当主轴旋转一次且端面跳动一次时，加工端面类似于螺旋面)；加工螺纹时，会出现螺距周期性误差。26、2.2.3机床误差、主轴倾斜摆动对加工精度的影响，(1)几何轴线

10、在空间上以一定的锥角与平均轴线在一个圆锥内运动，如果沿垂直于平均轴线的每个截面观察，它相当于几何轴线绕平均轴线的偏心运动，但每个截面的偏心率是不同的。因此，无论是车削还是镗削，都可以获得正确的气缸。(2)几何轴线在某一平面内以某一角度摆动。如果频率与主轴旋转频率一致，当沿垂直于平均旋转轴的每个截面观察时，车削表面整体上是一个圆和一个圆柱体。镗削时，在垂直于主轴平均轴的每个截面上形成椭圆，椭圆柱作为一个整体进行加工。27、28、29、2.2.3机床误差、影响主轴旋转精度的主要因素、内外滚道圆度误差、滚动体形状和尺寸误差、滑动轴承(注意切削力的方向)、镗床轴承孔不圆，造成镗床主轴径向跳动。静压轴承

11、能使轴承孔或轴直径的圆度误差、30、2.2.3机床误差、推力轴承、滚道端面的平面度误差和与旋转轴的垂直度误差均匀化，轴承间隙的影响是影响主轴旋转精度的主要因素，轴承间隙过大使主轴工作时油膜厚度增加，油膜承载力下降，工作条件(载荷、转速等)时油楔厚度变化较大。)改变。31、2.2.3机床误差、与轴承配合的零件误差的影响轴承的内外圈或轴瓦受力后容易变形，配合轴颈或箱体支撑孔的圆度误差导致轴承套圈或轴瓦变形产生圆度误差；轴肩、过渡套、套端盖、螺母等与轴承套圈端面配合的零件端面平面度误差。或不垂直于主轴旋转轴，会使轴承套圈滚道倾斜，导致主轴旋转轴的径向和轴向漂移；箱体前后轴承孔与主轴前后轴承轴颈的同轴

12、度将导致轴承内外圈的相对倾斜，这也将导致主轴旋转轴的偏移。主轴转速的影响由于主轴部件的质量不平衡，机床的随机振动和旋转轴的不稳定性随着主轴转速的增加而增加，主轴在一定转速范围内的旋转精度较高，当超过该范围时，误差较大。产生轴的漂移。主轴系统的径向不相等刚度和热变形主轴系统的刚度在不同方向上通常是不相等的，并且当受到外力时变形是不一致的。机床工作时，主轴系统温度升高，轴承径向热变形不均匀，前后轴承热变形不同。当主轴必须停止时，温度会发生变化，这将导致主轴旋转轴的位置变化和漂移，影响主轴旋转精度。32，2.2.3机床误差，传统测量方法中存在的问题，主轴旋转误差的测量，精确测量方法，非运动状态包括主

13、轴和锥孔误差。33、2.2.3机床误差、通过预紧滚动轴承提高主轴旋转精度的措施，使主轴旋转精度不反映在工件上、磨床采用死点支撑，镗刀模镗削，34、机床传动误差对加工精度的影响，取齿轮，2.2.3机床误差，35，缩短传动链的长度以提高终端部件的制造精度和安装精度，采用减速传动和频谱分析的方法找出影响传动精度的误差环节，补偿传动误差，端部件转角误差，提高传动精度，2.2.3机床误差，36，端部件转角误差，2.2.3机床误差，37，影响与夹具相关的位置误差的因素包括：一般要求定位误差和夹具制造误差不超过工件相应公差的1/3。1)定位误差；2)刀具导轨(刀具设置)错误；3)夹紧误差；4)夹具制造误差；

14、5)夹具安装错误；38、2.2.5固定尺寸刀具(钻头、铰刀、键槽铣刀、浮动镗刀块、拉刀等)的刀具制造误差和磨损、尺寸误差。)影响加工尺寸误差。成形刀具和生成刀具的形状误差影响加工形状误差。刀具磨损影响加工尺寸误差或形状误差。车刀后刀具磨损影响加工尺寸。工具磨损过程。3.3工艺系统的应力和变形对加工精度的影响工艺系统的静态刚度及其对加工精度的影响，第3章加工精度及其控制加工精度的分析与控制，40，加工误差敏感方向上工艺系统的外力与变形之比，2.3.1基本概念，工艺系统刚度的定义，其中k为工艺系统刚度；Fp切割阻力；y加工系统位移(切削力作用下的位移)。工艺系统受力变形，而加工误差是由工艺系统变形

15、引起的，41、2.3.2工艺系统刚度的计算，公式中k工艺系统刚度；kjc机床的刚度；kjj夹具的刚度；Kd工具刚度；Kg工件刚度。工艺系统的应力变形等于工艺系统各部件应力变形的叠加。由此，我们可以推导出工艺系统刚度与工艺系统各部件刚度之间的关系：(1)工艺系统刚度的计算公式；(2)当工件和刀具形状简单时，其刚度可用材料力学公式计算；(2)当刚度由实验方法确定时，可适当简化(忽略小变形部分)；(4)机床变形引起的加工误差；(2)工艺系统刚度对加工精度的影响；(3)。Fp切割阻力；ktj机床前中心的刚度；kwz机床后中心的刚度；kdj机床夹具的刚度：工件的总长度；x从刀尖到工件左端的距离。43、2.3.3工艺系统刚度对加工精度的影响、机床误差使加工后的工件鞍形(很好)、机床应力变形引起的加工误差、工件变形引起的加工误差、yg公式中的工件变形；e .工件材料的弹性模量；工件截面的惯性矩；Fp、l和x的含义和以前一样。由于工件的变形，工件在加工后变成鼓形(工件刚性差)，工件应力变形引起的加工误差，机床和工件变形引起的加工误差，工艺系统的刚度，