影响加工精度的因素刀夹具学习教案.pptx

会计学1影响加工影响加工(ji gng)精度的因素刀夹具精度的因素刀夹具第一页，共39页。2023/2/262n n初期磨损阶段(jidun)n n正常磨损阶段(jidun)n n急剧磨损阶段(jidun)（二）刀具的几何（二）刀具的几何(j h)误差误差 2.刀具刀具(doj)的磨损的磨损刀具刀具(doj)的磨损阶段的磨损阶段第1页/共39页第二页，共39页。2023/2/263（二）刀具（二）刀具(doj)的几何误差的几何误差 刀具刀具(doj)的尺寸磨损的尺寸磨损NB NB 在被加工表面的法线方向在被加工表面的法线方向(fngxing)(fngxing)上测量上测量 NB0 初期磨损量初期磨损量KNB斜率，相对磨损表示每切削斜率，相对磨损表示每切削 10001000米路程刀具的尺寸磨损量，单位为米路程刀具的尺寸磨损量，单位为m/km 刀具的尺寸磨损量可用下式计算刀具的尺寸磨损量可用下式计算第2页/共39页第三页，共39页。2023/2/264选用新型耐磨刀具材料；选用新型耐磨刀具材料；合理选用刀具几何合理选用刀具几何(j h)(j h)参数和切削用量；参数和切削用量；正确刃磨刀具；正确刃磨刀具；正确采用冷却润滑液等；正确采用冷却润滑液等；采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。（二）刀具（二）刀具(doj)的的几何误差几何误差 减少刀具的尺寸减少刀具的尺寸(ch cun)磨损的途磨损的途径径第3页/共39页第四页，共39页。2023/2/2653.刀具的安装(nzhung)误差例如：精车螺纹表面(biomin)时，若车刀安装偏高、偏低或倾斜，也都会带来螺纹面的形状误差。（二）刀具（二）刀具(doj)的的几何误差几何误差 第4页/共39页第五页，共39页。2023/2/266（三）（三）夹具夹具(jij)的几何误差的几何误差 一、工艺系统(xtng)的几何误差 内容：工件的定位(dngwi)误差、夹紧变形误差、夹具的安装误差、分度误差和夹具的磨损等。影响：主要影响工件被加工表面的位置精度，其次影响尺寸精度和形状精度。第5页/共39页第六页，共39页。2023/2/267（三）（三）夹具的几何夹具的几何(j h)误差误差 一、工艺系统的几何(j h)误差 夹具上直接影响夹具上直接影响工件加工工件加工(ji gng)(ji gng)精度的有关尺寸的制精度的有关尺寸的制造公差一般取为工件造公差一般取为工件上相应尺寸公差的上相应尺寸公差的1/21/21/51/5。夹具的几何误差对工件的加工精度的影响夹具的几何误差对工件的加工精度的影响 夹具元件磨损将使夹具的误差增大。夹具元件磨损将使夹具的误差增大。第6页/共39页第七页，共39页。2023/2/268一、定位一、定位(dngwi)误差误差 因定位因定位(dngwi)不准不准确而引起的误差称为定位确而引起的误差称为定位(dngwi)误差，以误差，以 dw 表示。表示。1 1）定位基准）定位基准(jzhn)(jzhn)与工序基准与工序基准(jzhn)(jzhn)不重合不重合1、定位误差产生的原因、定位误差产生的原因2）定位副制造不准确定位副制造不准确直接影响工件的位置尺寸精度和位置精度直接影响工件的位置尺寸精度和位置精度（三）（三）夹具的几何误差夹具的几何误差 第7页/共39页第八页，共39页。2023/2/2692、定位、定位(dngwi)误差的误差的组成组成1 1）基准）基准(jzhn)(jzhn)不重合误差不重合误差 jb jb 其大小等于工序基准相对定位其大小等于工序基准相对定位(dngwi)基准在工序基准在工序尺寸方向上的变动量。尺寸方向上的变动量。定位基准与工序基准不重合所产生的定位误差。定位基准与工序基准不重合所产生的定位误差。2）定位副制造不准确误差）定位副制造不准确误差 db其大小等于定位基准在工其大小等于定位基准在工序序尺寸方向上的变动量。尺寸方向上的变动量。定位元件制造不准确所产生的定位误差。定位元件制造不准确所产生的定位误差。（三）（三）夹具的几何误差夹具的几何误差 第8页/共39页第九页，共39页。2023/2/2610二、夹紧二、夹紧(ji jn)误差误差 工件或夹具工件或夹具刚度过刚度过(d u)低或夹紧力作用低或夹紧力作用方向、作用点选方向、作用点选择不当，都会使择不当，都会使工件或夹具产生工件或夹具产生变形，造成加工变形，造成加工误差。误差。（三）（三）夹具的几何夹具的几何(j h)误误差差 第9页/共39页第十页，共39页。2023/2/2611第10页/共39页第十一页，共39页。2023/2/2612 机械加工过程中，机床、刀具、夹具、工件所组成的工艺系统并非纯粹刚体，在切削力、夹紧力、传动力、重力(zhngl)、惯性力等外力作用下产生变形，从而破坏已经调整好的刀具和工件之间的相对位置，产生加工误差。例如细长轴的车削，在切削力作用下使工件产生弯曲变形，车完后工件呈鼓形（两头小中间大）；磨削内孔时，砂轮轴弹性变形，使工件内孔出现锥度误差。三、工艺系统受力变形三、工艺系统受力变形(bin xng)引起的误差引起的误差 第11页/共39页第十二页，共39页。2023/2/2613四、工艺系统受力变形四、工艺系统受力变形(bin xng)引起的误差引起的误差 第12页/共39页第十三页，共39页。2023/2/2614四、工艺四、工艺(gngy)系统受力变形引起的误差系统受力变形引起的误差(一一)工艺系统工艺系统(xtng)刚度刚度1.工艺系统工艺系统(xtng)刚度刚度 切削力和该力方向上所引起的刀具和工件切削力和该力方向上所引起的刀具和工件(gngjin)间间相对变形位移的比值，称为工艺系统刚度相对变形位移的比值，称为工艺系统刚度 k系（系（N/mm）。）。k系系=Fp/y第13页/共39页第十四页，共39页。2023/2/2615 工艺系统在某一位置受力作用工艺系统在某一位置受力作用(zuyng)产生的产生的变形量等于工艺系统各组成环节在此位置受该力作用变形量等于工艺系统各组成环节在此位置受该力作用(zuyng)产生的变形量的代数和，即产生的变形量的代数和，即 工艺系统刚度工艺系统刚度(n d)主要取决于薄弱环节的刚度主要取决于薄弱环节的刚度(n d)。工艺(gngy)系统刚度的倒数等于系统各组成环节刚度的倒数之和，即(一一)工艺系统刚度工艺系统刚度 工艺系统刚度的计算工艺系统刚度的计算第14页/共39页第十五页，共39页。2023/2/2616机床机床(jchung)刚度对加工精度的影响刚度对加工精度的影响（二）工艺（二）工艺(gngy)系统刚度对加工精度的影系统刚度对加工精度的影响响假设加工假设加工(ji gng)(ji gng)精度只受机床刚度变化的影响，且工件为绝对刚体。精度只受机床刚度变化的影响，且工件为绝对刚体。2.机床刚度机床刚度 第15页/共39页第十六页，共39页。2023/2/2617+=ymin尾座主轴刀架系kkFkF+=max尾座刀架系kFkFypppp由于由于(yuy)(yuy)工艺系统刚度随刀架位置变化产生的加工艺系统刚度随刀架位置变化产生的加工误差工误差 （二）工艺系统（二）工艺系统(xtng)刚度对加工精度的影响刚度对加工精度的影响第16页/共39页第十七页，共39页。2023/2/2618第17页/共39页第十八页，共39页。2023/2/2619（二）工艺（二）工艺(gngy)系统刚度对加工精度的影响系统刚度对加工精度的影响第18页/共39页第十九页，共39页。2023/2/2620(一一)工艺工艺(gngy)系统刚度系统刚度机床机床(jchung)静刚度的测定（静测定法）静刚度的测定（静测定法）机床刚度取决于其组成部件(bjin)的刚度，并主要取决于薄弱部件(bjin)的刚度，提高机床刚度要从提高弱刚度部件(bjin)的刚度入手。第19页/共39页第二十页，共39页。2023/2/2621机床部件机床部件(bjin)刚刚度分析度分析(一一)工艺系统工艺系统(xtng)刚度刚度1 1）变形与载荷不成）变形与载荷不成(bchng)(bchng)线性关系，线性关系，变形非纯粹的弹性变形；变形非纯粹的弹性变形；2 2）加载曲线和卸载曲线不重合，卸）加载曲线和卸载曲线不重合，卸 载曲线滞后于加载曲线，能量消载曲线滞后于加载曲线，能量消 耗于零件间摩擦力和接触塑性变耗于零件间摩擦力和接触塑性变 形所做的功；形所做的功；3 3）有残余变形，反复加载卸载后）有残余变形，反复加载卸载后 残余变形残余变形00；4 4）部件实测刚度远比按实体结构估算值小。）部件实测刚度远比按实体结构估算值小。图中第一次加载时刀架的平均刚度值约为图中第一次加载时刀架的平均刚度值约为 4.6103 N/mm4.6103 N/mm，只相当于一个只相当于一个 30mm30mm200mm 30mm30mm200mm 的铸铁悬臂梁的刚度。的铸铁悬臂梁的刚度。第20页/共39页第二十一页，共39页。2023/2/26223.3.工件工件(gngjin)(gngjin)变形引起的加工变形引起的加工误差误差 工艺(gngy)系统刚度在工件全长上的差别越大，则工件在轴截面内的几何形状误差也越大。当刀尖处于工件中间位置时，工件的刚度最小，变形最大。（二）工艺系统刚度对加工精度（二）工艺系统刚度对加工精度(jn d)的的影响影响第21页/共39页第二十二页，共39页。2023/2/2623第22页/共39页第二十三页，共39页。2023/2/26244.由于切削力变化引起由于切削力变化引起(ynq)的误差的误差（二）工艺（二）工艺(gngy)系统刚度对加工精度的影响系统刚度对加工精度的影响ap1 y1ap2 y2毛坯外形工件外形误差复映现象：由于工件毛坯加误差复映现象：由于工件毛坯加工余量或材料硬度的变化，引起工余量或材料硬度的变化，引起切削力和工艺系统切削力和工艺系统(xtng)受力受力变形的变化，因而产生工件的尺变形的变化，因而产生工件的尺寸误差和形状误差。寸误差和形状误差。误差复映系数误差复映系数由于毛坯存在圆度误差毛ap1-ap2，因而引起了工件的圆度误差工y1-y2，毛愈大，工愈大，工与毛之比值称为误差复映系数，它是误差复映程度的度量。第23页/共39页第二十四页，共39页。2023/2/2625 与与k k系成反比；这表明工艺系统刚度愈大，误差复系成反比；这表明工艺系统刚度愈大，误差复映系数愈小，加工映系数愈小，加工(ji gng)(ji gng)后复映到工件上的误差值后复映到工件上的误差值就愈小。就愈小。（二）工艺系统刚度对加工（二）工艺系统刚度对加工(ji gng)精度精度的影响的影响第24页/共39页第二十五页，共39页。2023/2/2626 由于由于yapyap，所以，所以 ，因此，经过，因此，经过n n次走刀次走刀后，误差复映系数降到很小的数值，加工后，误差复映系数降到很小的数值，加工(ji(ji gng)gng)误差也就降到允许的范围内。误差也就降到允许的范围内。多次切削多次切削(qixio)总的复映总的复映系数系数 4由于切削力变化由于切削力变化(binhu)引起的误差引起的误差（二）工艺系统刚度对加工精度的影响（二）工艺系统刚度对加工精度的影响第25页/共39页第二十六页，共39页。2023/2/2627第26页/共39页第二十七页，共39页。2023/2/2628例：一个例：一个例：一个例：一个(y(y )工艺系统，其误差复映系数工艺系统，其误差复映系数工艺系统，其误差复映系数工艺系统，其误差复映系数为为为为0.250.25，工件在本工序前的圆度误差，工件在本工序前的圆度误差，工件在本工序前的圆度误差，工件在本工序前的圆度误差0.5mm0.5mm，为保证本工序，为保证本工序，为保证本工序，为保证本工序0.01mm0.01mm的形状精度，本工序的形状精度，本工序的形状精度，本工序的形状精度，本工序最少走刀几次？最少走刀几次？最少走刀几次？最少走刀几次？（二）工艺系统（二）工艺系统(xtng)刚度对加工精度的刚度对加工精度的影响影响解：解：0.5(0.25)n0.01 解得解得 n=3第27页/共39页第二十八页，共39页。2023/2/2629 5.传动力、惯性力、夹紧力、重力(zhngl)对加工精度的影响（1）由传动力引起的误差 在车床或磨床上加工轴类零件时，常用单爪拨盘带动工件旋转，传动力在拨盘的每一转中经常改变方向，其在y向的分力有时和切削力同向，有时相反，造成圆度误差。5.传动力、惯性力、夹紧力、重力(zhngl)对加工精度的影响第28页/共39页第二十九页，共39页。2023/2/2630(2)重力引起的加工误差 在工艺系统中，由于零部件的自重也会产生变形。如龙门铣床、龙门刨床刀架横粱的变形，铣镗床镗杆伸长(shn chn)而下垂变形等，都会造成加工误差。5.传动力、惯性力、夹紧力、重力(zhngl)对加工精度的影响第29页/共39页第三十页，共39页。2023/2/2631(3)惯性力引起的加工误差惯性力引起的加工误差 在高速切削时，如果工艺系统中有不平衡的高速旋转的构在高速切削时，如果工艺系统中有不平衡的高速旋转的构件存在，就会产生离心力。离心力在工件的每一转中不断件存在，就会产生离心力。离心力在工件的每一转中不断变更方向，当不平衡质量的离心力大于切削力时，车床变更方向，当不平衡质量的离心力大于切削力时，车床(chchung)主轴轴颈和轴套内孔表面的接触点就会不停主轴轴颈和轴套内孔表面的接触点就会不停地变化，轴套孔的圆度误差将传给工件的回转轴心。其规地变化，轴套孔的圆度误差将传给工件的回转轴心。其规律与单爪拨盘传动时传动力的影响相似。如图示为车削一律与单爪拨盘传动时传动力的影响相似。如图示为车削一个不平衡工件时的情况。个不平衡工件时的情况。5.传动力、惯性力、夹紧力、重力对加工精度(jn d)的影响第30页/共39页第三十一页，共39页。2023/2/2632 工件质量中心距理想回转中心距离为工件质量中心距理想回转中心距离为，当离心力，当离心力Q正好与正好与切削力切削力Py反向时，把工件推向刀具，工件中心反向时，把工件推向刀具，工件中心o偏离理想中心偏离理想中心o，增加了实际切深。工件回转，增加了实际切深。工件回转180后，离心力后，离心力Q正好与切削正好与切削力力Py同向，把工件推离刀具，工件中心又变到同向，把工件推离刀具，工件中心又变到o”点，减小了点，减小了实际切深，从而实际切深，从而(cng r)产生工件的圆度误差和相互位置误差。产生工件的圆度误差和相互位置误差。第31页/共39页第三十二页，共39页。2023/2/2633(4)夹紧力引起的加工误差 被加工工件在装夹过程中，由于刚度较低或着力点不当，都会引起工件的变形，造成加工误差。特别是薄壁套、薄板等零件(ln jin)，易于产生加工误差。5.传动力、惯性力、夹紧(ji jn)力、重力对加工精度的影响第32页/共39页第三十三页，共39页。2023/2/2634 5.传动力、惯性力、夹紧力、重力(zhngl)对加工精度的影响第33页/共39页第三十四页，共39页。2023/2/2635（二）工艺系统刚度(n d)的实验测定第34页/共39页第三十五页，共39页。2023/2/2636（三）（三）减小工艺减小工艺(gngy)系统受力变形的途径系统受力变形的途径(1)设计机械制造装备时应切实保证设计机械制造装备时应切实保证(bozhng)关键零部件的刚度关键零部件的刚度 在机床和夹具中应保证在机床和夹具中应保证(bozhng)支承件（如床身、立柱、横梁、支承件（如床身、立柱、横梁、夹具体等）、主轴部件和传动件有足够的刚度。夹具体等）、主轴部件和传动件有足够的刚度。(2)提高接触刚度提高接触刚度 提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。减少提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。减少组成件数，提高接触面的表面质量，均可减少接触变形，提高接触组成件数，提高接触面的表面质量，均可减少接触变形，提高接触刚度。刚度。提高工艺系统薄弱环节的刚度，能取得提高工艺系统薄弱环节的刚度，能取得(qd)(qd)事半功倍的效果。事半功倍的效果。1.提高工艺系统刚度提高工艺系统刚度 2减小切削力及其变化减小切削力及其变化(3)采用合理的装夹方式和加工方法采用合理的装夹方式和加工方法 提高工件的装夹刚度，应从定位提高工件的装夹刚度，应从定位和夹紧两个方面采取措施。和夹紧两个方面采取措施。第35页/共39页第三十六页，共39页。2023/2/2637工艺系统在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力的作用下，产生相应的变形和振动，将会破坏刀具和工件之间的成形运动的位置(wi zhi)关系和速度关系，影响切削运动的稳定性，从而产生各种加工误差和表面粗糙度。1切削过程中受力点位置(wi zhi)变化引起的加工误差。切削过程中，工艺系统的刚度随切削力着力点位置(wi zhi)的变化而变化，引起系统变形的差异，使零件产生加工误差。（1）在两顶尖车削粗而短的光轴时，由于工件刚度较大，在切削力作用下的变形，相对机床、夹具和刀具的变形要小得多，故可忽略不计。此时，工艺系统的总变形完全取决于机床头、尾架（包括顶尖）和刀架（包括刀具）的变形。工件产生的误差为双曲线圆柱度误差。（2）在两顶尖间车削细长轴时，由于工件细长，刚度小，在切削力作用下，其变形大大超过机床、夹具和刀具的受力变形。因此，机床、夹具结合刀具承受力变形可忽略去不计，工艺系统的变形完全取决于工件的变形。工件产生腰鼓形园柱度误差。2切削力大小变化引起的加工误差 误差复映工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状，但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化，从而导致切削力的变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。当然工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多。这种现象称为“误差复映规律”，所引起的加工误差称为“复映误差”。除切削力外，传动力、惯性重力、夹紧力等其它作用力也会使工艺系统的变形发生变化，从而引起加工误差，影响加工质量。思考题例题：工艺系统受力变形对加工精度(jn d)有何影响？第36页/共39页第三十七页，共39页。2023/2/2638第37页/共39页第三十八页，共39页。2023/2/2639第38页/共39页第三十九页，共39页。