第8章机械加工精度.ppt

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1、第八章第八章 机械加工精度机械加工精度第一节第一节 概述概述第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形第四节第四节 工艺系统的热变形工艺系统的热变形第一节第一节 概述概述一、机械加工精度的概念一、机械加工精度的概念 机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和尺寸、形状和位置位置)与理想几何参数的符合程度。它们之间的偏离程度即为与理想几何参数的符合程度。它们之间的偏离程度即为加工误差。加工精度越高加工误差。加工精度越高.则加工误差越小则加工误差越小;反之越大。加工反之越大。加工精度的高低

2、是以国家有关公差标准来表示的。精度的高低是以国家有关公差标准来表示的。生产实践证明生产实践证明.任何一种加工方法不管多么精密任何一种加工方法不管多么精密.都不可能把都不可能把零件加工得绝对准确零件加工得绝对准确.与理想的完全相符。既使加工条件完全与理想的完全相符。既使加工条件完全相同相同.加工出来的零件几何参数也不可能完全一样。另外加工出来的零件几何参数也不可能完全一样。另外.从从机器的使用要求来看机器的使用要求来看.也没有必要要求把零件的几何参数加工也没有必要要求把零件的几何参数加工得绝对准确得绝对准确.只要其误差值不影响机器的使用性能只要其误差值不影响机器的使用性能.就允许误就允许误差值在

3、一定的范围内变动差值在一定的范围内变动.也就是允许一定的加工误差存在也就是允许一定的加工误差存在.下一页返回第一节第一节 概述概述 加工精度是评定零件质量的一项重要指标。零件有关表面的加工精度是评定零件质量的一项重要指标。零件有关表面的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度之间是有联系的。尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度之间是有联系的。形状误差应该限制在位置公差内形状误差应该限制在位置公差内.位置误差要限制在尺寸公差位置误差要限制在尺寸公差内。一般尺寸精度高内。一般尺寸精度高.相应的形状、位置要求也高。但是对于相应的形状、位置要求也高。但是对于有些特殊功用的零件有些特殊功用的零件.其形状精度

4、很高其形状精度很高.但其位置精度、尺寸但其位置精度、尺寸精度要求却不一定高。例如测量用的检验平板精度要求却不一定高。例如测量用的检验平板.其工作平面的其工作平面的平面度要求很高平面度要求很高.但该平面与底面的尺寸要求和平行度要求却但该平面与底面的尺寸要求和平行度要求却很低。很低。研究加工精度的目的研究加工精度的目的.就是要分析影响加工精度的各种因素及就是要分析影响加工精度的各种因素及其存在的规律其存在的规律.从而找出减小加工误差、提高加工精度的合理从而找出减小加工误差、提高加工精度的合理途径途径.上一页 下一页返回第一节第一节 概述概述二、影响加工精度的因素二、影响加工精度的因素原始误差原始误

5、差 机械加工中机械加工中.由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体.称称为工艺系统。在完成任何一个加工过程中为工艺系统。在完成任何一个加工过程中.由于工艺系统各种由于工艺系统各种原始误差的存在原始误差的存在.使工件和刀具之间正确的几何关系遭到破坏使工件和刀具之间正确的几何关系遭到破坏而产生加工误差。这些原始误差而产生加工误差。这些原始误差.其中一部分与工艺系统的初其中一部分与工艺系统的初始状态有关一部分与加工过程有关始状态有关一部分与加工过程有关.工件因定位和夹紧而产生工件因定位和夹紧而产生的装夹误差的装夹误差.采用近似成形方法进行加工而产生的加工原理误采用

6、近似成形方法进行加工而产生的加工原理误差等差等.这些原始误差在加工前就已经存在了这些原始误差在加工前就已经存在了.称为工艺系统的称为工艺系统的几何误差。几何误差。上一页 下一页返回第一节第一节 概述概述 在加工过程中产生了切削力、切削热和摩擦在加工过程中产生了切削力、切削热和摩擦.它们将引起工艺它们将引起工艺系统的受力变形、受热变形和磨损系统的受力变形、受热变形和磨损.影响调整后获得的工件与影响调整后获得的工件与刀具之间的相对位置刀具之间的相对位置.造成加工误差造成加工误差.这些在加工过程中产生这些在加工过程中产生的原始误差的原始误差.称为工艺系统的动误差。此外称为工艺系统的动误差。此外.在加

7、工过程中因在加工过程中因测量方法和量具而产生的测量误差测量方法和量具而产生的测量误差.工件加工后因工件残余应工件加工后因工件残余应力引起工件变形而产生的误差都是原始误差力引起工件变形而产生的误差都是原始误差.也近似地归入动也近似地归入动误差中误差中.上一页 下一页返回第一节第一节 概述概述三、获得加工精度的方法三、获得加工精度的方法 (一一)获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法 获得尺寸精度的方法有以下四种。获得尺寸精度的方法有以下四种。1.试切法试切法 试切法是通过试切一测量一调整刀具一再试切试切法是通过试切一测量一调整刀具一再试切.反复进行反复进行.直直至符合规定的尺寸至符合规定的尺寸.然

8、后以此尺寸切出要加工的表面。然后以此尺寸切出要加工的表面。2.定尺寸刀具法定尺寸刀具法 这是使用具有一定形状和尺寸精度的刀具对工件进行加工这是使用具有一定形状和尺寸精度的刀具对工件进行加工.并并以刀具相应尺寸所得到规定尺寸精度的方法。例如以刀具相应尺寸所得到规定尺寸精度的方法。例如.用麻花钻用麻花钻头、铰刀、拉刀、槽铣刀和丝锥等刀具加工头、铰刀、拉刀、槽铣刀和丝锥等刀具加工.以获得规定的尺以获得规定的尺寸精度。这种加工方法所得到的精度与刀具的制造精度关系寸精度。这种加工方法所得到的精度与刀具的制造精度关系很大。很大。上一页 下一页返回第一节第一节 概述概述 3.调整法调整法 按零件图按零件图(

9、或工序图或工序图)规定的尺寸和形状规定的尺寸和形状.预先调整好机床、夹预先调整好机床、夹具、刀具与工件的相对位置具、刀具与工件的相对位置.经试加工测量合格后经试加工测量合格后.再连续成再连续成批加工工件。其加工精度在很大程度上取决于调整精度。此批加工工件。其加工精度在很大程度上取决于调整精度。此法广泛应用于半自动机床、自动机床和自动生产线。法广泛应用于半自动机床、自动机床和自动生产线。4.主动测量法主动测量法 这是一种在加工过程中这是一种在加工过程中.采用专门的测量装置主动测量工件的采用专门的测量装置主动测量工件的尺寸并控制工件尺寸精度的方法尺寸并控制工件尺寸精度的方法.上一页 下一页返回第一

10、节第一节 概述概述 (二二)获得几何形状精度的方法获得几何形状精度的方法 获得几何形状精度的方法获得几何形状精度的方法.通常有下列三种。通常有下列三种。1.轨迹法轨迹法 这种方法是依靠刀具与工件的相对运动轨迹来获得工件形状这种方法是依靠刀具与工件的相对运动轨迹来获得工件形状的的.2.成形法成形法 采用成形刀具加工工件的成形表面以得到所要求的形状精度采用成形刀具加工工件的成形表面以得到所要求的形状精度的方法称为成形法。的方法称为成形法。3.展成法展成法 齿轮上各种齿形加工齿轮上各种齿形加工.如滚齿、插齿等方法都属于这种方法。如滚齿、插齿等方法都属于这种方法。上一页 下一页返回第一节第一节 概述概

11、述 (三三)获得相互位置精度的方法获得相互位置精度的方法 工件各加工表面相互位置的精度主要和机床、夹具及工件的工件各加工表面相互位置的精度主要和机床、夹具及工件的定位精度有关定位精度有关.如车削端面与轴线的垂直度和中滑板的精度有如车削端面与轴线的垂直度和中滑板的精度有关关;钻孔与底面的垂直度和机床主轴与工作台的垂直度有关钻孔与底面的垂直度和机床主轴与工作台的垂直度有关;一次安装同时加工几个表面的相互位置精度与工件的定位精一次安装同时加工几个表面的相互位置精度与工件的定位精度有关。因此度有关。因此.要获得各表面间的相互位置精度就必须保证机要获得各表面间的相互位置精度就必须保证机床、夹具及工件的定

12、位精度床、夹具及工件的定位精度.上一页 下一页返回第一节第一节 概述概述四、原始误差与加工误差的关系四、原始误差与加工误差的关系 在加工过程中在加工过程中.各种原始误差的影响会使刀具和工件间正确的各种原始误差的影响会使刀具和工件间正确的几何关系遭到破坏几何关系遭到破坏.引起加工误差引起加工误差.各种原始误差的大小和方各种原始误差的大小和方向各不相同向各不相同.而加工误差则必须在工序尺寸方向度量。因此而加工误差则必须在工序尺寸方向度量。因此.不同的原始误差对加工精度有不同的影响。当原始误差的方不同的原始误差对加工精度有不同的影响。当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时向与工序尺寸方向一致时.其对加

13、工精度的影响最大其对加工精度的影响最大.上一页 返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差一、加工原理误差一、加工原理误差 加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差进行加工而产生的误差.采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓.虽然会带来加工原理虽然会带来加工原理误差误差.但往往可以简化机床或刀具的结构但往往可以简化机床或刀具的结构.有时反而可以得到有时反而可以得到高的加工精度高的加工精度.并且能提高生产率和经济性。因此并且能提高生产率和经济性。因此.只要其误只要其误差不

14、超过规定的精度要求差不超过规定的精度要求.在生产中仍得到广泛的应用在生产中仍得到广泛的应用.下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差二、机床的几何误差二、机床的几何误差 机床的制造误差、安装误差、使用中的磨损等都会在加工中机床的制造误差、安装误差、使用中的磨损等都会在加工中直接影响刀具与工件的相互位置精度直接影响刀具与工件的相互位置精度.造成加工误差。机床的造成加工误差。机床的几何误差主要包括主轴回转运动误差、导轨导向误差和传动几何误差主要包括主轴回转运动误差、导轨导向误差和传动链传动误差链传动误差.上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 (一

15、一)主轴回转运动误差主轴回转运动误差 1.主轴回转运动误差的概念及其影响因素主轴回转运动误差的概念及其影响因素 机床的主轴是安装工件或刀具的基准机床的主轴是安装工件或刀具的基准.并把动力和运动传给工并把动力和运动传给工件或刀具因此件或刀具因此.机床主轴的回转运动误差机床主轴的回转运动误差.直接影响被加工工直接影响被加工工件的加工精度件的加工精度.是机床的重要精度指标之一它是决定加工表面是机床的重要精度指标之一它是决定加工表面几何形状精度、表面波度和表面粗糙度的主要因素。尤其是几何形状精度、表面波度和表面粗糙度的主要因素。尤其是在精加工时在精加工时.机床主轴的回转误差往往是影响工件圆度误差的机床

16、主轴的回转误差往往是影响工件圆度误差的主要因素主要因素.如坐标镗床、精密车床和精密磨床如坐标镗床、精密车床和精密磨床.都要求主轴有都要求主轴有较高的回转精度。较高的回转精度。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 机床主轴作回转运动时机床主轴作回转运动时.主轴的各个截面必然有它的回转中心主轴的各个截面必然有它的回转中心.在主轴的任一截面上在主轴的任一截面上.主轴回转时若只有一点速度始终为零主轴回转时若只有一点速度始终为零.则这一点即为理想回转中心。但由于主轴及其轴承在制造及则这一点即为理想回转中心。但由于主轴及其轴承在制造及安装中存在误差安装中存在误差.在实际回转

17、过程中在实际回转过程中.理想的回转中心是不存理想的回转中心是不存在的在的.而存在一个其位置时刻变动的回转中心而存在一个其位置时刻变动的回转中心.此中心称为瞬此中心称为瞬时回转中心时回转中心.主轴各截面瞬时回转中心的连线称为瞬时回转轴主轴各截面瞬时回转中心的连线称为瞬时回转轴线。所谓主轴的回转运动误差线。所谓主轴的回转运动误差.是指主轴的瞬时回转轴线相对是指主轴的瞬时回转轴线相对其平均回转轴线其平均回转轴线(瞬时回转轴线的对称中心瞬时回转轴线的对称中心).再规定测量平面再规定测量平面内的变动量。即主轴实际回转轴线相对理论回转轴线的内的变动量。即主轴实际回转轴线相对理论回转轴线的“漂移漂移”。变动

18、量越小。变动量越小.主轴回转精度越高主轴回转精度越高;反之越低。反之越低。主轴的回转运动误差可分解为三种基本形式主轴的回转运动误差可分解为三种基本形式:轴向窜动、径向轴向窜动、径向跳动和角度摆动跳动和角度摆动.上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 2.影响主轴回转精度的主要因素影响主轴回转精度的主要因素 (1)主轴误差。主要包括主轴支承轴颈的圆度误差、同轴度误主轴误差。主要包括主轴支承轴颈的圆度误差、同轴度误差差(使主轴轴心线发生偏斜使主轴轴心线发生偏斜)和主轴轴颈轴向承载面与轴线的和主轴轴颈轴向承载面与轴线的垂直度误差垂直度误差(影响主轴轴向窜动量影响主轴轴向

19、窜动量).(2)轴承误差轴承误差.轴承误差包括以下几种轴承误差包括以下几种:滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的圆度误差。滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的圆度误差。滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的波度。滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的波度。滚动轴承滚子的形状与尺寸误差。滚动轴承滚子的形状与尺寸误差。轴承定位端面与轴心线垂直度误差、轴承端面之间的平行轴承定位端面与轴心线垂直度误差、轴承端面之间的平行度误差。度误差。轴承间隙以及切削中的受力变形。轴承间隙以及切削中的受力变形。(3)主轴系统的径向不等刚度及热变形主轴系统的径向不等刚度及热变形.上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 3.主

20、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 在分析主轴回转误差对加工精度的影响时在分析主轴回转误差对加工精度的影响时.首先要注意主轴回首先要注意主轴回转误差在不同方向的影响是不同的。一般法线方向为误差的转误差在不同方向的影响是不同的。一般法线方向为误差的敏感方向敏感方向.切线方向为非敏感方向。分析主轴回转误差对加工切线方向为非敏感方向。分析主轴回转误差对加工精度的影响时精度的影响时.应着重分析误差敏感方向的影响。应着重分析误差敏感方向的影响。其次其次.对于工件回转类机床采用滑动轴承的主轴对于工件回转类机床采用滑动轴承的主轴(如车床如车床).因因切削力的方向不变切削力的方向不变.主轴

21、回转时主轴回转时.作用在支承上的作用力方向作用在支承上的作用力方向也不变也不变.因而轴承孔与主轴颈接触点的位置基本上是固定的因而轴承孔与主轴颈接触点的位置基本上是固定的.也就是说也就是说.主轴颈在回转时总是与轴承孔的某一段接触。此时主轴颈在回转时总是与轴承孔的某一段接触。此时.轴承孔的圆度误差对主轴回转精度的影响较小轴承孔的圆度误差对主轴回转精度的影响较小.而主轴颈的圆而主轴颈的圆度误差则影响较大度误差则影响较大.上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 对于刀具回转类机床采用滑动轴承的主轴对于刀具回转类机床采用滑动轴承的主轴(如镗床如镗床).主轴随刀主轴随刀具一起

22、旋转具一起旋转.由于切削力方向是变化的由于切削力方向是变化的.主轴轴颈与轴承孔的主轴轴颈与轴承孔的接触位置也是变化的接触位置也是变化的.因此轴承孔的圆度误差对主轴回转精度因此轴承孔的圆度误差对主轴回转精度的影响是主要的的影响是主要的.而主轴颈的圆度误差对主轴回转精度影响较而主轴颈的圆度误差对主轴回转精度影响较小。小。对于不同的加工对于不同的加工.不同形式的主轴回转误差对加工精度的影响不同形式的主轴回转误差对加工精度的影响是不同的是不同的,分别为：主轴的纯径向跳动、分别为：主轴的纯径向跳动、主轴的纯轴向窜动主轴的纯轴向窜动、主轴的纯角度摆动主轴的纯角度摆动。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系

23、统的几何误差工艺系统的几何误差 4.主轴回转精度的测量主轴回转精度的测量 机床主轴回转精度机床主轴回转精度(包括径向跳动、轴向窜动和角度摆动包括径向跳动、轴向窜动和角度摆动)的的测量方法。在目前的生产过程中主要采用的方法分别是：进测量方法。在目前的生产过程中主要采用的方法分别是：进行测量千分表测量法、传感器测量法。行测量千分表测量法、传感器测量法。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 5.提高主轴回转精度的措施提高主轴回转精度的措施 (1)提高主轴部件的制造精度。首先应提高轴承的回转精度提高主轴部件的制造精度。首先应提高轴承的回转精度.如选用高精度的滚动轴承如选

24、用高精度的滚动轴承.或采用高精度的多油楔动压轴承或或采用高精度的多油楔动压轴承或静压轴承静压轴承;其次是提高箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合其次是提高箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合表面的加工精度。表面的加工精度。(2)对滚动轴承进行预紧。对滚动轴承适当预紧以消除间隙对滚动轴承进行预紧。对滚动轴承适当预紧以消除间隙.甚至产生微量过盈。由于轴承内、外圈和滚动体弹性变形的甚至产生微量过盈。由于轴承内、外圈和滚动体弹性变形的相互制约相互制约.既增加了轴承刚度既增加了轴承刚度.又对轴承内、外圈滚道和滚动又对轴承内、外圈滚道和滚动体的误差起均化作用体的误差起均化作用.因而可提高主轴的回转精度。因而可

25、提高主轴的回转精度。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 (二二)机床导轨导向误差机床导轨导向误差 机床导轨副是实现直线运动的主要部件机床导轨副是实现直线运动的主要部件.其制造和装配精度是其制造和装配精度是影响直线运动精度的主要因素影响直线运动精度的主要因素.导轨误差对零件的加工精度产导轨误差对零件的加工精度产生直接的影响。生直接的影响。1.导轨在水平面内直线度误差的影响导轨在水平面内直线度误差的影响 如如图图8-1所示所示.磨床导轨在磨床导轨在x方向存在误差方向存在误差.引起工件在半径引起工件在半径方向上的误差方向上的误差R。当磨削长外圆柱表面时。当磨削长外圆

26、柱表面时.将造成工件的圆将造成工件的圆柱度误差。柱度误差。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 2.导轨在垂直面内直线度误差的影响导轨在垂直面内直线度误差的影响 如如图图8一一2所示所示.磨床导轨在磨床导轨在y方向内存在误差方向内存在误差,磨削外圆时磨削外圆时.工件沿砂轮切线方向产生位移工件沿砂轮切线方向产生位移.此时此时.工件半径方向上产生误工件半径方向上产生误差差R.对零件的形状精度影响甚小对零件的形状精度影响甚小(误差非敏感方向误差非敏感方向)。但导。但导轨在垂直方向上的误差对平面磨床、龙门刨床、铣床等将引轨在垂直方向上的误差对平面磨床、龙门刨床、铣床等将

27、引起法向位移起法向位移.其误差直接反映到工件的加工表面其误差直接反映到工件的加工表面(误差敏感方误差敏感方向向).造成水平面上的形状误差。造成水平面上的形状误差。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 3.导轨面间平行度误差的影响导轨面间平行度误差的影响 如如图图8一一3所示所示.车床两导轨的平行度产生误差车床两导轨的平行度产生误差(扭曲扭曲).使床鞍使床鞍产生横向倾斜产生横向倾斜.刀具产生位移刀具产生位移.因而引起工件形状误差由因而引起工件形状误差由图图8-3关系可知误差值。关系可知误差值。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 4

28、.导轨对主轴轴心线平行度误差的影响导轨对主轴轴心线平行度误差的影响 当在车床类或磨床类机床上加工工件时当在车床类或磨床类机床上加工工件时.如果导轨与主轴轴心如果导轨与主轴轴心线不平行线不平行.则会引起工件的几何形状误差。例如车床导轨与主则会引起工件的几何形状误差。例如车床导轨与主轴轴心线在水平面内不平行轴轴心线在水平面内不平行.会使工件的外圆柱表面产生锥度会使工件的外圆柱表面产生锥度;在垂直面内不平行时在垂直面内不平行时.会使工件呈马鞍形。会使工件呈马鞍形。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 (三三)机床的传动链误差机床的传动链误差 对于某些加工方法对于某些加

29、工方法.为保证工件的精度为保证工件的精度.要求工件和刀具间必须有准要求工件和刀具间必须有准确的确的传动关系。成形运动间一定的传动关系都是由机床内传传动关系。成形运动间一定的传动关系都是由机床内传动链来保证的动链来保证的.传动链的传动误差是造成加工误差的主要因素。传动链的传动误差是造成加工误差的主要因素。为了减少机床传动误差对加工精度的影响为了减少机床传动误差对加工精度的影响.可以采取如下措施。可以采取如下措施。(1)减少传动链中的环节减少传动链中的环节.缩短传动链。缩短传动链。(2)提高传动副提高传动副(特别是末端传动副特别是末端传动副)的制造和装配精度。的制造和装配精度。(3)消除传动间隙。

30、消除传动间隙。(4)采用误差校正机构采用误差校正机构.上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差三、工艺系统的其他几何误差三、工艺系统的其他几何误差 (一一)刀具误差刀具误差 机械加工中常用的刀具有一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。机械加工中常用的刀具有一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。一般刀具一般刀具(如普通车刀、单刃锁刀、平面铣刀等如普通车刀、单刃锁刀、平面铣刀等)的制造误差的制造误差.对加工精度没有直接的影响。但当刀具与工件的相对位置调对加工精度没有直接的影响。但当刀具与工件的相对位置调整好以后整好以后.在加工过程中在加工过程中.刀具的磨损将会影响加工误差。刀具的磨

31、损将会影响加工误差。定尺寸刀具定尺寸刀具(如钻头、铰刀、拉刀、槽铣刀等如钻头、铰刀、拉刀、槽铣刀等)的制造误差及的制造误差及磨损误差磨损误差.均直接影响到工件的加工尺寸精度。刀具在安装使均直接影响到工件的加工尺寸精度。刀具在安装使用不当时也将影响加工误差。用不当时也将影响加工误差。成形刀具成形刀具(如成形车刀、成形铣刀、回轮刀具等如成形车刀、成形铣刀、回轮刀具等)的制造和磨的制造和磨损误差损误差.主要影响被加工工件的形状精度。主要影响被加工工件的形状精度。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 (二二)夹具误差和装夹误差夹具误差和装夹误差 夹具误差主要是指夹具的定

32、位元件、导向元件及夹具体等的夹具误差主要是指夹具的定位元件、导向元件及夹具体等的加工与装配误差加工与装配误差.它对被加工工件的位置误差有较大的影响夹它对被加工工件的位置误差有较大的影响夹具的磨损是逐渐而缓慢的过程具的磨损是逐渐而缓慢的过程.它对加工误差的影响不很明显它对加工误差的影响不很明显.对它们进行定期的检测和维修对它们进行定期的检测和维修.便可提高其几何精度。便可提高其几何精度。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 (三三)调整误差调整误差 零件加工的每一道工序中零件加工的每一道工序中.为了获得被加工表面的形状、尺寸为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度

33、和位置精度.必须对机床、夹具和刀具进行调整。而采用任何必须对机床、夹具和刀具进行调整。而采用任何调整方法及使用任何调整工具都难免带来一些原始误差调整方法及使用任何调整工具都难免带来一些原始误差.这就这就是调整误差。是调整误差。机械加工中机械加工中.由于零件的生产量不同和加工精度的不同由于零件的生产量不同和加工精度的不同.所采所采用的调整方法也不一致。如大批大量生产时一般采用样板、用的调整方法也不一致。如大批大量生产时一般采用样板、样件、挡块及靠模等调整工艺系统样件、挡块及靠模等调整工艺系统;单件小批生产时单件小批生产时.则多采则多采用试切法调整调整误差的来源用试切法调整调整误差的来源.视不同的

34、调整方法而异。视不同的调整方法而异。上一页 下一页返回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 1.试切法调整试切法调整 单件小批生产中单件小批生产中.通常采用试切法试调整。就是对被加工工件通常采用试切法试调整。就是对被加工工件进行试切一测量一调整一再试切进行试切一测量一调整一再试切.直至达到所要求的精度。直至达到所要求的精度。2.用调整法调整用调整法调整 采用调整法对工艺系统进行调整时采用调整法对工艺系统进行调整时.也要以试切为依据。因此也要以试切为依据。因此上述影响试切法调整精度的因素上述影响试切法调整精度的因素.同样对调整法也有影响此外同样对调整法也有影响此外.上一页 下一页返

35、回第二节第二节 工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 (四四)侧量误差侧量误差 工件在加工过程中要用各种量具、量仪等进行检验测量工件在加工过程中要用各种量具、量仪等进行检验测量.再根再根据测量结构对工件进行试切或调整机床。量具本身的制造误据测量结构对工件进行试切或调整机床。量具本身的制造误差、测量时的接触力、温度、目测正确程度等差、测量时的接触力、温度、目测正确程度等.都直接影响加都直接影响加工误差因此要正确地选择和使用量具工误差因此要正确地选择和使用量具.以保证测量精度。以保证测量精度。上一页 返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形一、基本概念一、基本概念 由机床、夹具、刀具

36、、工件组成的工艺系统由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统.在切削力、传动在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下.会产生相应的变形会产生相应的变形(弹性变形及塑性变形弹性变形及塑性变形)。这种变形将破坏切削刃和工件之间。这种变形将破坏切削刃和工件之间已调整好的正确位置关系已调整好的正确位置关系.从而产生加工误差。从而产生加工误差。从材料力学知道从材料力学知道.任何一个受力的物体任何一个受力的物体.总要产生一定的变形。总要产生一定的变形。作用力与由它引起的在作用力方向上的变形量的比值作用力与由它引起的在作用力方向上的变形量的比值.称为物称为物体的静

37、刚度。体的静刚度。下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形 切削加工中切削加工中.工艺系统在各种外力作用下工艺系统在各种外力作用下.将在各个受力方向将在各个受力方向上产生相应的变形。工艺系统受力变形上产生相应的变形。工艺系统受力变形.主要是研究对加工精主要是研究对加工精度影响最大的敏感方向度影响最大的敏感方向.即通过刀尖的加工表面的法线方向的即通过刀尖的加工表面的法线方向的位移。因此位移。因此.工艺系统的刚度、定义为工艺系统的刚度、定义为:零件加工表面法向分零件加工表面法向分力力.与刀具在切削力作用下与刀具在切削力作用下.相对工件在该方向的位移的比值相对工件在该方向的位移的

38、比值.上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形二、工艺系统受力变形对加工精度的影响二、工艺系统受力变形对加工精度的影响 (一一)由于切削力受力点位置变化引起的工件形状误差由于切削力受力点位置变化引起的工件形状误差 1.在车床两顶尖间车削短而粗的光轴在车床两顶尖间车削短而粗的光轴 如如图图8一一4(a)所不为在车床上加工短而粗的光轴所不为在车床上加工短而粗的光轴;由于工件刚由于工件刚度较大度较大.在切削力作用下相对于机床、夹具的变形要小得多在切削力作用下相对于机床、夹具的变形要小得多.而车刀在敏感方向的变形也很小而车刀在敏感方向的变形也很小.故可忽略不计。此时故可忽略

39、不计。此时.工艺工艺系统的变形完全取决于头架、尾座系统的变形完全取决于头架、尾座(包括顶尖包括顶尖)和刀架的变形。和刀架的变形。2.在两顶尖间车削细长轴在两顶尖间车削细长轴 如如图图8一一4(b)所不为在车床上加工细长轴。由于工件细而长所不为在车床上加工细长轴。由于工件细而长.刚度小刚度小.在切削力的作用下在切削力的作用下.其变形大大超过机床、夹具和刀其变形大大超过机床、夹具和刀具的变形量。因此具的变形量。因此.机床、夹具和刀具的受力变形可以忽略不机床、夹具和刀具的受力变形可以忽略不计计.工艺系统的变形完全取决于工件的变形加工中工艺系统的变形完全取决于工件的变形加工中.当车刀处当车刀处于图不位

40、置时于图不位置时.工件的轴线产生线变形。工件的轴线产生线变形。上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形 (二二)误差复映规律误差复映规律 在车床上加工短轴在车床上加工短轴.工艺系统刚度变化不大工艺系统刚度变化不大.可近似地作为常可近似地作为常数。这是由于被加工表面的形状误差或材料硬度不均匀而引数。这是由于被加工表面的形状误差或材料硬度不均匀而引起的切削力变化起的切削力变化.使受力变形不一致而产生加工误差。使受力变形不一致而产生加工误差。(三三)其他力引起的加工误差其他力引起的加工误差 1.惯性力引起的加工误差惯性力引起的加工误差 切削加工中切削加工中.高速旋转的部件

41、高速旋转的部件(包括夹具、工件和刀具等包括夹具、工件和刀具等)的不的不平衡将产生离心力。离心力在每一转中不断地改变着方向平衡将产生离心力。离心力在每一转中不断地改变着方向.当当不平衡质量的离心力大于切削力时不平衡质量的离心力大于切削力时.车床主轴轴颈和轴套内孔车床主轴轴颈和轴套内孔表面的接触点就会不停地变化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轴套孔的圆度误差将传给工件的回转轴心的回转轴心上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形 2.夹紧力引起的加工误差夹紧力引起的加工误差 被加工工件在装夹过程中被加工工件在装夹过程中.由于刚度较低或着力点不当由于刚

42、度较低或着力点不当.都会都会引起工件的变形引起工件的变形.造成加工误差特别是薄壁套、薄板等零件造成加工误差特别是薄壁套、薄板等零件.易于产生加工误差。易于产生加工误差。3.重力引起的加工误差重力引起的加工误差 在工艺系统中在工艺系统中.由于零部件的自重也会引起变形由于零部件的自重也会引起变形.如龙门铣床如龙门铣床.龙门刨床刀架横梁的变形龙门刨床刀架横梁的变形.镗床锁杆下垂变形等镗床锁杆下垂变形等.都会造成加都会造成加工误差。工误差。上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形三、机床刚度的测定三、机床刚度的测定 (一一)单向静载测定法单向静载测定法 单向静载测定法是在机

43、床处于静止状态单向静载测定法是在机床处于静止状态.模拟切削过程中起决模拟切削过程中起决定性作用的力定性作用的力.对机床部件施加静载荷并测量其变形量对机床部件施加静载荷并测量其变形量.通过通过计算求出机床的静刚度。计算求出机床的静刚度。(二二)三向静载测定法三向静载测定法 此法为模拟车削加工受力的比值，从三个方向加载此法为模拟车削加工受力的比值，从三个方向加载这样测这样测定的刚度较接近实际。定的刚度较接近实际。(三三)工作状态测定法工作状态测定法 静态测定法测定机床刚度静态测定法测定机床刚度.只是近似地模拟切削进的切削力只是近似地模拟切削进的切削力.与实际加工条件毕竞不完全相同采用工作状态测定法

44、与实际加工条件毕竞不完全相同采用工作状态测定法.比较接比较接近实际。近实际。上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形四、影响机床部件刚度的因素四、影响机床部件刚度的因素 影响机床部件刚度的因素很多影响机床部件刚度的因素很多.主要有如下几个方面。主要有如下几个方面。1.连接表面接触变形的影响连接表面接触变形的影响 零件表面总是存在着宏观和微观的几何误差零件表面总是存在着宏观和微观的几何误差.连接表面之间的连接表面之间的实际接触面积只是名义接触面积的一部分实际接触面积只是名义接触面积的一部分.在外力作用下在外力作用下.这这些接触处将产生较大的接触应力些接触处将产生较大的

45、接触应力.引起接触变形。引起接触变形。2.部件中薄弱零件的影响部件中薄弱零件的影响 如果部件中有某些刚度很低的零件时如果部件中有某些刚度很低的零件时.受力后这些零件就会发受力后这些零件就会发生较大的变形生较大的变形.使整个部件的刚度降低。使整个部件的刚度降低。上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形 3.零件间的间隙和摩擦力的影响零件间的间隙和摩擦力的影响 零件接触面间的间隙对接触刚度的影响零件接触面间的间隙对接触刚度的影响.主要表现在加工中载主要表现在加工中载荷方向经常变化的镗床和铣床上。当载荷方向改变时荷方向经常变化的镗床和铣床上。当载荷方向改变时.间隙引间隙引

46、起位移起位移.影响了刀具与零件表面间的准确位置影响了刀具与零件表面间的准确位置.如果载荷是单如果载荷是单向的向的.那么在第一次加载消除间隙后那么在第一次加载消除间隙后.对加工精度影响较小。对加工精度影响较小。摩擦力对接触刚度影响的过程是摩擦力对接触刚度影响的过程是:当加载时当加载时.摩擦力阻止变形摩擦力阻止变形增加增加;而卸载时而卸载时.摩擦力却阻止变形的减少。因此使卸载曲线摩擦力却阻止变形的减少。因此使卸载曲线与加载曲线不重合与加载曲线不重合.上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形五、减少工艺系统受力变形的措施五、减少工艺系统受力变形的措施 减少工艺系统的受力变

47、形减少工艺系统的受力变形.是机械加工中保证产品质量和提高是机械加工中保证产品质量和提高生产效率的主要途径之一。根据生产的实际情况生产效率的主要途径之一。根据生产的实际情况.可采取以下可采取以下几方面的措施。几方面的措施。(一一)提高接触刚度提高接触刚度 一般部件的刚度都是接触刚度低于实体零件的刚度一般部件的刚度都是接触刚度低于实体零件的刚度.所以提高所以提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形 (二二)提高工件刚度提高工件刚度.减少受力变形减少受力变形 切削力引起的加工误差切削力引起的加工误差.

48、往往是由于工件本身刚度不足或工件往往是由于工件本身刚度不足或工件各个部位刚度不均匀而产生的各个部位刚度不均匀而产生的.特别是加工又类、细长轴等结特别是加工又类、细长轴等结构的零件构的零件.非常容易变形。在这种情况下非常容易变形。在这种情况下.提高工件的刚度就提高工件的刚度就是提高加工精度的关键。其主要措施是缩小切削力作用点到是提高加工精度的关键。其主要措施是缩小切削力作用点到工件支承面之间的距离工件支承面之间的距离.以增大工件加工时的刚度。以增大工件加工时的刚度。上一页 下一页返回第三节第三节 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形 (三三)提高机床部件刚度提高机床部件刚度.减少受力变形减少受力

49、变形 在切削加工中在切削加工中.有时由于机床部件刚度低而产生变形和振动有时由于机床部件刚度低而产生变形和振动.影响加工精度和生产率的提高影响加工精度和生产率的提高.所以加工时常采用一些辅助装所以加工时常采用一些辅助装置以提高机床部件的刚度。置以提高机床部件的刚度。(四四)合理装夹工件合理装夹工件.减少夹紧变形减少夹紧变形 加工薄壁零件时加工薄壁零件时.由于工件刚度低由于工件刚度低.解决夹紧变形的影响是关解决夹紧变形的影响是关键问题之一。键问题之一。上一页返回第四节第四节 工艺系统的热变形工艺系统的热变形一、概述一、概述 (一一)工艺系统的热源工艺系统的热源 引起工艺系统热变形的热源大致可分为两

50、类引起工艺系统热变形的热源大致可分为两类:内部热源和外部内部热源和外部热源。内部热源包括切削热和摩擦热热源。内部热源包括切削热和摩擦热;外部热源包括环境温度外部热源包括环境温度和辐射热。和辐射热。下一页返回第四节第四节 工艺系统的热变形工艺系统的热变形 1.内部热源内部热源 切削热是由切削过程中切削热是由切削过程中.切削层金属的弹性变形和塑性变形以切削层金属的弹性变形和塑性变形以及刀具与工件、切屑间的摩擦所产生的。摩擦热主要是机床及刀具与工件、切屑间的摩擦所产生的。摩擦热主要是机床和液压系统中运动部件产生的。和液压系统中运动部件产生的。2.外部热源外部热源 工艺系统的外部热源工艺系统的外部热源