机械制造工艺与机床夹具.pptx
《机械制造工艺与机床夹具.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械制造工艺与机床夹具.pptx(83页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 本章介绍机械加工精度加工精度与加工误差加工误差,从保证零件的机械加工质量出发,研究机械加工系统中各种误差对加工精度的影响,分析其内在的联系。研究工艺系统中各种误差与加工精度之间的关系,掌握其变化的基本规律,寻求提高加工精度的途径。本章讨论的内容有机械加工精度与误差的基本概念机械加工精度与误差的基本概念、影响加工精度的因素影响加工精度的因素、加工误差的综合分析加工误差的综合分析及提高加工精提高加工精度的途径度的途径四个方面。第1页/共83页第2页/共83页第3页/共83页第4页/共83页第一节第一节 概述概述 机械加工精度(简称加工精度)是指零件在机械加工后的几何参数(尺寸、刚体形状和表面间相
2、互位置)的实际值和理论值相符合的程度。加工后零件的实际几何参数与理想零件的几何参数总有所不同,其差值称为加工误差加工误差。加工误差的大小表示了加工精度的高低,加工误差是加工精度的度量。“加工精度”和“加工误差”是评定零件几何参数准确程度的两种不同概念。生产实际中用控制加工误差的方法或现代主动适应加工方法来保证加工精度。第5页/共83页研究加工精度的方法研究加工精度的方法 研究加工精度的方法一般有两种:一是因素分析法因素分析法,通过分析计算或实验、测试等方法,研通过分析计算或实验、测试等方法,研究某一确定因素对加工精度的影响究某一确定因素对加工精度的影响。一般不考虑其它因素的同时作用,主要是分析
3、各项误差单独的变化规律。二是统计分析法统计分析法,运用数理统计方法对生产中一批工件的运用数理统计方法对生产中一批工件的实测结果进行数据处理,用以控制工艺过程的正常进行实测结果进行数据处理,用以控制工艺过程的正常进行。这两种方法在生产实际中往往结合起来应用。一般先用统计分析法找出误差的出现规律,判断产生加工误差的可能原因,然后运用因素分析法进行分析、试验,以便迅速有效地找出影响加工精度的关键因素。第6页/共83页 零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的由机床、夹具、刀具和工件组成的工工艺系统艺系统中进行的。工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因
4、素都称为原始误原始误差差。原始误差的存在,使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状态,致使加工后的零件产生了加工误差。原始误差的分类归纳分类归纳如下。若原始误差是在加工前已存在,即在无切削负荷的情况下若原始误差是在加工前已存在,即在无切削负荷的情况下检验的,称为检验的,称为工艺系统静误差工艺系统静误差;若在有切削负荷情况下产生的若在有切削负荷情况下产生的则称为则称为工艺系统动误差工艺系统动误差。第二节 影响加工精度的因素及其分析第7页/共83页第8页/共83页 图图1 为活塞销孔精镗工序中的各种原始误差为活塞销孔精镗工序中的各种原始误差:由于定位基准不是设计基准而产生的定位误差
5、定位误差;由于夹紧力过大而产生的夹紧误差属工件装夹误差装夹误差;机床制造或使用中的磨损产生的导轨误差属于机床误差机床误差;调整刀具与工件之间位置而产生的对刀误差属调整误差调整误差;由于切削热、摩擦热等因素的影响而产生的机床热变形属 于工艺系统热变形工艺系统热变形;还有加工过程中的刀具磨损刀具磨损;加工完毕测量工序尺寸时,由于测量方法和量具本身的误差而产生的测量误差测量误差。第9页/共83页第10页/共83页 各种原始误差的大小和方向各有不相同,而加工误差则必须在工序尺寸方向上测量。所以原始误差的方向不同时对加工误差的影响也不同。以车削为例说明原始误差与加工误差的关系。图中实线为刀尖正确位置,虚
6、线为误差位置。原始误差的方向不同时对加工误差的影响也不同。把对加把对加工误差影响最大的那个方向(即通过刀刃的加工表面的法线方工误差影响最大的那个方向(即通过刀刃的加工表面的法线方向)称为向)称为误差敏感方向误差敏感方向。(1)(2)第11页/共83页dRR+RRYoDRZ原始误差与加工误差的关系原始误差与加工误差的关系图图例例第12页/共83页第13页/共83页图图例例 第14页/共83页一、加工原理误差一、加工原理误差 例如,在车床上车削模数蜗杆,传动关系如图,传动比i可用下式表示式中由于P1=m,为无限不循环小数。在选用挂轮时只能近似取值计算,因此蜗杆的螺距必然存在误差。即是在加工中采用了
7、近似的加工运动、近似的刀具轮廓和近似的加工方法而产生的原始误差。第15页/共83页第16页/共83页第17页/共83页二、机床、刀具、夹具的制造误差与磨损二、机床、刀具、夹具的制造误差与磨损机床误差机床误差包括机床本身各部件的制造误差、安装误差和使用过程中的磨损。主轴误差主轴误差 对主轴的精度要求最主要的就是在运转时能保持轴心线在空间的位置稳定不变,即回转精度回转精度。主轴运动误差表现为三种形式:纯径向跳动误差、轴向窜动误差、线角度摆动误差。第18页/共83页主轴纯径向跳动误差对精度的影响主轴纯径向跳动误差对精度的影响 如图所示,设由于主轴的纯径向跳动而使轴心线在Y坐标方向上作简谐直线运动,其
8、频率与主轴转速相同,其幅值为A;再设主轴中心偏移最大时,镗刀尖正好通过水平位置1,当镗刀转过角时,刀尖轨迹的水平分量与垂直分量分别计算得整理后得即镗出的孔为椭圆形镗出的孔为椭圆形。实际回转轴线始终平行于理想回转轴线,在一个平面内作等幅的跳动。第19页/共83页 右图所示,设主轴轴心仍沿Y轴坐标作简谐直线运动,在工件1处切出的半径比2和4处小一个振幅A,而在工件3处切出的半径则相反,这样,上述四点的工件直径都相等,其它各点的直径误差也很小,所以车削出的工件表面接近一个真圆,但中心偏离。第20页/共83页主轴轴向窜动误差对精度主轴轴向窜动误差对精度的影响的影响。主轴纯轴向窜动使加工的端面与内外圆轴
9、线不垂直。(如图所示)实际回转轴线始终沿理想回转轴线作等幅的窜动实际回转轴线始终沿理想回转轴线作等幅的窜动纯角度摆动误差对加工精纯角度摆动误差对加工精度的影响度的影响 主轴的纯角度摆动会使外圆产生圆柱度误差,镗孔将成椭圆形。实际回转轴线与理想回转轴线始终成一倾角,在一个平面上作等幅摆动,且交点位置不变实际回转轴线与理想回转轴线始终成一倾角,在一个平面上作等幅摆动,且交点位置不变。主轴工作时,其回转轴线的运动误差是以上三种运动方式的综合。主轴工作时,其回转轴线的运动误差是以上三种运动方式的综合。第21页/共83页影响主轴回转精度的因素及提高回转精度的措施影响主轴回转精度的因素及提高回转精度的措施
10、 主轴回转精度不仅和主轴的制造精度有关,而且还与切削过程中主轴切削过程中主轴受力受力、受热后的变形受热后的变形有关。主轴部件制造误差是主轴回转精度的基础,包含轴承误差轴承间隔与轴承配合零件的误差第22页/共83页滑动轴承滑动轴承:主轴是以轴颈在轴承内回转的,对于车床类机床,主轴的受力方向一定,这时主轴轴颈被压向轴套表面某一位置,因此,主轴轴颈的圆度误差将直接传给工件。(下左图)对于镗类机床,主轴所受切削力的方向随着镗刀的旋转而旋转,因此轴套孔的圆度误差将传给工件。(右图)第23页/共83页滚动轴承滚动轴承:主轴回转精度还和轴承的配合件有关。取决于内、外环滚道的圆度误差、内座圈的壁厚误差及滚动体
11、的尺寸误差和圆度误差等。第24页/共83页导轨误差导轨误差 床身导轨是确定机床主要部件的相对位置和运动的基准。其误差分为:导轨在水平面内误差;导轨在垂直平面内误差导轨在垂直平面内误差;两导轨间的平行度误差导轨在水平面内有直线度误差导轨在水平面内有直线度误差 将直接反映在被加工工件表面的法向方向,对加工精度影响极大,使工件产生圆柱度误差(鞍形或鼓形)。第25页/共83页导轨在垂直平面内有直线度误差导轨在垂直平面内有直线度误差 如图,使刀尖产生Z的位移,造成工件在半径方向上产生误差R。对于龙门刨床、龙门铣床及导轨磨床来说,导轨的垂直面内的直线度误差将直接反映到工件上。第26页/共83页两导轨间有平
12、行度误差两导轨间有平行度误差 导轨发生扭曲,刀尖相对于工件在水平和垂直两方向上发生偏移,从而影响加工精度。设垂直于纵向走刀的任意截面内前、后导轨的平行度误差为,则工件半径变化量R近似等于刀尖的水平位移,即 机床导轨的几何精度还与使用时的磨损及机床的安装状况有关。第27页/共83页传动链误差传动链误差 特定情况下,要求刀具和工件之间具有准确的传动比。若控制这些成形运动间的传动链存在误差,会成为影响精度的主要因素。减少传动误差可采取下列措施:减少传动链中的元件数目,缩短传动链,以减少误差来源减少传动链中的元件数目,缩短传动链,以减少误差来源提高传动元件,特别是末端传动元件的制造精度和装配精度提高传
13、动元件,特别是末端传动元件的制造精度和装配精度传动链齿轮间存在间隙,同样会产生传动链误差,因此要消除间隙。传动链齿轮间存在间隙,同样会产生传动链误差,因此要消除间隙。采用误差校正机构来提高传动精度。采用误差校正机构来提高传动精度。第28页/共83页刀具的制造误差刀具的制造误差刀具的制造误差成形刀具成形刀具加工时,刀具切削基面上的投影就是加工表面的母线形状,因此刀刃的 形状误差以及刃磨、安装、调整不正确都会直接影响加工表面精度。展成刀具展成刀具加工时,刀具与工件要作具有严格运动关系的啮合运动,加工表面是刀 刃在相对啮合中的包络线,刀刃的形状必须是加工表面的共轭曲线。定径刀具定径刀具加工时,刀具的
14、尺寸误差直接影响加工表面的尺寸精度,一些多刃的孔 加工刀具会使加工表面尺寸扩大。一般刀具一般刀具加工时,加工表面形状由机床运动精度保证,尺寸由调整决定,刀具的 制造精度对加工精度无直接影响。第29页/共83页刀具的磨损刀具的磨损刀具在加工表面法向的磨损量,直接反映出刀具磨损对加工精度的影响。刀具在加工表面法向的磨损量,直接反映出刀具磨损对加工精度的影响。分为三个阶段:初期磨损阶段(LL0)正常磨损阶段(L0LL1)急剧磨损阶段(L1L)第30页/共83页刀具的磨损量可用下式计算式中,刀具磨损量(m)0刀具初始磨损量(m)k单位磨损量(m/1000m)L切削路程(m)为减少刀具制造误差和磨损误差
15、对加工精度的影响,除合理规定定尺寸刀具和成形刀具的制造公差外,还应根据工件的本材料和加工要求,准确选择刀具材料、切削用量、冷却润滑、并准确刃磨,以减少磨损。必要必要时还可对刀具的尺寸磨损进行补偿时还可对刀具的尺寸磨损进行补偿。第31页/共83页夹具的制造误差与磨损 夹具误差包括工件的定位误差和夹紧变形误差、夹具的安装误差、分夹具误差包括工件的定位误差和夹紧变形误差、夹具的安装误差、分度误差以及夹具的磨损等。度误差以及夹具的磨损等。夹具误差首先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32页/共83页 夹具的磨损主要是定位元件定位元件和导向元件导向元件的磨损。定位元件定位元件的
16、磨损会使孔与基准面间的位置误差增大。为减少夹具误差所造成的加工误差,夹具的制造误差必须小于工件的公差,对于容易磨损的定位元件、导向元件等,除应采用耐磨的材料外,应做成可拆卸、以方便更换。第33页/共83页三、工艺系统受力变形及其对加工精度的影响工艺系统受力变形的现象 由机床、夹具、工件、刀具所组成的工艺系统是一个弹性系统,在加工过程中由于切削力、夹紧力、重力、传动力、惯性力等外力的作用,将引起工艺系统各环节产生弹性变形,此变形造成位移。同时系统中各元件因其接触处的间隙也会产生位移和接触变形,从而破坏了刀具与工件间已获得的准确位置,产生加工误差。工艺系统受力变形不但影响加工精度加工精度,还影响表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械制造 工艺 机床 夹具
限制150内