《铁路运输设备》ppt课件-08.pptx

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1、机械制造基础项目八 机械加工精度目录页 CONTENTS PAGE 任务一 认识机械加工精度任务二 认识几何误差过渡页 TRANSITION PAGE 任务一 认识机械加工精度任务二 认识几何误差4 任务一 认识机械加工精度机械加工精度简称加工精度，是指工件经机械加工后，其几何参数（尺寸、形状及表面相互位置）的实际值与理想值的符合程度。符合程度越高，加工精度越高。工件加工后几何参数的实际值与理想值之差称为加工误差。加工误差越小，加工精度越高。因此，加工精度和加工误差是同一问题的两种提法。5 任务一 认识机械加工精度一、尺寸、形状和位置精度及其关系工件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三

2、部分内容。其中，尺寸精度是指实际尺寸与理论正确尺寸之间的符合程度，如平面间的距离、孔间距、圆柱面的直径和圆锥面的锥角等；形状精度是指实际几何形状与理想几何形状之间的符合程度，如平面度、圆度、圆柱度和轮廓度等；位置精度是指加工后表面间的实际相互位置与理想位置之间的符合程度，如表面间的平行度、垂直度和对称度等。这三者之间是有联系的：一般当尺寸精度要求较高时，相应的形状精度和位置精度要求也较高；但当形状精度或（和）位置精度要求较高时，相应的尺寸精度要求却不一定高。这与工件的使用性能要求有关。6 任务一 认识机械加工精度二、加工精度的获得方法1尺寸精度的获得方法试切法是指先在工件上试切出很小部分的加工

3、表面并测量，按照加工要求适当调整刀具相对工件加工表面的位置，然后再试切、测量、调整，当达到所要求的尺寸精度后，再切削整个待加工表面的方法。试切法的生产率较低，对操作者的技术水平要求较高，主要用于单件、小批量生产。（1）试切法调整法是指预先调整好刀具相对于工件加工表面的位置，并在加工过程中保持这一位置不变，从而获得工件所要求尺寸精度的方法。调整法的生产率较高，对操作工的要求不高，但对调整工的要求较高，主要用于成批、大量生产。（2）调整法7 任务一 认识机械加工精度二、加工精度的获得方法定尺寸刀具法是指用具有一定尺寸精度的刀具来保证工件被加工部位尺寸精度的方法。定尺寸刀具法操作方便，生产率高，加工

4、精度稳定，几乎与工人的技术水平无关，主要用于孔、螺纹和成形表面的加工。（3）定尺寸刀具法自动控制法是指通过由测量装置、进给机构和控制系统等组成的自动加工系统，自动控制完成加工过程中的尺寸测量、刀具补偿调整、切削加工及机床停车等一系列工作，从而自动获得所要求尺寸精度的方法。自动控制法生产率高，加工精度稳定，加工柔性好，能适应多品种生产，是目前机械制造的发展方向和计算机辅助制造（CAM）的基础。（4）自动控制法8 任务一 认识机械加工精度二、加工精度的获得方法2形状精度的获得方法成形运动法是指使刀具相对于工件做有规律的切削成形运动，从而获得所要求形状精度的方法，如轨迹法、成形法、展成法和相切法等。

5、成形运动法主要用于加工圆柱面、圆锥面、平面、球面、回转曲面、螺旋面和齿形面等。（1）成形运动法非成形运动法是指通过对加工表面形状的检测，由工人对其进行相应的修整加工，以获得所要求形状精度的方法。尽管非成形运动法是获得零件表面形状精度的最原始方法，生产率较低，但当零件形状精度要求很高（超过现有机床设备所能提供的成形运动精度）或表面形状比较复杂时，仍常采用此方法。例如，0级平板的加工，就是通过三块平板配刮的方法来保证其平面度要求的。（2）非成形运动法9 任务一 认识机械加工精度二、加工精度的获得方法3位置精度的获得方法找正是指用工具或仪表根据工件上的有关基准，找出工件在加工或装配时正确位置的过程。

6、用找正法安装工件称为找正安装。找正安装可分为划线找正安装和直接找正安装两种。划线找正安装是指用划针在工件上划线并以此线作为基准在机床上找正其位置的安装方法。这种方法既费时，又对划线工的技术水平要求较高，且定位精度不高，因此，一般只用于生产批量不大、形状复杂且笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而无法采用夹具装夹的工件。直接找正安装是指用划针、百分表或通过目测直接在机床上找正工件位置的安装方法。这种方法的生产率低，对工人的技术水平要求高，一般只用于单件、小批量生产。（1）找正安装法10 任务一 认识机械加工精度二、加工精度的获得方法夹具安装法是指通过夹具保证工件加工表面与定位基准面之间位置精度的安装

7、方法。这种方法定位迅速方便，定位精度高且稳定，但专用夹具的制造周期长，费用高，因此主要用于成批、大量生产。（2）夹具安装法机床控制法是指利用机床本身所设置的保证相对位置精度的机构来保证工件位置精度的方法，如坐标镗床和数控机床等。（3）机床控制法11 任务一 认识机械加工精度三、研究加工精度的方法1单因素分析法加工精度的研究方法主要包括单因素分析法和统计分析法两种。这种方法只研究某一确定因素对加工精度的影响，一般不考虑其他因素的同时作用。通过分析、计算，或测试、试验，得出该因素与加工误差之间的关系。2统计分析法这种方法以现场观察和实测所得的数据为基础，用概率论和数理统计的方法进行处理和分析，从而

8、揭示各种因素对加工精度的综合影响。在实际生产中，这两种方法常常结合起来应用。一般先用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分析法进行分析、试验，以找出影响加工精度的主要原因。12 任务一 认识机械加工精度课堂讨论怎样获得图纸要求的机械加工精度？晓岚在看图纸时发现一张图纸上面有很多精度要求，她有些发愁，这么多精度，要怎样才能实现啊？同学们，请分组讨论一下，然后告诉晓岚怎样才能获得图纸所要求的机械加工精度吧！13 任务一 认识机械加工精度点拨：工件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三部分内容。尺寸精度的获得方法有试切法、调整法、定尺寸刀具法、自动控制法

9、；形状精度的获得方法有成形运动法和非成形运动法；位置精度的获得方法有找正安装法、夹具安装法和机床控制法。课堂讨论怎样获得图纸要求的机械加工精度？过渡页 TRANSITION PAGE 任务一 认识机械加工精度任务二 认识几何误差15 任务二 认识几何误差一、原始误差和误差敏感方向在机械加工过程中，机床、刀具、夹具和工件组成的工艺系统中存在的各种误差会以不同程度和方式反映为加工误差。工艺系统的误差是“因”，是根源；加工误差是“果”，是表现，因此，常把工艺系统的误差称为原始误差。切削加工过程中，各种原始误差的方向是不同的。不同方向的原始误差对加工误差的影响程度不同，其中，当原始误差与工序尺寸方向一

10、致时，其对加工误差的影响最大，故将此方向称为误差敏感方向。16 任务二 认识几何误差1形状精度的获得方法如下页图所示，工艺系统的原始误差主要来源于以下两方面。n几何误差：又称工艺系统原有误差，是指加工前工艺系统本身存在的误差，它主要包括原理误差、工艺系统静误差、工件安装误差、测量误差和调整误差等。其中，工艺系统静误差又包括机床误差、刀具误差和夹具误差。n加工过程中的误差：又称工艺过程原始误差，是指加工过程中工艺系统的受力变形、受热变形，工件残余应力变形和工艺系统的磨损等引起的误差。本任务将主要介绍几何误差对加工精度的影响。一、原始误差和误差敏感方向17 任务二 认识几何误差一、原始误差和误差敏

11、感方向18 任务二 认识几何误差2形状精度的获得方法一、原始误差和误差敏感方向下面以车削外圆为例对误差敏感方向进行说明。如下页图所示，车削时，工件的回转轴心是O，刀尖的正确位置在A。设某一瞬时，由于各种原始误差的影响，刀尖的位置移到A。即为原始误差 ，它与 之间的夹角为 。加工后工件的半径 由 变为 ，因此，工序尺寸方向上（即半径方向上）的加工误差R为19 任务二 认识几何误差一、原始误差和误差敏感方向由图所示可以看出，当原始误差的方向恰为加工表面的法线方向（即 ）时，引起的加工误差 为最大；由式（上页）可以看出，当原始误差的方向恰为加工表面的切线方向（即 ）时，引起的加工误差 为最小。因此，

12、常把对加工误差影响最大的方向（即通过刀刃的加工表面的法向）称为误差敏感方向；把与之垂直的方向（即工件加工表面的切线方向）称为误差非敏感方向。原始误差的方向与误差敏感方向一致时，其对加工误差的影响最大。20 任务二 认识几何误差1原理误差原理误差是指采用近似的成形运动或刀刃轮廓进行加工而产生的误差。例如，用阿基米德蜗杆滚刀切削渐开线齿轮；在数控机床上用直线插补或圆弧插补方法加工复杂曲面等，都会产生原理误差。采用近似的成形运动或刀刃轮廓，虽然会带来原理误差，但往往可以简化工艺过程、机床结构和刀具形状等，有利于提高生产率，降低生产成本，因此，在满足加工精度要求的前提下，原理误差的存在是允许的。二、几

13、何误差对加工精度的影响2机床误差机床误差主要包括机床本身各部件的制造误差和安装所引起的误差。本任务着重分析对加工精度影响较大的机床主轴回转误差、机床导轨导向误差和机床传动链传动误差。21 任务二 认识几何误差1）机床主轴回转误差机床主轴是用来安装工件或刀具并传递主要切削运动的重要部件，它是工件或刀具的位置基准和运动基准。机床主轴的回转精度是机床精度的主要指标之一，其回转误差直接影响工件的加工精度。为了保证加工精度，机床主轴回转时，其回转轴线的空间位置应该是固定不变的，即回转轴线没有任何运动。但实际上，由于受主轴部件结构、制造和装配等因素的影响，在每一瞬时主轴回转轴线的空间位置都是变动的。因此，

14、将主轴实际回转轴线相对于理想回转轴线的偏差称为主轴回转误差。主轴回转误差可以分解为轴向圆跳、径向圆跳动和角度摆动三种基本形式，如下页图所示。（1）机床主轴回转误差二、几何误差对加工精度的影响22 任务二 认识几何误差2）主轴回转误差对加工精度的影响 轴向圆跳动轴向圆跳动主要影响工件的端面形状和轴向尺寸精度。例如，车端面时，主轴的轴向圆跳动会造成工件端面的平面度误差，以及端面相对于内、外圆的垂直度误差；车螺纹时，主轴的轴向圆跳动会造成螺距误差。主轴的轴向圆跳动对加工外圆或内孔的影响不大。（a）轴向圆跳动）轴向圆跳动 （b）径向圆跳动）径向圆跳动 （c）倾角摆动）倾角摆动二、几何误差对加工精度的影

15、响23 任务二 认识几何误差 径向圆跳动径向圆跳动主要影响工件的圆度和圆柱度。例如，车外圆或内孔时，主轴的径向圆跳动会造成工件的圆度误差。主轴的径向圆跳动对加工端面没有直接影响。角度摆动角度摆动主要影响工件的形状精度。例如，车外圆时，主轴的角度摆动会使工件产生锥度。3）影响主轴回转误差的主要因素引起主轴回转误差的主要因素包括轴径误差、轴承误差、轴承间隙和与轴承相配合零件的误差等。二、几何误差对加工精度的影响24 任务二 认识几何误差当主轴采用滑动轴承支承时，主轴轴径和轴承孔的形状误差对主轴回转误差有直接影响。对于工件回转类机床，切削力的方向大致不变，在切削力的作用下，主轴轴径以不同部位与轴承孔

16、的某一固定部位接触，此时，主轴轴径的形状误差是影响回转误差的主要因素，如图a所示；对于刀具回转类机床，切削力的方向随主轴的回转而变化，主轴轴径以某一固定位置与轴承孔的不同位置接触，此时，轴承孔的形状误差是影响回转误差的主要因素，如图b所示。二、几何误差对加工精度的影响25 任务二 认识几何误差当主轴采用滚动轴承支承时，内、外环滚道的形状误差、内环滚道与内孔的同轴度误差、滚动体的尺寸误差和形状误差及主轴轴承间隙等都对主轴回转误差有影响，如图所示。（a）内环滚道形状误差）内环滚道形状误差 （b）外环滚道形状误差）外环滚道形状误差 （c）内环滚道与内孔）内环滚道与内孔 （d）滚动体的尺寸）滚动体的尺

17、寸 的同轴度误差的同轴度误差 误差和形状误差误差和形状误差二、几何误差对加工精度的影响26 任务二 认识几何误差4）提高主轴回转精度的措施 提高主轴部件的精度提高主轴的回转精度最重要的是提高主轴部件的精度。要提高主轴部件的精度首先要提高轴承的精度。例如，主轴轴承特别是前轴承，多选用D，C级轴承；采用滑动轴承时，应采用静压滑动轴承；采用滚动轴承时，要对其进行预紧。其次要提高主轴箱支承孔、主轴轴径和与轴承相配合零件有关表面的加工精度。使主轴回转误差不反映到工件上在加工过程中，使工件的回转精度不依赖于主轴，则主轴的回转误差就不会反映到工件上。例如，在外圆磨床上磨削外圆柱面时，为避免头架主轴回转误差的

18、影响，采用两个固定顶尖支承工件，此时，主轴只起传动作用，其回转误差不会影响到工件，工件的回转精度完全取决于顶尖和中心孔的形状精度及同轴度。二、几何误差对加工精度的影响27 任务二 认识几何误差（2）机床导轨导向误差1）机床导轨导向误差机床导轨是确定机床各主要部件相对位置的基准，也是机床各部件的直线运动基准。因此，机床导轨导向误差会直接影响工件和刀具的直线运动精度。机床导轨导向误差是指机床导轨副运动件的实际运动方向与理想运动方向之间的偏差。它一般包括导轨在水平面内的直线度误差 、导轨在垂直面内的直线度误差 、前后导轨的平行度误差 和导轨对机床主轴轴线的平行度误差。二、几何误差对加工精度的影响28

19、 任务二 认识几何误差二、几何误差对加工精度的影响 导轨在水平面内的直线度误差 如图所示，这项误差使刀尖相对于工件回转轴线在加工面的法线方向（误差敏感方向）上产生位移，工件表面产生半径误差 （），造成工件表面产生圆柱度误差。29 任务二 认识几何误差二、几何误差对加工精度的影响 导轨在垂直面内的直线度误差 如图所示，这项误差使刀尖相对于工件回转轴线在加工面的切线方向（误差非敏感方向）上产生位移，工件表面产生半径误差 （），其值很小，因此对工件加工精度的影响很小。但若在平面磨床、龙门刨床或铣床等机床上加工时，由于加工面为平面，这项误差将直接反映到工件的加工表面上（误差敏感方向），使工件表面产生形

20、状误差。30 任务二 认识几何误差二、几何误差对加工精度的影响 前后导轨的平行度误差 如图所示，这项误差使刀尖相对于工件回转轴线在加工面的法线和切线方向上都产生位移，工件表面产生的半径误差为 。一般来说，车床的H/B2/3，外圆磨床的H/B1，由此可以看出，该误差对加工精度的影响很大。导轨对机床主轴轴线的平行度误差这项误差会使工件产生形状误差。例如，车外圆时，车床导轨与主轴轴线若在水平面内不平行，会使工件的外圆柱表面产生锥度；若在垂直面内不平行时，会使工件变成马鞍形。31 任务二 认识几何误差2）提高机床导轨导向精度的措施机床导轨导向精度主要受导轨制造精度、机床安装精度、地基坚固状况、导轨的润

21、滑状况、导轨磨损的均匀性、导轨的热变形及弹性变形等因素的影响。为提高机床导轨导向精度，可采取以下措施：制造时，尽量提高导轨的制造精度，并从结构、材料、润滑和防护装置等方面采取措施以提高导轨的耐磨性。机床安装时，应保证地基质量，并进行严格地测量和校正水平。使用时，应定期调整导轨副的配合间隙，同时要保证良好的润滑和维护。二、几何误差对加工精度的影响32 任务二 认识几何误差（3）机床传动链传动误差机床传动链传动误差是指机床内联系传动链始末两端传动元件之间相对运动的误差。在加工螺纹或用展成法加工齿轮或蜗轮等工件时，传动链传动误差是影响加工精度的主要因素。当传动链中的各传动元件（如齿轮、蜗轮和蜗杆等）

22、存在制造误差、装配误差和磨损时，会破坏正确的运动关系，从而产生传动链传动误差，影响工件的加工精度。为了减小传动链传动误差对加工精度的影响，可以采取以下措施：减少传动元件的数量，缩短传动链。提高传动副特别是末端传动副的制造和装配精度。尽可能采用降速传动。采用间隙消除装置消除传动齿轮间的间隙。采用误差校正装置。二、几何误差对加工精度的影响33 任务二 认识几何误差3刀具误差刀具误差主要是指刀具的制造误差。刀具的制造误差对加工精度的影响，根据刀具种类的不同而不同：采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、浮动镗刀和拉刀等）加工时，刀具的尺寸精度直接影响工件的尺寸精度。采用成形刀具（如成形车刀、成形铣刀

23、和成形砂轮等）加工时，刀具的形状精度直接影响工件的形状精度。采用展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀和插齿刀等）加工时，刀刃的形状必须是加工表面的共轭曲线，因此，刀刃的形状精度会影响工件的形状精度。采用一般刀具（如车刀、铣刀和镗刀等）加工时，其制造精度对加工精度无直接影响，但其磨损对加工精度和表面粗糙度轮廓有直接影响。二、几何误差对加工精度的影响34 任务二 认识几何误差4夹具误差夹具误差主要包括以下两方面内容。定位元件、刀具导向件、分度机构和夹具体等夹具元件的制造误差。夹具元件的装配误差及其磨损。夹具误差直接影响工件加工表面的位置精度或尺寸精度。二、几何误差对加工精度的影响5工件安装误差工件安装误

24、差是指工件在夹具中的加工误差，包括定位误差、夹紧误差和夹具装配与安装误差，这部分内容已经介绍过，此处不再赘述。35 任务二 认识几何误差6测量误差工件在加工过程中，为了保证加工精度，要用各种量具进行检验测量，再根据测量结果对工件进行试切或调整机床。量具本身的制造误差、测量方法和测量条件（如测量时的接触力及温度等）等因素引起的误差称为测量误差，它直接影响工件的加工精度。减小测量误差的主要措施有：提高量具精度，合理选择量具；注意操作方法；注意测量条件等。二、几何误差对加工精度的影响7调整误差在机械加工的每一个工序中，总要对工艺系统进行各种各样的调整工作，由于调整不可能绝对准确，因此必然会产生误差，

25、这些误差称为调整误差。工艺系统的调整有试切法和调整法两种基本形式。36 任务二 认识几何误差（1）试切法采用试切法调整时，影响调整误差的因素主要有以下几点。由于量具本身的误差、测量方法或使用条件（如环境温度、测量者的细心程度和测量经验等）等造成的测量误差。试切与正式切削时切削厚度不一致而引起加工误差。在试切时，由于微量调整刀具位置常会使机床进给机构出现“爬行”现象，使刀具的实际位移与刻度盘的显示值不一致而造成加工误差。二、几何误差对加工精度的影响37 任务二 认识几何误差（2）调整法采用调整法调整时，先根据样件或样板进行初调，试切若干工件，再据此作精确微调。因此，调整法调整是以试切为依据的，上

26、述影响试切法调整误差的因素也对调整法调整误差有影响。除此之外，影响调整法调整误差的因素还有以下几点。成批生产中，常用定程机构（如行程挡块、靠模和凸轮等）来保证刀具与工件的相对位置，这些定程机构的制造和调整误差，以及与它们配合使用的电、液和气动元件的灵敏度等就成为调整误差的主要来源。样件或样板的制造误差、安装误差和对刀误差等。工艺系统初调好后，一般都要试切几个工件，由于试切工件数不可能太多，不能完全反映整批工件加工过程中的各种随机误差，因此试切工件的平均尺寸与总体平均尺寸不能完全符合而造成加工误差。二、几何误差对加工精度的影响38 任务二 认识几何误差课堂讨论总结几何误差对加工精度的影响丁丁在翻看机床说明书时，发现机床本身有些数据不是完全精确的，也会存在一些误差。于是他就开始思考：机床本身的这些误差是否会对其加工工件的精度产生影响呢？如果有影响，会有怎样的影响？同学们根据所学知识，回答一下丁丁的问题吧！39 任务二 认识几何误差点拨：机床本身的误差一般称为工艺系统原有误差，是指加工前工艺系统本身存在的误差，它主要包括原理误差、工艺系统静误差、工件安装误差、测量误差和调整误差等。其中，工艺系统静误差又包括机床误差、刀具误差和夹具误差。这些误差对加工工件的精度是有影响的。具体的影响，同学们可对本任务所学知识进行总结！课堂讨论总结几何误差对加工精度的影响谢谢观看