《机械制造工艺学》第二版 王先奎 课件机械制造工艺学ch2-2 几何精度35196.pptx

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1、第二节第二节 工艺系统的几何精度对工艺系统的几何精度对加精度的影响加精度的影响一、一、加工原理误差加工原理误差二、调整误差二、调整误差三、机床误差三、机床误差四、夹具的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损一、加工原理误差一、加工原理误差加加工工原原理理误误差差是是指指采采用用了了近近似似的的成成形形运运动动或或近近似似的的刀刀刃刃轮轮廓廓进行加工而产生的误差。进行加工而产生的误差。第二节第二节 工艺系统的几何精度对工艺系统的几何精度对加精度的影响加精度的影响一、加工原理误差一、加工原理误差二、二、调整误差调整误差三、机床误差三、机床误差四、夹具

2、的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损二、调整误差二、调整误差在机械加工的每一个工序中，总是要对工在机械加工的每一个工序中，总是要对工艺系统进行调整工作。调整不可能绝对地艺系统进行调整工作。调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。准确，因而产生调整误差。工艺系统的调整有两种基本方式。不同的工艺系统的调整有两种基本方式。不同的调整方式有不同的误差来源。调整方式有不同的误差来源。（一）试切法调整（一）试切法调整（二）调整法（二）调整法（一）试切法调整（一）试切法调整单件、小批生产中普遍采用试切法加工单件、小批生产中普遍采用试切法加工:加工时先在工件

3、上试切加工时先在工件上试切根据测得的尺寸与要求尺寸的差值，用进给机构根据测得的尺寸与要求尺寸的差值，用进给机构调整刀具与工件的相对位置调整刀具与工件的相对位置然后再进行试切、测量、调整然后再进行试切、测量、调整引起调整误差的因素是：引起调整误差的因素是：1.测量误差测量误差 量具本身的精度、测量方法。量具本身的精度、测量方法。2.机床进给机构的位移误差机床进给机构的位移误差 当试切最后一刀时，当试切最后一刀时，要按刻度盘的显示值来微量调整刀架的进给量，要按刻度盘的显示值来微量调整刀架的进给量，这时会出现进给机构的这时会出现进给机构的爬行爬行现象，使刀具的实现象，使刀具的实际位移与刻度盘显示值不

4、一致。际位移与刻度盘显示值不一致。3.试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响（二）调整法（二）调整法在成批、大量生产中，广泛采用试切法（或样件样在成批、大量生产中，广泛采用试切法（或样件样板）预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批板）预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所要求的零件尺寸要求的零件尺寸影响调整精度的因素还有影响调整精度的因素还有定程机构误差定程机构误差 在大批大量生产中广泛采用行程挡块、在大批大量生产中广泛采用行程挡块、靠模、凸轮等机构保证加工尺寸靠模

5、、凸轮等机构保证加工尺寸,以及与它们配合使用以及与它们配合使用的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度样件或样板的误差样件或样板的误差测量有限试件造成的误差测量有限试件造成的误差 试切加工的工件数（称为抽试切加工的工件数（称为抽样件数）不可能太多样件数）不可能太多,因而造成误差因而造成误差第二节第二节 工艺系统的几何精度对工艺系统的几何精度对加精度的影响加精度的影响一、加工原理误差一、加工原理误差二、调整误差二、调整误差三、三、机床误差机床误差四、夹具的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损三、机床误差三、机床误差

6、引起机床误差的原因引起机床误差的原因是是机床的制造误差、安机床的制造误差、安装误差和磨损。装误差和磨损。这里着重分析对工件加工精度影响较大的这里着重分析对工件加工精度影响较大的:（一）机床导轨导向误差（一）机床导轨导向误差（二）机床主轴的回转误差（二）机床主轴的回转误差（三）机床传动链的传动误差（三）机床传动链的传动误差（一）机床导轨导向误差一）机床导轨导向误差导轨导向精度是指机床导轨副的运导轨导向精度是指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想运动方向动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度，这两者之间的偏差值的符合程度，这两者之间的偏差值则称为导向误差则称为导向误差。直线导轨的导向（制造）精度

7、一般包括：直线导轨的导向（制造）精度一般包括：l）导轨在水平面内的直线度上）导轨在水平面内的直线度上 y（弯曲）；（弯曲）；2）导轨在垂直面内的真线度）导轨在垂直面内的真线度 z（弯曲）；（弯曲）；3）前后导轨的平行度）前后导轨的平行度（扭曲）。（扭曲）。4）导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直）导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直度）。度）。机床安装误差机床安装误差l机床安装不正确引起的导轨误差，往往远大于机床安装不正确引起的导轨误差，往往远大于制造误差制造误差l特别是床身导轨是一种细长的结构的特别是床身导轨是一种细长的结构的(如龙门刨如龙门刨床、龙门铣床等床、龙门铣床等)，刚性差，在自重的作用下就

8、，刚性差，在自重的作用下就容易变形。如果安装不正确，或者地基不良，容易变形。如果安装不正确，或者地基不良，都会造成导轨弯曲变形（严重的可达都会造成导轨弯曲变形（严重的可达23mrn）l因此，机床在安装时应有良好的基础。并严格因此，机床在安装时应有良好的基础。并严格进行测量和校正，而且在使用期间还应定期复进行测量和校正，而且在使用期间还应定期复校和调整校和调整导轨磨损造成导轨误差导轨磨损造成导轨误差使用程度不同及受力不均，导轨沿全长上使用程度不同及受力不均，导轨沿全长上各段的磨损量不等，并且在同一横截面上各段的磨损量不等，并且在同一横截面上各导轨面的磨损量也不相等。导轨磨损会各导轨面的磨损量也不

9、相等。导轨磨损会引起床鞍在水平面和垂直面内发生位移，引起床鞍在水平面和垂直面内发生位移，且有倾斜，从而造成刀刃位置误差。且有倾斜，从而造成刀刃位置误差。减小导向误差的措施减小导向误差的措施l机床设计与制造时，应从结构、材料、润滑、机床设计与制造时，应从结构、材料、润滑、防护装置等方面采取措施以提高导向精度防护装置等方面采取措施以提高导向精度l机床安装时，应校正好水平和保证地基质量机床安装时，应校正好水平和保证地基质量l使用时，要注意调整导轨配合间隙，同时保证使用时，要注意调整导轨配合间隙，同时保证良好的润滑和维护。良好的润滑和维护。（二）机床主轴的回转误差（二）机床主轴的回转误差机床主轴是用来

10、装夹工件或刀具并传递主要切机床主轴是用来装夹工件或刀具并传递主要切削运动的重要零件。削运动的重要零件。回转误差产生原因：回转误差产生原因：理论上：主轴回转时，回转轴线的空间位置应理论上：主轴回转时，回转轴线的空间位置应该固定不变。该固定不变。实际上：由于主轴部件中轴承、轴颈、轴承座实际上：由于主轴部件中轴承、轴颈、轴承座孔等的制造误差和配合质量、润滑条件，以及孔等的制造误差和配合质量、润滑条件，以及回转时的动力因素的影响，往往瞬时回转轴线回转时的动力因素的影响，往往瞬时回转轴线的空间位置都在周期性地变化。的空间位置都在周期性地变化。主主轴轴回回转转误误差差是是指指主主轴轴实实际际回回转转轴轴线

11、线对对其理想回转轴线的漂移。其理想回转轴线的漂移。主轴回转轴线的运动误差可以分解为主轴回转轴线的运动误差可以分解为:径向圆跳动径向圆跳动端面圆跳动端面圆跳动倾角摆动倾角摆动三种基本型式。三种基本型式。1主轴回转误差的基本概念主轴回转误差的基本概念2主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主轴的端面圆跳动轴向窜动主轴的端面圆跳动轴向窜动主轴的端面圆跳动轴向窜动主轴的端面圆跳动轴向窜动对圆柱面的加工精度没有影响对圆柱面的加工精度没有影响加工端面时，导致端面与圆柱面不垂直加工端面时，导致端面与圆柱面不垂直如如果果主主轴轴回回转转一一周周，来来回回跳跳动动一一次次，则则加加工工近近似为

12、螺旋面似为螺旋面加工螺纹时，使得螺距产生周期误差加工螺纹时，使得螺距产生周期误差使使工工件件产产生生圆圆度度误误差差，但但加加工工方方法法不不同同（如车削和镗削），影响程度也不尽相同。（如车削和镗削），影响程度也不尽相同。2主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主轴的径向圆跳动主轴的径向圆跳动主轴的径向圆跳动主轴的径向圆跳动当主轴几何轴线具有倾角摆动时，可区分为两种当主轴几何轴线具有倾角摆动时，可区分为两种情况：情况：一种是几何轴线相对于平均线在空间成一定锥一种是几何轴线相对于平均线在空间成一定锥角角 的圆锥轨迹的圆锥轨迹另外一种是几何轴线在某一平面内作角摆动另外一种是几何轴

13、线在某一平面内作角摆动车外圆：形成车外圆：形成锥度锥度镗削内孔时，在垂直于主轴平均轴线的各个截面内镗削内孔时，在垂直于主轴平均轴线的各个截面内都形成椭圆，就工件内表面整体来说，镗削出来的都形成椭圆，就工件内表面整体来说，镗削出来的是一个是一个椭圆柱椭圆柱。2主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主轴的摆动主轴的摆动主轴的摆动主轴的摆动3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l轴承的误差（滑动轴承、滚动轴承）轴承的误差（滑动轴承、滚动轴承）l轴承间隙轴承间隙l与轴承配合零件的误差与轴承配合零件的误差l主轴转速对主轴回轴误差也有影响主轴转速对主轴回轴误差也有影响l主

14、轴系统的径向不等刚度和热变形主轴系统的径向不等刚度和热变形l轴承误差的影响轴承误差的影响 主轴采用滑动轴承时，轴承误差主要指主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度。注意：对于刀具回转类机床和工件回转类机床的影响不同。主轴采用滚动轴承时，由于滚动轴承是由内圈、外圈和滚动体等组成，影响的因素更多。l轴承间隙的影响 如轴承间隙过大，当工作条件（载荷、转速等）变化时，油楔厚度变化较大，主轴轴线漂移量增加。l与轴承配合的零件误差的影响。由于轴承内、外圈或轴瓦和薄，受力后容易变形。l主轴转速的影响主轴转速的影响 由于主轴部件质量不平衡、机床各种随机振动以及回转轴线的不稳定随主轴转速增加而增加，使主轴在某个转速范

15、围内的回转精度较高。超过这个范围，误差就较大。l主轴系统的径向不等刚度和热变形主轴系统的径向不等刚度和热变形4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）提高主轴部件的制造精度 （2）对滚动轴承进行预紧）对滚动轴承进行预紧（3）使主轴的回转误差不反映到工件上）使主轴的回转误差不反映到工件上 直接保证工件在加工过程中的回转精直接保证工件在加工过程中的回转精度而不依赖于主轴，是保证工件形状精度的度而不依赖于主轴，是保证工件形状精度的最简单而又有效的方法。最简单而又有效的方法。图图2-18、2-19（三）机床传动链的传动误差（三）机床传动链的传动误差1传动链精度分析传动

16、链精度分析 传传动动链链的的传传动动误误差差是是指指内内联联系系的的传传动动链链中中首首末末两两端端传传动动元元件件之之间间相相对对运运动动的的误误差差。它它是是螺螺纹纹、齿齿轮轮、蜗蜗轮轮以以及及其其它它按按展展成成原原理理加加工工时，影响加工精度的主要因素。时，影响加工精度的主要因素。由于所有的传动件都存在误差，因此，各传由于所有的传动件都存在误差，因此，各传递件对工件精度影响总和递件对工件精度影响总和 为各传动元件所为各传动元件所引起末端元件转角误差的迭加：引起末端元件转角误差的迭加：1.减少传动链传动误差的措施减少传动链传动误差的措施传动件数越少传动件数越少，传动链越短，传动链越短，就

17、越小，因而传动精就越小，因而传动精度就高度就高传动比传动比i小小，降速传动，降速传动 特别是传动链末端传动副的特别是传动链末端传动副的传动比小，则传动链中其余各传动元件误差对传动传动比小，则传动链中其余各传动元件误差对传动精度的影响就越小精度的影响就越小传动链中各传动件的加工、装配误差对传动精度均传动链中各传动件的加工、装配误差对传动精度均有影响，但影响的大小不同，有影响，但影响的大小不同，最后的传动件最后的传动件（末端（末端件）的误差影响最大件）的误差影响最大采用校正装置采用校正装置 校正装置加入误差，大小与传动链校正装置加入误差，大小与传动链本身的误差相等而方向相反，从而使之相互抵消。本身

18、的误差相等而方向相反，从而使之相互抵消。第二节第二节 工艺系统的几何精度对工艺系统的几何精度对加精度的影响加精度的影响一、加工原理误差一、加工原理误差二、调整误差二、调整误差三、机床误差三、机床误差四、四、夹具的制造误差与磨损夹具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损l1）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体等的制造误差。体等的制造误差。l2）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺寸误差。尺寸误差。l3）夹具在使用过程中工作表面的磨损）

19、夹具在使用过程中工作表面的磨损在设计夹具时，凡影响工件精度的尺寸应严格控在设计夹具时，凡影响工件精度的尺寸应严格控制其制造误差制其制造误差精加工用夹具一般可取工件上相应尺寸或位置精加工用夹具一般可取工件上相应尺寸或位置公差的公差的1213粗加工用夹具则可取为粗加工用夹具则可取为 15110第二节第二节 工艺系统的几何精度对工艺系统的几何精度对加精度的影响加精度的影响一、加工原理误差一、加工原理误差二、调整误差二、调整误差三、机床误差三、机床误差四、夹具的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损五、五、刀具的制造误差与磨损刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损刀具误差

20、对加工精度的影响，根据刀具的种类不刀具误差对加工精度的影响，根据刀具的种类不同而异。同而异。l）采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、）采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、镗刀块及圆拉刀等）加工时，刀具的镗刀块及圆拉刀等）加工时，刀具的尺寸精度直尺寸精度直接影响工件的尺寸精度接影响工件的尺寸精度2）采用成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、成）采用成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的形状直接影响工件的形砂轮等）加工时，刀具的形状直接影响工件的形状精度形状精度3）展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀、）展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀等）的刀刃形状必须是加工表面插齿刀等）的

21、刀刃形状必须是加工表面的曲线。此刀刃的形状误差会影响加工的曲线。此刀刃的形状误差会影响加工表面的形状精度。表面的形状精度。4）对于一般刀具（如车刀、镗刀、铣刀）对于一般刀具（如车刀、镗刀、铣刀），其制造精度对加工精度无直接影响，其制造精度对加工精度无直接影响，但刀具的耐用度较低，刀具容易磨损。但刀具的耐用度较低，刀具容易磨损。刀具的尺寸磨损是指刀刃在加工表面的刀具的尺寸磨损是指刀刃在加工表面的法线方向（亦即误差敏感方向）上的磨法线方向（亦即误差敏感方向）上的磨损量损量（图（图326），它直接反映出刀具），它直接反映出刀具磨损对加工精度的影响。磨损对加工精度的影响。刀具尺寸磨损的过程可分为三个阶段：刀具尺寸磨损的过程可分为三个阶段：初期磨损初期磨损正常磨损正常磨损急剧磨损急剧磨损谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH