第四章 机械加工精度课件.ppt

第四章 机械加工精度 加工精度（machining precision） 是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）与理想几何参数相符合的程度。符合程度越高，加工精度就越高 加工误差(error) 在实际加工中，不可能把零件做得绝对准确，总会有一定的偏差(deviation)，实际值与理想值之差，称为加工误差(error) 加工误差的大小反映了加工精度的高低，所以保证和提高加工精度，实际上就是控制和减少加工误差。研究加工精度，就是通过分析各种因素对加工精度的影响，从而找出减少加工误差的措施，以获得预期的加工精度。 尺寸精度 零件加工精度 形状精度 相互位置精度 一般情况下，当尺寸精度要求高时，相应的形状和位置精度也要求高。通常形状精度高于位置精度，位置精度高于尺寸精度。但形状精度要求高时，相应的位置和尺寸精度不一定高，这应根据零件的功能要求决定。 研究加工精度的方法一般有两种： 单因素（single factor）分析法，只研究某一确定因素对加工精度的影响，通过分析、计算或测试、实验，得出该因素与加工误差的关系 统计（stationary）分析法，通过运用数理统计方法对生产中一批零件的实测结果进行数据处理，从中判断误差的性质和出现的规律，用以控制工艺过程的正常进行。该方法只适用于大批量生产 工艺系统 机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为工艺系统 原始误差 工艺系统(machining complex)的种种误差在各种条件下，会以不同方式、不同程度反映到零件上形成加工误差，因此工艺系统的误差也称之为原始误差 这些原始误差一部分与工艺系统初始状态有关，一部分与切削过程有关 工艺系统的误差 包刮以下几个方面: (1) 工艺系统的几何误差（geometry error） 包括加工原理误差，机床、夹具、刀具的制造误差和磨损、安装误差、调整误差等。 (2) 工艺系统受力变形（deformation）所引起的误差 包括工艺系统受外力变形产生的误差，零件中残余应力重新分布引起的误差。 (3) 工艺系统热变形所引起的误差 敏感方向 对加工精度的影响主要考虑误差的敏感方向 4.1 工艺系统的几何误差 4.1.1 原理误差（principle error） 原理误差 由于采用了近似的刀刃轮廓或近似的成形运动进行加工所产生的误差 例如常用齿轮滚刀就存在两种原理误差：一是采用了较易制造的阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆；二是由于滚刀刀刃数有限，因而切削不连续，实际加工出来的齿形是一条由微小折线组成的曲线而不是光滑的渐开线 4.1.2 机床误差（machine-tool error） 机床误差 指在无切削负荷下，来自机床本身的制造、安装误差和磨损。这里着重分析对加工精度影响较大的主轴误差、导轨误差和传动链误差 1、主轴（principal axis）误差 主轴误差主要包括两个方面： 一是主轴的几何偏心 二是主轴回转误差 （1）主轴的几何偏心（geometry eccentric） 主轴的几何偏心是指主轴锥孔、定心外圆、轴肩支承面等工件或刀具的安装基面几何轴线与主轴回转轴线不重合 原因：一是主轴的安装基面与主轴轴颈存在同轴度和垂直度误差，二是滚动轴承内孔与内环滚道存在同轴度误差。 主轴几何偏心对加工精度的影响视机床不同而异 对于车床和磨床会使加工表面相对定位基准产生位置误差。如车外圆和端面时，会产生加工表面相对定位基准的同轴度误差和垂直度误差 周铣平面时，会使切削成形面不是理想平面，被加工表面将产生平面度或直线度误差 在镗床上镗孔时，主轴几何偏心将使镗孔尺寸扩大或缩小 （2）主轴的回转误差（rotation error） 主轴瞬时回转轴线在空间的位置往往都是周期变化的，即存在实际回转轴线相对理想回转轴线的漂移，这个漂移量就是回转误差 类型：径向跳动、纯轴向窜动和纯角度摆动 1）主轴回转误差对加工精度的影响 主轴的径向跳动会使零件产生圆度误差（roundness error） 镗床上镗孔工件不动刀具回转的情况，假设主轴的纯径向跳动使其轴线在Y坐标方向上作简谐直线运动，其运动频率与主轴转速相同，振幅为A。又设主轴中心偏移最大（等于A）时，镗刀刀尖正好通过水平位置1，当镗刀转过φ角时，刀尖的水平和垂直分量各为 这是椭圆的