第七章机械加工精度.ppt

减少工艺系统受力变形的措施 提高机床构件自身刚度； 提高零部件间的接触刚度； 设置辅助支承，提高系统刚度； 加预紧力； 采用合理的安装、加工方法； 选用合理的切削用量、合理的刀具角度，减小切削力； 第五节 工艺系统受热变形对加工精度的影响 热源： 切削热：（内部热源） 一般传入工件或刀具的切削热用下式估算： 铣、刨时：Q工件30%，钻削时： Q工件50% 磨削时： Q屑≈4%， Q砂轮≈12%， Q工件≈84% 摩擦热（内部热源） 环境温度（外部热源） 二、工艺系统热变形对加工精度的影响 机床的热变形： 如图所示，主轴转速1200rpm，工作8小时后，主轴抬高量达140μm，在垂直面上的倾斜为60 μm/300mm。 机床的热变形主要体现在：①主轴部件 ②导轨 ③床身 ④立柱 ⑤工作台等部件上。 车、镗类机床其主要热源为主轴箱的发热。造成主轴的位移和倾斜。 铣床主要表现在主轴在垂直面上的倾斜。铣削后将影响工件的平面与定位基面之间的平行度或垂直度。 外圆磨床主要表现在砂轮架、工件头架的位移和导轨的凸起。 龙门刨、龙门铣床的热变形主要表现在导轨的凸起。 如：10m长的龙门刨床床身高为0.8m，当床身上导轨面与底面温差为 1°时，床身导轨的中凸量可达0.19mm。这个数值可表示为：0.02/1000mm。 二、工艺系统热变形对加工精度的影响 工件的热变形： 特点： 工件热变形主要是受切削热的影响； 工件受切削热的量不同，变形的影响也不同，各部分的温升不同且随时间而变化； 不同的加工方法、工件的形状不同，产生的热变形也不同； 棒料： 车削或磨削外圆时，切削热是从四周均匀传入工件。主要是使工件的长度和直径增大，其尺寸误差可以按物理学计算热膨胀的公式求出。即： 式中： α：工件材料的线膨胀系数； L、D：工件原有的长度和直径； △t：工件切削后的温升； 工件的热变形： 板材： Δ 例如：精刨铸铁导轨，L=2000mm，h=600mm，如果床面与床脚温差为2.4℃,α=1.1×10-5/℃，则： 工件的热变形： 减少工件热变形的措施： 粗、精分开； 合理选择切削用量； 合理选择刀具的几何形状； 充分利用冷却液； 刀具的热变形： 刀具连续工作时的热变形： 刀具断续工作时的热变形： τc1：时间常数，与刀具质量、比热、截面积等有关。一般取： τc1=4min。 刀具的热变形主要影响工件的形状误差，如车削长轴时，工件可能由于刀具的伸长而产生锥度。 三、减少工艺系统热变形的措施： 减少热源产生的热量： 减少切削热和磨削热 减少机床各运动副的摩擦热 分离热源、隔离热源 冷却、通风与散热 对加工件进行大流量或喷雾等方法冷却 机床发热部件采取冷油强制冷却 热源部分采用通风散热措施 均衡温度场，控制温度变化 恒温加工 机床热平衡后再进行加工 均衡温度场 三、减少工艺系统热变形的措施： 热变形补偿： 改进机床结构，减少热变形对加工精度的影响： 采用热对称结构 合理选择装配基准 合理设计零部件的相对位置 第六节 加工误差的统计分析法 分布曲线法： △系统 分布曲线法： 正态分布曲线： 6σ 分布曲线法： 利用分布曲线进行工艺验证： σ大，则曲线平坦 尺寸分布范围大 加工方法的加工精度低 令： CP：工艺能力系数 T6σ，则表示全部零件合格 T6σ，则加工方法精度过高造成浪费 T=6σ，则加工方法勉强，易出废品 T6σ，则工艺能力不足，需改进 CP1.67 特级，但过高 1.67≧CP 1.33 一级，足够 1.33≧CP1.0 二级，勉强 1.0≧CP0.67 三级，不足 CP≦0.67 四级，不行 Xmin Xmax 分布曲线法： 利用分布曲线计算一批零件的合格率和废品率： 被加工零件尺寸： Xmax=X2=D+es Xmin=X1=D-ei 中心偏差Δ为“+”表示分布中心比公差带中心大。 +Δ 不可修复废品 可修复 废品 x2 x1 分布曲线法： 利用分布曲线计算一批零件的合格率和废品率： 令： +Δ Xmin Xmax +Δ Xmin Xmax 分布曲线法： 利用分布曲线计算一批零件的合格率和废品率： 计算举例： 例：加工一批外圆，尺寸公差T=0.3mm，加工完的分布曲线中已知σ=0.05，△=+0.05。求可修复的废品率和不可修复的废品率。 解：已知： △=+0.05 0 可修复的废品率=0.5-0.4772=0.0228=2.28% 不可修复的废品率=0.5-0.499968=0.000032=0.0032% +Δ x1 x2 误差分析： 如果尺寸分布中心与公差带中心不重合，则一定存在常值系统误差； 等概率分布曲线，存在线性变值误差，如刀具的磨损； 不对称分布曲线，存在随机误差； 多峰值