机械加工质量及其控制PPT课件

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3)导轨间的平行度误差对加工精度的影响
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响
(一)机床的几何误差
(3)传动链误差
传动链误差:是指传动链始末两端传动
元件相对运动的误差。对于某些表面的加工,如 车螺纹、滚齿和插齿等,为了保证工件的精度, 要求工件和刀具间的运动必须有准确的速比关系。 当传动链中的各传动元件(如齿轮、蜗轮、蜗杆 等)存在制造误差、装配误差和磨损,会破坏正 确运动关系,影响刀具与工件间相对运动的正确 性使工件产生误差。一般用传动链末端元件的转 角误差来衡量。机床传动链误差是影响表面加工 精度的主要原因之一。提高传动元件的制造精度 和装配精度,减少传动件数,均可减小传动链误 差。
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (一)机床的几何误差
(2)导轨误差
1) 导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响
导轨在水平面内有直线度误差Δy时,在导轨全长上刀具相 对于工件的正确位置将产生Δy的偏移量,使工件半径产生 ΔR=Δy的误差。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被 加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上,对加工精度的影 响最大。
误差的敏感方向: 加工误差对加工精度影响最大的方向, 为误差的敏感方向。当原始误差方向恰为加工表面法线方向时, 引起的加工误差为最大;而当原始误差的方向恰为加工表面的
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (一)机床的几何误差 (2)导轨误差
2)导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响
加工误差的大小表示了加工精度的高低。生产实际中 用控制加工误差的方法来保证加工精度。
加工精度和加工误差是从两种观点来评定零件几何参
数,所谓保证和提高加工精度问题就是限制和降低加工误
差问题。
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第一节 概述
一、机械加工精度 (二)加工精度的获得方法
获得工件尺寸精度的方法有:试切法、调整法、定尺寸刀具法、 自动控制法
原理误差:是指由于采用了近似的成形运动、近似的刀刃 形状等原因而产生的加工误差。
车削螺纹,齿轮加工,齿轮滚刀,模数铣刀等
机械加工中,采用近似的成形运动或近似的刀刃形状进行加工,
虽然会由此产生一定的原理误差,但却可以简化机床结构和减少刀
具数,只要加工误差能够控制在允许的制造公差范围内,就可采用
近似加工方法。
零件的机械加工表面质量决定了机器的使用性能和延 长使用寿命。机械加工表面质量是以机械零件的加工表面 和 表 面 层 作 为 分 析 和 研第4究页/对共7象2页的 。
第一节 概述
一、机械加工精度 (一)机械加工精度的概念
加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形 状和位置)与理想几何参数的符合程度。
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (一)机床的几何误差
(1)主轴回转误差
主轴回转误差 的基本形式
车床上车削
内、外 端面 圆
螺纹
纯径向跳动 影响极小 无影响
纯轴向窜动 纯角度摆动
无影响
圆柱度 误差
平面度误 差 垂直 度误差
影响极小
螺距误差 螺距误差
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镗床上镗削

端面
圆度误差 无影响
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第一节 概述
二、机械加工表面质量 (一)表面质量的概念
机械加工表面质量是指经过机械加工后零件表面层所产生的 物理机械性能的变化以及表面层微观几何形状误差,又称为表面 完整性,主要包括表面层微观几何形状和表面层物理机械性能。
表面微观几 何形状误差
表面粗糙度 表面波度
零件表面质量
表面层冷作硬化
具与工件的相对位置,并 要求在一批零件的加工 过程中保持这个位置不 变。如多刀机床,六角自 动车床等。 影响因素与 试切法相同,有调整精 度和调整装置的刚度等。第8页/共72页
第一节 概述
一、机械加工精度 (二)加工精度的获得方法
3) 定尺寸刀具法: 用刀具尺寸来保证工件尺寸。 4) 自动控制法: 将测量、调整和切削等机构组成一个自动
(1)零件的尺寸精度:加工后零件的实际尺寸与零 件理想尺寸相符的程度。
(2)零件的形状精度:加工后零件的实际形状与零 件理想形状相符的程度。
(3)零件的位置精度:加工后零件的实际位置与 零件理想位置相符的程度。
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第一节 概述
一、机械加工精度 (一)机械加工精度的概念
加工误差:实际加工不可能做得与理想零件完全一致, 总会有大小不同的偏差,零件加工后的实际几何参数对理 想几何参数的偏离程度,称为加工误差。
加工系统,工件达到尺寸后,系统自动停止加工。
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第一节 概述
二、机械加工表面质量 (一)表面质量的概念
机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面,它 存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽 然只有极薄的一层(几微米——几十微米),但都错综复杂 地影响着机械零件的耐磨性、抗腐蚀性、配合质量和疲劳强 度等,从而影响产品的使用性能和寿命,因此必须加以足够 的重视。
表面物理力学 性能的变化
表面层残余应力
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表面层金相组织的变化
第一节 概述
二、机械加工表面质量
粗糙度太大、太小都不耐磨
适度冷硬能提高耐磨性
对疲劳强度 的影响
粗糙度越大,疲劳强度越差
适度冷硬、残余压应力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ提高 疲劳强度
对工作精度 的影响
粗糙度越大、工作精度降低 残余应力越大,工作精度降低
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
加工原理误差
机床误差
工艺系统静误差 夹具误差
工件装夹误差
刀具制造误差

始 调整误差 误 差
工艺系统受力变形
工艺系统动误差
工艺系统热变形
刀具磨损
测量误差
残余应力引起变形
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加工前
加工中 加工后
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 工艺系统的几何误差主要是指机床、夹具、刀具本身在制
如车削刚性较差的工件,工件在切削力的作用下会发生变形, 加工出的工件出现两头细中间粗的腰鼓形;若工件刚性很好而机床 刚性很差,由机床变形引起的“让刀”现象使车出的工件呈两头大 ,中间小的鞍形。由此可见,工艺系统受力变形是加工中一项很重 要的误差来源,它严重地影响工件的加工精度。
工艺系统的受力变形通常是弹性变形,一般说来,工艺系统抵 抗弹性变形的能力越强,加工精度越高。
导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度影响很小,一般可忽 略不计。
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dR R+ Δ R
ΔR
(R R)2 R2 Z 2
R
R2
Z
2
R
R(1
Z 2 R2
1
)2
R
(1)
ΔZ
∵ Z R
Z 2 1 R2
(1
Z 2
1
)2
1
1
Z 2
1 (1 22
1) ( Z 2
)2
R2
2 R2
21 R2
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (二)工艺系统其他几何误差 (1)刀具误差 (2)夹具误差 (3)测量误差 (4)调整误差
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
二、工艺系统受力变形对加工精度影响
在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下,工 艺系统将产生相应的变形(弹性变形和塑性变形)和振动。这种变 形和振动,会破坏刀具和工件之间的成型运动和位置关系和速度关 系,还影响切削运动的稳定性,从而造成各种加工误差。
造时所产生的误差、使用中的调整误差和磨损误差以及工件的 定位误差等,这些原始误差将不同程度地反映到被加工工件上, 形成零件的加工误差。
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (一)机床的几何误差
加工中,刀具相对于工件的成形运动,通常都是通过 机床完成的。工件的加工精度在很大程度上取决于机床的 精度。
及其控制方法。
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内容提纲
4.1 概述 4.2
机械加工精度的影响因素及控制 4.3 4.4 加工误差的综合分析 4.5 机械加工表面质量的影响因素及控制
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第一节 概述
机械加工质量包括几何参数方面的质量和表面物理机 械参数方面的质量。
其中几何参数方面的尺寸精度、宏观几何精度和位置 精度属于机械加工精度范畴,而表面物理机械参数方面的 质量和微观几何形状精度属于机械加工表面质量范畴。
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第一节 概述
随着机器速度、负载的增高以及自动化生产的需要, 对机器性能的要求也不断提高,因此保证机器零件具有更 高的加工精度也越显得重要。我们在实际生产中经常遇到 和需要解决的工艺问题,多数也是加工精度问题。研究机 械加工精度的目的是研究加工系统中各种误差的物理实质, 掌握其变化的基本规律,分析工艺系统中各种误差与加工 精度之间的关系,寻求提高加工精度的途径,以保征零件 的机械加工质量。
工艺系统存在的误差称之为原始误差;原始误差是造 成加工误差的根源。
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。
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
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,称为工艺系统静误差;若在有切削负荷情况 下产生的则称为工艺系统动误差。
本章提要
机械产品质量取决于零件的加工质量和产品的装配 质量,机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。
机器零件的加工质量一般用机械加工精度和加工表 面质量两个重要指标表示,它的高低将直接影响整台机 器的使用性能和寿命。
机械产品加工的首要任务,就是保证零件的机械加 工质量要求。
本章重点讨论影响机械加工精度和表面质量的因素
对耐腐蚀性
粗糙度越大,耐腐蚀性越差
能的影响
压应力提高耐腐蚀性,拉应力
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反之则降低耐腐蚀性
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
在机械加工中,零件的尺寸、几何形状和表面间相对 位置的形成,取决于工件和刀具在切削运动过程中相互 位置的关系。零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具 和工件组成的系统中进行的。该系统即为工艺系统。
机床误差来源有:机床本身的制造、磨损和安装。 机床制造误差中对工件加工精度影响较大的误差有: 主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (一)机床的几何误差 (1)主轴回转误差
理论上机床主轴回转时,回转轴线的空间位置是固定 不变的,即它的瞬时速度为零。而实际主轴系统中存在着 各种影响因素,使主轴回转轴线的位置发生变化。
1 Z 2 Z 4 2R2 8R4
(1
Z
2
)
1 2
1
Z 2
R2
2R2
R
Z 2 2R2
* (1 x)m 1 mx m(m 1) x2 m(m 1)(m n 1) xn
2!
n!
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(1 x 1)
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (一)机床的几何误差 (2)导轨误差
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
二、工艺系统受力变形对加工精度影响 (一) 工艺系统刚度
机械加工中,工艺系统在外力的作用下,将产生相应变形, 使工 件产生加工误差。工艺系统在外力作用下产生变形的大小,不仅取决 于作用力的大小,还取决于工艺系统的刚度。
1) 试切法:调整—试切—
测量计算—调整,这样反
复几次直到试切尺寸符合
要求为止。
主要影响因素:测量精度,微 进给机构的准确性,刀具的 切削性能;可达到很高的精
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第一节 概述
一、机械加工精度 (二)加工精度的获得方法
获得工件尺寸精度的方法有:试切法、调整法、定尺寸刀具法、 自动控制法
2) 调整法:首先调整好刀
主轴回转误差:主轴实际回转轴线对理想回转轴线的 最大位置变动量。
主轴回转误差分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆 动三种不同形式的误差。
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (一)机床的几何误差 (1)主轴回转误差
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
无影响
圆柱度 误差
平面度误 差 垂直度
误差
平面度 误差
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 (一)机床的几何误差 (2)导轨误差
导轨是机床中确定各主要部件相对位置关系的基准,也是运动的基准。
1) 导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
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