《金属工艺基础》课件—10机械加工质量分析

4、加工原理误差
加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃 轮廓进行加工而产生的误差。
➢采用近似的加工运动造成的误差 ➢采用近似的刀具轮廓造成的误差
5、机床的几何误差
1）来自百度文库轴回转运动误差
➢ 概念：机床的主要运动精度之一，它直接影响到工件的圆 度以及端面对外圆的垂直度。在理想情况下，主轴回转时 中心线在空间的位置应是不变的。但实际上，主轴系统的 制造误差、受力和受热变形使主轴回转中心线的空间位置 发生变化，即主轴飘移。
➢ 主轴回转精度的测量方法
➢ 对于一般精度的主轴是用检验棒及千分表来测量主轴径向 圆跳动和轴向窜动的。
➢ 对于精度较高的主轴，则多用位移传感器和高圆度的圆球 来进行测量。
2）导轨的几何精度
➢ 机床导轨是机床各部件相对位置和运动的基准。切削成形 运动中直线运动精度主要取决于导轨精度，它的各项误差 直接影响被加工工件的精度。
3、影响加工精度的原始误差
➢与工艺系统本身初始状态有关的原始误差
① 原理误差 即加工方法原理上存在的误差。 ② 工艺系统几何误差 工件与刀具的相对位置在静态下已存在误差 工件与刀具的相对位置在运动状态下存在的误差
➢与切削过程有关的原始误差 ① 工艺系统力效应引起的变形 ② 工艺系统热效应引起的变形
第10章 机械加工质量分析
10.1 机械加工精度
1、加工精度的基本概念
➢定义：指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与 理想几何参数相符合的程度。它们之间的差异称为加工误差。
➢加工精度包括3个方面： ① 尺寸精度：指加工后零件的实际尺寸与零件的设计尺寸相
符合的程度。 ② 形状精度：指加工后零件表面的实际几何形状与理想的几
何形状相符合的程度。 ③ 位置精度：指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想
位置相符合的程度。
2、获得加工精度的方法
➢ 尺寸精度的获得方法
（1）试切法 （2）定尺寸法 （3）调整法 （4）自动控制法
➢ 形状精度的获得方法
（1）轨迹法 （2）成形法 （3）展成法
➢ 位置精度的获得方法 （1）根据工件加工过的表面进行找正的方法； （2）用夹具安装工件，工件的位置精度由夹具来保证。
➢切削力大小变化引起的加工误差——复映误差
定义：工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状，但它 在尺寸、形状及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯 的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化，从而导致 切削力的变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得 零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。 当然工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多。这种 现象称为误差复映规律，所引起的加工误差称为复映误差。
➢ 影响主轴回转精度的因素
主轴是在前、后轴承的支承下进行回转的，因此，回转精 度主要受主轴支承轴颈、轴承及支承轴承的表面精度影响。
➢对于滑动轴承主轴，影响主轴回转精度的直接因素是主轴 轴颈的圆度误差、轴瓦内孔圆度误差及配合间隙。
➢对于滚动轴承主轴，轴承内、外圈滚道的圆度误差对主轴 回转精度影响较大。对工件回转类机床(如车床)，轴承内圈 外滚道的圆度误差对主轴回转精度影响大；而对于刀具回转 类机床(如镗床)，则是轴承的外环内滚道影响大。轴承滚动 体的不一致、滚动轴承的间隙也影响主轴的回转精度。
➢切削过程中受力点位置变化引起的加工误差
在两顶尖车削粗而短的光轴时，由于工件刚度较大，在 切削力作用下的变形，相对机床、夹具和刀具的变形要小 得多，故可忽略不计。此时，工艺系统总的变形完全取决 于机床头、尾架(包括顶尖)和刀架(包括刀具)的变形。工 件产生的误差为双曲线圆柱度误差。
在两顶尖间车削细长轴时，由于工件细长，刚度小，在 切削力作用下，其变形大大超过机床、夹具和刀具的受力 变形。因此，机床、夹具及刀具受力变形可忽略不计，工 艺系统的变形完全取决于工件的变形。工件产生腰鼓形圆 柱误差。
➢ 成形刀(成形刀、成形铣刀以及齿轮滚刀等)的误差，主要影 响被加工面的形状精度。
➢ 夹具的制造误差一般指定位元件、导向元件及夹具等零件的 加工和装配误差。这些误差对被加工零件的精度影响较大。
➢ 刀具磨损会直接影响刀具对被加工表面的位置，造成被加工 零件的尺寸误差；夹具的磨损会引起工件的定位误差。
7、工艺系统受力变形引起的加工误差
➢ 导轨精度主要包括三个方面： ① 导轨在垂直平面内的直线度 ② 导轨在水平面内的直线度 ③ 两导轨的平行度(导轨扭曲)
① 导轨在垂直面内直线度误差的影响
➢ 由于导轨在垂直方向上存在误差，使刀尖位置下降了ΔZ ，
工件在半径上的尺寸增大了ΔR，其相互关系为：
ΔR =ΔZ2/(2R)
② 导轨在水平面内的直线度
➢ 车床在水平面内的直线度误差，将使刀尖在水平面内产生 位移ΔY ，造成工件在该处半径方向上产生误差面ΔR ΔR=ΔY
③ 两导轨的平行度(导轨扭曲)
➢ 机床的导轨一般由两部分组成，如车床床身的前、后导轨。 若前、后导轨不平行，溜板在移动时会发生偏斜，造成刀 具与工件相对位置发生变化，引起加工误差。导轨平行度 误差对加工精度的影响是很大的。
➢ 主轴回转精度包括： ① 径向圆跳动：径向圆跳动又称
径向飘移，是指主轴瞬时回转 中心线相对于平均回转中心线 所作的公转运动。 ② 轴向窜动：轴向窜动又称轴向 飘移，是指主轴瞬时回转中心 线相对于平均中心线在轴线方 向上的变动。 ③ 角度摆动：角度摆动又称角度 飘移，是指主轴瞬时回转中心 线相对于平均中心线在角度方 向上的偏移。
3）机床的传动链精度
简称传动精度，它是指机床各部件之间的速比关系。 当成形运动要求传动链为内传动链时，传动链的精度对工 件的加工精度影响较大。如在滚齿机上用单头滚刀加工齿轮时 ，要求滚刀每旋转一周，工件转过一个齿。又如在车床上加工 螺纹，要求工件每旋转一周，刀具必须移动一个导程，这些运 动件之间的速比关系将直接影响加工精度。
➢影响传动精度的因素：
1)传动件本身的制造精度和装配精度。 2)各传动件及支承元件的受力变形。 3)各传动件在传动链中的位置。 4)传动件的数目。
6、刀具、夹具的制造误差及磨损
➢ 一般刀具(如车刀、镗刀及铣刀等)的制造误差，对加工精度 没有直接的影响。
➢ 定尺寸刀具(如钻头、铰刀、拉刀及槽铣刀等)的尺寸误差， 直接影响被加工零件的尺寸精度。同时刀具的工作条件，如 机床主轴的跳动或因刀具安装不当引起径向或端面跳动等， 都会影响加工面的尺寸。