第七章机械加工精度.ppt
《第七章机械加工精度.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第七章机械加工精度.ppt(82页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、,7.1 机械加工精度的基本概念,第七章 机械加工精度,产品质量是企业的生命线. 按现代质量观,它包括设计质量、制造质量和服务质量. 零件制造质量是保证产品质量的基础.,加工质量指标分加工精度和加工表面质量.,加工精度指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符合的程度。符合程度愈高,加工精度愈高。 加工误差指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状和位 置)与理想几何参数的偏离程度。,7.1.1 加工精度与加工误差,常用加工误差的大小来评价加工精度的高低 加工误差越小,加工精度越高,零件的加工精度包括 尺寸精度、形状精度、位置精度 通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高,获得加工精
2、度的方法 (1)获得尺寸精度的方法 1)试切法 用于单件小批生产 2)调整法 用于成批大量生产 3)定尺寸刀具法 生产率高,刀具制造复杂 4)自动控制法 切削测量补偿调整,(2)获得形状精度的方法 1)轨迹法 利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状 2)成形刀具法 由刀刃的形状形成工件表面形状 3)展成法 由切削刃包络面形成工件表面形状,(3)获得相互位置精度的方法 主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证,本章学习目的: 了解各种因素对加工精度的影响规律,找出 提高加工精度的途径,以保证零件的加工质量。,7.1.2 研究加工精度方法,1.因素分析法采用分析计算或实验、测试等方法,研究某一确定
3、因素对加工精度的影响(单因素分析法不考虑其它因素的同时作用)。 2.统计分析法运用数理统计方法研究各项误差综合的变化规律,只适用大批、大量生产。,7.2 影响加工精度的因素,机械加工工艺系统组成:工件、刀具、夹具、机床。 原始误差工艺系统中能直接引起加工误差的因素。 原始误差是造成零件加工误差的根源。其存在使工艺系统各组成部分之间的相互位置关系或速度关系偏离了理想状态。 根据原始误差产生的时间,原始误差可分为加工前误差、加工中误差和加工后误差。 工艺系统静误差在无切削载荷情况下即存在的原始误差(即加工前即存在)。 工艺系统动误差在有切削负荷情况下产生的原始误差(即在加工过程中产生的)。,原始误
4、差,加工前误差,加工中误差,加工后误差,调整误差,机床误差,刀具制造误差,夹具误差,加工原理误差,工件装夹误差,工艺系统受力变形,刀具磨损,残余应力引起变形,测量误差,工艺系统热变形,7.1.2 误差敏感方向,图a):,显然:,工艺系统原始误差方向不同,对加工精度的影响程度也不同。对加工精度影响最大的方向,称为误差敏感方向。 误差敏感方向一般为通过刀刃的加工表面的法线方向。,图a):,加工原理加工表面的形成原理。 加工原理误差指由于采用了近似的切削运动或近似的切削刃形状进行加工而产生的加工误差。,7.2.1 加工原理误差,式中 R 球头刀半径; h 允许的残留高度。,例2:用阿基米德蜗杆滚刀滚
5、切渐开线齿轮,例1:在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件(图7-4),(4-3),7.2.2.1 主轴回转误差,1)主轴回转误差 主轴回转误差概念 主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量(在误差敏感方向上的最大变动量)。 三种基本形式: a. 纯径向跳动 b.纯角度摆动 c.轴向窜动,7.2.2 机床误差,来自机床本身的制造误差、安装误差与磨损。, 造成主轴回转误差的主要因素(与主轴部件的制造精度有关) a. 主轴轴颈与支承座孔的圆度误差、波度和同轴度;止推面或轴肩与回转轴线的垂直度误差。 b. 滑动轴承轴颈和轴承孔的圆度、波度和同轴度误差,端面与回转轴线的垂直度误差。滚动轴承滚道的圆
6、度、波度,滚动体的圆度误差和尺寸误差,滚道与轴承内孔的同轴度误差,轴承间隙及止推滚动轴承的滚道与回转轴线的垂直度误差等。 但它们对主轴回转精度的影响大小随加工方式而不同,滚动轴承结构复杂,影响主轴精度因素也较复杂,除轴承本身精度外,与配合件精度有很大关系如主轴轴 颈、支承座孔等精度,主轴采用滑动轴承的车床类,主轴受力方向一定,主轴颈 圆度误差影响较大,轴承内径圆度误差没影响,镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化轴承孔误差影响大,7.2.2 机床误差, 影响主轴回转精度的主要因素,内外滚道圆度误差、滚动体形状及尺寸误差, 滑动轴承,镗床(图7-9) 轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动, 滚动轴承,车床
7、(图7-8) 轴径不圆引起车床主轴向跳动(注意其频率特性),静压轴承 对轴承孔或轴径圆度误差起均化作用,图7-5 径向跳动对车外圆精度影响,7.2.2 机床误差,仍考虑最简单的情况,主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动,其频率与主轴转速相同,幅值为2e。则刀尖运动轨迹接近于正圆(图7-7)。, 思考:主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动,其频率为主轴转速两倍,被车外圆形状如何?,结论:主轴径向跳动对加工表面的圆度误差影响很小, 主轴径向圆跳动对加工精度的影响(车外圆),7.2.2 机床误差, 主轴回转误差对加工精度的影响, 主轴径向圆跳动对加工精度的影响(镗孔),考虑最简单的情况,主轴回转中心
8、在X方向上作简谐直线运动,其频率与主轴转速相同,幅值为2e。则刀尖的坐标值为:,式中 R 刀尖回转半径; 主轴转角。,显然,上式为一椭圆。,结论:主轴径向跳动对加工表面的圆度误差影响较大,产生轴向窜动主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面 对主轴回转轴线有垂直度误差。,主轴不同形式的回转误差引起的加工误差不同 车床上加工外圆内孔时,主轴径向跳动引起工件圆度和 圆柱度误差,对工件端面无影响; 轴向窜动对圆柱表面影响不大,对端面垂直度平面度影 响大,车削螺纹时会造成导程的周期性误差; 纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差;在镗孔 时,会使镗出的孔为椭圆形。,纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误
9、差;在镗孔 时,若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。,提高主轴及支承座孔的加工精度,选用高精度轴承,提高 主轴部件装配精度、预紧和平衡等,提高主轴回转精度。,7.2.2.2 机床导轨误差 导轨精度要求主要有以下三方面: 在水平面内的直线度(以卧式车床为例),1将直接反映在工件加工表面法线方向(误差敏感方向) 上,误差R =1 ,对加工精度影响最大。 刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。, 在垂直面内的直线度 对工件的尺寸和形状误差影响比1小得多,对卧式车床R 22/D 若设2= 0.1mm,D=40mm,则 R =0.00025mm,误差非敏感方向,影响可忽略不计。 而对平面磨床、龙门刨
10、床误差将直接反映在工件上。, 导轨与主轴回转轴线的平行度误差 若车床导轨与主轴回转轴线在水平面内存在的平行度误差,车出的内外圆柱面产生锥度。, 导轨与主轴回转轴线的平行度误差 若车床导轨与主轴回转轴线在垂直面内存在的平行度误差,车出的内外圆柱面成双曲回转体度(误差非敏感方向)。,7.2.2 机床误差, 前后导轨的平行度(扭曲) 卧式车床或外圆磨床若前后导轨存在平行度误差时, 刀具和工件之间相对位置发生变化,刀尖运动轨迹是一 条空间曲线,使工件产生形状误差。 若扭曲误差为3,则工件误差 R X(H/B)3 一般车床H/B2/3, 外圆磨床H/B1, 扭曲误差对加工精度影响很大,除导轨制造误差外,
11、导轨的不均匀磨损和安装质量,也 是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降 的主要原因之一。可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴 塑导轨、滚动导轨导轨表面淬火等措施。,7.2.2.2 机床导轨误差,7.2.2.3 机床传动链误差 传动链误差指机床内联系传动链始末两端的传动元件间相对运动的误差。 一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因 是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。,若传动齿轮 i 在某一时刻产生转角误差为i,则它所 造成传动链末端元件的转角误差:wi =Ki i Ki 为该轴到末端元件的总传动比,称为误差传递系数, 若Ki大于1则误差被扩大;反之,若Ki小于1误
12、差被缩小。 各传动件对工件精度影响的总和为: = wi= Ki i,减少传动链误差的措施:, 尽可能缩短传动链,减少传动元件数目; 尽量采用降速传动,误差被缩小; 提高传动元件、特别是末端元件的制造和 装配精度; 消除传动间隙; 采用误差补偿机构或自动补偿装置。,(3)刀具的几何误差 包括刀具切削部、装夹部的制造误差及刀具安装误差, 定尺寸刀具 刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度 成形刀具 刀具形状精度直接影响工件形状精度 展成刀具 刀刃形状精度会影响工件加工精度 一般刀具 制造精度对工件加工精度无直接影响,(4)夹具的几何误差 包括夹具制造误差、安装误差及磨损 对工件尺寸精度和位置精度影响很大
13、,(5)定位误差 包括基准不重合误差、定位副制造不准确误差 直接影响工件的尺寸精度和位置精度,(6)调整误差 在工序的调整工作中所存在的误差即调整误差 一次调整后存在的误差对这一批零件的影响是不变的。 但大批量加工中存在多次调 整,不可能每次完全相同。 对全部零件来说,每次调整 误差为偶然性误差。机床调 整误差可理解为零件尺寸分 布曲线中心的最大偏移量。,加工中不产生废品的 条件:fb+tT,7.2.3.工艺系统的受力变形,工艺系统受力变形引起的加工误差实例,工件刚性差(薄件、圆环)装夹不当会产生受力变形,静刚度(或静柔度)静态条件下考虑和测量的刚度(或柔度)。 注意:静刚度是工艺系统本身的属
14、性,与外力无关(在线性范围内)。,工艺系统刚度概念 工艺系统抵抗变形的能力可用工艺系统刚度 k系来描述。 垂直作用于工件加工表面的径向切削分力Fy与工艺系统在 该方向上的变形y(由Fx、Fy和Fz共同产生)之间的比值,称为工艺系统刚度 k系 k系= Fy / y y = yFx+ yFy+ yFz 柔度 w= 1/ k=y/Fy,(1)零件的刚度 若零件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,其变形 对加工精度影响比较大,最大变形量按材料力学公式估算。 长轴两顶尖装夹按简支梁计算(见教材公式(7.9),三爪卡盘装夹按悬臂梁计算(见教材公式(7.10)。,(2)刀具的刚度 外圆刀具在加工表面法线方
15、向上的刚度很大变形可忽略; 镗小孔刀杆刚度很差,变形对加工精度影响很大,刀杆变 形按材料力学公式估算。,(3)机床部件刚度 机床结构形状复杂,刚度计算主要通过实验方法来测定。 机床部件刚度特点: 变形与载荷不成线性关系; 加载与卸载曲线不重合; 有残余变形存在; 实际刚度比估算的小。,影响机床部件刚度的因素 结合面间的接触变形,接触表面间的名义压强的增量与接触变形的增量之比称为 接触刚度。零件表面越粗糙,形状误差越大,材料硬度低, 接触刚度越小。, 低刚度零件本身的变形, 连接表面间的间隙, 接触表面间的摩擦 变形滞后现象, 受力方向及作用力矩 y 是Fx、Fy、Fz 综合结果,(4)工艺系统
16、的刚度 总变形 y系 = y机+ y夹+ y刀+ y工 刚度 k系= Fy / y系,k机= Fy / y机 , k夹= Fy / y夹, k刀= Fy / y刀 , k工= Fy / y工 所以, k系= 1/(1/ k机+ 1/ k夹+ 1/ k刀+ 1/ k工) 特点1:工艺系统刚度比刚度最小环节的刚度还要差。,7.2.3.2 工艺系统受力对加工精度的影响 切削力位置的变化对加工精度的影响 特点2:工艺系统各环节的刚度和整个工艺系统的刚度是随受力点的位置变化而变化的。,讨论:,1. 工艺系统刚度在沿工件轴向的各个位置是不同的(即与 x 有关)。,3. 若工件粗而短(l/D5)时,工件刚性
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第七 机械 加工 精度
链接地址:https://www.31doc.com/p-2257282.html