機(jī)械加工精PPT課件

1、重點(diǎn)1.1. 影響加工精度的因素影響加工精度的因素2.2. 獲得加工精度的方法及加工誤差控制獲得加工精度的方法及加工誤差控制難點(diǎn)1. 1. 影響加工精度的因素影響加工精度的因素2. 2. 加工誤差的分析加工誤差的分析學(xué)習(xí)目的 了解各種因素對(duì)加工精度的影響規(guī)律，找出提了解各種因素對(duì)加工精度的影響規(guī)律，找出提高加工精度的途徑，以保證零件的加工質(zhì)量。高加工精度的途徑，以保證零件的加工質(zhì)量。第1頁(yè)/共48頁(yè) 3. 2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差一、加工原理誤差 加工原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。 例如滾齒用的齒輪滾刀，就有兩種誤差，一是為了制造方便，采用阿基

2、米德蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造形誤差；二是由于滾刀切削刃數(shù)有限，切削是不連續(xù)的，因而滾切出的齒輪齒形不是光滑的漸開線，而是折線，見圖。 成形車刀、成形銑刀也采用了近似的刀具輪廓。第2頁(yè)/共48頁(yè)第3頁(yè)/共48頁(yè)例如用模數(shù)銑刀銑齒輪，對(duì)于每種模數(shù)，可以只用一套模數(shù)銑刀來(lái)分別加工在一定齒數(shù)范圍內(nèi)的所有齒輪，見下表。用一把銑刀銑一組齒數(shù)的齒輪，故存在加工原理誤差。第4頁(yè)/共48頁(yè)采用近似的成形運(yùn)動(dòng)和刀具刃形，不但可以簡(jiǎn)化機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)，而且能提高生產(chǎn)效率和加工的經(jīng)濟(jì)效益。只要能保證加工精度和零件的使用性能，一定的加工原理誤差是允許的。這種誤差不應(yīng)超過相應(yīng)公差的1015%。說(shuō) 明第

3、5頁(yè)/共48頁(yè)二、機(jī)床幾何誤差u 加工中刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)一般都是通過機(jī)床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機(jī)床的精度。u 機(jī)床制造誤差對(duì)工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。第6頁(yè)/共48頁(yè)機(jī)床幾何誤差的來(lái)源機(jī)床制造磨損安裝機(jī)床幾何誤差的組成主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差傳動(dòng)鏈誤差第7頁(yè)/共48頁(yè)機(jī)床的幾何誤差組成機(jī)床的幾何誤差組成機(jī)床幾何誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差軸向竄動(dòng)徑向跳動(dòng)角度擺動(dòng)水平面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度前后導(dǎo)軌的平行度內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差第8頁(yè)/共48頁(yè)1 1、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差1 1）機(jī)床

4、主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念）機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念 主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均回轉(zhuǎn)軸線來(lái)代替）產(chǎn)生的偏移量。主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 軸向竄動(dòng) 純徑向跳動(dòng) 純角度擺動(dòng)第9頁(yè)/共48頁(yè)（1 1） 軸向竄動(dòng)軸向竄動(dòng) 軸向竄動(dòng)是指瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的軸向運(yùn)動(dòng)，如圖所示，它主要影響工件的的端面形狀和軸向尺寸精度。 （2 2） 徑向跳動(dòng)徑向跳動(dòng) 徑向跳動(dòng)是指瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線平行于平均回轉(zhuǎn)軸線的徑向運(yùn)動(dòng)量。如圖所示。它主要影響加工工件的圓度和圓柱度。 （3 3） 角度擺動(dòng)角度擺動(dòng) 角度擺動(dòng)是指瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線成一傾斜角度作公轉(zhuǎn)，如圖所示，它對(duì)工件的形狀精度

5、影響很大，如車外圓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生錐度。第10頁(yè)/共48頁(yè) 實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的位移（即誤差）是一個(gè)瞬時(shí)值。第11頁(yè)/共48頁(yè)主軸回轉(zhuǎn)誤差在實(shí)際中多表現(xiàn)為漂移。漂移是指主軸回轉(zhuǎn)軸線在每一轉(zhuǎn)內(nèi)的每一瞬時(shí)的變動(dòng)方位和變動(dòng)量都是變化的一種現(xiàn)象。理想回轉(zhuǎn)軸線實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線第12頁(yè)/共48頁(yè) 軸承本身誤差 軸承間隙 軸承間同軸度誤差 各段軸頸、軸孔的同軸度誤差 主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形等 但它們對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式而不同。2 2）影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素第13頁(yè)/共48頁(yè)主軸采用滑動(dòng)軸承（承載能力大，回轉(zhuǎn)

6、精度高，潤(rùn)滑膜具有抗沖擊作用 ）的車床類，主軸受力方向一定，主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒影響鏜床主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化，軸承孔誤差影響大第14頁(yè)/共48頁(yè)滾動(dòng)軸承（能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，軸向尺寸較小。 易于潤(rùn)滑、維護(hù)及保養(yǎng)。 ）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜除軸承本身精度外，主軸回轉(zhuǎn)精度與配合件精度有很大關(guān)系，如主軸軸頸、支承座孔等精度。第15頁(yè)/共48頁(yè)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。主軸不同形式的回轉(zhuǎn)誤差引起的加工誤差不同 車床上加工外圓內(nèi)孔時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)引起工件圓度和圓柱度誤差，對(duì)工件端面無(wú)影響； 軸向竄動(dòng)對(duì)圓柱

7、表面影響不大，對(duì)端面垂直度平面度影響大，車削螺紋時(shí)會(huì)造成導(dǎo)程的周期性誤差； 純角度擺動(dòng)會(huì)造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔時(shí)，會(huì)使鏜出的孔為橢圓形。第16頁(yè)/共48頁(yè) 下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來(lái)說(shuō)明主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響。 工件回轉(zhuǎn)類工件回轉(zhuǎn)類誤差敏感方向不變刀具回轉(zhuǎn)類加工時(shí)誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化實(shí)實(shí) 例例第17頁(yè)/共48頁(yè)主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響鏜削加工：鏜刀回轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn) 假設(shè)由于主軸的純徑向跳動(dòng)而使軸線在y y坐標(biāo)方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，簡(jiǎn)諧幅值為A A； 則: : Y Y

8、 = Acos = Acos （ tt） 且主軸中心偏移最大（等于A A）時(shí)，鏜刀尖正好通過水平位置1 1處。 當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過一個(gè)角時(shí)（位置1 1），刀尖軌跡的水平分量和垂直分量分別計(jì)算得： y=Acos+Rcos=(A+R)cosy=Acos+Rcos=(A+R)cos Z=Rsin Z=Rsin將上兩式平方相加得: : y y2 2/(A+R)/(A+R)2 2+Z+Z2 2/R/R2 2=1=1 表明此時(shí)鏜出的孔為橢圓形。第18頁(yè)/共48頁(yè)AAROm11，AcosO234ORsin(A+R）cos鏜孔時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響第19頁(yè)/共48頁(yè)車床加工：工件回轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng)車床加工：工件回轉(zhuǎn)

9、，刀具移動(dòng) 假設(shè)主軸軸線沿y軸作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在工件的1處（主軸中心偏移最大之處）切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑小一個(gè)幅值A(chǔ)；在工件的3處切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑大一個(gè)幅值A(chǔ)。 這樣，上述四點(diǎn)工件的直徑都相等，其它各點(diǎn)直徑誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個(gè)真圓。 Y2+Z2=R2+A2Sin2 由此可見，主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削加工工件的圓度影響很小。第20頁(yè)/共48頁(yè)車削時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響第21頁(yè)/共48頁(yè)軸向竄動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響 主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓的加工精度沒有影響，但加工端面時(shí)，會(huì)使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。 主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿

10、軸向竄動(dòng)一次，使得切出的端面產(chǎn)生平面度誤差。當(dāng)加工螺紋時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺距誤差。 第22頁(yè)/共48頁(yè)主軸軸向竄動(dòng)對(duì)端面加工精度的影響第23頁(yè)/共48頁(yè) 車削加工時(shí)工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，但軸平面有圓柱度誤差（錐度）。 車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體） 車端面：產(chǎn)生平面度誤差 鏜孔時(shí)，由于主軸的純角度擺動(dòng) 使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺(tái)導(dǎo)軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形。 角度擺動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響 主軸純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響，取決于不同的加工內(nèi)容。第24頁(yè)/共48頁(yè)主軸純角度擺動(dòng)對(duì)鏜孔精度的影響第25頁(yè)/共48頁(yè)3 3）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施1）提高主軸

11、的軸承精度。2 2）減少機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響如采用死頂尖磨削外圓，P80P80；用高精度鏜模鏜孔時(shí), ,可使鏜桿與機(jī)床主軸浮動(dòng)聯(lián)接。3）對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊，以消除間隙。4）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合的零件有關(guān)表面的加工精度。 生產(chǎn)實(shí)際中，從工藝方面采取轉(zhuǎn)移主軸回轉(zhuǎn)誤生產(chǎn)實(shí)際中，從工藝方面采取轉(zhuǎn)移主軸回轉(zhuǎn)誤差的措施，消除主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響，差的措施，消除主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響，也是十分有效的。也是十分有效的。第26頁(yè)/共48頁(yè)思考題 端銑時(shí)，若主軸回轉(zhuǎn)軸線與工件進(jìn)給方向不垂直，會(huì)產(chǎn)生何種加工誤差？誤差大?。康?7頁(yè)/共48頁(yè)2、機(jī)床導(dǎo)軌誤差 機(jī)床導(dǎo)軌是

12、機(jī)床中確定主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)，也是主要部件的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)。 機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式水平面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲） 現(xiàn)以臥式車床為例，說(shuō)明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件的加工精度的。第28頁(yè)/共48頁(yè) 1 1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響 當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為y時(shí),引起工件在半徑方向的誤差為： R=y YYoDR水平面導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度第29頁(yè)/共48頁(yè) 由此可見：床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，使工件在縱向截面和橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差和尺寸誤差。 (加工誤差的敏感方向) 當(dāng)導(dǎo)軌向后凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鞍形加

13、工誤差；當(dāng)導(dǎo)軌向后凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鞍形加工誤差；當(dāng)導(dǎo)軌向前凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鼓形加工誤差。當(dāng)導(dǎo)軌向前凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鼓形加工誤差。在車削長(zhǎng)度較短的工件時(shí)該直線度誤差影響較小在車削長(zhǎng)度較短的工件時(shí)該直線度誤差影響較小,若車削長(zhǎng)軸若車削長(zhǎng)軸,這一誤差將明顯地反映到工件上。這一誤差將明顯地反映到工件上。第30頁(yè)/共48頁(yè) 床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差（見圖），會(huì)引起刀尖產(chǎn)生切向位移Z，造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差為： RZ2/d 2 2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響設(shè)：Z=Y=0.01mm ，R=50mm ， 則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差 R= Y =0.

14、01mm, 由于切向原始誤差產(chǎn)生的加工誤差 R Z2/d =0.000001mm 此值完全可以忽略不計(jì)。由于Z2數(shù)值很小，因此該誤差對(duì)工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。 第31頁(yè)/共48頁(yè)垂直平面導(dǎo)軌垂直面直線度ZdRZRd/2第32頁(yè)/共48頁(yè) 對(duì)平面磨床，龍門刨床及銑床等，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差會(huì)引起工件相對(duì)于砂輪（刀具）產(chǎn)生法向位移，其誤差將直接反映到被加工工件上，造成形狀誤差。 原始誤差引起工件相對(duì)于刀具產(chǎn)生相對(duì)位移，若產(chǎn)生在加工表面法原始誤差引起工件相對(duì)于刀具產(chǎn)生相對(duì)位移，若產(chǎn)生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對(duì)加工精度有直接影響；向方向（誤差敏感方向），對(duì)加工精度有直接影響

15、；產(chǎn)生在加工表面切產(chǎn)生在加工表面切向方向（誤差非敏感方向）向方向（誤差非敏感方向） ，可忽略不計(jì)。，可忽略不計(jì)。結(jié)論：結(jié)論： 龍門刨床導(dǎo)軌垂直面 內(nèi)直線度誤差 1刨刀 2工件 3工作臺(tái) 4床身導(dǎo)軌第33頁(yè)/共48頁(yè) 3 3）前后）前后導(dǎo)軌平行度誤差的影響導(dǎo)軌平行度誤差的影響 床身前后導(dǎo)軌有平行度誤差（扭曲）時(shí)，會(huì)使車床溜板在沿床身移動(dòng)時(shí)發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對(duì)工件產(chǎn)生偏移，使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。 從圖3-103-10可知，車床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差y y。從幾何關(guān)系中可得出： yHyH/B/B 一般車床H2B/3H2B/3，外圓磨床HBHB，因

16、此該項(xiàng)原始誤差對(duì)加工精度的影響很大。第34頁(yè)/共48頁(yè)圖310 車床導(dǎo)軌扭曲對(duì)工件形狀精度影響第35頁(yè)/共48頁(yè)u 除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。u 導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。u 可采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、導(dǎo)軌表面淬火等措施提高導(dǎo)軌的耐磨性。第36頁(yè)/共48頁(yè)討討 論論 鏜床上鏜孔時(shí)，工作臺(tái)進(jìn)給（圖示），即工件直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鏜桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌在水平面、垂直面內(nèi)的直線度誤差對(duì)加工精度有何影響？ 答：孔徑?jīng)]有誤差，有圓柱度誤差。軸線不直。因?yàn)檎`差敏感方向不斷變化。第37頁(yè)/共48頁(yè)第38頁(yè)/共48頁(yè)討 論若鏜桿

17、進(jìn)給，即鏜桿既旋轉(zhuǎn)又移動(dòng)（圖示），導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度有無(wú)影響？答：不會(huì)產(chǎn)生孔的形狀誤差，但會(huì)產(chǎn)生孔的位置誤差。第39頁(yè)/共48頁(yè)第40頁(yè)/共48頁(yè)討 論 刨平面時(shí)，導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度有何影響？ 答：產(chǎn)生加工表面的直線度誤差、平面度誤差。第41頁(yè)/共48頁(yè)3、機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差 在車螺紋、插齒、滾齒等加工時(shí)，刀具與工件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求。要滿足這一要求，機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。（1 1）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差定義）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差定義 指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藞?zhí)行元指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藞?zhí)行元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。（2 2）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差描述）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差描述 傳動(dòng)鏈末端元件產(chǎn)

18、生的轉(zhuǎn)角誤差。傳動(dòng)鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。它的大小對(duì)車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會(huì)影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。 第42頁(yè)/共48頁(yè)例如，車螺紋時(shí)，要求主軸與傳動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示），即iTTiii iTzzzzzzzzS432186427531Z1Z2（3 3）驅(qū)動(dòng)絲杠誤差的產(chǎn)生）驅(qū)動(dòng)絲杠誤差的產(chǎn)生2112zzi1122i12第43頁(yè)/共48頁(yè) 車螺紋的傳動(dòng)誤差示意圖S工件導(dǎo)程；T絲杠導(dǎo)程；Z1Z8各齒輪齒數(shù)第44頁(yè)/共48頁(yè)若齒輪Z1有轉(zhuǎn)角誤差1，造成Z2的轉(zhuǎn)角誤差為：12i121Z1 1 1n=i1n1Z2 2 2n=i2n2Zn n nn=i