影響加工精度的因素刀夾具ppt課件

1、 一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差 二刀具的幾何誤差二刀具的幾何誤差 定尺寸刀具 刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度 成形刀具 刀具外形精度直接影響工件外形精度 普通刀具 制造精度對工件加工精度無直接影響但假設刀具幾何參數(shù)和外形不適當，將影響刀具的磨損和耐用度，直接影響工件的加工精度。n刀具的誤差包括：刀具的制造誤差和刀具的磨損和刀具的安裝誤差。n1.刀具的制造誤差 初期磨損階段 正常磨損階段 急劇磨損階段二刀具的幾何誤差二刀具的幾何誤差 2.刀具的磨損刀具的磨損刀具的磨損階段刀具的磨損階段二刀具的幾何誤差二刀具的幾何誤差 刀具的尺寸磨損刀具的尺寸磨損NB NB 在被加工外表的法線方向上丈量在被加工外表的

2、法線方向上丈量 NB0 初期磨損量初期磨損量KNB斜率，相對磨損表示每切削斜率，相對磨損表示每切削1000米路程刀具的尺寸磨損量，單位為米路程刀具的尺寸磨損量，單位為m /km 刀具的尺寸磨損量可用下式計算刀具的尺寸磨損量可用下式計算10001000000lKNBllKNBNBNBNB選用新型耐磨刀具資料；選用新型耐磨刀具資料；合理選用刀具幾何參數(shù)和切削用量；合理選用刀具幾何參數(shù)和切削用量；正確刃磨刀具；正確刃磨刀具；正確采用冷卻光滑液等；正確采用冷卻光滑液等；采用補償安裝對刀具尺寸磨損進展自動補償。采用補償安裝對刀具尺寸磨損進展自動補償。 二刀具的幾何誤差二刀具的幾何誤差 減少刀具的尺寸磨損

3、的途徑減少刀具的尺寸磨損的途徑3.刀具的安裝誤差例如：精車螺紋外表時，假設車刀安裝偏高、偏低或傾斜，也都會帶來螺紋面的外形誤差。二刀具的幾何誤差二刀具的幾何誤差 三三 夾具的幾何誤差夾具的幾何誤差 一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差 內容：工件的定位誤差、夾緊變形誤差、夾具的安裝誤差、分度誤差和夾具的磨損等。影響：主要影響工件被加工外表的位置精度，其次影響尺寸精度和外形精度。三三 夾具的幾何誤差夾具的幾何誤差 一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差 夾具上直接影響夾具上直接影響工件加工精度的有關工件加工精度的有關尺寸的制造公差普通尺寸的制造公差普通取為工件上相應尺寸取為工件上相應尺寸公差的公差的1/21/21/51/5。

4、 夾具的幾何誤差對工件的加工精度的影響夾具的幾何誤差對工件的加工精度的影響 夾具元件磨損將使夾具的誤差增大。夾具元件磨損將使夾具的誤差增大。 一、定位誤差一、定位誤差 因定位不準確而引起因定位不準確而引起的誤差稱為定位誤差，以的誤差稱為定位誤差，以dw 表示。表示。 1 1定位基準與工序基準不重合定位基準與工序基準不重合1、定位誤差產生的緣由、定位誤差產生的緣由2定位副制造不準確定位副制造不準確直接影響工件的位置尺寸精度和位置精度直接影響工件的位置尺寸精度和位置精度三三 夾具的幾何誤差夾具的幾何誤差 2、定位誤差的組成、定位誤差的組成1 1基準不重合誤差基準不重合誤差 jb jb dbjbdw

5、其大小等于工序基準相對定位基準在工序尺寸方向其大小等于工序基準相對定位基準在工序尺寸方向上的變動量。上的變動量。定位基準與工序基準不重合所產生的定位誤差。定位基準與工序基準不重合所產生的定位誤差。2定位副制造不準確誤差定位副制造不準確誤差 db其大小等于定位基準在工序尺寸方向上的變動量。其大小等于定位基準在工序尺寸方向上的變動量。定位元件制造不準確所產生的定位誤差。定位元件制造不準確所產生的定位誤差。三三 夾具的幾何誤差夾具的幾何誤差 二、夾緊誤差二、夾緊誤差 工件或夾具工件或夾具剛度過低或夾緊剛度過低或夾緊力作用方向、作力作用方向、作用點選擇不當，用點選擇不當，都會使工件或夾都會使工件或夾具

6、產生變形，呵具產生變形，呵斥加工誤差。斥加工誤差。 三三 夾具的幾何誤差夾具的幾何誤差 機械加工過程中，機床、刀具、夾具、工件所組成的工藝系統(tǒng)并非純粹剛體，在切削力、夾緊力 、傳動力、重力、慣性力等外力作用下產生變形，從而破壞曾經調整好的刀具和工件之間的相對位置，產生加工誤差。 例如細長軸的車削，在切削力作用下使工件產生彎曲變形，車完后工件呈鼓形兩頭小中間大；磨削內孔時，砂輪軸彈性變形，使工件內孔出現(xiàn)錐度誤差。三、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差三、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

7、(一一) 工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度1.工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度 切削力和該力方向上所引起的刀具和工件間相對切削力和該力方向上所引起的刀具和工件間相對變形位移的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度變形位移的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度 k系系N/mm。 k系系 = Fp / y工件夾具刀具機床系yyyyy工件夾具刀具機床系kkkkk11111 工藝系統(tǒng)在某一位置受力作用產生的變形量等于工藝系統(tǒng)在某一位置受力作用產生的變形量等于工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)在此位置受該力作用產生的變形工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)在此位置受該力作用產生的變形量的代數(shù)和，即量的代數(shù)和，即 工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的

8、剛度。 工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)剛度的倒數(shù)之和，即 (一一) 工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度 工藝系統(tǒng)剛度的計算工藝系統(tǒng)剛度的計算機床剛度對加工精度的影響機床剛度對加工精度的影響 二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響lxyyyyyyyx主軸尾座主軸刀架刀架系lxlFFP主軸lxFFP尾座 22111lxklxlkkFyyyPx尾座主軸刀架刀架系2. 機床剛度機床剛度 ymin尾座主軸刀架系kkFkFmax尾座刀架系kFkFypppp尾座主軸尾座系系kkFkFyyPPminmax由于工藝系統(tǒng)剛度隨刀架位置變化產生的加工誤差由于工藝系統(tǒng)剛度隨刀架位置變化產生的加工誤差

9、 二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 012xy x0341由此可見:頭架(或尾座)頂尖最大位移量決定了工件軸線的最大位移量；( )工件軸線的最小位移量發(fā)生在處，令 ( )= 求得；（ ）工件軸線的最大位移量與最小位移量之差為由于兩頂尖受力變形位移而產生的圓柱度誤差；（ ）當頭架與尾座剛度相同即：當時，誤差最小，可見機床各部分剛度大體相近是減少幾何形狀誤差的重要途經之一。二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響(一一) 工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度機床靜剛度的測定靜測定法機床靜剛度的測定靜測定法尾座主軸刀架機床尾座主軸刀架系刀架刀架尾座尾座主軸主軸（k

10、kkkyyyyyFkyFkyFkppp414111)2122 機床剛度取決于其組成部件的剛度，并主要取決于薄弱部件的剛度，提高機床剛度要從提高弱剛度部件的剛度入手。 機床部件剛度分析機床部件剛度分析(一一) 工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度1 1變形與載荷不成線性關系，變形與載荷不成線性關系， 變形非純粹的彈性變形；變形非純粹的彈性變形；2 2加載曲線和卸載曲線不重合，卸加載曲線和卸載曲線不重合，卸 載曲線滯后于加載曲線，能量消載曲線滯后于加載曲線，能量消 耗于零件間摩擦力和接觸塑性變耗于零件間摩擦力和接觸塑性變 形所做的功；形所做的功；3 3有剩余變形，反復加載卸載后有剩余變形，反復加載卸載后 剩余

11、變形剩余變形00；4 4部件實測剛度遠比按實體構造估算值小。部件實測剛度遠比按實體構造估算值小。圖中第一次加載時刀架的平均剛度值約為圖中第一次加載時刀架的平均剛度值約為 4.6 4.6103 N/mm103 N/mm，只相當于一個只相當于一個 30mm 30mm30mm30mm200mm 200mm 的鑄鐵懸臂梁的剛度。的鑄鐵懸臂梁的剛度。lxxlEJFyP223工22l3xxlEJk工件 工藝系統(tǒng)剛度在工件全長上的差別越大，那么工件在軸截面內的幾何外形誤差也越大。 當?shù)都馓幱诠ぜ虚g位置時，工件的剛度最小，變形最大。二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響4.由于切削力變

12、化引起的誤差由于切削力變化引起的誤差 二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響a p1 y1a p2 y2毛坯外形工件外形誤差復映景象：由于工件毛誤差復映景象：由于工件毛坯加工余量或資料硬度的變化，坯加工余量或資料硬度的變化，引起切削力和工藝系統(tǒng)受力變引起切削力和工藝系統(tǒng)受力變形的變化，因此產生工件的尺形的變化，因此產生工件的尺寸誤差和外形誤差。寸誤差和外形誤差。誤差復映系數(shù)誤差復映系數(shù)由于毛坯存在圓度誤差毛ap1-ap2，因此引起了工件的圓度誤差工y1-y2， 毛愈大，工愈大，工與毛之比值稱為誤差復映系數(shù)，它是誤差復映程度的度量。)(21212121ppPPppaakFF

13、aayy系待加工面已加工面系系kCaakaaCpppp)()(2121 與與k k系成反比；這闡明工藝系統(tǒng)剛度愈大，系成反比；這闡明工藝系統(tǒng)剛度愈大，誤差復映系數(shù)愈小，加工后復映到工件上的誤誤差復映系數(shù)愈小，加工后復映到工件上的誤差值就愈小。差值就愈小。 二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響321總n 系系kCaakaaCpppp)()(2121 由于由于yapyap，所以，所以 ，因此，經過，因此，經過n n次走刀次走刀后，誤差復映系數(shù)降到很小的數(shù)值，加工誤差后，誤差復映系數(shù)降到很小的數(shù)值，加工誤差也就降到允許的范圍內。也就降到允許的范圍內。 多次切削總的復映系數(shù)多次

14、切削總的復映系數(shù) 4由于切削力變化引起的誤差由于切削力變化引起的誤差 二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響1例：一個工藝系統(tǒng)，其誤差復映系數(shù)為例：一個工藝系統(tǒng)，其誤差復映系數(shù)為0.25，工件在本工序前的圓度誤差，工件在本工序前的圓度誤差0.5mm，為保證本工序為保證本工序0.01mm的外形精度，本工的外形精度，本工序最少走刀幾次？序最少走刀幾次？二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響解：解：0.5(0.25)n0.01 解得解得 n=3 5.傳動力、慣性力、夾緊力、重力對加工精度的影響1由傳動力引起的誤差 在車床或磨床上加工軸類零件時，常用單爪撥盤

15、帶開工件旋轉，傳動力在撥盤的每一轉中經常改動方向，其在y向的分力有時和切削力同向，有時相反，呵斥圓度誤差。 5.傳動力、慣性力、夾緊力、重力對加工精度的影響(2)重力引起的加工誤差 在工藝系統(tǒng)中，由于零部件的自重也會產生變形。如龍門銑床、龍門刨床刀架橫粱的變形，銑鏜床鏜桿伸長而下垂變形等，都會呵斥加工誤差。 5.傳動力、慣性力、夾緊力、重力對加工精度的影響(3 ) 慣性力引起的加工誤差慣性力引起的加工誤差 在高速切削時，假設工藝系統(tǒng)中有不平衡的高速在高速切削時，假設工藝系統(tǒng)中有不平衡的高速旋轉的構件存在，就會產生離心力。離心力在工件旋轉的構件存在，就會產生離心力。離心力在工件的每一轉中不斷變卦

16、方向，當不平衡質量的離心力的每一轉中不斷變卦方向，當不平衡質量的離心力大于切削力時，車床主軸軸頸和軸套內孔外表的接大于切削力時，車床主軸軸頸和軸套內孔外表的接觸點就會不停地變化，軸套孔的圓度誤差將傳給工觸點就會不停地變化，軸套孔的圓度誤差將傳給工件的回轉軸心。其規(guī)律與單爪撥盤傳動時傳動力的件的回轉軸心。其規(guī)律與單爪撥盤傳動時傳動力的影響類似。如圖示為車削一個不平衡工件時的情況。影響類似。如圖示為車削一個不平衡工件時的情況。 5.傳動力、慣性力、夾緊力、重力對加工精度的影響 工件質量中心距理想回轉中心間隔為工件質量中心距理想回轉中心間隔為，當離心力，當離心力Q正好與切削力正好與切削力Py反向時，

17、把工件推向刀具，工件中心反向時，把工件推向刀具，工件中心o偏離理想中心偏離理想中心o，添加了實踐切深。工件回轉，添加了實踐切深。工件回轉180后，離后，離心力心力Q正好與切削力正好與切削力Py同向，把工件推離刀具，工件中同向，把工件推離刀具，工件中心又變到心又變到o點，減小了實踐切深，從而產生工件的圓度點，減小了實踐切深，從而產生工件的圓度誤差和相互位置誤差。誤差和相互位置誤差。(4)夾緊力引起的加工誤差 被加工工件在裝夾過程中，由于剛度較低或著力點不當，都會引起工件的變形，呵斥加工誤差。特別是薄壁套、薄板等零件，易于產生加工誤差。 5.傳動力、慣性力、夾緊力、重力對加工精度的影響 5.傳動力

18、、慣性力、夾緊力、重力對加工精度的影響二工藝系統(tǒng)剛度的實驗測定三三 減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑 (1) 設計機械制造配備時應真實保證關鍵零部件的剛度設計機械制造配備時應真實保證關鍵零部件的剛度 在在機床和夾具中應保證支承件如床身、立柱、橫梁、夾詳細機床和夾具中應保證支承件如床身、立柱、橫梁、夾詳細等、主軸部件和傳動件有足夠的剛度。等、主軸部件和傳動件有足夠的剛度。(2) 提高接觸剛度提高接觸剛度 提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關鍵。提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關鍵。減少組成件數(shù)，提高接觸面的外表質量，均可減少接觸變形，減少組成件數(shù)，提高接觸面的外表質量，均可減少接觸變形，提高接觸剛度。提高接觸剛度。提高工藝系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度，能獲得事半功倍的效果。提高工藝系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度，能獲得事半功倍的效果。 1. 提高工藝系統(tǒng)剛度提高工藝系統(tǒng)剛度 2減小切削力及其變化減小切削力及其變化 (3) 采用合理的裝夾方式和加工方法采用合理的裝夾方式和加工方法 提高工件的裝夾剛度，提高工件的裝夾剛度，應從定位和夾緊兩個方面采取措施。應從定位和夾緊兩個方面采取措施。工藝系統(tǒng)在切削力、傳動力、慣性力、夾緊力以及重力的作用下，產生相應的變形和