影響加工精度的因素解析課件

1、第二節(jié) 影響加工精度的因素 引起加工誤差的根本原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關的原始誤差(幾何誤差)與工藝過程有關的原始誤差(動誤差)原理誤差定位誤差調整誤差刀具誤差夾具誤差機床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測量誤差工件殘余應力引起的變形工件相對于刀具靜止狀態(tài)下的誤差工件相對于刀具運動狀態(tài)下的誤差主軸回轉誤差導軌導向誤差傳動誤差原始誤差原始誤差分類10/12/20221第二節(jié) 影響加工精度的因素 工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對加工精度的影響程度也不同。對加工精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。 誤差敏感方向一般

2、為已加工表面過切削點的法線方向。誤差敏感方向第二節(jié) 影響加工精度的因素10/12/20222 工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對加工精度的影響程度也不同。對加一、原理誤差1、定義 由于采用近似的加工運動、近似的刀具輪廓和近似的加工方法所產(chǎn)生的加工誤差，為加工原理誤差。 2、產(chǎn)生原因： 采用理論上完全正確的加工方法有時會使機床及刀具的結構極為復雜，以致制造困難； 由于環(huán)節(jié)過多增加了機構運動中的誤差，反而得不到高的加工精度，所以實際生產(chǎn)中常采用近似的加工原理進行加工。一、原理誤差10/12/20223一、原理誤差一、原理誤差10/10/20223一、原理誤差（一）使用近似刀具進行加工1、原理：用成形刀具

3、加工復雜形面時，往往采用圓弧、直線等簡單線形代替理論輪廓，或用一種線形刃帶的刀具加工多種形面。2、舉例： 用齒輪模數(shù)銑刀銑齒輪，若要獲得理想齒形，必須對每一種齒數(shù)的齒輪制造一把銑刀，對刀具的制造、管理和使用極為不變。因此為每一模數(shù)制造一組銑刀（每組8把、15把或26把）來銑不同齒數(shù)的齒輪。對于中小模數(shù)銑刀，每一模數(shù)為8把一組，其中4號銑刀加工齒數(shù)范圍為21-25齒，其刃帶形狀是按齒數(shù)為23的齒形設計制造的，因此當加工21、22、24、25齒數(shù)齒輪時產(chǎn)生誤差。再如，用齒輪滾刀加工漸開線齒輪時，由于制造困難，采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓蝸桿代替漸開線蝸桿。10/12/20224一、原理誤差（一）

4、使用近似刀具進行加工10/10/20224（二）近似成形運動加工 在數(shù)控電火花線切割機床上加工模具的曲線輪廓表面時，工件的曲線輪廓由機床x，y工作臺分別依次提供微小脈沖進給而合成，曲線實際上是微小折線構成的，即存在著由于采用近似成形運動而產(chǎn)生的原理誤差。一、原理誤差10/12/20225一、原理誤差10/10/20225一、原理誤差在車床上車削模數(shù)蝸桿10/12/20226一、原理誤差在車床上車削模數(shù)蝸桿10/10/20226第二節(jié) 影響加工精度的因素 二、工藝系統(tǒng)的幾何誤差（機床、刀具、夾具等的制造誤差和磨損 ）（一）機床的幾何誤差 1.機床的誤差 （1）主軸回轉誤差 主軸回轉誤差概念 主軸

5、回轉時實際回轉軸線相對于平均回轉軸線在徑向的變動量 。 10/12/20227第二節(jié) 影響加工精度的因素 二、工藝系統(tǒng)的幾何誤差（機主軸回轉誤差的基本形式： a. 徑向圓跳動 b. 角度擺動 c.軸向圓跳動 （一）機床的幾何誤差（1）主軸回轉誤差10/12/20228主軸回轉誤差的基本形式：（一）機床的幾何誤差（1）主軸回轉 主軸回轉誤差對加工精度的影響不同形式的主軸回轉誤差對加工精度的影響是不同的。同一形式的主軸回轉誤差對于不同類型的機床其影響也不同。因此，要根據(jù)具體情況進行具體分析。機床可分為工件回轉類(如車床、磨床)和刀具回轉類機床(如鏜床)。在加工過程中，對工件回轉類機床，其切削力的方

6、向不變，而刀具回轉類機床，其切削力的方向是周期性地變化的。所以主軸的回轉誤差對加工精度的影響也不同。 10/12/20229 主軸回轉誤差對加工精度的影響不同形式的主軸回轉誤差對加（一）機床的幾何誤差主軸純徑向跳動誤差對加工精度的影響鏜床上鏜孔：設由于主軸的純徑向跳動使軸心線在Y坐標方向上作間諧直線運動，其頻率與主軸轉速相同，其幅值為A；再設主軸中心偏移最大（A）時，鏜刀尖正好通過水平位置。所以當鏜刀轉過一個角度時，刀尖的軌跡方程為：車削時：處于水平位置切出的半徑一側小一個振幅A，一側大一個振幅，工件各處直徑相等，工件表面接近一個真圓，但中心偏移一個振幅。10/12/202210（一）機床的幾

7、何誤差主軸純徑向跳動誤差對加工精度的影響10/（一）機床的幾何誤差10/12/202211（一）機床的幾何誤差10/10/202211（一）機床的幾何誤差主軸軸向竄動誤差對加工精度的影響對內外圓加工沒有影響；加工的端面與內外圓軸線不垂直，主軸每轉一周，就沿軸向竄動一次，向前竄動的半周內形成右螺旋面，向后竄動的半周內形成左螺旋面，最后切出如同端面凸輪一樣的形狀，并在中心附近出現(xiàn)一個凸臺；加工螺紋時，產(chǎn)生單個螺距的周期誤差。純角度擺動誤差對加工精度的影響車外圓時會產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體）；鏜孔時，孔將成橢圓形。10/12/202212（一）機床的幾何誤差主軸軸向竄動誤差對加工精度的影響純角度擺（一）

8、機床的幾何誤差10/12/202213（一）機床的幾何誤差10/10/202213分析可知：車削加工中，主軸回轉軸線徑向跳動的水平分量最為敏感，主要影響工件的圓度和圓柱度，對端面無影響；主軸回轉軸線的軸向跳動主要影響被加工工件端面的形狀精度，對圓柱面無影響；主軸回轉軸線的擺動對圓柱面和端面形狀均有影響；對于刀具回轉型機床，誤差敏感方向隨主軸的轉動而改變，始終為刀尖處切削表面的法線方向。 分析主軸回轉運動誤差對加工表面形狀的影響應著重分析誤差敏感方向上的影響。（一）機床的幾何誤差10/12/202214分析可知：（一）機床的幾何誤差10/10/202214（4）影響主軸回轉精度的主要因素 軸承本

9、身誤差、軸承間隙、軸承間同軸度誤差，主軸各段軸 頸、軸孔的同軸度誤差、主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形等。 但它們對主軸回轉精度的影響大小隨加工方式而不同（一）機床的幾何誤差1）主軸回轉誤差采用滑動軸承時的影響因素10/12/202215（4）影響主軸回轉精度的主要因素（一）機床的幾何誤差1）主軸（一）機床的幾何誤差對于車削：影響主軸精度的主要因素是滾動體的形狀誤差、內外環(huán)的同軸度誤差、主軸軸頸的形狀誤差和外環(huán)內表面的形狀誤差。對于鏜削：影響因素為內環(huán)的形狀誤差，滾動體的形狀誤差和內外環(huán)的同軸度誤差。10/12/202216（一）機床的幾何誤差對于車削：影響主軸精度的主要因素是滾動體（5）減少主軸回轉誤

10、差影響的措施設計與制造高精度的主軸部件；對高速運動的系統(tǒng)進行動平衡；使回轉誤差不反映到被加工的工件上，即采用工件的定位與運動傳遞分開的結構。例如磨外圓，工件采用死頂尖；鏜箱體上的孔系，采用鏜模鏜孔，主軸與鏜桿采用浮動連接；磨削機床主軸前端的錐孔，工件與機床主軸間用彈性連接，主軸只起傳動作用，以減小主軸回轉誤差對加工精度的影響。10/12/202217（5）減少主軸回轉誤差影響的措施10/10/202217（6）機床主軸回轉精度的測量表測法 有2個缺點：不能反映主軸在工作轉速下的精度；不能把主軸回轉的徑向跳動與試棒軸線相對主軸回轉軸線偏心所引起的徑向跳動區(qū)分開來。（一）機床的幾何誤差10/12/

11、202218（6）機床主軸回轉精度的測量（一）機床的幾何誤差10/10/（一）機床的幾何誤差測試系統(tǒng) 實驗內容，如圖所示1.基準圓球 2.電容傳感器3.搖擺桿 4.調整螺釘 5.調整球 6.固定心軸10/12/202219（一）機床的幾何誤差測試系統(tǒng) 實驗內容，如圖所示1.基準圓（一）機床的幾何誤差 如果主軸繞固定的軸心回轉，則回轉誤差等于零，而只存在鋼球對回轉中心的偏心造成的跳動，其值為兩傳感器所測間隙變化的矢量和。此時相互垂直的兩傳感器分別輸出的信號與間隙變化成正比： ex=ecost, ey=esin t; 將它們通過DWY-3振動位移測試儀放大后輸入示波器的x軸和y軸，熒光屏上的光點將

12、按運動方程描繪出一個正圓圖形，該圓半徑即代表e的大小。10/12/202220（一）機床的幾何誤差 如果主軸繞固定的軸心回轉，則回轉誤差等（一）機床的幾何誤差如果主軸回轉過程中也存在軸線的徑向誤差，這個誤差信號將迭加到偏心運動信號上，使示波器熒光屏上的光點描繪出一個非圓的實際李沙育圖形，如圖為主軸回轉數(shù)轉后，各轉誤差曲線迭加而成的李沙育圖形。 圖中曲線圓的外切圓與其內切圓的半徑差R即為主軸回轉軸線的徑向運動誤差，它影響工作的圓度。圖形輪廓線的寬度B表示隨機徑向變動量，它影響工作的表面粗糙度。 這種方法不能用來測量工件回轉型機床主軸的回轉精度，因為主軸徑向跳動的垂直分量所引起的加工形狀誤差為二次

13、小量，主要是水平分量起作用。因此只有在與車刀位置相同的誤差敏感方向上測量，才能正確地反映車床類主軸的回轉運動精度及加工形狀誤差，通常用單點測量法在車削敏感方向上進行測量。10/12/202221（一）機床的幾何誤差如果主軸回轉過程中也存在軸線的徑向誤差（一）機床的幾何誤差2導軌誤差 機床導軌的精度指標 機床上移動部件的直線運動精度主要取決于導軌精度及部件與導軌的配合精度。對導軌有如下要求：在水平面內的直線度 在垂直面內的直線度前后導軌的平行度一般機床公差為：1000：0.02，精密機床：1000：0.01 導軌面的配合精度一般機床接觸斑點16點/25x25mmxmm，精密機床為： 20點/25

14、x25mmxmm10/12/202222（一）機床的幾何誤差2導軌誤差 10/10/2022222導軌誤差 (1) 導軌在水平面內的直線度誤差對加工精度的影響 R =y（一）機床的幾何誤差 可使刀尖的運動軌跡產(chǎn)生同樣程度的彎曲誤差，將直接反映在被加工工件表面的法線方向（加工誤差的敏感方向）上，對加工精度的影響最大。由此產(chǎn)生的工件各截面上的半徑誤差等于導軌在水平面內相應點的彎曲誤差。10/12/2022232導軌誤差 R =y（一）機床的幾何誤差 可2導軌誤差(2) 導軌在垂直平面內的直線度誤差對加工精度的影響 設z = 0.1mm， R = 20 mm，則R = 0.01/40 mm = 0.

15、00025 mm。 R(z)2/(2R)（一）機床的幾何誤差 同樣使刀尖運動軌跡產(chǎn)生彎曲誤差，但這種誤差發(fā)生在被加工面切線方向上，對加工形狀的影響很小。 但對于龍門刨床、龍門銑床及導軌磨床，導軌在垂直面內的直線度將直接反映到工件上。如圖2-1410/12/2022242導軌誤差設z = 0.1mm，R(z)2/(2R圖2-3 六角車床刀具垂直安裝10/12/202225圖2-3 六角車床刀具垂直安裝10/10/202225（一）機床的幾何誤差10/12/202226（一）機床的幾何誤差10/10/202226 導軌在垂直平面內的直線度誤差對加工精度影響很小，一般可忽略不計。 y 誤差敏感方向z

16、 非誤差敏感方向 導軌在水平面內的直線度誤差將直接反映在被加工工件表面的法線方向（誤差敏感方向）上，對加工精度的影響最大。 結論：（一）機床的幾何誤差10/12/202227 導軌在垂直平面內的直線度誤差對加工精度影響很小，一般 (3) 導軌間的平行度誤差對加工精度的影響 y（H /B）l3 （一）機床的幾何誤差車床H/B2/3，外圓磨床H/B110/12/202228 (3) 導軌間的平行度誤差對加工精度的影響 y（H / 除導軌制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質量，也是造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一?？刹捎媚湍ズ辖痂T鐵、鑲鋼導軌、貼塑導軌、滾動導軌導軌表面淬

17、火等措施。（一）機床的幾何誤差10/12/202229 除導軌制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝3導軌與主軸回轉軸線位置誤差對加工精度的影響（一）機床的幾何誤差XZLfdddxa）(1)導軌在水平面內傾斜在車削外圓時使工件產(chǎn)生錐形誤差10/12/2022303導軌與主軸回轉軸線位置誤差對加工精度的影響（一）機床的幾（一）機床的幾何誤差HyR0fb）(2)導軌垂直面內傾斜產(chǎn)生鞍形（雙曲面）誤差10/12/202231（一）機床的幾何誤差HyR0fb）(2)導軌垂直面內傾斜產(chǎn)生定義：傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。 4傳動鏈誤差（一）機床的幾何誤差影響因素：（1）傳動鏈中傳動元件的制造誤差；（2）裝配誤差；（3）使用過程中的磨損；10/12/202232定義：傳動鏈始末兩端傳動元件間相