機(jī)械制造技術(shù)：機(jī)械加工精度概述

機(jī)械制造技術(shù)：機(jī)械加工精度概述（一）、加工精度與加工誤差1、加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度越高。一般機(jī)械加工精度是在零件工作圖上給定的，其包括：1）零件的尺寸精度：加工后零件的實(shí)際尺寸與零件理想尺寸相符的程度。2）零件的形狀精度：加工后零件的實(shí)際形狀與零件理想形狀相符的程度。3）零件的位置精度：加工后零件的實(shí)際位置與零件理想位置相符的程度。2、獲得加工精度的方法：1）試切法：即試切--測(cè)量--再試切--直至測(cè)量結(jié)果達(dá)到圖紙給定要求的方法。2）定尺寸刀具法：用刀具的相應(yīng)尺寸來保證加工表面的尺寸。3）調(diào)整法：按零件規(guī)定的尺寸預(yù)先調(diào)整好刀具與工件的相對(duì)位置來保證加工表面尺寸的方法。3、加工誤差：實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小不同的偏差，零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。加工誤差的大小表示了加工精度的高低。生產(chǎn)實(shí)際中用控制加工誤差的方法來保證加工精度。4、誤差的敏感方向：加工誤差對(duì)加工精度影響最大的方向，為誤差的敏感方向。例如：車削外圓柱面，加工誤差敏感方向?yàn)橥鈭A的直徑方向。（二）、加工經(jīng)濟(jì)精度由于在加工過程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達(dá)到的精度是不同的。任何一種加工方法，只要精心操作，細(xì)心調(diào)整，并選用合適的切削參數(shù)進(jìn)行加工，都能使加工精度得到較大的提高，但這樣會(huì)降低生產(chǎn)率，增加加工成本。加工誤差δ與加工成本C成反比關(guān)系。某種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度不應(yīng)理解為某一個(gè)確定值，而應(yīng)理解為一個(gè)范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)都可以說是經(jīng)濟(jì)的。（三）、研究機(jī)械加工精度的方法—因素分析法和統(tǒng)計(jì)分析法。因素分析法：通過分析、計(jì)算或?qū)嶒?yàn)、測(cè)試等方法，研究某一確定因素對(duì)加工精度的影響。一般不考慮其它因素的同時(shí)作用，主要是分析各項(xiàng)誤差單獨(dú)的變化規(guī)律；統(tǒng)計(jì)分析法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)生產(chǎn)中一批工件的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正常進(jìn)行。主要是研究各項(xiàng)誤差綜合的變化規(guī)律，只適合于大批、大量的生產(chǎn)條件。（四）、原始誤差這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會(huì)以各種不同的方式（或擴(kuò)大、或縮?。┓从碁楣ぜ募庸ふ`差。工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為原始誤差。工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有：1、加工前的誤差（原理誤差、調(diào)整誤差、工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差）2、加工過程中的誤差（工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差）3、加工后的誤差（工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及、測(cè)量誤差）等。二、影響加工誤差的因素（一）加工原理誤差：定義：由于采用近似的加工運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓所產(chǎn)生的加工誤差，為加工原理誤差。（1）采用近似的刀具輪廓形狀：例如：模數(shù)銑刀銑齒輪。（2）采用近似的加工運(yùn)動(dòng)：例如：車削蝸桿時(shí)，由于蝸桿螺距Pg=πm，而π=3.1415926…，是無理數(shù)，所以螺距值只能用近似值代替。因而，刀具與工件之間的螺旋軌跡是近似的加工運(yùn)動(dòng)。（二）機(jī)床調(diào)整誤差：機(jī)床調(diào)整：是指使刀具的切削刃與定位基準(zhǔn)保持正確位置的過程。（1）進(jìn)給機(jī)構(gòu)的調(diào)整誤差：主要指進(jìn)刀位置誤差；（2）定位元件的位置誤差：使工件與機(jī)床之間的位置不正確，而產(chǎn)生誤差；（3）模板（或樣板）的制造誤差：使對(duì)刀不準(zhǔn)確。（三）裝夾誤差：定義：工件在裝夾過程中產(chǎn)生的誤差，為裝夾誤差。裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差。定位誤差是指一批工件采用調(diào)整法加工時(shí)因定位不正確而引起的尺寸或位置的最大變動(dòng)量。定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差造成。1、基準(zhǔn)不重合誤差在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。一般情況下，工序基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，須選擇工件上若干幾何要素作為加工（或測(cè)量）時(shí)的定位基準(zhǔn)（或測(cè)量基準(zhǔn)），如果所選用的定位基準(zhǔn)（或測(cè)量基準(zhǔn)）與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)相對(duì)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量。定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，只有在采用調(diào)整法加工時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，在試切法加工中不會(huì)產(chǎn)生。2、定位副制造不準(zhǔn)確誤差工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對(duì)準(zhǔn)確，它們的實(shí)際尺寸（或位置）都允許在分別規(guī)定的公差范圍內(nèi)變動(dòng)。同時(shí)，工件上的定位基準(zhǔn)面也會(huì)有制造誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差?；鶞?zhǔn)不重合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。（四）工藝系統(tǒng)集合誤差1、機(jī)床的幾何誤差加工中刀具相對(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。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。機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。1）主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量。它可分解為徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng)三種基本形式。產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對(duì)主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。采用滑動(dòng)軸承時(shí)主軸的徑向圓跳動(dòng)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的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。不同的加工方法，主軸回轉(zhuǎn)誤差所引起的的加工誤差也不同。主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的加工誤差見教材1）徑向跳動(dòng)：影響工件圓度；2）軸向竄動(dòng)：影響軸向尺寸，加工螺紋時(shí)影響螺距值；3）角度擺動(dòng)：影響圓柱度；提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施：主要是要消除軸承的間隙。??適當(dāng)提高主軸及箱體的制造精度，選用高精度的軸承，提高主軸部件的裝配精度，對(duì)高速主軸部件進(jìn)行平衡，對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊等，均可提高機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度。2）導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。車床導(dǎo)軌的精度要求主要有以下三個(gè)方面：在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度；前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）。a）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差：臥式車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差△1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(duì)加工精度的影響最大。b）導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差：臥式車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差△2可引起被加工工件的形狀誤差和尺寸誤差。但△2對(duì)加工精度的影響要比△1小得多。由上圖2可知若因△2而使刀尖由a下降至b，不難推得工件半徑R的變化量。c)前后導(dǎo)軌存在平行度誤差（扭曲）時(shí)，刀架運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。由右圖可見，當(dāng)前后導(dǎo)軌有了扭曲誤差△3之后，由幾何關(guān)系可求得△y≈（H/B）△3。一般車床的H/B≈2/3，外圓磨床的H/B≈1，車床和外圓磨床前后導(dǎo)軌的平行度誤差對(duì)加工精度的影響很大。d)導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差：若車床與主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)有平行度誤差，車出的內(nèi)外圓柱面就產(chǎn)生錐度；若車床與主軸回轉(zhuǎn)軸線在垂直面內(nèi)有平行度誤差，則圓柱面成雙曲回轉(zhuǎn)體。因是非誤差敏感方向，故可略。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，也使造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。3）傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差是指機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。一般用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈：兩端件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量有嚴(yán)格要求的傳動(dòng)鏈，為內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。例如：車削螺紋的加工，主軸與刀架的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不能嚴(yán)格保證時(shí)，將直接影響螺距的精度。減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的措施：1）減少傳動(dòng)件的數(shù)目，縮短傳動(dòng)鏈：傳動(dòng)元件越少，傳動(dòng)累積誤差就越小，傳動(dòng)精度就越高。2）傳動(dòng)比越小，傳動(dòng)元件的誤差對(duì)傳動(dòng)精度的影響就越?。禾貏e是傳動(dòng)鏈尾端的傳動(dòng)元件的傳動(dòng)比越小，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度就越高。2、刀具的幾何誤差刀具誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具、成形刀具、展成刀具加工時(shí)，刀具的制造誤差會(huì)直接影響工件的加工精度；而對(duì)一般刀具（如車刀等），其制造誤差對(duì)工件加工精度無直接影響。任何刀具在切削過程中，都不可避免地要產(chǎn)生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新