第六章工件第一节机械加工精度.

第六章工件第一节机械加工精度第一节机械加工精度机器的质量决定了机器的工作性能和使用寿命，而零件的加工质量是整台机器质量的基础。零件的加工质量指标包括：加工精度、加工表面质量。第一节机械加工精度机械制造业遵循的原则：不断地提高产品的质量，提高其使用效能和使用寿命，最大限度地降低废品和次品率，提高产品的合格率，以及最大限度地节约材料和人力的消耗。第一节机械加工精度一、机械加工精度的概念是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和相互位置）与理想几何参数的符合程度。第一节机械加工精度加工误差：实际几何参数与理想几何参数的偏离程度称为加工误差。第一节机械加工精度加工精度与加工误差的关系：加工精度和加工误差是从不同角度来评定零件几何参数准确程度的，加工精度的高与低是用加工误差的小与大来描述的。即加工误差越小，加工的精度越高；反之，加工的误差越大，加工的精度越低，质量越差。第一节机械加工精度生产实践证明：任何一种加工方法不论多么精密，都不可能把零件加工得绝对准确，与理想的完全符合。从实际出发，也没有必要把每个零件的几何参数都加工得绝对准确，只要其误差值不影响机器的使用性能即可。把零件的加工误差保持在一定范围内是完全允许的，所以，在图纸上标有偏差值。第一节机械加工精度加工精度是评定零件质量的一项重要指标。零件有关表面的尺寸精度、形状精度和相互位置精度之间是互相联系的。各精度之间的关系：形状误差应该限制在位置公差内，位置误差应该限制在尺寸公差内。第一节机械加工精度一般情况下，尺寸精度高，相应的形状和位置精度也高。但有些特殊功用的零件，如检验平板，其工作面的平面度（形状精度）要求很高，但该平面与底面的尺寸要求（尺寸精度）和平行度要求（位置精度）却很低。第一节机械加工精度二、获得加工精度的方法1.获得尺寸精度的方法：（1）试切法（2）调整法（3）定尺寸刀具法（4）主动测量法第一节机械加工精度（1）试切法是通过试切－－测量－－调整刀具－－再试切，反复进行，直至符合规定的尺寸，然后以此尺寸切出加工的表面的方法。此方法特点：可达到的精度可能很高，但比较费时，效率低，且依赖操作者的技术水平，故只用于单件小批量生产。第一节机械加工精度（2）调整法是按图样规定的尺寸和形状，预先调整好机床、刀具、夹具与工件的相对位置，经过试加工测量合格后，再连续成批加工工件。调整法的特点：加工精度稳定性好，生产率高，适用于成批大量生产。第一节机械加工精度（3）定尺寸刀具法是用具有一定形状和尺寸精度的刀具对工件进行加工，以保证工件被加工部位尺寸的方法。如：麻花钻、铰刀、拉刀、丝锥、板牙等刀具加工以获得规定的尺寸精度。定尺寸刀具法的特点：所得到的加工精度与刀具的制造精度及磨损有很大的关系，生产效率高，应用广泛。第一节机械加工精度（4）主动测量法（自动控制法）是在加工过程中，采用专门的测量装置主动测量工件的尺寸，并控制工件尺寸精度的方法。主动测量法的特点：能直观地反映出加工过程中，工件所达到的尺寸精度，并能控制自动退刀和停止切削。第一节机械加工精度2.获得几何形状精度的方法（1）轨迹法（2）成形法（3）展成法第一节机械加工精度（1）轨迹法是依靠刀具和工件的相对运动轨迹来获得工件形状的方法。即以刀具的刀尖做为一个点相对工件做有规律的成形切削运动，从而使加工表面获得所要求形状的加工方法。第一节机械加工精度XY步进电机步进电机工件丝杠丝杠车床上用轨迹法获得工件形状第一节机械加工精度在刨床上用轨迹法获得工件形状工件刀具第一节机械加工精度（2）成形法是用成形刀具加工工件的成形表面以得到所要求的形状精度的方法。如成形刀具宽刃刀具的车削加工、凹面球刀加工球面等特点：可以简化机床结构，提高生产率，其加工精度主要取决于刀刃的形状精度。第一节机械加工精度（3）展成法是利用工件和刀具作展成切削运动（展成运动），工件被加工表面是刀刃在相应啮合运动中的包络面。主要用于加工齿轮齿廓、花键键齿、蜗轮轮齿的加工。第一节机械加工精度3.获得相互位置精度的方法（1）一次安装法（2）多次安装法第一节机械加工精度（1）一次安装法是对有位置精度要求的零件各相关表面在同一次安装中加工出来。精度的高低取决于机床的运动精度。如车削端面与轴线的垂直度和中拖板的运动精度有关。第一节机械加工精度（2）多次安装法是指零件在加工时，虽经多次安装，但其相关表面的位置精度是由加工表面与定位基准面之间的位置精度决定的。因此，要获得各相关表面之间的位置精度就必须保证机床、夹具及工件的定位精度。第一节机械加工精度多次装夹获得法主要有以下几种：1.直接装夹法2.找正装夹法3.夹具装夹法第一节机械加工精度1.直接装夹法通过在机床上直接装夹工件，从而保证加工表面与定位基准面之间位置精度的方法。如车床上加工一个与外圆同轴的内孔表面，即可通过采用三爪卡盘直接装夹工件。第一节机械加工精度2.找正装夹法通过找正工件相对刀具切削刃口成形运动之间的准确位置，从而保证加工表面与定位基准面之间位置精度的方法。如在车床上加工一个与外圆同轴度精度很高的内孔，可采用四爪卡盘和千分表找正工件的位置，使其外圆表面与车床主轴回转轴线同轴后再夹紧进行加工。第一节机械加工精度3.夹具装夹法通过夹具确定工件与刀具切削刃口成形运动之间的准确位置，从而保证加工表面与定位基准面之间位置精度的方法。如在钻床上扩钻加工车床尾座体的内孔。第二节影响加工精度的主要因素在机械加工的过程中，影响加工精度的因素比较多，常见的有以下几种：一、工艺系统的几何误差二、工艺系统的受力变形三、工艺系统的热变形四、工件的内应力第二节影响加工精度的主要因素一、工艺系统的几何误差包括以下几种误差：1.加工原理误差2.机床的几何误差3.刀具误差4.夹具误差5.调整误差第二节影响加工精度的主要因素1.加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。如用滚刀加工渐开线齿轮时，就有两种误差存在：一是由于制造上的困难采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线蜗杆，而导致刀刃轮廓近似造成误差；二是由于滚刀刀齿数有限，导致实际加工出的齿廓是一条折线，与理论上的光滑渐开线有差异。第二节影响加工精度的主要因素加工原理误差的特点：采用近似的成形运动或刀刃轮廓，虽然会产生加工原理误差，但这样做往往可以简化机床和刀具的结构，反而有利于保证加工精度，并且有利于保证加工精度，并且能提高生产率和经济性。第二节影响加工精度的主要因素2.机床的几何误差机床的制造误差、安装误差及使用中的磨损等，都会在加工中直接影响刀具与工件之间的相互位置精度，造成加工误差。主要包括以下几种误差：（1）主轴回转运动误差（2）导轨导向误差（3）机床的传动误差第二节影响加工精度的主要因素（1）主轴回转运动误差是指主轴实际回转轴线相对理论回转轴线的偏离程度。它包括三种基本形式：轴向窜动径向跳动角度摆动第二节影响加工精度的主要因素ΔxxZYO主轴轴向窜动误差第二节影响加工精度的主要因素ΔrxZYO主轴径向跳动误差第二节影响加工精度的主要因素ΔrxZYO主轴的角度摆动第二节影响加工精度的主要因素实际上，这三种基本形式往往是同时存在的。机床主轴是安装工件或刀具的基准，并把动力和运动传递给工件或刀具，因此，主轴回转精度是机床的重要精度指标之一。主轴回转精度决定加工表面几何形状精度、表面波度和表面粗糙度的主要因素。第二节影响加工精度的主要因素（2）导轨导向误差导轨在机床中起导向和承载作用。它即是确定机床主要部件相对位置的基准，又是运动的基准。其制造和装配精度是影响直线运动精度的主要因素，并直接反映到零件的加工精度上。第二节影响加工精度的主要因素导轨导向误差包括：①导轨在水平面内的直线度误差②导轨在垂直平面内的直线度误差③导轨面间的平行度误差第二节影响加工精度的主要因素①导轨在水平面内的直线度误差对于普通车床和外圆磨床，它将直接反映在工件已加工表面的法线方向上，对加工精度影响很大，使工件产生圆柱度误差。第二节影响加工精度的主要因素YZX导轨在水平面内的直线度误差水平面内的直线度误差第二节影响加工精度的主要因素②导轨在垂直平面内的直线度误差对普通车床和外圆磨床，它发生在工件已加工表面的切线方向上，对零件的形状精度影响不大。但对平面磨床、刨床、铣床，它将引起工件的法向位移，造成形状误差。第二节影响加工精度的主要因素YZX导轨在垂直平面内的直线度误差在垂直平面内的直线度误差第二节影响加工精度的主要因素③导轨面间的平行度误差车床两导轨的平行度产生误差（扭曲），使大拖板产生横向倾斜，刀具产生位移，因而引起工件的形状误差。机床的安装对导轨的原有精度影响很大。尤其是床身较长的龙门刨床、导轨磨床等，因导轨长，刚性差，并在本身自重的作用下容易产生变形，如果安装不正确或地基不坚实，都会导致导轨产生较大的变形，使工件的加工精度受到影响。第二节影响加工精度的主要因素导轨面间的平行度误差第二节影响加工精度的主要因素（3）机床的传动误差是指实现机床切削运动的传动机构本身的制造误差、安装误差和工作中的磨损，引起切削运动的不准确程度。滚齿机的传动链中，影响传动误差最大的环节是工作台下面的分度蜗杆副，因为它们的传动比为1/96。在蜗杆副以前各环节的传动误差，以蜗杆副以后就只有原来的1/96了，而分度蜗轮的转角误差则将1：1的直接反映到了工件上，所以，要尽量提高蜗杆副的精度。第二节影响加工精度的主要因素3.刀具误差是指刀具的制造误差和尺寸磨损，它们对工件加工精度的影响，随刀具的种类而异。第二节影响加工精度的主要因素一般刀具（如普通车刀、平面铣刀等）的制造误差对工件加工精度没有直接影响。但当这些刀具与工件之间的相对位置调整好后，在加工过程中，刀具的磨损将会影响加工精度。成形刀具（如成形车刀、成形铣刀等）的制造误差和尺寸磨损，都会影响工件的形状精度和尺寸精度。定尺寸刀具（如钻头、铰刀、丝锥等）的制造误差和尺寸磨损，均会影响工件的尺寸精度。刀具安装不正确、刃磨不对称，也会影响工件的尺寸精度。第二节影响加工精度的主要因素4.夹具误差是指夹具的定位元件、导向元件及夹具体等的加工误差和装配误差。它对被加工零件的位置误差影响较大，其次是影响尺寸误差和形状误差。夹具的磨损是缓慢的，故对加工误差的影响不太明显。另外，夹紧变形也会造成工件的加工误差。第二节影响加工精度的主要因素5.调整误差在机械加工的每一道工序中，总是要对工艺系统进行调整，但调整总不可能绝对准确，也就带来了一些原始误差，即调整误差。加工中，因工件的生产批量和加工精度的不同，其调整方法亦不同。如大量生产时，常用样件、样板、靠模等调整工艺系统；单件小批生产时，则多采用试切法来调整。不同的调整方法，有不同的误差来源。第二节影响加工精度的主要因素调整误差包括：（1）试切法调整误差（2）用调整法调整误差第二节影响加工精度的主要因素（1）试切法调整试切法调整的误差来源有：①测量误差②进给机构的位移误差③最小切削厚度极限的影响第二节影响加工精度的主要因素①测量误差测量工具的制造误差、读数误差及测量温度、测量力的变化所引起的误差。第二节影响加工精度的主要因素②进给机构的位移误差在试切中，由于低速微量进给，常会出现进给机构的“爬行”现象，其结果是实际进给量比转动刻度盘的数值要偏大或偏小些，造成加工误差。第二节影响加工精度的主要因素③最小切削厚度极限的影响精加工时，试切的最后一刀余量总是很小的，当达到切削厚度的极限值时，则刀具只起挤压而不起切削作用。但正式切削时，加工余量较大，刀具正常切削，因此，工件尺寸就与试切时不同，产生了尺寸误差。第二节影响加工精度的主要因素（2）用调整法调整误差①用定程机构调整在半自动机床、自动机床和自动线上，广泛采用行程挡块、靠模、凸轮等机构来保证加工精度。这些机构的制造精度和刚度以及与之配合使用的离合器、控制阀等的灵敏度，就是影响调整误差的主要原因。第二节影响加工精度的主要因素②用样件或样板调整在各种仿形机床、多刀机床和专用机床加工中，常采用样板或样板来调整刀具、机床与工件之间的相对位置。此时，样板或样板的制造误差、安装误差和对刀误差