过程装备制造与检测(化机课程用)教案PPT第1章PPT文件格式下载.ppt

1、机床、夹具和刀具在制造时产生的误差；使用中的调整和磨损误差。1、原理误差：由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓而产生的。、原理误差：2、机床的几何误差：、机床的几何误差：机床的制造误差、磨损和安装误差机床的制造误差、磨损和安装误差主轴误差圆柱面的成形 圆柱面拉刀拉削内孔在铣床上用模数铣刀加工渐开线齿轮 用齿轮滚刀滚切齿轮 主轴的回转误差：由于各种因素的影响，主轴回转时的实际轴线相对其理想的回转 轴发生偏移，该偏移量称为主轴的回转误差。主轴的回转精度：主轴的实际轴线相对其理想的回转轴在误差敏感方向误差敏感方向上的最大变 动量。主轴的回转误差基本形式：轴向窜动 径向跳动 倾角摆动 导轨误差影响

2、主轴的回转误差的因素：轴承孔和轴颈表面的几何形状误差；配合面的质量、间隙、油膜的变化、表面的磨损等滑动轴承滑动轴承：工件回转类机床，主轴颈误差直接传给工件，导致工件的圆度误差，轴 承孔误差影响小 刀具回转类机床，轴承孔的主轴颈圆度误差直接传给工件，主轴颈误差 影响小滚动轴承：滚动轴承：滚动轴承的精度、轴承配合件的精度提高主轴的回转精度的途径：设计和制造高精度的主轴部件 使回转精度不依赖于机床主轴导轨的作用：确定主要部件相对位置的基准；部件运动的基准。（由若干平面组成，形状误差是垂直面或水平面的直线度误差）导轨的直线度误差引起的加工误差导轨的直线度误差引起的加工误差：导轨在水平面内的直线度误差将

3、直接影响到加导轨在水平面内的直线度误差将直接影响到加 工精度；导轨在垂直面内的直线度误差影响很小，可以忽略。工精度；前后前后导轨在垂直平面内的平行度误差引起的加工误差：导轨在垂直平面内的平行度误差引起的加工误差：需要控制。机床安装引起的机床安装引起的导轨几何精度；导轨几何精度；导轨的磨损引起的几何精度导轨的磨损引起的几何精度传动链误差图2-7 滚齿机传动链减少传动链误差的途径：减少传动链中的元件数，即缩短传动链误差来源；提供传动元件（特别是终端传动元件）的制造和装配精度；减少传动链中的传动间隙；采用校正装置 机床的泛成运动由机床传动系统中有关传动链传动链来实现，传动链的误差将会影响被加工表面的

4、精度。定程误差定义：工作台的位置移动引起的位移偏移量，主要影响尺寸精度和表面间的位 置精度。误差来源：机床的进给传动机构和定程装置。减少定程误差的措施：高精度机床；专用测量装置3、装夹误差和夹具误差：、装夹误差和夹具误差：主要影响加工表面间的位置精度。4、刀具误差、刀具误差刀具误差：主要是刀具的制造和磨损误差 对加工精度的影响：刀具不同，影响也不同 如：如：単刃刀具：制造误差对加工精度没有直接影响 成形刀具：刀刃的形状误差、装夹误差等直接影响加工精度 注意：任何刀具使用后都会磨损，将影响到加工精度。5、调整误差：、调整误差：由于调整不准确带来的误差，调整方式不同，误差来源也不同。三三.工艺系统

5、的受力变形引起的加工误差工艺系统的受力变形引起的加工误差图2-8 在顶尖间加工棒料的变形1、基本概念、基本概念定义定义：在切削过程中，工艺系统在切削力、惯性力、重力、夹紧力等作用下引 起的工艺系统变形称为工艺系统受力变形工艺系统受力变形。静刚度静刚度K：物体上的作用力F与由此力引起的在作用方向上的变形量Y的比值。柔度柔度W：刚度的倒数。图2-9 车削时作用在刀具上和工件上的力 工艺系统的刚度越大，柔度越小，工艺系统受力变形越小，引起的加工误差也越小。工艺系统的刚度例例2、工艺系统受力变形对加工精度的影响、工艺系统受力变形对加工精度的影响切削力作用点位置不同引起的误差图2-20 工艺系统的位移随

6、施力点位置的变化工件刚度好时的情况：工件刚度好时的情况：切削点处的变形量切削点处工艺系统的总变形量切削点处工艺系统的刚度工艺系统变形量主要取决于机床、刀于机床、刀具、夹具具、夹具根据误差情况得出可能的工件形状根据误差情况得出可能的工件形状 两头大，中间小两头大，中间小图2-22 工艺系统的位移随施力点位置的变化工件刚度很差时的情况：工件刚度很差时的情况：切削点处工件的变形量、工艺系统变形量工艺系统变形量主要取决于工件变形量的工件变形量的大小大小根据误差情况得出可能的工件形状根据误差情况得出可能的工件形状 两端小、中间大、似腰鼓形两端小、中间大、似腰鼓形一般情况一般情况工艺系统变形量主要取决于机

7、床、刀具夹具和工件变形量的大小机床、刀具夹具和工件变形量的大小工艺系统刚度 工艺系统的刚度随切削力作用点位置的不同而不同，加工后工件各截面的尺寸也不同，导致工件的形状误差（如锥度、鼓形和鞍形等）。误差复映图2-23 毛坯误差的复映定义定义：在切削过程中，由于毛坯的形状误差，使工件在的切削深度不断变化，切削深度大时，切削力切削深度大时，切削力大大，产生的位移也大；反之亦然，导致毛坯的误差仍然部分保留部分保留在工件上，这种现象称为误差复映。误差复映。原因：工件的加工余量和材料硬度不均导致切削力切削力的变化。误差复映系数1、表示了加工误差与毛坯误差之间的关系，并定量的反映了毛坯误差加工后的减小程度；

8、2、工艺系统刚度越大，复映在工件上的误差越小3、n次走刀后，总的误差复映系数可以下降。1、毛坯的形状误差，只要因切削深度不均引起切削力变化的，都会有一定的误差复映现象；2、一般情况下，通过2-3次走刀后，加工误差都会下降到允许范围。当工艺系统刚度很高时，只需在粗 加工时考虑误差的复映情况；工艺系统刚度很低时，误差复映是加工精度的主要影响因素；3、大批量生产时，由于毛坯的误差情况复杂，易导致“尺寸分散”现象，应具体分析。其它作用力产生的加工误差1）传动力的影响）传动力的影响图2-24 用单拨销传动时的受力分析单爪拨盘引起的工件形状误差，在精密零件加工时不容忽视。采取措施：采用双拨盘，使两头产生的

9、传动力相互平衡。2）惯性力的影响）惯性力的影响3）夹紧力的影响）夹紧力的影响4）自重的影响）自重的影响主要影响：主要影响：主要是离心力的作用，引起工艺系统的受力变形的变化，造成圆柱度误差。加配重；降低转速。图2-25 套筒夹紧变形误差图2-26 机床部件和工件自重引起的误差主要影响：产生平面度、圆柱度误差采取措施：调整机床靠模板；调整零件的支撑位置。3、减小工艺系统受力变形的途径、减小工艺系统受力变形的途径提高工艺系统刚度1）合理设计零部件结构和截面形状）合理设计零部件结构和截面形状2）改善工艺系统中零件连接面的表面质量，提高接触刚度）改善工艺系统中零件连接面的表面质量，提高接触刚度具体实施：

10、具体实施：降低连接面的表面粗糙度和 提高几何形状精度；预加载荷，消除配合面的间隙。图2-26 铣床主轴部件预加载荷3）设置辅助支撑）设置辅助支撑图2-27 转塔车床提高刀架刚度图2-27 用辅助支撑提高工件刚度作用：作用：可提高工件和工艺系统的刚度具体实施：装夹时尽量缩短切削力作用点与支撑点位置4）采用合理的装夹方式和加工方式）采用合理的装夹方式和加工方式转移或补偿弹性变形选择合适工艺参数选择合适的切削用量及刀具的几何参数；减少由不平衡力引起的惯性力；减小切削力的变化。图2-28 弹性补偿四四.工艺系统的热变形工艺系统的热变形热源内部热源外部热源切削热摩擦热环境热辐射1、概述、概述工艺系统在温

11、度升高的时候会因为变形使相对位置工艺系统在温度升高的时候会因为变形使相对位置发生改变而影响加工精度，且达到总误差的发生改变而影响加工精度，且达到总误差的50，特别是精密加工可到特别是精密加工可到70。工艺系统热变形对精加工和大件加工有重要影响工艺系统热变形对精加工和大件加工有重要影响热源热源切削热是刀具和工件热变形的主要热源，对加工精切削热是刀具和工件热变形的主要热源，对加工精度的影响尤为直接度的影响尤为直接摩擦热是机床热变形的主要热源摩擦热是机床热变形的主要热源二次热源二次热源热平衡热平衡温度场、稳定温度场、非稳定温度场温度场、稳定温度场、非稳定温度场2、机床热变形对加工精度的影响、机床热变

12、形对加工精度的影响机床在工作中受到多种热源的影响，但由于机床的结构和工作条件相差很大，变形形式也是多样的：机床空转的热学特性是精密机床质量的重要指标垂直方向安装的车床车床主轴箱热变形对加工精度影响大批量生产精密零件时，要求在机床热平衡后进行3、刀具热变形对加工精度的影响、刀具热变形对加工精度的影响刀具的主要热源是切削热由于刀具的体积和热容量小，一般情况对加工精度影响不明显，但加工细长轴时，其热伸长对加工精度有明显影响4、工件热变形对加工精度的影响、工件热变形对加工精度的影响影响因素：切削热、外部热源、工件的结构和尺寸及材料均匀受热影响尺寸精度；不均匀受热影响形状精度5、减小工艺系统热变形的途径

13、、减小工艺系统热变形的途径改进机床结构采用非金属材料作机床零部件强制冷却，控制温升采用人工辅助热源，提高热态加工精度采用热变形自动补偿元件控制环境温度五五.工件残余应力引起的变形工件残余应力引起的变形工件各部分受热不均或受热后冷却速度不同而引起工件冷态受力较大而引起机械加工带来1、产生残余应力的主要原因、产生残余应力的主要原因图2-29 铸件因残余应力而引起的变形图2-20 校直而引起残余应力2、减小残余应力及其引起变形的措施、减小残余应力及其引起变形的措施增设消除残余应力的工序 合理设计零件结构 合理安排工艺过程 第二节第二节 加工误差的统计分析法与机械加工经济精度加工误差的统计分析法与机械

14、加工经济精度一一.加工误差的种类加工误差的种类加工误差系统误差偶然误差如毛坯不均匀或硬度不一致的毛坯误差复映常值系统误差常值系统误差如铰刀的直径误差如铰刀的直径误差规律性变化的系统误差规律性变化的系统误差如刀具磨损随着加工顺序有规律变化如刀具磨损随着加工顺序有规律变化二二.加工误差的统计分析法加工误差的统计分析法分布曲线法 点图法加工孔：再提高一点加工精度，则成本大大增加加工误差即使大幅度增加，成本降低很少 则该种加工方法较为经济图2-34 加工误差与加工成本的关系经济加工精度：是在正常的加工条件下（即采用符合质量标准的设备、工艺装备，使用标准技术等级的工人及不延长加工时间等）所能保证的加工精度。表中数据供参考三三.机械加工经济精度机械加工经济精度（P251）第三节第三节