【正文】 1 第 5章 機械加工精度 本章要點 影響加工誤差的因素 加工誤差的綜合分析 機械加工精度的概念 獲得加工精度的方法 2 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 5章 機械加工精度 Analysis and Control of Machining Accuracy 概述 Introduction to Machining Accuracy 3 機械加工精度的概念 尺寸精度 形狀精度 位置精度 通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)， 位置公差限制在尺寸公差內(nèi) 通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高 表面粗糙度 波度 紋理方向 傷痕 （劃痕、裂紋、砂眼等） 加工精度 表面質(zhì)量 表面幾何形狀精度 表面缺陷層 表層加工硬化 表層金相組織變化 表層殘余應(yīng)力 加工質(zhì)量 4 機械加工精度的概念 ◆ 加工精度： 零件加工后實際幾何參數(shù)與 理想幾何參數(shù) 接近程度。 符合程度愈高，加工精度愈高。 ◆ 加工誤差： 實際值與理想值之差 常用加工誤差的大小來評價加工精度的高低 加工誤差越小，加工精度越高 5 機械加工精度的概念 加工誤差分類 從誤差是否被人們掌握來分，可分為 系統(tǒng)誤差和隨機誤差 (又稱偶然誤差 )。 凡是誤差的大小和方向均已掌握 ， 則為 系統(tǒng)誤差 。 凡是沒有掌握規(guī)律的誤差 ， 為 隨機誤差 。 系統(tǒng)誤差又可以分為 常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差 。 常值系統(tǒng)誤差的數(shù)值是不變的 ， 變值系統(tǒng)誤差是誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化 ， 可按線性規(guī)律變化 ， 也可按非線性規(guī)律變化 。 從誤差是否與切削狀態(tài)有關(guān)來分 ， 可分為 靜態(tài)誤差與切削狀態(tài)誤差 。 工藝系統(tǒng)在不切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差 ， 通常稱之為 靜態(tài)誤差 。 工藝系統(tǒng)在切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差 ， 通常稱之為 切削狀態(tài)誤差 。 6 獲得加工精度的方法 （ 1）獲得尺寸精度的方法 1）試切法 用于單件小批生產(chǎn) 2）調(diào)整法 用于成批大量生產(chǎn) 3）定尺寸刀具法 生產(chǎn)率高，刀具制造復雜 4）自動控制法 切削測量補償調(diào)整 （ 2）獲得形狀精度的方法 1）軌跡法 利用刀尖運動軌跡形成工件表面形狀 2）成形刀具法 由刀刃的形狀形成工件表面形狀 3）展成法 由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀 （ 3）獲得相互位置精度的方法 主要由機床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來保證 7 （ 1）獲得尺寸精度的方法 1）試切法 用于單件小批生產(chǎn) 8 （ 1）獲得尺寸精度的方法 2）調(diào)整法 用于成批大量生產(chǎn) 9 （ 1）獲得尺寸精度的方法 2）調(diào)整法 用于成批大量生產(chǎn) 10 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 。 影響加工精度的因素 原始誤差 與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差 ) 與工藝過程有關(guān)的原始誤差 (動誤差 ) 原理誤差 定位誤差 調(diào)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(yīng)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(zhuǎn)誤差 導軌導向誤差 傳動誤差 原始誤差 —— 原始誤差分類 圖 原始誤差構(gòu)成 11 影響加工精度的因素 ◆ 理論方法： 運用物理學和力學原理，分析研究某一個或某幾個因素對加工精度或表面質(zhì)量的影響。 ◆ 試驗方法： 通過試驗或測試，確定影響各因素與加工質(zhì)量指標之間的關(guān)系。 ◆ 統(tǒng)計分析方法： 運用數(shù)理統(tǒng)計原理和方法，根據(jù)被測質(zhì)量指標的統(tǒng)計性質(zhì)，對工藝過程進行分析和控制。 物理方法 數(shù)學方法 研究加工質(zhì)量的方法 12 加工原理誤差是指采用了近似的成型運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。 加工原理誤差 式中 R —— 球頭刀半徑； h —— 允許的殘留高度 。 例 2： 用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開線齒輪 例 1： 在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復雜形面零件 (圖 550) S h 圖 550 空間曲面數(shù)控加工 8S R h? ? ?加工原理誤差 13 機床誤差 誤差敏感方向 ? 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。 ? 誤差敏感方向一般為已加工表面過切削點的法線方向。 ? 圖 56： 202YYRR??? （ 41） XRX? ? ?（ 42） 顯然： XYRR? ?? ?ΔR ΔY 圖 56 誤差敏感方向 Ｏ Y X a） Ｏ Y X b） 導軌誤差 14 機床誤差 ? 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn)線對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。 ? 為便于研究，可將主軸回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向圓跳動、端面圓跳動和傾角擺動三種基本型式（圖 57）。 b）端面圓跳動 a）徑向圓跳動 c）傾角擺動 圖 57 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 主軸回轉(zhuǎn)誤差 15 機床誤差 ◆ 主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響 ★ 主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（鏜孔） 考慮最簡單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在 X方向上作簡諧直線運動，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為 2e。則刀尖的坐標值為： e 圖 58 徑向跳動對鏜孔精度影響 式中 R —— 刀尖回轉(zhuǎn)半徑； θ—— 主軸轉(zhuǎn)角。 ( ) c o ss i nX R eYR?????（ 52） 顯然，式（ 52）為一橢圓。 16 圖 59 徑向跳動對車外圓精度影響 1 3 機床誤差 仍考慮最簡單的情況 ， 主軸回轉(zhuǎn)中心在 X方向上作簡諧直線運動 ， 其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同 ， 幅值為 2e。 則刀尖運動軌跡接近于正圓 （ 圖 59） 。 ◎ 思考：主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡諧直線運動 , 其頻率為主軸轉(zhuǎn)速兩倍 ，被車外圓形狀如何 ？ ? 結(jié)論： 主軸 徑向跳動影響加工表面的圓度誤差 e ★ 主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（車外圓） 17 機床誤差 ★ 主軸端面圓跳動對加工精度的影響 ?被加工端面不平 ， 與圓柱面不垂直； ?加工螺紋時 ， 產(chǎn)生螺距周期性誤差 。 ★ 主軸傾角擺動對加工精度的影響 ?與主軸 徑向跳動影響類似 ， 不僅影響圓度誤差 ，而且影響圓柱度誤差 。 18 A B 機床誤差 ◆ 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 內(nèi)外滾道圓度誤差 、 滾動體形狀及尺寸誤差 圖 5100 軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動 ★ 滑動軸承 ?鏜床（圖 5110） —— 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動 圖 5110 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動 ★ 滾動軸承 ?車床（圖 5100） —— 軸徑不圓引起車床主軸向跳動（注意其頻率特性） ?靜壓軸承 —— 對軸承孔或軸徑圓度誤差起 均化 作用 19 機床誤差 ◆ 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 ★ 推力軸承 滾道端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差 （ 圖 5120） ★ 其他因素 軸承孔 、 軸徑圓度誤差；軸承孔同軸度誤差；軸肩 、 隔套 端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差；裝配質(zhì)量等 a） b） Δ≈0 Δ 圖 5120 止推軸承端面誤差對主軸軸向竄動的影響 20 ◎ 導軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的偏差 ◎ 包括：導軌在水平面內(nèi)的直線