【正文】 1 第 5章 機(jī)械加工精度 本章要點(diǎn) 影響加工誤差的因素 加工誤差的綜合分析 機(jī)械加工精度的概念 獲得加工精度的方法 2 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 5章 機(jī)械加工精度 Analysis and Control of Machining Accuracy 概述 Introduction to Machining Accuracy 3 機(jī)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(jī)械加工精度的概念 ◆ 加工精度： 零件加工后實(shí)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(shí)際值與理想值之差 常用加工誤差的大小來(lái)評(píng)價(jià)加工精度的高低 加工誤差越小，加工精度越高 5 機(jī)械加工精度的概念 加工誤差分類(lèi) 從誤差是否被人們掌握來(lái)分，可分為 系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差 (又稱(chēng)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(méi)有掌握規(guī)律的誤差 ， 為 隨機(jī)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(xiàn)性規(guī)律變化 ， 也可按非線(xiàn)性規(guī)律變化 。 從誤差是否與切削狀態(tài)有關(guān)來(lái)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(chēng)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(chēng)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(fù)雜 4）自動(dòng)控制法 切削測(cè)量補(bǔ)償調(diào)整 （ 2）獲得形狀精度的方法 1）軌跡法 利用刀尖運(yùn)動(dòng)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(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來(lái)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(chēng)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(guò)程有關(guān)的原始誤差 (動(dòng)誤差 ) 原理誤差 定位誤差 調(diào)整誤差 刀具誤差 夾具誤差 機(jī)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(cè)量誤差 工件殘余應(yīng)力引起的變形 工件相對(duì)于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差 工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的誤差 主軸回轉(zhuǎn)誤差 導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差 傳動(dòng)誤差 原始誤差 —— 原始誤差分類(lèi) 圖 原始誤差構(gòu)成 11 影響加工精度的因素 ◆ 理論方法： 運(yùn)用物理學(xué)和力學(xué)原理，分析研究某一個(gè)或某幾個(gè)因素對(duì)加工精度或表面質(zhì)量的影響。 ◆ 試驗(yàn)方法： 通過(guò)試驗(yàn)或測(cè)試，確定影響各因素與加工質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)系。 ◆ 統(tǒng)計(jì)分析方法： 運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法，根據(jù)被測(cè)質(zhì)量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行分析和控制。 物理方法 數(shù)學(xué)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(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)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(kāi)線(xiàn)齒輪 例 1： 在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復(fù)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(jī)床誤差 誤差敏感方向 ? 工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同 ,對(duì)加工精度的影響程度也不同 . 對(duì)加工精度影響最大的方向，稱(chēng)為誤差敏感方向。 ? 誤差敏感方向一般為已加工表面過(guò)切削點(diǎn)的法線(xiàn)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(dǎo)軌誤差 14 機(jī)床誤差 ? 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)線(xiàn)對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)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(dòng)、端面圓跳動(dòng)和傾角擺動(dòng)三種基本型式（圖 57）。 b）端面圓跳動(dòng) a）徑向圓跳動(dòng) c）傾角擺動(dòng) 圖 57 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 主軸回轉(zhuǎn)誤差 15 機(jī)床誤差 ◆ 主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響 ★ 主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（鏜孔） 考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在 X方向上作簡(jiǎn)諧直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為 2e。則刀尖的坐標(biāo)值為： e 圖 58 徑向跳動(dòng)對(duì)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(dòng)對(duì)車(chē)外圓精度影響 1 3 機(jī)床誤差 仍考慮最簡(jiǎn)單的情況 ， 主軸回轉(zhuǎn)中心在 X方向上作簡(jiǎn)諧直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) ， 其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同 ， 幅值為 2e。 則刀尖運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)諧直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) , 其頻率為主軸轉(zhuǎn)速兩倍 ，被車(chē)外圓形狀如何 ？ ? 結(jié)論： 主軸 徑向跳動(dòng)影響加工表面的圓度誤差 e ★ 主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（車(chē)外圓） 17 機(jī)床誤差 ★ 主軸端面圓跳動(dòng)對(duì)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(shí) ， 產(chǎn)生螺距周期性誤差 。 ★ 主軸傾角擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響 ?與主軸 徑向跳動(dòng)影響類(lèi)似 ， 不僅影響圓度誤差 ，而且影響圓柱度誤差 。 18 A B 機(jī)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(dòng)體形狀及尺寸誤差 圖 5100 軸徑不圓引起車(chē)床主軸徑向跳動(dòng) ★ 滑動(dòng)軸承 ?鏜床（圖 5110） —— 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng) 圖 5110 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng) ★ 滾動(dòng)軸承 ?車(chē)床（圖 5100） —— 軸徑不圓引起車(chē)床主軸向跳動(dòng)（注意其頻率特性） ?靜壓軸承 —— 對(duì)軸承孔或軸徑圓度誤差起 均化 作用 19 機(jī)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(xiàn)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(xiàn)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(duì)主軸軸向竄動(dòng)的影響 20 ◎ 導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理想運(yùn)動(dòng)方向的偏差 ◎ 包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線(xiàn)