【正文】 加工中心 （ MC） 工業(yè)機(jī)器人 （ Industrial Robot） 技術(shù) 自適應(yīng)控制機(jī)床 （ Adaptive Control Machine Tools） 計(jì)算機(jī)輔助制造 （ Computer Aided Manufacturing－ CAM） 計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床 （ Computerized Numerical Control－ CNC） 20 機(jī)械制造新技術(shù)： 可變制造系統(tǒng) 柔性制造單元 數(shù)字化制造 無(wú)人化機(jī)械制造廠 現(xiàn)階段： 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展 （ e制造 、 網(wǎng)絡(luò)控制 、分子開(kāi)關(guān) ） 工業(yè)生產(chǎn)追求更大的投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益 智能制造 （ IMT） 、 并行工程 （ CE） 、 精節(jié)生產(chǎn)（ LP） 敏捷制造 （ AM） 、 綠色制造 、 柔性制造 （ FMS） 、 虛擬制造 、 超精加工 （ KDP晶體 ） 、納米技術(shù) 、 分子自組裝技術(shù) （ 化學(xué) 、 生物 ） 生物加工的純銅微齒輪 21 三、 影響位置精度的主要因素與控制 刀具切削成形面 刀具切削成形面 相互重（接）合的表面之間 有精度關(guān)系的表面之間 工件加工面 工件加工面 位置精度要求 機(jī)床幾何精度 一次裝夾： 如在龍門(mén)銑床、加工中心上加工箱體零件 采用成形運(yùn)動(dòng)法時(shí)，位置精度的獲得與裝夾方式有關(guān) 22 直接裝夾： 如用外圓定位在車床上加工齒輪內(nèi)孔后，再在插 床上加工鍵槽 工件基準(zhǔn)面 機(jī)床安裝面 工件加工面 刀具切削成形面 位置精度要求 刀具切削成形面 工件加工面 位置精度要求 機(jī)床幾何精度 機(jī)床幾何精度 23 找正裝夾： 如在車床上加工與外圓同軸度要求很高的內(nèi)孔 工件基準(zhǔn)面 機(jī)床安裝面 刀具切削成形面 工件加工面 位置精度要求 機(jī)床幾何精度 可調(diào)支承 找正精度 刀具切削成形面 工件加工面 位置精度要求 機(jī)床幾何精度 找正精度 24 夾具裝夾： 非成形運(yùn)動(dòng)法： 檢測(cè)精度 工件基準(zhǔn)面 機(jī)床安裝面 刀具切削成形面 工件加工面 位置精度要求 機(jī)床幾何精度 夾具安裝面 對(duì)刀導(dǎo)引精度 （找正精度） 夾具定位面 夾具安裝精度 夾具制造精度 裝夾精度 刀具切削成形面 工件加工面 位置精度要求 機(jī)床幾何精度 對(duì)刀導(dǎo)引精度 （找正精度） 25 機(jī)床的制造誤差 、 安裝誤差以及在使用過(guò)程中精度保持性被破壞等原因 ， 都將會(huì)產(chǎn)生 機(jī)床幾何誤差 ，進(jìn)而引起機(jī)械加工誤差 。 以車床為例，導(dǎo)軌誤差可能引起工件的截面尺寸變化，且影響軸向形狀： 1）導(dǎo)軌誤差形式及其影響 Δ x 雙導(dǎo)軌間在鉛垂方向 的平行度 Δn nBHxR ?????33 （ 2） 機(jī)床直線運(yùn)動(dòng)精度 主要取決于機(jī)床導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，也和導(dǎo)軌裝配質(zhì)量和不均勻磨損有關(guān)。如果僅考慮機(jī)床幾何誤差的影響 ， 試分析產(chǎn)生以上誤差的主要原因 。 54 題 6：試分析在車床上加工一批工件的外圓柱面 產(chǎn)生圖示三種形狀誤差的主要原因。 由 xi / ? 值查表 進(jìn)一步 計(jì)算 。試計(jì)算不合格品率，并分析不合格品產(chǎn)生的可能原因，指出減少不合格品的措施。 加工表面粗糙度可達(dá) Rz 86 研磨 濕式研 加研磨劑（磨粒加煤油、機(jī) 油、油酸等），以滾動(dòng)切削 為主， Rz 干式研 磨粒固定在研具上，滑 動(dòng)切削， Rz 拋光研 濕式研后進(jìn)行。 加工硬化通常用硬化程度 Δ H 和硬化層深度 Δhd 來(lái)衡量 : 硬化程度 Δ H 為 式中 H0— 基體的顯微硬度 ， HV H — 硬化層顯微硬度， HV %1000??? HHH硬化層深度 Δhd 是指加工硬化層深入基體的距離，以 μm計(jì) 表 91 （ 2）影響加工硬化的因素及控制措施 材料硬度越低，塑性增大， ΔH 和 Δhd越大 使用性能好的切削液，可改善工件的切削加工性 工件方面 切削條件 刀具方面 選擇較大的 γο ， 減少切削變形，使 ΔH 和 Δhd均減小 選擇較大的 αο，減少后刀面的摩擦，使加工硬化減小 減小刃口鈍圓半徑 rn，減小擠壓摩擦，使硬化層深度減小 適當(dāng)控制后刀面磨損 VB 提高刃磨質(zhì)量，減小硬化 合理選擇切削用量，可減輕加工硬化 選較高的切削速度 vc 和較小的 f 切削深度的影響不大 92 2. 殘余應(yīng)力 3. （ 1）機(jī)械加工中殘余應(yīng)力的產(chǎn)生 ① 局部高溫塑性變形 使表層產(chǎn)生殘余 拉應(yīng)力 ， ② 嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)裂紋 ② 局部冷態(tài)塑性變形 切削時(shí)，表層產(chǎn)生拉伸冷 ③ 態(tài)塑變形，將使表層產(chǎn)生 ④ 殘余 拉應(yīng)力 ；反之，產(chǎn)生 ⑤ 殘余 壓應(yīng)力 ③ 局部金相組織變化 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織 ， 表 層體積欲減小 ， 受到基體拉 伸 ， 產(chǎn)生殘余 拉應(yīng)力 93 由正變?yōu)樨?fù)時(shí)，可使表層殘余拉應(yīng)力逐漸減?。? 前角為較大負(fù)值且切削用量合適時(shí)，可得殘余壓應(yīng)力 VB值增大，切削溫度升高，使加工表面呈殘余拉應(yīng)力，同時(shí)使殘余拉應(yīng)力層深度加大 塑性越大，切削加工后產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力越大 脆性材料的加工表面易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 vc增大，熱應(yīng)力為主，使殘余應(yīng)力增大，但深度減小 f 增加，殘余拉應(yīng)力增大，但壓應(yīng)力將向里層移動(dòng) αp 對(duì)殘余應(yīng)力的影響不顯著 （ 2）影響殘余應(yīng)力的因素及控制措施 刀具前角 γ0 刀具后刀面磨損 工件材料 切削條件 94 3. 磨削燒傷與裂紋及其控制措施 磨削工件時(shí)，當(dāng)工件表面層溫度達(dá)到或超過(guò)金屬材料的相變溫度時(shí)，表層金屬材料的金相組織將發(fā)生變化，表層顯微硬度也相應(yīng)變化，并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微裂紋，同時(shí)出現(xiàn)彩色氧化膜，這種現(xiàn)象稱磨削燒傷。 98 （ 3）減輕磨削燒傷、裂紋的途徑 減少熱量的產(chǎn)生 加速熱量的傳出 ① 選擇合理的磨削用量 減小磨削深度 ap ， 直至進(jìn)行無(wú)進(jìn)給光磨 增大進(jìn)給量 f， 減少砂輪和工件表面的接觸時(shí)間 ,以免升溫 。當(dāng)?shù)诙巫叩稌r(shí)，刀具就將在有振紋的表面上切削，使得切削厚度發(fā)生變化，導(dǎo)致切削力作周期性地變化，這種效應(yīng)稱 再生效應(yīng) 。主偏角車刀車外圓 μ = 0 Ⅱ ） 合理選擇切削用量 增大 f 、 vc， 減小 ap， 避開(kāi)振動(dòng)易發(fā)區(qū) Ⅲ ）合理選擇刀具參數(shù) 加大主偏角 kr 、前角 γ0，減少切削力； 適當(dāng)減小后角 α 0，增大摩擦阻尼 117 Ⅱ ） 合理選擇切削用量 增大 f 、 vc， 減小 ap， 避開(kāi)振動(dòng)易發(fā)區(qū) Ⅲ ）合理選擇刀具參數(shù) 加大主偏角 kr 、前角 γ0，減少切削力； 適當(dāng)減小后角 α 0，增大摩擦阻尼 例如： 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。主偏角車刀車外圓 μ = 0 115 例如： 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。它嚴(yán)重地影響機(jī)械加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)率。 磨削裂紋的方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，并且與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。 90 切削溫度的影響 當(dāng)切削溫度低于相變點(diǎn)時(shí)，表層將被弱化， 硬度將降低；若溫度高于時(shí)將產(chǎn)生相變。 這些變化的不穩(wěn)定因素會(huì)引起加工系統(tǒng)的自激振動(dòng)，使相對(duì)位置變化的振幅加大，導(dǎo)致背吃刀量變化，造成表面粗糙度值加大。 由圖例可見(jiàn)， 刀具磨損引起軸頸加工尺寸的變值系統(tǒng)誤差； 尺寸分布近似為平頂分布，實(shí)際上隨機(jī)誤差 ?? 66 ??? 采用單值點(diǎn)圖分析，可把變值系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差區(qū)分開(kāi)，便于通過(guò)誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ鞣N系統(tǒng)誤差，使加工精度得到提高。 3σ 6 σ 的大小代表了某種加工方法在一定條件下所能達(dá)到的精密度 一般情況下，有 T??6正態(tài)分布函數(shù)為： xxFxxx de21)(221 ?????? ?????? ???令： ?xxz ??則有 zz de21)( z02z 2?? ??表 1x x ( z ) 0 y 2x 不同 值的分布曲線 x ?不同 值的正態(tài)分布曲線 0?x66 nxxnii??? 1Ms xxΔ ??? ??????nii nxxΔ12R /66 ?加工實(shí)測(cè)平均尺寸 常值系統(tǒng)誤差 隨機(jī)誤差 對(duì)一批零件 實(shí)驗(yàn)分布曲線 與 正態(tài)分布曲線 相符合 設(shè)計(jì)要求基本尺寸 2m inm axMxx ??ii xx ????? sM任一零件的尺寸可表示為： xx ii ???x ? R=6 ? x ? s xM T xmin xmax δ i xi y 67 分布曲線的用途 ① 分析系統(tǒng)誤差的大小和方向 ② 分析隨機(jī)誤差因素對(duì)加工精度 ③ 的影響 ③ 分析各尺寸范圍內(nèi)零件的百 ④ 分比 ⑥ 分析減少?gòu)U品率的有效方法 ④ 預(yù)估產(chǎn)生廢品的可能性 MxxRΔSΔ⑤ 分析工序能力等級(jí) ?6PTC ?查表 68 ① 分析系統(tǒng)誤差的大小和方向 ② 分析隨機(jī)誤差因素對(duì)加工精度的影響 ③ 分析各尺寸范圍內(nèi)零件的百分比 ⑥ 分析減少?gòu)U品率的有效方法 ④ 預(yù)估產(chǎn)生廢品的可能性 例： 加工一批 ? 20? mm 小軸，加工后實(shí)測(cè)平均尺寸為 ? mm， 屬正態(tài)分布 , ? = mm， 試分析其加工誤差情況。 50 b） 切削力變化時(shí)對(duì)加工精度的影響 原因： 切削余量不均，工件材質(zhì)變化等 結(jié)果： 形狀誤差，尺寸分散 誤差復(fù)映現(xiàn)象 工件加工前的誤差 ΔB 以類似的形式反映到加工后的工件上去，造成加工后的誤差 ΔW。 mm20 ???41 1 采用什么定位元件？ 42 題 2：車床上車削軸類零件的外圓 A和臺(tái)肩面 B， 如圖 。 以車床為例，導(dǎo)軌誤差可能引起工件的截面尺寸變化，且影響軸向形狀： 1）導(dǎo)軌誤差形式及其影響 Δ y Δy 導(dǎo)軌在鉛