【正文】 30 ? 機床傳動誤差對加工精度的影響 齒輪機床傳動鏈 z7 = z8 = 16 z1 = 64 zn = 96 z5 = z6 = 23 z3 = z4 = 23 b z2 = 16 zn1 = 1 ic e f a c d 111si nnnj j j n jjj jk k tk? ? ? ??????? ? ? ? ? ? ???????以齒輪機床傳動鏈為例： 式中 Δυn —— 傳動鏈末端元件轉(zhuǎn)角誤差； kj —— 第 j 個傳動元件的誤差傳遞系數(shù) ， 表明第 j個傳動元件對末端元件轉(zhuǎn)角誤差影響程度 ， 其數(shù)值等于該元件至末端元件的傳動比； ωn —— 傳動鏈末端元件角速度； αj—— 第 j 個傳動元件轉(zhuǎn)角誤差的初相角 。 （ 2） 幾何軸線在某一平面內(nèi)作角度擺動 若頻率和主軸回轉(zhuǎn)頻率一致，沿與平均回轉(zhuǎn)軸線垂直的各個截面看， 車削 表面是一個圓， 整體為一圓柱 ， 鏜孔 時，在垂直于主軸平均軸線的各個截面內(nèi)都形成橢圓， 整體加工出橢圓柱 。 主軸回轉(zhuǎn)誤差 b）端面圓跳動 a）徑向圓跳動 c）傾角擺動 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 ? 主軸回轉(zhuǎn)誤差概念 19 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） ≦ 5微米 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。 這 3個認證標準在內(nèi)容上是逐次包容的 。 ? 誤差敏感方向一般為已加工表面過切削點的法線方向。 4 機械加工精度 ?加工精度內(nèi)容 ： 尺寸精度 形狀精度 位置精度 ? 尺寸精度、形狀精度和位置精度三者之間關(guān)系 ： 通常 形狀公差限制在位置公差 內(nèi) ， 而 位置誤差一般限制在尺寸公差之內(nèi) 。 ? 兩者關(guān)系 ： ?加工精度的合理制定 ： 一般加工精度越高則加工成本相對越高 ， 生產(chǎn)效率則相對越低 ， 因此設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)零件的使用要求 ， 合理規(guī)定零件的加工精度 ， 工藝人員則根據(jù)設(shè)計要求生產(chǎn)條件適當?shù)墓に嚪椒ㄒ员ＷC加工誤差不超過允許范圍 ， 并盡量提高生產(chǎn)率和降低成本 。 5 工件相對于刀具運動狀態(tài)下的誤差 主軸回轉(zhuǎn)誤差 導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差 傳動誤差 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 。 9 全面質(zhì)量管理（ TQM） 一個組織以質(zhì)量為中心，以全員參與為基礎(chǔ)，通過讓顧客滿意和本組織成員及社會受益而達到長期成功的管理途徑。 14 調(diào)整誤差 ?測量誤差 ?試切時與正式切削時切削厚度不同造成的誤差 ?機床進給機構(gòu)的位移誤差 ?定程機構(gòu)誤差 ?樣件或樣板誤差 ?測量有限試件造成的誤差 ?和試切法有關(guān)的誤差 a） b） 試切法與調(diào)整法 試切法 （ 圖 a） 調(diào)整法 （ 圖 b） 15 ? 導(dǎo)軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的偏差 ? 包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度 ， 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度 ， 前后導(dǎo)軌平行度 （ 扭曲 ） ， 導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度 （ 或垂直度 ） 等 ? 導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差對加工精度的影響 ? 導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度誤差：誤差敏感方向 ， 影響顯著 ? 導(dǎo)軌垂直面內(nèi)直線度誤差：誤差非敏感方向 ， 影響小 ? 導(dǎo)軌扭曲：對加工精度的影響顯著 （ 圖 ） 導(dǎo)軌扭曲引起的加工誤差 H δ ΔR D γ B X Y ΔX 機床誤差 導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差 ? 導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差概念 BHHR ???? ???16 ? 導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線位置誤差對加工精度的影響 機床誤差 成形運動間位置誤差對外圓和端面車削的影響 f α Z Δz Δz α c） Hy R0 f X Z L f d D－Δd Δx a） b） a） c）水平面內(nèi)不平行 b)垂直面內(nèi)不平行 17 ? 影響導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的主要因素 機床誤差 ? 機床制造誤差 ? 機床安裝誤差 ? 導(dǎo)軌磨損 18 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。 ? 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） 21 機床誤差 ? 主軸端面圓跳動對加工精度的影響 (2~3微米 ） ? 對圓柱面加工沒有影響； ? 被加工端面不平 ， 與圓柱面不垂直 （ 如主軸回轉(zhuǎn)一周， 端面跳動一次 ， 加工出的端面近似螺旋面 ） ； ? 加工螺紋時 ， 產(chǎn)生螺距周期性誤差 。 ?主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形 主軸系統(tǒng)的剛度，在不同方向上往往不等，受外力作用時變形不一致。 yFk p??? 工藝系統(tǒng)受力變形 工藝系統(tǒng)受力變形引起加工誤差 37 工藝系統(tǒng)剛度計算 1 1 1 1 1jc jj d gk k k k k? ? ? ?式中 k —— 工藝系統(tǒng)剛度； kjc —— 機床剛度； kjj —— 夾具剛度； kd —— 刀具剛度； kg —— 工件剛度 。由前面公式可得： kCmg ?????? 機械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常小于 1。 ? 長度： L L t?? ? ? ??D D t?? ? ??? 直徑： 例：長 400mm絲杠 ， 加工過程溫升 1℃ ， 熱伸長量為： 工件熱變形對加工精度影響 工件均勻受熱 55 式中 ΔX —— 變形撓度； L， S —— 工件原有長度和厚度； α—— 工件材料線膨脹系數(shù)； Δt —— 溫升 。 ◆ 常值系統(tǒng)誤差 —— 其大小和方向在一次加工中均不改變 。 隨機誤差 65 ?解決途徑 ?常值性誤差： 查明大小和方向，可通過相應(yīng)的調(diào)整或檢修工藝裝備或制造人為誤差來抵消常值誤差。 ?過程： 母體 試樣 數(shù)據(jù) 作圖 結(jié)論 措施 抽樣 測定 處理 分析 研究 處理 圖 321 數(shù)據(jù)處理的過程 68 分布圖分析法 ?基本概念： ? 樣本 ： 用于抽取測量的一批工件 ? 樣本容量 n ： 抽取樣本的件數(shù)；樣本容量通常取 n = 50～ 200 ? 隨機變量 x： 任意抽取的零件的加工尺寸或偏差 ? 極差 R： 抽取的樣本尺寸或偏差的最大值和最小值之差 R=XmaxXmin ? 組距 d： 將樣本尺寸按大小順序排列，并分為 k組，組距為 d 直方圖 （ 實驗分布圖 ） 1?? kRd69 分布圖分析法 ?基本概念： ?頻數(shù) ： 同一尺寸或同一誤差組的零件數(shù)量 稱為頻數(shù)。 分布圖分析法 μ x y 0 μ2 μ3 μ1 x y 0 a） σ= σ=1 σ=2 b） μ、 σ 對正態(tài)分布曲線的影響 ? 特征值 μ、 σ（ 可用 樣本平均值 和 標準差 S估計 ） ?σ均方根偏差 ， 是決定曲線形狀的唯一參數(shù) ， 是決定分散范圍的唯一參數(shù) ， 其大小決定了 隨機誤差 的影響程度 。這就是所謂的 177。 86 0 1 2 3 4 5 6 7 樣組序號 b） 工件尺寸 公差帶T 控制限 點圖分析法 單值點圖 工件序號 c） A A′ B′ O′ O B 工件尺寸 工件尺寸 工件序號 a） 14 0 2 4 6 8 10 12 公差帶T 控制限 單值點圖 87 點圖分析法 ? 圖是順序 隨機 抽樣小樣本為基礎(chǔ) ， 通常 n=210,k=25 xR?1221 kiiSXxxkx x A Rx x A R??? ? ?? ? ??中 線上 控 制 限下 控 制 限R 圖： 1121 kiiSXRRkR D RR D R???????中 線上 控 制 限下 控 制 限A D D2 數(shù)值見教材 81頁表 28。 1）調(diào)查：取樣，測量，作直方圖和xR圖 2）分析：無異常波動，但存在較大常值系統(tǒng)誤差。 90 機床調(diào)整尺寸 式中 Lt —— 調(diào)整尺寸； L M—— 平均尺寸； Tt—— 調(diào)整公差 。 78 ◆ 非正態(tài)分布 x y 0 a） 雙峰分布 ? 雙峰分布： 兩次調(diào)整下加工的工件或兩臺機床加工的工件混在一起 x y 0 b） 平頂分布 x y 0 c） 偏向分布 ? 平頂分布： 工件瞬時尺寸分布呈正態(tài) ， 其算術(shù)平均值近似成線性變化 （ 如刀具和砂輪均勻磨損 ) ? 偏向分布： 如工藝系統(tǒng)存在顯著的熱變形 ， 或試切法加工孔時寧小勿大 ， 加工外圓時寧大勿小 幾種非正態(tài)分布 分布圖分析法 79 ◆ 形位誤差的分布 ? 差數(shù)模分布： 正態(tài)分布大于零的部分與小于零的部分對零軸線映射后的迭加如 對稱度 、 直線與平面的平行度 、 相鄰周節(jié)誤差等 ? 瑞利分布： 二維正態(tài)分布 ， 在只考慮平面向量模情況下轉(zhuǎn)換成為一維分布 ,如 同軸度 、 直線與直線平行度 、 端面圓跳動誤差等 （ 不考慮系統(tǒng)誤差 ） x y 0 差數(shù)模分布 ? 瑞利綜合分布： 上述誤差在考慮系統(tǒng)誤差的情況下 ， 其誤差分布接近瑞利綜合分布 瑞利分布 x z y 0 分布圖分析法 80 e 0 0 0 k 1 3σ 3σ eT/2 eT/2 eT/2 分布特征