【正文】 s and Control of Machining Quality 提高加工精度的途徑 Methods of Improving Machining Precision 67 誤差預(yù)防 ? 合理采用先進(jìn)工藝和設(shè)備 ◆ 誤差預(yù)防指減小原始誤差本身或減小原始誤差的影響 ? 減小原始誤差 ? 轉(zhuǎn)移原始誤差 （ 圖 453） a） b） 圖 453 轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移 ? 誤差分組 ? 就地加工 ? 均化原始誤差 ， 如研磨加工 、 易位加工（ 圖 454） 圖 454 易位法加工時(shí)誤差均化過程 θ 360176。 （ 428） 2ttM TLL??由圖 452所示關(guān)系可得： 圖 452 調(diào)整尺寸關(guān)系 3n?y Tt x T 3ζ Lmax Lmin LM （ Lt ） 樣本均值分布 總體分布 總體分布平均值極端位置 （ 429） 161tTT n???? ? ?????樣本平均值分布： xN n????????，調(diào)整尺寸 調(diào)整公差 65 調(diào)整尺寸 ? 上式要求過于苛刻 ， 產(chǎn)生不合格品得概率只有%。 59 分布圖分析法 y 圖 449 工藝能力系數(shù)符號含義 μ x 0 3ζ 3ζ 公差帶 T Δ TU TL ? ?3626PPKCPT U T LCT U T LC????????? ? ???60 ? 工序能力等級 工序能力系數(shù) 工序等級 說 明 CP＞ 特級 工序能力過高 ≥ CP ＞ 一級 工序能力足夠 ≥ CP ＞ 二級 工序能力勉強(qiáng) ≥ CP ＞ 三級 工序能力不足 ≥ CP 四級 工序能力很差 表 42 工序能力等級 分布圖分析法 ? CP 表示工藝過程本身的能力，而工藝能力系數(shù) CPK 則表示過程滿足技術(shù)要求的能力，實(shí)際上是 “ 過程能力 ”與“管理能力”的綜合 61 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(diǎn)圖分析法 圖 450 單值點(diǎn)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(diǎn)圖 （ 圖 449） 62 點(diǎn)圖分析法 ? 圖是控制圖和 R控制圖聯(lián)合使用的統(tǒng)稱 xR?（ 426） 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（ 427） A D D2 數(shù)值見教材 164頁表 46。 稱 z 為標(biāo)準(zhǔn)化變量 分布圖分析法 y F（ z） 圖 445 正態(tài)分布曲線 μ ( z = 0 ) x(z) 0 z σ +σ 56 ◆ 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(tái)機(jī)床加工的工件混在一起 （ 圖 446a） x y 0 b） 平頂分布 x y 0 c） 偏向分布 ? 平頂分布： 工件瞬時(shí)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 ） （ 圖 446b） ? 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(shí)寧小勿大 ， 加工外圓時(shí)寧大勿小 （ 圖 446c） 圖 446 幾種非正態(tài)分布 分布圖分析法 57 ◆ 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 （ 圖 447） ， 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 （ 圖 448） ,如同軸度、 直線與直線平行度 、 端面圓跳動(dòng)誤差等 （ 不考慮系統(tǒng)誤差 ） x y 0 圖 447 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 圖 448 瑞利分布 x z y 0 分布圖分析法 58 ◆ 判斷加工性質(zhì) ? 判斷是否存在明顯變值系統(tǒng)誤差； ? 判斷是否存在常值系統(tǒng)誤差 ， 及常值系統(tǒng)誤差的大小 。 52 分布圖分析法 1） 采集數(shù)據(jù) 樣本容量通常取 n = 50～ 200 2） 確定分組數(shù) 、 組距 、 組界 、 組中值 ① 按教材 134頁表 52初選分組數(shù) k′； ② 確定組距 d： 取整 ， d′→d ③ 確定分組數(shù) k： m a x m in11xx Rd kk?? ?????? ④ 確定各組組界 、 組中值 ⑤ 統(tǒng)計(jì)各組頻數(shù) 1Rd??直方圖 53 分布圖分析法 圖 444 直方圖 x y （ 頻數(shù) ） （ 偏差值 ） （ 平均偏差 ） 15 10 5 （ 公差帶中心 ） （ 公差帶下限 ） （ 公差帶上限 ） 3） 計(jì)算樣本平均值和標(biāo)準(zhǔn)差 : 4） 畫直方圖 （ 圖 444） 11 niixxn?? ?（ 420） ? ?2111niis x xn???? ?（ 421） 54 ◆ 正態(tài)分布 式中 μ和 ζ分別為 正態(tài)分布隨機(jī)變量總體平均值和標(biāo)準(zhǔn)差 。 ◆ 如毛坯余量或硬度不均 ， 引起切削力的隨機(jī)變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差；殘余應(yīng)力引起的變形等 。 ◆ 隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機(jī)因素共同作用而引起的 。如機(jī)床 、 夾具 、 刀具在熱平衡前的熱變形 ， 刀具磨損等因素引起的加工誤差 。 如機(jī)床 、夾具 、 刀具的制造誤差 ， 工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形 ， 調(diào)整誤差 ， 機(jī)床 、 夾具 、 量具的磨損等因素引起的加工誤差 。 減少熱源發(fā)熱和隔離熱源 均衡溫度場 48 圖 443 支承距影響熱變形 L1 L2 ? 熱對稱結(jié)構(gòu) ? 熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu) （ 圖 442， 主軸熱補(bǔ)償 ） 圖 442 雙端面磨床主軸熱補(bǔ)償 1— 主軸 2— 殼體 3— 過渡套筒 熱伸長方向 ? 合理選擇裝配基準(zhǔn) （ 圖 443） ?高速空運(yùn)轉(zhuǎn) ?人為加熱 ? 恒溫 ? 人體隔離 采用合理結(jié)構(gòu) 減小熱變形對加工精度影響的措施 加速達(dá)到熱平衡 控制環(huán)境溫度 49 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 加工誤差統(tǒng)計(jì)分析 Statistic Analysis of Machining Errors 50 加工誤差的性質(zhì) 系統(tǒng)誤差 在順序加工一批工件中 ， 其大小和方向均不改變 ， 或按一定規(guī)律變化的加工誤差 。 ? 充分冷卻和強(qiáng)制冷卻 。 解決 ： 采用熱空氣加熱立柱后壁 （ 圖 441） 。 28LtXS? ? ?????（ 519） ◆ 板類工件單面加工時(shí)的熱變形（圖 439） 圖 439 平面加工熱變形 θ/ 4 θ L S 2023 38 8 600 ( )LtXSmm? ? ? ? ? ?? ? ????此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求 結(jié)果 ： 加工時(shí)上表面升溫 ， 工件向上拱起 ， 磨削時(shí)將中凸部分磨平 ，冷卻后工件下凹 。 η(min) 圖 438 車刀熱變形曲線 連續(xù)切削升溫曲線 冷卻曲線 間斷切削升溫曲線 ξ（ μm） ξmax ηb 0 ηc 刀具熱變形 45 ◆ 圓柱類工件熱變形 5級絲杠累積誤差全長 ≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性 10 400 1 10 ( )( )L L tmmm????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??式中 ΔL， ΔD —— 長度和直徑熱變形量； L， D —— 工件原有長度和直徑； α—— 工件材料線膨脹系數(shù)； Δt —— 溫升 。 ?組成件的實(shí)體剛度 —— 受力產(chǎn)生拉伸、壓縮、彎曲變形；特別是薄弱件（楔條、軸套等）影響較大 ?連接表面接觸變形 —— 其大小與接觸面壓強(qiáng)有關(guān) mX c p? ? ?（ 415） ?結(jié)合面間隙 ?零件表面摩擦力的影響 影響機(jī)床部件剛度因素 圖 431 接觸變形曲線 x O p p Δp x Δx 38 減小受力變形對加工精度影響措施 ?合理設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀 ?提高連接表面接觸剛度 （↓表面粗糙度 ， 改進(jìn)接觸質(zhì)量 ， 予加載荷 ） ?采用輔助支承 （ 中心架 ，跟刀架 ， 鏜桿支承等 ） 圖 433 支座零件不同安裝方法 圖 432 轉(zhuǎn)塔車床導(dǎo)向桿 提高工藝系統(tǒng)剛度 減小載荷及其變化 ?采用合理裝夾和加工方式 圖 428， 429， 456， 458 變形轉(zhuǎn)移 、 補(bǔ)償和校正 39 工件殘余應(yīng)力引起的變形 圖 434 鑄件殘余應(yīng)力引起變形 圖 435 冷校直引起的殘余應(yīng)力 壓 拉 加載 壓 壓 拉 拉 卸載 ? 設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu) ? 粗 、 精加工分開 ? 避免冷