【正文】 機床幾何誤差對加工精度的影響及其控制 直線運動精度 ? 機床的直線運動精度主要指導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。 ★ 軸類零件采用雙固定頂尖定位加工，可避開主軸回轉(zhuǎn)精度對加工精度的直接影響，這在精密磨削加工中經(jīng)常使用。 ?對高速主軸部件要進行動平衡，對精密滾動軸承要采取預(yù)加載荷等工藝措施。車削外圓或內(nèi)孔時，角度擺動會造成錐度誤差；在鏜孔時，會使鏜出的孔為橢圓形。 ★ 根據(jù)誤差敏感方向分析，車端面時，主軸的軸向竄動將造成工件端面的平面度誤差及端面相對于內(nèi)、外圓的垂直度誤差；車削螺紋時會造成螺距誤差；主軸的軸向竄動對加工外圓或內(nèi)孔影響不大。 21 機床幾何誤差對加工精度的影響及其控制 回轉(zhuǎn)運動精度 ? 軸向竄動 ?滑動軸承主軸的軸向竄動，是主軸軸頸的軸向承載面或主軸軸承的承載面與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的垂直度誤差引起的。 機床幾何誤差對加工精度的影響及其控制 圖 411 采用滑動軸承時主軸徑向跳動分析 20 ?主軸軸承為滾動軸承時，影響徑向跳動的因素： ?外環(huán)與箱體孔間的配合質(zhì)量 ?內(nèi)環(huán)與主軸軸頸的配合質(zhì)量 ?外環(huán)滾道和內(nèi)環(huán)滾道的圓度 ?外環(huán)滾道對其外圓的同軸度 ?內(nèi)環(huán)滾道對其內(nèi)孔的同軸度 ?軸承裝配引起的受力變形 ?滾動軸承間隙 ?滾動體的形狀及尺寸的一致性 回轉(zhuǎn)運動精度 機床幾何誤差對加工精度的影響及其控制 ★ 由于存在誤差敏感方向，加工不同表面時，主軸徑向跳動所引起的加工誤差也不同。根據(jù)不同的主軸部件布置情況影響支加工精度。 回轉(zhuǎn)運動精度 ? 主軸回轉(zhuǎn)誤差 主 軸回轉(zhuǎn)時實際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏移量。 )機構(gòu)、摩擦驅(qū)動機構(gòu)等。 17 刀具誤差與調(diào)整誤差對加工精度的影響及其控制 微量進給精度 提高微量進給機構(gòu)的主要措施： ? 盡量傳動鏈，減小傳動絲杠的長徑比，消除各傳動元件間的間隙，以提高進給機構(gòu)的傳動剛度； ? 采用滾珠絲杠螺母副、滾動導(dǎo)軌副或靜壓導(dǎo)軌，使用性能優(yōu)越的導(dǎo)軌材料和潤滑油，以減小進給機構(gòu)各傳動副間的摩擦力和靜、動摩擦系數(shù)差； ? 合理布置傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)布局，防止運動部件受扭側(cè)力矩而增大摩擦阻力。 ?按試切一個工件后的實測尺寸調(diào)整刀具 時，可能導(dǎo)致進給機構(gòu)的重復(fù)定位精度和按試切一個工件尺寸調(diào)整刀具的不準確性，引起加工后這批零件尺寸分布中心位置的偏離。 在成批及大量生產(chǎn)的調(diào)整法加工中，零件加工后的尺寸精度很大程度上取決于刀具的調(diào)整精度。 在分度轉(zhuǎn)位刀架上安裝刀具加工時，應(yīng)注意尺寸減少分度誤差對加工精度的影響。 15 刀具誤差與調(diào)整誤差對加工精度的影響及其控制 刀具的制造與安裝精度 刀具刃口質(zhì)量直接影響微量切削。 ?對刀誤差 產(chǎn)生于對刀導(dǎo)引元件的制造、裝配和使用過程。 ?夾緊誤差 是夾具和工件在夾緊力的作用下發(fā)生變形而帶來的加工誤差。為減小定位誤差，應(yīng)盡量選用工序基準作為定位基準，并要求夾具定位元件和工件定位基準面的制造誤差。一般精加工用夾具的有關(guān)尺寸公差取工件相應(yīng)尺寸公差的1/2~1/3；粗加工時取 1/5~1/10。 30177。夾緊誤差是夾緊工件時引起工件和夾具變形所造成的加工誤差。 測量者的視力、判斷能力、測量經(jīng)驗；相對測量或間接測量中所用的對比標(biāo)準、數(shù)學(xué)運算精確度；單次測量判斷的不準確等。 加工原理誤差對加工精度的影響及其控制 式中 R —— 球頭刀半徑； h —— 允許的殘留高度 。 位置精度的獲得方法 ◆ 一次裝夾法 ◆ 多次裝夾法 ◆ 非成形運動法 利用人工對加工表面進行檢測和修整，以獲得所要求的位置精度。 ? 誤差敏感方向一般為已加工表面過切削點的法線方向。 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?fàn)顟B(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(dǎo)軌導(dǎo)向誤差 傳動誤差 原始誤差 —— 原始誤差分類 原始誤差構(gòu)成 機械加工工藝系統(tǒng)的原始誤差 8 誤差敏感方向 ? 圖 45： ΔR ΔY ΔR =ΔX 202YYRR???（ 41） XRX? ? ?（ 42） 顯然： XYRR? ?? ?? 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。第 4章 機械加工質(zhì)量 本章要點 機械加工中的振動 影響加工精度的因素 影響機械加工表面質(zhì)量的因素 工藝系統(tǒng)幾何誤差 工藝系統(tǒng)受力變形 工藝系統(tǒng)熱變形 加工誤差的統(tǒng)計分析 1 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機械加工質(zhì)量 Machining Quality 機械加工質(zhì)量概述 Introduction to Machining Quality 2 機械加工誤差與機械加工精度 加工質(zhì)量 ??????????????????????????????????????機械加工表面變質(zhì)層材料性能方面的質(zhì)量－表面波度－振動產(chǎn)生械加工表面粗糙度微觀幾何形狀誤差－機機械加工誤差位置誤差形狀誤差尺寸誤差宏觀幾何誤差表面幾何方面的質(zhì)量機械加工質(zhì)量機械加工質(zhì)量的三個內(nèi)容： ? 機械加工精度 ? 機械表面加工質(zhì)量 ? 機械加工表面變質(zhì)層 3 機械加工誤差與機械加工精度 加工質(zhì)量 ◆ 零件宏觀幾何形狀誤差、表面波度、表面粗糙度 a） 波度 b） 表面粗糙度 圖 41 零件加工表面的粗糙度與波度 RZ λ Hλ RZ 宏觀幾何形狀誤差 （平面度、圓度等） — 波長 /波高＞ 1000 表面波度 — 波長 /波高 =50～ 1000；且具有周期特性 (因加工中的振動形成 ) 表面粗糙度 —— 波長 /波高＜ 50 4 ◆ 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。 加工精度 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) ) 機械加工誤差與機械加工精度 機械加工精度 5 機械加工表面質(zhì)量及其對零件使用性能的影響 機械加工表面質(zhì)量 ????????殘余應(yīng)力加工硬化加工表面變質(zhì)層表面粗糙度機械加工表面質(zhì)量圖 42 加工變質(zhì)層模型 表 41 加工表面變質(zhì)層的構(gòu)成情況 6 機械加工表面質(zhì)量及其對零件使用性能的影響 ★ 影響耐磨性 Ra（ μm） 初始磨損量 重載荷 輕載荷 圖 43 表面粗糙度與初始磨損量 表面粗糙度值 ↓→ 耐疲勞性 ↑ 適當(dāng)硬化可提高耐疲勞性 表面粗糙度值 ↓→ 耐蝕性 ↑ 表面壓應(yīng)力：有利于提高耐蝕性 表面粗糙度值 ↑→ 配合質(zhì)量 ↓ 表面粗糙度值 ↓→耐磨性 ↑，但有一定限度（圖 43） ★ 影響疲勞強度 ★ 影響耐蝕性 ★ 影響配合性質(zhì) 紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好 適當(dāng)硬化可提高耐磨性 機械加工表面質(zhì)量對使用性能的影響 ★ 影響接合面的密封性 表面粗糙度值 ↑→ 密封性 ↓ ★ 影響運動平穩(wěn)性 ★ 影響噪聲 7 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 。對加工精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。 圖 45 誤差敏感方向 Ｏ Y X a） Ｏ Y X b） 誤差敏感方向 9 機械加工精度的獲得方法 ◆ 試切法 尺寸精度的獲得方法 形狀精度的獲得方法 ◆ 成形運動法 軌跡法、展成法和成形刀具法 ◆ 非成形運動法 利用人工對加工表面進行檢測和修整，以獲得所要求的形狀精度。 ◆ 尺寸刀具法 ◆ 調(diào)整法 ◆ 自動控制法 10 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機械加工質(zhì)量 Machining Quality 工藝系統(tǒng)原有誤差 對 加工精度的影響及控制 Original error of Technological System influence to machining Precision and its Control 11 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。 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(fù)雜形面零件 S h 空間曲面數(shù)控加工 8S R h? ? ?加工原理誤差 12 量具誤差與測量誤差對加工精度的影響及其控制 計量器具誤差是 由示值誤差、示值穩(wěn)定性、回程誤差和靈敏度等四個方面綜合起來的極限誤差。 量具誤差 測量誤差 13 裝夾誤差與夾具誤差對加工精度的影響及其控制 利用夾具裝夾工件進行加工時，造成工件加工表面之間尺寸和位置誤差的因素主要有： ? 工件裝夾誤差△ ZJ 包括定位誤差△ DW和夾緊誤差△ JJ。 ? 夾具對定誤差△ DD 包括對刀誤差△ DA和夾具位置誤差△ JW。 φ6F7 φ10 F7 k6 φ20 H 7 g 6 Y Z 圖 47 鉆徑向孔的夾具 在夾具設(shè)計時，對于結(jié)構(gòu)上與工件加工精度有關(guān)的技術(shù)要求都要嚴格。 14 裝夾誤差與夾具誤差對加工精度的影響及其控制 ?定位誤差 是由基準位置誤差和基準不重合誤差組成。一般應(yīng)將定位誤差控制在 ≤1/3工件尺寸或位置公差。通常夾具的變形影響很小，可忽略不計。將影響刀具相對于定位元件位置的準確性和一致性，造成一批工件的加工誤差。 ?定尺寸刀具（鉆頭、絞刀等）尺寸誤差影響加工尺寸誤差 ?成形刀具和展成刀具形狀誤差影響加工形狀誤差 ?刀具磨損影響加工尺寸誤差或形狀誤差 為提高成形刀具的刃磨和安裝精度，可采用光學(xué)曲面磨床進行精確刃磨，通過對刀樣板或?qū)Φ讹@微鏡，實現(xiàn)成形刀具的準確安裝。 (誤差敏感方向?qū)庸ぞ鹊挠绊?) 圖 48 立軸轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移 16 刀具的調(diào)整 刀具誤差與調(diào)整誤差對加工精度的影響及其控制 生產(chǎn)中常用的刀具調(diào)整方法有： ?按標(biāo)準樣塊或?qū)Φ秹K (導(dǎo)套 )調(diào)整刀具 ?按試切一個工件后的實測尺寸調(diào)整刀具。 ?按標(biāo)準樣塊或?qū)Φ秹K (導(dǎo)套 )調(diào)整刀具 ，影響刀具調(diào)整精度的因素：標(biāo)準樣板本身的尺寸精度、對刀塊 (導(dǎo)套 )相對工件定位元件之間的尺寸精度、刀具調(diào)整時的目測精度、切削加工時刀具相對于工件加工表面的彈性退讓、 行程擋塊的受力變形。 ?可采用試切幾個工件取平均值的方法進行刀具調(diào)整，提高對一批工件尺寸分布中心位置判斷的準確性。 ? 采用新型的微量進給原理，如電致伸縮微量進給機構(gòu)、尺蠖 (hu242。 18 機床幾何誤差對加工精度的影響及其控制 機床的幾何精度 ???????傳動精度運動間位置關(guān)系精度直線運動精度回轉(zhuǎn)運動精度? 機床主軸回轉(zhuǎn)精度的高低，以在規(guī)定測量截面內(nèi)，主軸一轉(zhuǎn)或數(shù)轉(zhuǎn)內(nèi)諸回轉(zhuǎn)中心相對于其平均位置 (平均