【正文】 幾何誤差與控制 ? 7. 2. 4機(jī)床導(dǎo)軌誤差 ? 機(jī)床導(dǎo)軌副是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌直線運(yùn)動的主要部件，其制造和裝配精度是影響軌跡直線運(yùn)動精度的主要因素。如 圖 7一 13所示，車床導(dǎo)軌 [見圖 7一 13 (a)〕 水平誤差△ y,將使工件 [見圖 7一 13 (b) 出現(xiàn)半徑誤差△ R。 ? 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差對加工精度的影響。導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差對車床影響較小。根據(jù)關(guān)系式 : ? 上一頁 下一頁 返回 7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 ? 所以此值完全可以忽略不計。如 圖 7一 15所示，車床兩導(dǎo)軌的平行度產(chǎn)生誤差 (扭曲 )，使鞍座出現(xiàn)橫向傾斜，刀具相應(yīng)發(fā)生位移，因而引起工件形狀誤差。當(dāng)在車床類或磨床類機(jī)床上加工工件時，如果導(dǎo)軌與主軸軸心線不平行，則會引起工件的幾何形狀誤差。在垂直面內(nèi)不平行時，會使工件加工成馬鞍形。如車削螺紋時，要求工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具直線移動一個導(dǎo)程。其中， S為工件導(dǎo)程， T為絲杠導(dǎo)程， i為齒輪傳動比。為了減少機(jī)床傳動誤差對加工精度的影響，可以采用如下措施。例如在車床上加工較高精度螺紋時，不經(jīng)過進(jìn)給箱，而用交換齒輪直接傳動給絲杠，以縮短傳動鏈長度，減少傳動鏈的傳動誤差。因此，采用降速傳動是保證傳動精度的重要原則。對于齒輪加工機(jī)床，分度蝸輪的齒數(shù)一般很大，其 目的是得到大的降速傳動比。如滾齒機(jī)上切出的齒輪的齒距誤差及 ? 齒距累積誤差大部分是由分度蝸輪副引起的。 ? 在采用誤差補(bǔ)償時，先用測量儀器測出傳動誤差，然后根據(jù)該測量值在原傳動鏈中人為地 加入一個誤差，其大小與傳動鏈本身的誤差相等而方向相反，使之相互抵消。 圖 7一 16所示為精密絲杠螺距誤差補(bǔ)償裝置 上一頁 下一頁 返回 7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 ? 7. 2. 6刀具幾何誤差 ? 刀具誤差包括刀具的制造、磨損和安裝誤差等。一般刀具如普通車刀、單刃鎖刀、平面銑刀等的制造誤差，對加工精度沒有直接影響。定尺寸刀具如鉆頭、鉸刀、拉刀、槽銑刀等的制造誤差及磨損誤差，均直接影響工件的加工尺寸精度。 ? 7. 2. 7夾具幾何誤差 ? 夾具誤差主要是指定位誤差、夾緊誤差、夾具安裝誤差、對刀誤差以及夾具的磨損等。測量誤差來源于測量方法和測量裝置誤差也會因溫度、濕度、氣壓、振動、照明、塵埃與電磁場等環(huán)境變化而引起。 為了減少測量誤差，提高檢驗(yàn)效率，降低工人的技術(shù)要求， ? 在汽車生產(chǎn)中大量采用專用量具、檢具來測量零件。專用量具和檢具是針對具體零件尺寸而制造的，大多數(shù)只用來判斷零件是否合格而實(shí)際不反映真值。專用量具、檢具包括光滑極限量規(guī)、高度和深度量規(guī)、圓錐規(guī)、花鍵規(guī)、樣板及綜合檢驗(yàn)夾具等。這種變形將破壞工藝系統(tǒng)各組元間已調(diào)整好的正確位置關(guān)系，從而形成加工誤差之 例如，車削細(xì)長軸時，工件在切削力作用下會發(fā) ? 生彎曲變形，使之加工后產(chǎn)生腰鼓形的圓柱度誤差，如 圖 7一 18 (a)所示 。 ? 從材料力學(xué)中得知，任何一個物體在受力后總要產(chǎn)生一定的變形，人們常把作用力 F與其引起在作用力方向上的變形量 Y的比值，稱為物體的剛度 k下面我們就來討論工藝系統(tǒng)受力變形對誤差的影響與控制。彈性系統(tǒng)在外力作用下產(chǎn)生的變形位移的大小取決于外力大小和系統(tǒng)抵抗外力的能力。工藝系統(tǒng)的剛度用切削力和在該力方向上所引起的刀具與工件間相對變形位移的比值來表示。機(jī)床部件的剛度，即其抵抗外力使其變形的能力，迄今尚無合適的簡易計算方法，主要用實(shí)驗(yàn)方法來測定。分析圖 7一 19中實(shí)驗(yàn)曲線，可以總結(jié)出機(jī)床刀架剛度具有以下特點(diǎn) : ? ①變形與載荷不成線性關(guān)系。兩曲線間所包容的面積就是加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量。 ? ③第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點(diǎn)，這說明存在有殘余變形。 ? ④機(jī)床部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比我們按實(shí)體估算的要小。 若毛坯存在有橢圓形狀誤差。 ? 由于橢圓長軸、短軸兩方向吃刀量和切削力不同，故刀架后移也不同。由于毛坯存在圓度誤差 ，故將引起工件的圓度誤差為 ，且△ 毛 越大， △ 工 越大。 上一頁 下一頁 返回 7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制 ? (2)工件剛度的影響 ? 圖 7 21所示為車床上車削細(xì)長桿，此時工件發(fā)生彎曲，影響加工精度由此，加工中一般采取加裝跟刀架、活頂尖和改變走刀方向的措施來提高加工精度。在設(shè)計零部件結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量減少連接面數(shù)口，并防止有局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)。必要時，應(yīng)給機(jī)床部件預(yù)加反向載荷等。例如，在加工細(xì)長軸時，工件的剛性差，采用中心架或跟刀架，或采用中間驅(qū)動方式，有助于提高工件的剛度。圖 7一 22 (b)所示為六角車床采用導(dǎo)套和導(dǎo)桿輔助支撐副提高刀架剛度措施。例如，在臥式銑床上銑削角鐵形零件，如按圖 7一22 (c)左所示裝夾和加工方式，則工件剛度較低 。加工箱體零件時，粗加工采用短定位銷，精加工采用長定位銷，以消除定位孔磨損的影響，如圖7一 22 ( d )所示。 上一頁 下一頁 返回 7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制 ? 減小載荷及其變化。首先應(yīng)該合理選擇刀具幾何參數(shù)，例如增大前角、讓主偏角接近 900等 。再者，將毛坯分組，使加工中的各組毛坯余量相對均勻，這樣能減少切削力的變化，從而能夠減小復(fù)映誤差 上一頁 返回 7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制 ? 7. 4. 1工藝系統(tǒng)熱源 ? 工件、刀具等的熱變形對加工精度影響較大，特別是在精密加工和大件加工中，熱變形所引起的加工誤差通常會占到工件總誤差的 40%一70% 引起工藝系統(tǒng)熱變形的熱源可分為內(nèi)部熱源和外部熱源兩大類。 ? 在切削過程中，消耗于切削的彈、塑性變形能及刀具、工件和切屑之間摩擦的機(jī)械能，絕大部分都轉(zhuǎn)變成了切削熱。 下一頁 返回 7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制 ? 工藝系統(tǒng)中的摩擦熱主要是由機(jī)床運(yùn)動部件產(chǎn)生的，如電動機(jī)、軸承、齒輪、絲杠副、導(dǎo)軌副、離合器、液壓泵和閥等。 ? ? 外部熱源的熱輻射包括照明燈光、加熱器等對機(jī)床的熱輻射，同時也不容忽視周圍環(huán)境溫度，如不同晝夜溫度對機(jī)床熱變形的影響。 上一頁 下一頁 返回 7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制 ? 7. 4. 2工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差 ? ? 一般機(jī)床的體積較大，熱容量大，雖溫升不高，但其變形量卻不容忽視。 ? 機(jī)床結(jié)構(gòu)和工作條件不同，機(jī)床熱變形的熱源和變形形式也不盡相同。車床主軸發(fā)熱使主軸箱在垂直面與水平面內(nèi)發(fā)生偏移和傾斜，如 圖 7一 23 ( a)所示。由圖 7 23可見， Y方向的位移量遠(yuǎn)大于 X方向的位移量，由于 Y方向是誤差非敏感方向，故對加工精度影響較小。例如車削時高速鋼車刀的工作表面溫度可達(dá) 700℃ 一 800 ℃ ，硬質(zhì)合金車刀可達(dá) 1 000 ℃ ，刀具伸長量可達(dá) 0. 03一 0. 0Smm ? 圖 7 24所示為車刀熱伸長量與切削時間的關(guān)系。當(dāng)切削停止時，刀具溫度開始下降較快，以后逐漸減緩。如加工一批短小軸件，在加工過程中機(jī)床、工件、刀具趨于熱平衡。如磨削零件的單一表面，由于工件單面受熱會產(chǎn)生向上翹曲變形 y,，加工冷卻后將形成中凹的形狀誤差 y,.如 圖 7一 25 ( a)所示。在銑削或刨削薄板零件平面時，也有類似情況發(fā)生。 ? (3)控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要措施 ? 為了有效地控制工藝系統(tǒng)的熱變形，主要措施是采用高效的冷卻方式，加強(qiáng)其散熱能力，以加速系統(tǒng)熱量的散發(fā)，如噴霧冷卻、冷凍機(jī)強(qiáng)制冷卻等。當(dāng)不采用強(qiáng)制冷卻時，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn) 6h后，主軸與工作臺之間在垂直方向會發(fā)生 190N,m的位移 (見圖 7一 26中曲線 1)，而且機(jī)床尚未達(dá)到熱平衡。 上一頁 下一頁 返回 7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制 ? 控制工藝系統(tǒng)熱變形的另一依據(jù)是減少熱量產(chǎn)生和 傳入。從機(jī)床的結(jié)構(gòu)和潤滑方式上考慮，要注意減少運(yùn)動部件之間的摩擦，減少液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)熱，隔離電動機(jī)、齒輪變速箱、油池、磨頭 (見 圖 7一 27 )等熱源，使系統(tǒng)的發(fā)熱及其對加工精度的影響得以有效控制。在機(jī)床設(shè)計時，采用熱對稱結(jié)構(gòu)和熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，使機(jī)床各部分受熱均勻 ? 熱變形方向和大小趨于一致，或使熱變形方向?yàn)榧庸ふ`差