机械制造工艺与夹具多媒体课件(第二章).ppt
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烟台工程职业技术学院机械工程系机械制造工艺与夹具机械制造工艺与夹具机械制造工艺与夹具机械制造工艺与夹具第二章第二章机械机械加加工精度工精度第一节第一节概述概述一、加工精度一、加工精度实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。
想几何参数的符合程度。
理想几何参数理想几何参数理想几何参数理想几何参数对于尺寸,是图样规定尺寸的平均值,如对于尺寸,是图样规定尺寸的平均值,如对于尺寸,是图样规定尺寸的平均值,如对于尺寸,是图样规定尺寸的平均值,如40404040+0.2+0.2+0.2+0.2+0.1+0.1+0.1+0.1mmmmmmmm的理想尺寸就是的理想尺寸就是的理想尺寸就是的理想尺寸就是40.15mm40.15mm40.15mm40.15mm;对于形状和位置,则是绝对正确的形状和位置,对于形状和位置,则是绝对正确的形状和位置,对于形状和位置,则是绝对正确的形状和位置,对于形状和位置,则是绝对正确的形状和位置,如绝对的圆和绝对的平行等等。
如绝对的圆和绝对的平行等等。
如绝对的圆和绝对的平行等等。
如绝对的圆和绝对的平行等等。
三、加工精度和加工误差的关系三、加工精度和加工误差的关系是评定零件几何参数准确程度的两种不同概念。
生是评定零件几何参数准确程度的两种不同概念。
生是评定零件几何参数准确程度的两种不同概念。
生是评定零件几何参数准确程度的两种不同概念。
生产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。
产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。
产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。
产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。
加工精度是由零件图样或工艺文件以公差加工精度是由零件图样或工艺文件以公差加工精度是由零件图样或工艺文件以公差加工精度是由零件图样或工艺文件以公差TTTT给给给给定的。
定的。
定的。
定的。
加工误差则是零件加工后的实际测得的偏离值加工误差则是零件加工后的实际测得的偏离值加工误差则是零件加工后的实际测得的偏离值加工误差则是零件加工后的实际测得的偏离值。
TTTT的大小表示了加工精度的高低,加工误差是加工精度的大小表示了加工精度的高低,加工误差是加工精度的大小表示了加工精度的高低,加工误差是加工精度的大小表示了加工精度的高低,加工误差是加工精度的度量。
的度量。
的度量。
的度量。
实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。
实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。
二、加工误差二、加工误差第二节第二节影响加工精度的因素及其分析影响加工精度的因素及其分析工艺系统:
工艺系统:
在机械加工中,机床、夹具、刀具和工件在机械加工中,机床、夹具、刀具和工件构成一个完整的系统构成一个完整的系统原始误差:
原始误差:
工艺系统的误差工艺系统的误差零件的加工精度零件的加工精度取决于取决于工件和刀具在切削运动中的相互位置系工件和刀具在切削运动中的相互位置系夹具和机床夹具和机床安装安装原始误差的构成原始误差的构成一、加工原理误差一、加工原理误差原理误差:
原理误差:
在加工中采用了近似的加工运动、近似在加工中采用了近似的加工运动、近似的刀具轮廓和近似的加工方法而产生的的刀具轮廓和近似的加工方法而产生的原始误差。
原始误差。
其中其中:
P1=m模数蜗杆二、机床、刀具、夹具的制造误差与磨损二、机床、刀具、夹具的制造误差与磨损
(一)
(一)机床的误差机床的误差1、主轴回转误差、主轴回转误差主轴回转误差概念主轴回转误差概念主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量三种基本形式:
三种基本形式:
a.纯径向跳动纯径向跳动b.b.纯角度摆动纯角度摆动c.c.轴向窜动轴向窜动主轴采用滑动轴承的车床类,主轴受力方向一定,主轴颈主轴采用滑动轴承的车床类,主轴受力方向一定,主轴颈圆度误差影响较大,轴承内径圆度误差没影响圆度误差影响较大,轴承内径圆度误差没影响镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化轴承孔误差影响大镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化轴承孔误差影响大当主轴用滑动轴承支承时:
滚动轴承结构复杂,影响主轴精度因素也较复杂滚动轴承结构复杂,影响主轴精度因素也较复杂影响主轴回转精度的主要因素及提高回转精度的措施影响主轴回转精度的主要因素及提高回转精度的措施当主轴用滚动轴承支承时:
主轴主轴不同形式的不同形式的回转误差引起的加工误差不同回转误差引起的加工误差不同车床上加工外圆内孔时,车床上加工外圆内孔时,主轴径向跳动主轴径向跳动引起工件圆引起工件圆度和圆柱度误差,对工件端面无影响;度和圆柱度误差,对工件端面无影响;轴向窜动轴向窜动对圆柱表面影响不大,对端面垂直度平面对圆柱表面影响不大,对端面垂直度平面度影响大,车削螺纹时会造成导程的周期性误差;度影响大,车削螺纹时会造成导程的周期性误差;纯角度摆动纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差;在会造成车削外圆或内孔的锥度误差;在镗孔时,会使镗出的孔为椭圆形。
镗孔时,会使镗出的孔为椭圆形。
22、机床导轨误差、机床导轨误差导轨精度要求主要有以下三方面:
导轨精度要求主要有以下三方面:
在水平面内的直线度在水平面内的直线度(以卧式车床为例)(以卧式车床为例)1将直接反映在工件加工表面法线方向(误差敏感方向)将直接反映在工件加工表面法线方向(误差敏感方向)上,误差上,误差R=1,对加工精度影响最大。
对加工精度影响最大。
刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。
刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。
在垂直面内的直线度在垂直面内的直线度对工件的尺寸和形状误差影响比对工件的尺寸和形状误差影响比1小得多小得多对卧式车床对卧式车床R22/D若设若设2=0.10.1mm,D=40=40mm,则则R=0.00025=0.00025mm,影响可忽略不计。
影响可忽略不计。
、机床传动链误差、机床传动链误差指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的误差,指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的误差,一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。
产生的原因一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。
产生的原因是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。
是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。
减少传动链误差的措施:
减少传动链误差的措施:
尽可能缩短传动链,减少传动元件数目;尽可能缩短传动链,减少传动元件数目;提高传动元件、特别是末端元件的制造和提高传动元件、特别是末端元件的制造和装配精度;装配精度;消除传动间隙;消除传动间隙;采用误差补偿机构或自动补偿装置。
采用误差补偿机构或自动补偿装置。
(二)刀具的制造误差及刀具的磨损
(二)刀具的制造误差及刀具的磨损定尺寸刀具定尺寸刀具刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度成形刀具成形刀具刀具形状精度直接影响工件形状精度刀具形状精度直接影响工件形状精度展成刀具展成刀具刀刃形状精度会影响工件加工精度刀刃形状精度会影响工件加工精度一般刀具一般刀具制造精度对工件加工精度无直接影响制造精度对工件加工精度无直接影响(三)夹具的制造误差及磨损(三)夹具的制造误差及磨损包括夹具制造误差、安装误差及磨损包括夹具制造误差、安装误差及磨损对工件尺寸精度和位置精度影响很大对工件尺寸精度和位置精度影响很大3.3.工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形(11)基本概念)基本概念工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统抵抗变形的能力可用工艺系统工艺系统抵抗变形的能力可用工艺系统刚度刚度k系系来描述。
来描述。
垂直作用于工件加工表面的径向切削分垂直作用于工件加工表面的径向切削分力力Fy与与工艺系统在该方向上的变形工艺系统在该方向上的变形Y系系之间之间的比值,称为工艺系统刚度的比值,称为工艺系统刚度k系系K系系=Fy/Y系系物体的刚度:
物体的刚度:
K=F/Y2)刀具刚度)刀具刚度外圆刀具在加工表面法线方向上的刚度很大变形可忽略;外圆刀具在加工表面法线方向上的刚度很大变形可忽略;镗小孔刀杆刚度很差,变形对加工精度影响很大,刀杆变镗小孔刀杆刚度很差,变形对加工精度影响很大,刀杆变形按材料力学公式估算。
形按材料力学公式估算。
4)机床部件刚度)机床部件刚度机床结构形状复杂,刚度计算主要通过实验方法来测定。
机床结构形状复杂,刚度计算主要通过实验方法来测定。
3)夹具的刚度)夹具的刚度1)零件刚度)零件刚度若零件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,其变形若零件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,其变形对加工精度影响比较大,最大变形量按材料力学公式估算。
对加工精度影响比较大,最大变形量按材料力学公式估算。
切削力大小变化对加工精度的影响切削力大小变化对加工精度的影响工工=y1y2=(Fy1-Fy2)/k系系=(Cap1Cap2)/k系系=工工/毛毛=C(ap1ap2)/(k系系(ap1ap2)=C/k系系误差复映现象误差复映现象毛毛=ap1ap2工工=y1y2误差复映系数误差复映系数=工工/毛毛Fy=CPapf0.75Cap式中式中C=Cpf0.75夹紧变形对加工精度的影响夹紧变形对加工精度的影响工件刚性差(薄件、圆环)装夹不当会产生受力变形工件刚性差(薄件、圆环)装夹不当会产生受力变形4.4.工艺系统的热变形工艺系统的热变形工艺系统在各种热源的影响下会产生很复杂的变形,工艺系统在各种热源的影响下会产生很复杂的变形,导致工件产生加工误差导致工件产生加工误差
(1)工艺系统的热源)工艺系统的热源1)内部热源)内部热源包括包括切削热、摩擦热和派生热源切削热、摩擦热和派生热源2)外部热源)外部热源包括包括环境温度、辐射热环境温度、辐射热主要是主轴部件、床身导轨及两者相对位置的热变形主要是主轴部件、床身导轨及两者相对位置的热变形(4)机床热变形对加工精度的影响)机床热变形对加工精度的影响
(2)工件热变形对加工精度的影响)工件热变形对加工精度的影响1)工件均匀受热)工件均匀受热车、磨外圆时,工件均匀受热而产生车、磨外圆时,工件均匀受热而产生热伸长,热伸长量可按下式计算:
热伸长,热伸长量可按下式计算:
L=Lt2)工件不均匀受热)工件不均匀受热铣、刨、磨平面等,工件单面受铣、刨、磨平面等,工件单面受热产生弯曲变形热产生弯曲变形(55)减少工件热变形的措施)减少工件热变形的措施(11)施加工充足的切削液;)施加工充足的切削液;(22)提高切削速度或进给量,以减少传给工件的热量;)提高切削速度或进给量,以减少传给工件的热量;(33)粗精加工分开;)粗精加工分开;(44)刃磨刀具;)刃磨刀具;(55)使工件在夹紧状态下有伸缩的自由。
)使工件在夹紧状态下有伸缩的自由。
(3)刀具热变形对加工精度的影响)刀具热变形对加工精度的影响5.5.工件内应力引起的变形工件内应力引起的变形1、毛坯制造中产生的内应力、毛坯制造中产生的内应力毛坯应进行热处理毛坯应进行热处理2、冷校直产生的内应力、冷校直产生的内应力可在热处理后进行时效可在热处理后进行时效处理来消除残余应力。
处理来消除残余应力。
四、提高加工精度的途径四、提高加工精度的途径1.消除或减少原始误差消除或减少原始误差
(1)
(1)如加工细长轴时易产生弯曲和振动,增大主偏如加工细长轴时易产生弯曲和振动,增大主偏角减小背向力,使用跟刀架或中心架增加工件刚度。
角减小背向力,使用跟刀架或中心架增加工件刚度。
但在进给力作用下,会因但在进给力作用下,会因“压杆失稳压杆失稳”而被压弯;而被压弯;在切削热的作用下,工件会变长,也将产生变形。
在切削热的作用下,工件会变长,也将产生变形。
采取措施:
采取措施:
采用反向进给的切削方法,使用弹采用反向进给的切削方法,使用弹性的尾座顶尖。
性的尾座顶尖。
(2)磨削精密薄片零件时磨削精密薄片零件时加橡胶垫,使工件在自由状态下定位和夹紧加橡胶垫,使工件在自由状态下定位和夹紧加环氧树脂或厚油脂,临时性加强工件刚性加环氧树脂或厚油脂,临时性加强工件刚性2.转移原始误差转移原始
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