机械加工质量分析与控制

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1、机械加工精度机械加工质量分析与控制产品质量是企业的生命线按现代质量观它包括设计质量、制造质量和服务质量零件制造质量是保证产品质量的基础一、加工精度的基本概念加工质量指标分加工精度和加工表面质量加工精度指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符的程度。符合程度愈高，加工精度愈高。实际值与理想值之差称为加工误差。零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度通常尺寸精度要求高,形位精度要求也越高常用加工误差的大小来评价加工精度的高低加工误差越小，加工精度越高获得加工精度的方法（1）获得尺寸精度的方法1）试切法用于单件小批生产2）

2、调整法用于成批大量生产3）定尺寸刀具法生产率高，刀具制造复杂4）自动控制法切削测量补偿调整（2）获得形状精度的方法1）轨迹法利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状2）成形刀具法由刀刃的形状形成工件表面形状3）展成法由切削刃包络面形成工件表面形状（3）获得相互位置精度的方法主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证二、影响加工精度的因素1.原始误差零件加工的误差是由于工件与刀具在切削过程中相互位置发生变动而造成。工件和刀具安装在夹具和机床上，工件、刀具、夹具、机床构成了一个完整的工艺系统。工艺系统的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为原始误

3、差。原始误差加工前误差加工中误差加工后误差调整误差机床误差刀具制造误差夹具误差加工原理误差工件装夹误差工艺系统受力变形刀具磨损残余应力引起变形测量误差工艺系统热变形２.工艺系统的几何误差（1）加工原理误差近似的成形运动或刃形所产生的误差，多为形状误差（2）机床的误差1）主轴回转误差①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三种基本形式：a.纯径向跳动b.轴向窜动c.纯角度摆动②影响主轴回转精度的主要因素轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，各段轴颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等。但它们对主轴回转精度的影响大小

4、随加工方式而不同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滚动轴承结构复杂，影响主轴精度因素也较复杂除轴承本身精度外，与配合件精度有很大关系如主轴轴颈、支承座孔等精度产生轴向窜动主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。主轴不同形式的回转误差引起的加工误差不同车床上加工外圆内孔时，主轴径向跳动引起工件圆度和圆柱度误差，对工件端面无影响；轴向窜动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；纯角

5、度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔时，会镗出的孔为椭圆形。纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔时，若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。提高主轴及支承座孔的加工精度，选用高精度轴承，提高主轴部件装配精度、预紧和平衡等，提高主轴回转精度。2）机床导轨误差导轨精度要求主要有以下三方面：①在水平面内的直线度（以卧式车床为例）Δ1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ΔR=Δ1，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。②在垂直面内的直线度Δ２对工件的尺寸和形状误差影响比Δ1小得多对卧式车床ΔR

6、≈Δ22/D若设Δ2=0.1mm,D=40mm，则ΔR=0.00025mm，影响可忽略不计。而对平面磨床、龙门刨床误差将直接反映在工件上。导轨在垂直面内的直线度的特殊情况为斜坡状，加工的工件轴向形状为鞍形。③前后导轨的平行度（扭曲）卧式车床或外圆磨床若前后导轨存在平行度误差时，刀具和工件之间相对位置发生变化，刀尖运动轨迹是一条空间曲线，使工件产生形状误差。若扭曲误差为Δ3,工件误差ΔR≈(H/B)Δ3，一般车床H/B≈2/3，外圆磨床H/B≈1，误差对加工精度影响很大除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也是造成导轨误差的重要因素。导轨

7、磨损是机床精度下降的主要原因之一。可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导轨导轨表面淬火等措施。３）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，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。若传动齿轮i在某一时刻产生转角误差为Δφi，则它所造成传动链末端元件的转角误差：Δφwi=KiΔφiKi为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数，若Ki大于1则误差被扩大；反之，若Ki小于1误差被缩小。各传动件对工件精度影响的总和为：Δφ∑=∑Δφwi=∑KiΔφi减少传动链误

8、差的措施：①尽可能缩短传动链，减少传动元件数目；②尽量采用降速传动，误差被缩小；③提高传动元件、特别是末端元件的制造和装配精度；④消除传动间隙；⑤采用