机械加工精度控制

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1、第4章机械加工精度控制4.1影响机械加工精度的因素4.2工艺系统的几何误差及磨损4.3工艺系统受力变形4.4工艺系统热变形4.5其他影响加工精度的因素及其改进措施4.6加工误差的统计学分析4.7控制加工精度的途径4.1影响机械加工精度的因素加工精度是零件机械加工质量的重要指标，直接影响整台机器的工作性能和使用寿命。深入研究影响加工精度的各种因素及其规律，探究提高和保证加工误差的措施和方法是机械制造工艺学研究的重要内容。1.影响机械加工精度的因素研究提高加工精度的工艺措施要从减少加工误差入手。加工误差是指零件加工的实际几

2、何参数相对理想几何参数的偏离程度。按照几何参数类型可将加工误差分类为尺寸加工误差、形状加工误差和位置加工误差。尺寸加工误差、形状加工误差和位置加工误差分别是加工零件的实际尺寸、形状和位置相对理想的尺寸、形状和位置的偏差。在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位置的形成，取决于工件和刀具在切削过程中的相互位置关系，而工件安装在夹具上，夹具和刀具安装于机床之上，机床、夹具、刀具和工件组成工艺系统。直接或间接影响机械加工工艺系统的因素都将影响机械加工精度。将工艺系统中能够直接引起加工误差的因素统称为原始误差。原始误差

3、中的一部分与工艺系统的初始状态有关，即零件未加工之前工艺系统本身就具有的某些误差因素，称为与工艺系统的初始状态有关的原始误差，或称几何误差。而另一部分原始误差与加工过程有关，即受到力、热、磨损等原因的影响，工艺系统原有精度受到破坏而产生的附加误差因素，称为与加工过程有关的原始误差，或动误差。机械加工过程中可能出现的原始误差如图4.1所示。原始误差产生加工误差的根源工艺系统静误差主轴回转误差导轨误差传动链误差一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成法刀具试切法调整法外力作用点变化外力方向变化外力大小变化机床几何误差工艺系统几何误差

4、原理误差调整误差测量误差定位误差工艺系统动误差工艺系统力变形工艺系统热变形工艺系统内应力变形刀具几何误差夹具几何误差机床热变形工件热变形刀具热变形dΔRR+ΔRRΔYoDΔRΔZ原始误差与加工误差的关系(以车削为例)切向误差径向误差2.加工误差及误差敏感方向以图4.2车削外圆为例，工件的回转中心为O，刀尖的理想位置在A处，工件理想半径R0＝OA。假设各种原始误差的综合影响使刀尖的位置偏离到，实际加工工件半径R＝OA‘。AA’即为原始误差δ，它与OA间的夹角为Φ。因而工件半径上(即工序尺寸方向上)的加工误差△R为分析可知

5、，当原始误差的方向为加工表面的法向方向时，即＝0°，引起的加工误差最大.。当原始误差的方向为加工表面的切线方向时，即＝90°，引起的加工误差最小，通常可以忽略。原始误差对加工精度影响最大的方向称为误差的敏感方向，而原始误差对加工精度影响最小的方向称为误差的不敏感方向。一般加工表面的法线方向为误差敏感方向，而加工表面的切线方向为误差非敏感方向。通常在研究工艺系统的加工精度时，主要研究误差敏感方向的精度。原始误差方向与工序尺寸方向相正交时，原始误差对加工方向的精度几乎没有影响。加工中引起机床误差的原因主要有机床的制造误差、

6、安装误差及其磨损等三个方面。这里着重分析对工件加工精度影响较大的主轴回转误差、导轨导向误差和传动链误差。4.2工艺系统的几何误差及磨损4.2.1机床误差1．机床主轴回转运动误差1)主轴回转误差的概念机床主轴回转时，在主轴的任一截面上速度始终为零的点为理想回转中心。理想的回转中心在空间相对刀具或工件的位置是固定不变的。主轴各截面回转中心的连线称为回转轴线。主轴回转误差是指主轴实际回转轴线相对于理想回转轴线的最大变动量。显然变动量越小，即主轴回转误差越小，主轴回转精度越高；反之越低。主轴理想的回转轴线是一条在空间位置不变的

7、回转轴线。主轴理想的回转轴线是客观存在的，但现实中难以确定其位置，通常以主轴各瞬时回转轴线的平均位置作为主轴轴线，也称为平均轴线。2)主轴回转误差的表现形式为便于分析和研究，主轴回转运动误差可以分解为三种基本形式：轴向跳动、径向跳动、角度摆动。轴向跳动：瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动，如图4.3(a)所示。主轴的轴向跳动对工件的圆柱面加工没有影响，主要影响端面形状、轴向尺寸精度端面垂直度。主轴存在轴向跳动误差时，车削加工螺纹会将使加工后的螺旋产生螺距误差。径向跳动：瞬时回转轴线始终平行于平均回转轴线方向的径向

8、运动，如图4.3(b)所示。主轴的纯径向跳动会使工件产生圆柱度误差，对加工端面基本没有影响。但加工方法不同，所引起的加工误差形式和程度也不同。纯角度摆动：瞬时回转轴线与平均回转轴线方向成一倾斜角度，但其交点位置固定不变的运动，如图4.3(c)所示。主轴的角度摆动不仅影响工件加工表面的圆柱度误差，而且影响工件端面误差。实际上，主轴回