机械加工质量分析及控制ppt课件.ppt

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1、第一节概述一、加工精度和表面质量的概念机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。表面质量指零件表面的几何特征和表面层的物理力学性能。1.加工表面几何特征加工表面的几何特征，主要由表面粗糙度和表面波度两部分组成（见图3-1）。图3-1加工表面的几何形状特征2.加工表面层物理力学性能变化（1）表面层的冷作硬化（2）表面层残余应力的形成（3）表面层的金相组织变化图3-2二、加工精度的获得方法1.尺寸精度的获得方法（1）试切法（2）定尺寸刀具法（3）调整法（4）自动控制法2.形状精度的获得方法（1）轨迹法（2）成形法（3）展成法3.位置精度的获得方法

2、（1）一次装夹获得法当零件上有相互位置精度要求的各表面是在同一次装夹中加工出来时，表面相互位置精度是由机床有关部分的相互位置精度来保证的。（2）多次装夹获得法当零件上有相互位置精度要求的各表面被安排在不同的安装中加工时，零件表面的相互位置精度主要取决于安装精度。三、表面粗糙度对零件使用性能的影响1.对零件耐磨性的影响2.对零件配合性能的影响3.对零件疲劳强度的影响4.对零件耐蚀性的影响5.对零件接触刚度的影响图3-3表面粗糙度值与初期磨损量的关系第二节影响加工精度的主要因素及其控制图3-4原始误差加工原理误差工件装夹误差工艺系统静误差调整误差工艺系统动误差度量误差机床误差夹具误差刀具

3、制造误差工艺系统受力变形工艺系统受热变形刀具磨损工件内应力引起的变形加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差。一、加工原理误差如：在数控机床上采用“行切法”加工复杂形面。图3-5空间曲面的数控加工加工中引起机床误差的原因主要有机床的制造误差、安装误差及其磨损等三个方面。二、工艺系统的静误差（一）机床误差1．主轴回转误差（1）主轴回转误差的基本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，如图图3-6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

4、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运动，如图图3-6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，如图图3-6所示。图3-6主轴回转误差的基本形式1）主轴的纯径向跳动对加工精度的影响主轴的径向圆跳动会使工件产生圆度误差，但径向圆跳动的方式和规律不同，加工方法不同（如车削和镗削），对加工精度的影响也不同。如图3

5、-7所示，在镗床上镗孔时，刀具回转，工件不转。假设主轴回转中心在y方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，振幅为A，则镗刀刀尖的运动轨迹为一椭圆，而加工出的孔即呈现椭圆形状，其圆度误差为A。图3-8主轴的径向圆跳动对车外圆精度的影响图3-7主轴的径向圆跳动对镗孔精度的影响2）轴向窜动对加工精度的影响主轴的轴向窜动对内、外圆的加工精度没有影响，但加工端面时，会使加工的端面与内外圆轴线产生垂直度误差。主轴每转一周，要沿轴向窜动一次，使得切出的端面产生平面度误差（图3-9）。当加工螺纹时，会产生螺距误差。图3-9主轴的纯轴向窜动对加工精度的影响3）主轴的倾角摆动对加工精度的影响。图3-

6、10主轴的倾角摆动对加工精度的影响主轴的倾角摆动对加工精度的影响与径向圆跳动对加工精度的影响相似，其区别在于倾角摆动不仅影响工件加工表面的圆度误差，而且影响工件加工表面的圆柱度误差。（3）影响主轴回转精度的主要因素1）滑动轴承误差对主轴回转精度的影响轴承误差主要来源于主轴轴颈和轴承孔等的圆度误差和波度。2）滚动轴承误差对主轴回转精度的影响滚动轴承的内圈、外圈和滚动体本身的几何精度将影响主轴回转精度。3）轴承配合质量对主轴回转精度的影响与轴承相配合零件的制造精度和装配质量对主轴回转精度有重要影响。图3-11图3-12（4）提高主轴回转精度的措施(1)提高主轴部件的制造精度和装配精度。(2

7、)当主轴采用滚动轴承时，应对其适当预紧，使消除轴承间隙，增加轴承刚度，均化误差，可提高主轴的回转精度。(3)采用运动和定位分离的主轴结构，可减小主轴误差对零件加工的影响，使主轴的回转精度不反映到工件上去。实际生产中，通常采用两个固定顶尖支承定位加工，主轴只起传动作用，如外圆磨床。图3-13用固定顶尖支承磨外圆2．导轨导向误差机床导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动基准。机床的导轨精度是指导轨副的运动件实际运动方向与理想方向的符合程度