机械加工质量ppt课件

1、第第6章章 机械加工质量机械加工质量6.1 机械加工质量的根机械加工质量的根本概念本概念6.2 机械加工精度机械加工精度6.3 机械加工外表质量机械加工外表质量至总目录 第第6章章 机械加工质量机械加工质量 6.1 机械加工质量的根本概机械加工质量的根本概念念 机器零件的加工质量决议机器零件的加工质量决议了机器的：了机器的： 1.性能性能 2.质量质量 3.寿命寿命 机器产品加工质量的内容：机器产品加工质量的内容： 1.加工精度加工精度 2.加工外表质量加工外表质量 前往本章目录前往本章目录 机器产品加工质量要求越来机器产品加工质量要求越来越高近越高近30年年 加工精度加工精度 普通从普通从0

2、.01mm 0.005mm 精细从精细从1m 0.02m (超精细从超精细从0.1m 0.001m 加工外表质量粗糙度方面已获加工外表质量粗糙度方面已获得小于得小于0.0005m的粗糙度。的粗糙度。 加工质量与设备、工艺方法、加工质量与设备、工艺方法、工艺措施有关。工艺措施有关。 前往本章目录前往本章目录 6.1.1 加工精度与工件获得精度的方法加工精度与工件获得精度的方法 加工精度加工精度零件加工后的几何参数尺零件加工后的几何参数尺寸、外形和位置与图纸规定的理想零件的寸、外形和位置与图纸规定的理想零件的几何参数符合的程度。几何参数符合的程度。 理想零件：理想零件： 尺寸尺寸零件尺寸公差带中点

3、零件尺寸公差带中点 中点尺寸中点尺寸 外形外形绝对的平面、圆柱面、锥面绝对的平面、圆柱面、锥面 位置位置绝对平行、垂直、同轴绝对平行、垂直、同轴 前往本章目录前往本章目录mm2 . 0060mm1 .60 加工精度包括三个方面加工精度包括三个方面: : 尺寸精度尺寸精度; ; 外形精度外形精度; ; 位置精度。位置精度。 加工误差加工误差是加工精度的另一种表述方法，是加工精度的另一种表述方法，加工后零件的几何参数与理想零件的几何参数偏加工后零件的几何参数与理想零件的几何参数偏离程度离程度, ,以大小示。以大小示。 加工误差越大，加工精度越低；加工误差越大，加工精度越低； 加工误差越小，加工精度

4、越高。加工误差越小，加工精度越高。 前往本章目录前往本章目录获得尺寸精度的方法：获得尺寸精度的方法： 试切法：试切法：经过试切经过试切 丈量丈量 调整调整再试切再试切直到直到被加工部分到达尺寸要求为止。被加工部分到达尺寸要求为止。试切一小段 特点：特点： 费时费力费时费力; 与操作工人程度有关与操作工人程度有关; 适用于单件小批消费适用于单件小批消费; 调整法加工时调整刀具位置用。调整法加工时调整刀具位置用。 前往本章目录前往本章目录 (2)定尺寸刀具法：定尺寸刀具法： 零件加工尺寸决议于刀具尺寸。零件加工尺寸决议于刀具尺寸。 特点：特点： 尺寸精度决议于：尺寸精度决议于： a刀具刀具 的种类

5、和精度；的种类和精度； b刀具的安装精度；刀具的安装精度； c机床的精度。机床的精度。 消费率较高，在孔加工中广泛运用。消费率较高，在孔加工中广泛运用。 运用：孔加工广泛运用。运用：孔加工广泛运用。 前往本章目录前往本章目录 (2) (2)调整法：调整法： 预先调整好刀具和工件在机床上的相对置，预先调整好刀具和工件在机床上的相对置，并在一批零件的加工过程中一直坚持这个位置不并在一批零件的加工过程中一直坚持这个位置不变，以保证被加工零件尺寸的方法。变，以保证被加工零件尺寸的方法。 特点：特点： 尺寸稳定尺寸稳定 ; ; 消费率高消费率高 ; ; 加工精度与操作工人的程度关系不大，加工精度与操作工

6、人的程度关系不大，主要决议于调整精度。主要决议于调整精度。 运用：广泛于成批及大量消费。运用：广泛于成批及大量消费。 前往本章目录前往本章目录 (4)自动控制法：自动控制法： 这种方法是把丈量安装，这种方法是把丈量安装，进给安装和控制系统等进给安装和控制系统等组成一个自动控制的加组成一个自动控制的加工系统。工系统。 特点：特点： 自动化程度高，精度自动化程度高，精度高；高； 适用于批量或大量消适用于批量或大量消费。费。减振器减振器测头测头工件工件百分表百分表 磨削自动丈量磨削自动丈量 前往本章目录前往本章目录 6.1.2 加工外表质量加工外表质量 (1)根本概念根本概念 1外表微观几何外形外表

7、微观几何外形(外表粗外表粗糙度及波度糙度及波度 )形L1H2L2H1Amin Amax图图6-1 6-1 外表粗糙度，波度和外形误差外表粗糙度，波度和外形误差 外表质量：外表质量： 外表粗糙度外表粗糙度 L/H50 外表波度外表波度 L/H = 501000 加工精度：加工精度： 宏观几何外形宏观几何外形 L/HL/H10001000 前往本章目录前往本章目录 2) 2) 外表物理机械性能外表物理机械性能 外表冷层作硬化外表冷层作硬化 由切削力，切削热由切削力，切削热外表剧烈的型性变形外表剧烈的型性变形外表强度硬度提高塑性下降。外表强度硬度提高塑性下降。 硬化程度：硬化程度： HH外表层显微硬

8、度外表层显微硬度 H0H0工件资料加工前显微硬度根本度工件资料加工前显微硬度根本度 前往本章目录前往本章目录0000100HNHN 表层金相组织变化表层金相组织变化 加工外表在切削热作用下，温度上升加工外表在切削热作用下，温度上升至金相组织变化的临界值时，产生表层金至金相组织变化的临界值时，产生表层金 相组织变化。相组织变化。 表层剩余应力表层剩余应力 加工后表层产生剧烈的塑性变形或金加工后表层产生剧烈的塑性变形或金相组织变化，呵斥体积变化。相组织变化，呵斥体积变化。 前往本章目录前往本章目录任务时间任务时间磨磨损损量初期磨损初期磨损 正常磨损正常磨损 急剧磨损急剧磨损图图6-2 6-2 初期

9、磨损量初期磨损量与粗糙度与粗糙度RaRa的关的关系系 1-轻载荷轻载荷 2-重载荷重载荷RaO O1O221 前往本章目录前往本章目录(2)(2)机械加工外表质量对机器运用性能的影响机械加工外表质量对机器运用性能的影响1 1外表质量对零件耐磨性的影响外表质量对零件耐磨性的影响 外表微观几何外形对耐磨性的影响外表微观几何外形对耐磨性的影响 外表物理机械性能对耐磨性的影响外表物理机械性能对耐磨性的影响 .冷作硬化冷作硬化N (适度适度 耐磨性耐磨性 外表强度外表强度提高提高 冷作硬化冷作硬化N (过度过度 耐磨性耐磨性 外表金相组织外表金相组织疏松，甚至出现裂纹和剥落疏松，甚至出现裂纹和剥落 .金

10、相组织变化金相组织变化耐磨性耐磨性 改动外表硬度改动外表硬度 前往本章目录前往本章目录 2) 2) 外表质量对零件疲劳度的影响外表质量对零件疲劳度的影响 外表粗糙度对零件疲劳强度的影响外表粗糙度对零件疲劳强度的影响 粗糙度粗糙度RaRa、划痕和裂纹、划痕和裂纹 应力集中应力集中 疲劳强度疲劳强度前往本章目录前往本章目录 外表物理机械性能对疲劳强度的影响 表层剩余压应力提高零件疲劳强度抵消交变载荷的拉应力 表层剩余拉应力降低零件疲劳强度容易使外表产生裂纹 适度冷作硬化提高零件疲劳强度阻止裂纹的出现和扩展 过度冷作硬化降低疲劳强度容易使外表产生裂纹 磨削烧伤降低疲劳强度表层的硬度、强度都下降 前往

11、本章目录前往本章目录 3) 外表质量对配合精度的影响 外表粗糙度Ra大 间隙配合初期磨损量大，间隙值增大 过盈配合部分凸峰被挤平，过盈量减小 4) 外表质量对耐腐蚀性确实影响 外表粗糙度Ra 耐腐蚀性 由于电化学腐蚀作用 5) 其它影响 前往本章目录前往本章目录 6.2 机械加工精度 6.2.1 原始误差与加工误差 工艺系统机械加工时，机床、夹具、 刀具和工件构成一个相互联络的一致系统。 原始误差工艺系统中存在的各种误差。 原始误差缘由 加工误差结果 前往本章目录前往本章目录 图图6-4 6-4 原始误原始误差差原原始始误误差差原理误差原理误差工件装夹误差工件装夹误差机床误差机床误差夹具误差夹

12、具误差刀具误差刀具误差度量误差度量误差工艺系统受力变形工艺系统受力变形工艺系统热变形工艺系统热变形内应力变形误差内应力变形误差调整误差调整误差刀具磨损刀具磨损1-心轴心轴 2-齿轮坯齿轮坯H7/h621 图图6-3 6-3 滚齿加工的装夹滚齿加工的装夹例：滚齿时的加工误差构成例：滚齿时的加工误差构成 前往本章目录前往本章目录 6.2.2 6.2.2 影响加工精度的要素影响加工精度的要素 1 1 原理误差原理误差由于采用了近似的加工运动或由于采用了近似的加工运动或 近似的刀具轮廓而产生的。近似的刀具轮廓而产生的。 例例: : 滚刀用阿基米德蜗杆替代渐开线蜗杆滚刀用阿基米德蜗杆替代渐开线蜗杆 近似

13、的刀具轮廓；近似的刀具轮廓； 模数铣刀铣齿近似的刀具轮廓；模数铣刀铣齿近似的刀具轮廓； 用公制丝杆车蜗杆或英制螺纹。用公制丝杆车蜗杆或英制螺纹。 近似的加工运动近似的加工运动 前往本章目录前往本章目录例例1. 在公制车床上车模数为在公制车床上车模数为2mm蜗杆时，挂轮计算式为蜗杆时，挂轮计算式为 ： ，假设T=6mm，机床丝杆螺距）（蜗杆螺距）(4321Ttzzzz,120,80,70,1104321ZZZZ求加工后蜗杆螺距求加工后蜗杆螺距误差是多少？误差是多少？t=2T=6 i前往本章目录前往本章目录4231ZZZZimm2857. 661208070110Tit=工件工件1转刀具挪动的间隔

14、转刀具挪动的间隔 为：为：1iT=t 所以所以i=t/T 实践螺距实践螺距而实际螺距应该为：而实际螺距应该为： t=23.14159=6.2832mm所以螺距误差为：所以螺距误差为： t=tt=6.28576.2832=0.0025mm解：解：前往本章目录前往本章目录提示提示: :在在 长度上误差是多少长度上误差是多少? ? 在在100100长度上误差是多少长度上误差是多少? ?例例2. 2. 设计车床走刀箱时，经常要思索车削蜗设计车床走刀箱时，经常要思索车削蜗杆时交换齿轮的配置问题。假设选交换齿轮杆时交换齿轮的配置问题。假设选交换齿轮 作为近似配置，求采用这种传动比来车削长度作为近似配置，求

15、采用这种传动比来车削长度为为L=100mmL=100mm的蜗杆时，蜗杆轴向齿距积累误差的蜗杆时，蜗杆轴向齿距积累误差是多少？是多少？2305848392前往本章目录前往本章目录 2 2机床误差机床误差 机床误差来自三方面：机床误差来自三方面： 制造；制造； 安装；安装；磨损。磨损。 对加工误差影响大的对加工误差影响大的机床误机床误 差有三个部分：差有三个部分： 1 1主轴回转误差主轴回转误差; ; 2 2导轨误差导轨误差; ; 3 3传动链误差。传动链误差。 前往本章目录前往本章目录 1机床导轨误差以普通车床为例机床导轨误差以普通车床为例 前往本章目录前往本章目录yO RRZ ZR RRoa)

16、a)b)b) 图图6-5 刀具在不同方向的位移量对工件直径的影响刀具在不同方向的位移量对工件直径的影响导轨程度弯曲导轨程度弯曲y(y(如图如图6-5a)6-5a)引起的外圆直径引起的外圆直径Dy=2Dy=2y y2R2z22zR R2z 导轨垂直弯曲导轨垂直弯曲 Z ( 如图如图6-5b)(R+R)2 =化简并略去化简并略去R2 项得项得:Rz ;Dz = 前往本章目录前往本章目录例例: :假设假设 y = y = z= 0.1 mm z= 0.1 mm ，D=40 mmD=40 mm，0.00025mm=400.1=2RRzz22 垂直弯曲垂直弯曲结论结论: :普通机床导轨程度弯曲比垂直弯曲

17、对加普通机床导轨程度弯曲比垂直弯曲对加工误差影响大得多。此例两者相差工误差影响大得多。此例两者相差400400倍倍 前往本章目录前往本章目录mmRyy1.0=zyRR400程度弯曲程度弯曲两者比较两者比较误差敏感方向误差敏感方向对加工误差影响大的加工表对加工误差影响大的加工表 面的法线方向。面的法线方向。 前往本章目录前往本章目录 图图 6-6 六角车床刀具的安装六角车床刀具的安装 牛头刨床加工程度面时，牛头刨床加工程度面时，程度弯曲为误差敏感方向；程度弯曲为误差敏感方向；加工侧面时，垂直弯曲方向加工侧面时，垂直弯曲方向为误差敏感方向。为误差敏感方向。 平面磨床误差敏感方向为平面磨床误差敏感方

18、向为导轨垂直弯曲。导轨垂直弯曲。 2 2主轴误差主轴误差 主轴理想回转轴线主轴理想回转轴线 主轴轴线回转中主轴轴线回转中各位置的各位置的 平均轴线。平均轴线。 主轴回转误差主轴回转误差 主轴实践回转中心的主轴实践回转中心的瞬时位瞬时位 置与理想位置的最大偏向。置与理想位置的最大偏向。 普通把主轴误差分解为三种独立运动方普通把主轴误差分解为三种独立运动方式式: : 纯轴向窜动纯轴向窜动x x 纯径向挪动纯径向挪动r r 纯角度摆动纯角度摆动 前往本章目录前往本章目录纯轴向窜动纯轴向窜动x x 对加工外圆和内孔的直径没有影响对加工外圆和内孔的直径没有影响; ;对加工端面呵斥端面与轴线不垂直对加工端

19、面呵斥端面与轴线不垂直 构成端面左右螺旋构成端面左右螺旋; ;车螺纹时构成螺距的小周期误差。车螺纹时构成螺距的小周期误差。纯径向挪动纯径向挪动r r镗削镗削( (刀具回转刀具回转) )的情况；的情况；车削车削( (工件回转工件回转) )的情况。的情况。(3)(3)纯角度摆动纯角度摆动主要影响工件的外形精度主要影响工件的外形精度 前往本章目录前往本章目录 Z (A+R)cos y4Rsin RAcos12123AAR1 前往本章目录前往本章目录图图6-76-7纯径向跳动对镗孔圆度的影响纯径向跳动对镗孔圆度的影响 1-1-理想外形理想外形 2-2-镗出孔的实践位置镗出孔的实践位置刀具回转镗床的情况

20、刀具回转镗床的情况假设主轴沿假设主轴沿y y方向作简谐直线运动方向作简谐直线运动刀具在程度位置刀具在程度位置(1(1点点) ) R1 = R + A R1 = R + A刀具在垂直位置刀具在垂直位置(2(2、4 4点点) ) R2 = R R2 = R 刀具在程度位置刀具在程度位置3 3点点 R3 = R + A R3 = R + A 刀具在恣意位置刀具在恣意位置(1(1点点) ) Y = A cos + R cos=A+R) cos Z = R sin前往本章目录前往本章目录12222RZARY）（即镗出的孔为椭圆形，因此刀具回转即镗出的孔为椭圆形，因此刀具回转镗床主轴纯径向挪动加工孔产生镗

21、床主轴纯径向挪动加工孔产生外形误差。外形误差。由以上可得：由以上可得：前往本章目录前往本章目录RRR1R33241实际位置实际位置实践位置实践位置Roo 前往本章目录前往本章目录图图6-8 6-8 车削时纯径向跳动对圆度的影响车削时纯径向跳动对圆度的影响 1-1-理想工件位置理想工件位置 2-2-实践工件位置实践工件位置 工件回转工件回转(车削车削)的情况的情况:工件回转在工件回转在1处：处： R1 = R A工件回转在工件回转在2处：处： R2 = R工件回转在工件回转在3处：处： R3 = R + A工件回转在工件回转在4处：处： R4 = R D1-3= R1+R2=2R D2-4= 2

22、R = D1-3前往本章目录前往本章目录 3 3传动链误差传动链误差 当加工中要求工件与刀具有一定的运动关当加工中要求工件与刀具有一定的运动关系时系时, ,就产生传动链误差。就产生传动链误差。 传动链误差为内联络传动的实践传动关系传动链误差为内联络传动的实践传动关系与实际计算的传动关系之间的偏向。产生传动与实际计算的传动关系之间的偏向。产生传动链误差的主要要素是传动链中各传动件的制造链误差的主要要素是传动链中各传动件的制造精度、安装精度和受力变形等。精度、安装精度和受力变形等。 如：加工齿轮螺纹、蜗轮、丝杆等。如：加工齿轮螺纹、蜗轮、丝杆等。 前往本章目录前往本章目录例：例：Y3150EY31

23、50E当第当第1 1个齿轮有转个齿轮有转角误差角误差1 1。 前往本章目录前往本章目录11111111 K K差差差动轮系传动比；差动轮系传动比； K K分分分度挂轮传动比。分度挂轮传动比。jjjnK n1jjjn1jjnK总传动差总传动差 前往本章目录前往本章目录7215642282828282828208011分差KKn11 K 第第j个元件有转角误差：个元件有转角误差：Kj 第第j个元件误差传送系数。个元件误差传送系数。结论结论:(1)Kj:(1)Kj1 1，即升速，误差扩展；，即升速，误差扩展；KjKj1 1，即降速，误差减小。即降速，误差减小。(2)(2)减小传动元件的数目减小传动元

24、件的数目n n，可以减小误差。，可以减小误差。(3)(3)提高末端元件的装配和制造精度提高末端元件的装配和制造精度, ,可以减可以减小传动链误差。小传动链误差。(4)(4)减小末端传动副的传动比，有利于提高减小末端传动副的传动比，有利于提高传动精度。传动精度。(5)(5)消除传动副的间隙消除传动副的间隙, , 可以使末端元件瞬可以使末端元件瞬时速度均匀。时速度均匀。前往本章目录前往本章目录 3 3调整误差调整误差 调整调整 是指使刀具切削是指使刀具切削刃与工件定位基准间在从切削开场到切刃与工件定位基准间在从切削开场到切削终了都坚持正确的相对位置。削终了都坚持正确的相对位置。调整包括：调整包括：

25、 机床调整机床调整; ; 夹具调整夹具调整; ; 刀具调整。刀具调整。调整误差是原始误差的一种，是不可防止的。调整误差是原始误差的一种，是不可防止的。 前往本章目录前往本章目录 1) 1)试切法加工的调整误差试切法加工的调整误差 缘由：缘由： 加工余量的影响加工余量的影响 微量进给产生的误差微量进给产生的误差微量进给误差的消除方法：微量进给误差的消除方法： a a微量进给先退刀再快速引进到需微量进给先退刀再快速引进到需求的刻度值处；求的刻度值处； b b微量进给用悄然敲击手轮，用振微量进给用悄然敲击手轮，用振动消除爬行景象。动消除爬行景象。前往本章目录前往本章目录试切层很薄试切层很薄时刀刃打滑

26、时刀刃打滑新切到部分厚新切到部分厚刀刃不打滑刀刃不打滑a)精加工：精加工：试切最后一刀余量小，试切最后一刀余量小，打滑打滑,新切部分余量大新切部分余量大 于于试切余量，不打滑，尺试切余量，不打滑，尺寸变小。寸变小。新切到部分厚新切到部分厚受力变形大受力变形大试切层薄试切层薄受力变形小受力变形小 b)粗加工：粗加工：试切余量小于切削余量试切余量小于切削余量, 得到比试得到比试切尺寸大一些。由于余量大，切切尺寸大一些。由于余量大，切削力大，刀具后退多。削力大，刀具后退多。 前往本章目录前往本章目录 前往本章目录前往本章目录 2) 2)调整法加工的调整误差调整法加工的调整误差 在大批大量消费中广泛采

27、用行程档块、在大批大量消费中广泛采用行程档块、靠模、凸轮等机构控制刀具的轨迹和行程。靠模、凸轮等机构控制刀具的轨迹和行程。 影响要素有：影响要素有： 定程机构的制造精度和调整精度；定程机构的制造精度和调整精度； 定程机构离合器、电器开关和控制定程机构离合器、电器开关和控制 阀的灵敏度；阀的灵敏度； 刀具样板和靠模的精度。刀具样板和靠模的精度。 前往本章目录前往本章目录 4 4工艺系统受力变形工艺系统受力变形 工艺系统在加工过程中受工艺系统在加工过程中受: : 切削力切削力; ; 惯性力；惯性力； 重力；重力； 夹紧力夹紧力 力作用力作用产生工艺系统变形产生工艺系统变形加工误加工误差差1)工艺系

28、统刚度工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统抵抗变形的才干工艺系统抵抗变形的才干)(变形给力共同作用下的法向在切削力、背向力、进背向力）YFKpstKst 工艺系统静刚度工艺系统静刚度Fp 、Y 是静态下背向力和变是静态下背向力和变形形前往本章目录前往本章目录 前往本章目录前往本章目录gpgdpdjjpjjjcpjcYFKYFKYFKYFK=;gdjjjcgdjjjcpstpstKKKKYYYYFYFK11111gdjjjcstYYYYYgdjjjcYYYY、 机床、夹具、刀具、工件机床、夹具、刀具、工件 受力后受力后Y方向的位移。方向的位移。工艺系统受力后工艺系统受力后Y Y方向的总位

29、移方向的总位移 工件刚度工件刚度Kg可用资料力学的公式计算可用资料力学的公式计算LFpL)/(10333443mmNLdLEIKg= 前往本章目录前往本章目录工件最远端悬臂梁刚度为工件最远端悬臂梁刚度为 LFpL 机床和夹具的刚度机床和夹具的刚度 实测分析。实测分析。 工件中间处刚度为工件中间处刚度为)/(108.4483453mmNLdLEIKg=刀具刚度悬臂梁为刀具刚度悬臂梁为:33LEIKd 前往本章目录前往本章目录2)工艺系统受力变形对加工精度的影响工艺系统受力变形对加工精度的影响 切削力作用点位置变化使工件产生的外形误差。切削力作用点位置变化使工件产生的外形误差。XLYxXXYww

30、Ytw YtwYdwFAFPFBBDAADCC CB以顶尖装夹车削光轴为以顶尖装夹车削光轴为例例:Ytw 工件床头位移工件床头位移Yww 工件床尾位移工件床尾位移Yx x处工件处工件c点位移点位移Ydw 刀具位移刀具位移 前往本章目录前往本章目录在在c点的总位移点的总位移:LXYYYYYYYtwwwxxtwxdwxjc)(按刚度定义：按刚度定义：tAtwKFY=；wBwwKFY=；dYdwKFY=。Kt , Kw , Kd 分别为床头分别为床头,尾架尾架,刀架的刚度。刀架的刚度。前往本章目录前往本章目录LXLFFpA=LXFFpB=由实际力学可算出：由实际力学可算出： w22tdpjcK1LX

31、LXLK1K1FY 将各式代入将各式代入6-9)得：得：2w2tdjcpjcLXK1LXLK1K11YFK 机床刚度为：机床刚度为： 前往本章目录前往本章目录LFPFBFA 工件的变形工件的变形为：为：()LXXLEIFYpg223=EILXXLLXKLXLKKKwtdst3)()(1)(1112222gjcstYYY LXEIXLLXKLXLKKFwtdp22223111那么工艺系统刚度：那么工艺系统刚度： 前往本章目录前往本章目录X/mm 0 ( (床头床头) ) L/6 L/3 L/2 2L/3 5L/6 L( (床尾床尾） Yjc 0.0125 0.01110.0104 0.0103

32、0.0107 0.01180.0135 Yg 0 0.00650.0166 0.0210 0.0166 0.0065 0 Yst 0.0125 0.01760.0270 0.0312 0.0273 0.0183 0.0135 从表中可看出从表中可看出 : Rmax =Ystmax Ystmin = 0.0312mm 0.0125mm = 0.0187mm 得出如下结果得出如下结果 前往本章目录前往本章目录例如例如: 设设Fg = 300N Kt =6000N/mm Kw = 5000N/mm Kd = 4000N/mm,L = 600mm 工件直径工件直径 d = 50mm,E = 2 105

33、 N/mm 毛坯误差的复映毛坯误差的复映 工件余量或资料硬度不均匀，会引起切削力变化，工件余量或资料硬度不均匀，会引起切削力变化，使工艺系统受力变形发生变化，从而呵斥工件的尺寸使工艺系统受力变形发生变化，从而呵斥工件的尺寸误差和外形误差。误差和外形误差。毛坯余量、硬度不均匀毛坯余量、硬度不均匀切削力变化切削力变化变形变化变形变化尺寸和外形误差尺寸和外形误差 前往本章目录前往本章目录Y1Y1asp1asp1Y2Y2asp2asp21 12 2O O图图 6-11 毛坯外形误差的复映毛坯外形误差的复映假设毛坯有椭圆度误差，假设毛坯有椭圆度误差，轮廓曲线为轮廓曲线为1，刀具调整，刀具调整到点划线位置

34、，工件每到点划线位置，工件每转切深变化为转切深变化为asp1-asp2 ，引起切削力变化，引起切削力变化，于是由此变形变化于是由此变形变化Y1-Y2，从而使加工出的工件外从而使加工出的工件外形仍存在椭圆度误差。形仍存在椭圆度误差。前往本章目录前往本章目录一次走刀一次走刀CfCpFpYF=XFp = 1：sppcaF 切削一周：切削一周：21spspaa CFp CFp 与切削条件有关的系数与切削条件有关的系数 asp asp 切削深度切削深度 f f 进给量进给量 XFp XFp 、YFp YFp 指数指数pFpFpYXspFpfaCF 前往本章目录前往本章目录有：有：11sppcaF =22

35、sppcaF =21YYg=stspspKaaC)(21=mstKC=stspstpKcaKFY111=stspstpKcaKFY222=mspspaa21=Y1asp1asp1Y2asp2asp212O O图图 6-11 毛坯外形误差的复映毛坯外形误差的复映变形变化和毛坯余量变形变化和毛坯余量变化为：变化为：前往本章目录前往本章目录stKC =mg=；。 1321mngmnnnmng121n21 假设假设那那么么 前往本章目录前往本章目录 复映系数：复映系数： 通常：通常：多次走刀多次走刀:n次走刀，那么次走刀，那么由以上分析，还可以把误差复映概念做如下推行：由以上分析，还可以把误差复映概念

36、做如下推行： a.在工艺系统弹性变形条件下在工艺系统弹性变形条件下,毛坯的各种误差毛坯的各种误差(圆度、圆柱度、圆度、圆柱度、同轴度、平直度误差等同轴度、平直度误差等),都会由于余量不均而引起切削力变化，并以都会由于余量不均而引起切削力变化，并以一定的复映系数复映成工件的加工误差。一定的复映系数复映成工件的加工误差。 b.毛坯资料硬度的不均匀将使切削力产生变化毛坯资料硬度的不均匀将使切削力产生变化,引起工艺系统受力引起工艺系统受力变形的变化变形的变化,从而产生加工误差。而铸件和锻件在冷却过程中的不均从而产生加工误差。而铸件和锻件在冷却过程中的不均匀是呵斥毛坯硬度不均匀的根源。匀是呵斥毛坯硬度不

37、均匀的根源。 前往本章目录前往本章目录 c.由于误差复映系数通常小于由于误差复映系数通常小于1,多次加多次加工后工后,减少很快减少很快,所以当工艺系统的刚度足够时所以当工艺系统的刚度足够时,只需粗加工时用误差复映规律估算才有现实只需粗加工时用误差复映规律估算才有现实意义意义;在工艺系统刚度较低的场所在工艺系统刚度较低的场所,如镗一定深如镗一定深度的小直径孔、车细长轴和磨细长轴等度的小直径孔、车细长轴和磨细长轴等,那么那么误差复映景象比较明显误差复映景象比较明显,有时需求从实践反映有时需求从实践反映的复映系数着手分析提高加工精度的途径。的复映系数着手分析提高加工精度的途径。前往本章目录前往本章目

38、录 d.在大批大量消费中在大批大量消费中,普通采用调整法加工。普通采用调整法加工。即刀具调到一定切削深度后即刀具调到一定切削深度后,对对 同一批零件一次走同一批零件一次走刀加工到该工序所要求的尺寸。这时刀加工到该工序所要求的尺寸。这时,毛坯的毛坯的“尺尺寸分散使每件毛坯的加工余量不等寸分散使每件毛坯的加工余量不等,而呵斥一批而呵斥一批工件的工件的“尺寸分散。要使一批零件尺寸分散在尺寸分散。要使一批零件尺寸分散在公差范围内公差范围内,必需控制毛坯的尺寸公差。必需控制毛坯的尺寸公差。前往本章目录前往本章目录例例:在车床上半精镗一短工件的内孔，加工前在车床上半精镗一短工件的内孔，加工前内孔的圆度误差

39、为内孔的圆度误差为0.4mm,加工后要求圆度误加工后要求圆度误差到达差到达0.01mm，知工艺系统刚度，知工艺系统刚度Kst=2790Nmm，走刀量，走刀量f=0.05mm/r，走刀，走刀量指数量指数YFP=0.75径向切削力系数径向切削力系数CFP=1000，试分析计算在只思索机床刚度的影响时，一次试分析计算在只思索机床刚度的影响时，一次走刀圆度精度能否到达图样要求？假设达不到走刀圆度精度能否到达图样要求？假设达不到要求，可采取何种工艺措施？要求，可采取何种工艺措施？前往本章目录前往本章目录解：复映系数：解：复映系数：037. 0279005. 0100075. 0stYFKfCFzymm0

40、15.0037.04 .0前后037. 0279005. 0100075. 0系KfCFzyYF可见，一次进给达不到要求。可见，一次进给达不到要求。前往本章目录前往本章目录 为到达加工精度要求，可采用为到达加工精度要求，可采用: : 1. 1.多次走刀；多次走刀； 2.2.减少走刀量；减少走刀量； 3.3.提高工艺系统刚度；提高工艺系统刚度； 4.4.减少误差复映系数等工艺措施。减少误差复映系数等工艺措施。前往本章目录前往本章目录 工艺系统受其它作用力而产生的加工误差工艺系统受其它作用力而产生的加工误差 其它作用力：夹紧力、机床部件自重、工件自重、其它作用力：夹紧力、机床部件自重、工件自重、离

41、心力惯性力、传动力。离心力惯性力、传动力。 a:夹紧力夹紧力夹紧力引起的工件外形误差夹紧力引起的工件外形误差a)b)c)d)前往本章目录前往本章目录b:机床部件和工件自重机床部件和工件自重a)b)c)前往本章目录前往本章目录 5 5其它原始误差的影响其它原始误差的影响 1 1工艺系统热变形工艺系统热变形 热胀冷缩热胀冷缩变形变形 加工过程的热源加工过程的热源: : a a：内部热源：内部热源( (切削热、机床中传切削热、机床中传动副和动力源的摩擦热动副和动力源的摩擦热 b b：外部热源环境温度、阳光、：外部热源环境温度、阳光、灯光、取暖设备等灯光、取暖设备等 精细加工热变形引起的加工误差占总精

42、细加工热变形引起的加工误差占总加工误差的加工误差的40%40%70%70%。前往本章目录前往本章目录机床热变形机床热变形主轴倾斜主轴倾斜主轴抬高主轴抬高140130120110100908070605040302010031245678变形变形(m/300mm)(m/300mm)运转时间运转时间/h/hb)b)热变形曲线热变形曲线a)车床的热变形表示图车床的热变形表示图 图图6-13 6-13 车床热变形车床热变形前往本章目录前往本章目录前往本章目录前往本章目录t平衡平衡BCAt停停t1时间时间t t刀具热伸长刀具热伸长图图6-14 刀具热伸长刀具热伸长 刀具热变形刀具热变形由于刀体小由于刀体

43、小,热容量小热容量小,刀具温升非常高。例如刀具温升非常高。例如,用用高速钢车刀切削时：高速钢车刀切削时： 刀刃部分温升可达刀刃部分温升可达700-800度；度； 刀具伸长量可达刀具伸长量可达0.030.05 mmTLL 工件资料热膨胀系数；工件资料热膨胀系数； L 工件热变形方向上的尺寸；工件热变形方向上的尺寸； T温升温升 。mmL1 . 03101230006例：切削长度为例：切削长度为3 3米米, ,每磨一次温升每磨一次温升33，那，那么丝杆升长量为么丝杆升长量为 不均匀受热，产生外形误差不均匀受热，产生外形误差工件热变形工件热变形均匀受热均匀受热:前往本章目录前往本章目录 前往本章目录

44、前往本章目录 2 2工件剩余应力工件剩余应力 剩余应力：剩余存在工件内部的一剩余应力：剩余存在工件内部的一部分金属对另一部分金属的作用力。部分金属对另一部分金属的作用力。 剩余应力产生缘由：在铸、锻、焊热剩余应力产生缘由：在铸、锻、焊热处置过程中由于工件各部分受热不均匀处置过程中由于工件各部分受热不均匀或冷却速度不同以及金相组织变化而引或冷却速度不同以及金相组织变化而引起的体积变化，会使工件产生内应力。起的体积变化，会使工件产生内应力。 剩余应力危害：工件粗加工后内应力剩余应力危害：工件粗加工后内应力重新分布使工件产生变形。重新分布使工件产生变形。图图6-15 6-15 床身因内应力而引起的变

45、形床身因内应力而引起的变形前往本章目录前往本章目录减少剩余应力对的影响：减少剩余应力对的影响：零件构造设计合理构造简单、璧厚均匀；零件构造设计合理构造简单、璧厚均匀；退火或时效处置；退火或时效处置；粗精加工分开，粗、精加工时间尽量拉长。粗精加工分开，粗、精加工时间尽量拉长。Fa)Fb)c)图图6-16 6-16 校直引起的内应力校直引起的内应力前往本章目录前往本章目录 6. 2. 3 提高加工精度的措施提高加工精度的措施 1直接减小或消除原始误差直接减小或消除原始误差 以车细长轴为例：以车细长轴为例： 采用跟刀架或中心架；采用跟刀架或中心架； 采用反向进给；采用反向进给； 大主偏角大进给；大主

46、偏角大进给； 伸缩性的弹性活顶尖。伸缩性的弹性活顶尖。 进给方向进给方向a)Fy进给方向进给方向Fy 跟刀架跟刀架活顶尖活顶尖b)前往本章目录前往本章目录 在卡盘一端工件上车出一个缩颈在卡盘一端工件上车出一个缩颈 dD/2 前后双架前后双架“对刀切削。对刀切削。Fy1LFy2FxFx精车刀精车刀半精车刀半精车刀顺牙顺牙倒牙倒牙粗车刀粗车刀双刀架双刀架对刀切削表示图对刀切削表示图前往本章目录前往本章目录(2)(2)补偿和抵消原始误差补偿和抵消原始误差丝杆车床上，用误差校正机构及安装，丝杆车床上，用误差校正机构及安装，来抵消传动链误差。来抵消传动链误差。L1923564(螺距螺距S)78 丝杆车床

47、的校正安装丝杆车床的校正安装 11主轴主轴 22工件丝杆工件丝杆 33刀架刀架 44母丝杆母丝杆 55螺母螺母 66摆杆摆杆 77滚子滚子 88校正尺校正尺 99交换齿交换齿轮轮前往本章目录前往本章目录 (3) (3)误差转移法误差转移法 误差转移法是把影响加工精度的原始误差转移法是把影响加工精度的原始误差转移到误差不敏感的方向或者不影响加误差转移到误差不敏感的方向或者不影响加工精度的方向上。工精度的方向上。例例: :zxy方向垂直于纸面方向垂直于纸面转塔车床的立刀安装法转塔车床的立刀安装法前往本章目录前往本章目录 用镗模镗孔的镗杆来用浮动联接头用镗模镗孔的镗杆来用浮动联接头可以排除主轴回可以

48、排除主轴回 转误差转误差,导轨导轨 误差等。误差等。 横梁变形的转移横梁变形的转移图中为横梁变形的转移图中为横梁变形的转移前往本章目录前往本章目录 (4) (4)均分与均化原始误差均分与均化原始误差 均分原始误差就是当坯件精度太低，引起的定均分原始误差就是当坯件精度太低，引起的定位误差或复映误差太大时，将坯件误差均分成位误差或复映误差太大时，将坯件误差均分成 n n组，每组坯件的误差减少为原来误差的组，每组坯件的误差减少为原来误差的1/n1/n。 均化原始误差的本质就是利用有亲密联络的工均化原始误差的本质就是利用有亲密联络的工件或刀具外表相互比较、检查，找出它们之间的件或刀具外表相互比较、检查

49、，找出它们之间的差别，再进展修正加工或互为基准的加工，使被差别，再进展修正加工或互为基准的加工，使被加工外表原有的误差不断减少和平均化。加工外表原有的误差不断减少和平均化。前往本章目录前往本章目录心轴装夹工件剃齿齿轮内孔尺为心轴装夹工件剃齿齿轮内孔尺为 ，心轴实践尺寸为心轴实践尺寸为25.002mm，配合最大间隙为，配合最大间隙为 +0.011mm，最小间隙为，最小间隙为-0.002 (过盈过盈)，间隙过大，间隙过大，现按表现按表6-2制造三个心轴，配合精度在制造三个心轴，配合精度在0.005之内，之内，处理了剃齿加工要求。处理了剃齿加工要求。mm25013. 00+前往本章目录前往本章目录a

50、)a)头架顶尖头架顶尖“自磨自自磨自 (5)就地加工到达最终精度 方法：把各相关零件，部件先行装配，使它们处于任务要求的相互位置，然后就地进展最终加工。 目的：消除机器和部件装配后累积误差。前往本章目录前往本章目录b)b)三点不同轴引起丝杆弯曲和接触不良三点不同轴引起丝杆弯曲和接触不良c)c)导套内孔导套内孔 自镗自自镗自 前往本章目录前往本章目录 自动丈量是在加工过程自动丈量是在加工过程中随时自动丈量出工件尺中随时自动丈量出工件尺寸根据丈量结果控制刀具寸根据丈量结果控制刀具与工件的相对位置，工件与工件的相对位置，工件尺寸一直在自动控制之中尺寸一直在自动控制之中闭环系统。闭环系统。减振器减振器

51、测头测头工件工件百分表百分表例如：磨削自动丈量例如：磨削自动丈量6自动丈量与闭环系统自动丈量与闭环系统前往本章目录前往本章目录 6.2.4 6.2.4 机械加工误差的综合分析法机械加工误差的综合分析法 分析误差两种方法分析误差两种方法: : 1) 1) 单要素分析法；单要素分析法； 2) 2) 综合分析法。综合分析法。 单要素分析的各种产生误差缘由单要素分析的各种产生误差缘由总是同时存在、相互影响的，用数理统总是同时存在、相互影响的，用数理统计的方法可以胜利地处理成批及大量消计的方法可以胜利地处理成批及大量消费中机械加工误差的分析和对加工精度费中机械加工误差的分析和对加工精度的控制问题。的控制

52、问题。 综合分析法综合分析法 数理统计数理统计前往本章目录前往本章目录 (1) (1)误差的性质误差的性质 按照误差出现规律，可以分为两大类误差：按照误差出现规律，可以分为两大类误差：1)1)系统性误差当延续加工一批零件时，大系统性误差当延续加工一批零件时，大 小和方向不变或是按一定规律变化的误差。小和方向不变或是按一定规律变化的误差。常值系统误差误差大小和方向不变。常值系统误差误差大小和方向不变。 变值系统误差误差大小和方向按一定规变值系统误差误差大小和方向按一定规 律变化。律变化。 例：刀具的热变形、磨损。例：刀具的热变形、磨损。前往本章目录前往本章目录 2随机性误差随机性误差(偶尔误差偶

53、尔误差) 延续加工一批零件时延续加工一批零件时,大小和方向没有一大小和方向没有一定变化规律的误差。定变化规律的误差。 例：毛坯误差的复映；工件剩余应力引起例：毛坯误差的复映；工件剩余应力引起的变形误差；夹紧误差；多次调整误差；内的变形误差；夹紧误差；多次调整误差；内应力引起的变形误差；定位误差等。应力引起的变形误差；定位误差等。 随机误差可以用数理统计方法来研讨。随机误差可以用数理统计方法来研讨。 前往本章目录前往本章目录不同性质的加工误差处理途径：不同性质的加工误差处理途径： 常值系统误差常值系统误差 调整设备、检修设备、调整设备、检修设备、误差补偿或抵消等。误差补偿或抵消等。变值系统误差变

54、值系统误差 延续补偿或定期自动补延续补偿或定期自动补偿等。偿等。随机性误差随机性误差 减小毛坯误差、提高工艺减小毛坯误差、提高工艺系统刚度、自动丈量与闭环控制等。系统刚度、自动丈量与闭环控制等。前往本章目录前往本章目录 (2) (2)加工误差的分布曲线分析法加工误差的分布曲线分析法 实践分布曲线实践分布曲线对一批零件实践加工结果对一批零件实践加工结果的统计曲线。的统计曲线。 实际分布曲线实际分布曲线数理统计中的正态分布曲数理统计中的正态分布曲线高斯曲线。线高斯曲线。 1)1)实践分布曲线一批活塞销孔实践分布曲线一批活塞销孔, ,图纸要求尺图纸要求尺寸寸 , ,对这批销孔精镗后对这批销孔精镗后,

55、 ,抽查抽查100100件件, ,并按尺寸大小分组并按尺寸大小分组, ,每组的尺寸间隔为每组的尺寸间隔为0.002mm0.002mm 见列表见列表6-36-3。mm280015. 0前往本章目录前往本章目录 组组 别别尺寸范围尺寸范围/mm 中点尺寸中点尺寸 ( (mm) ) 组内工件数组内工件数 （m 件）件） 频率频率m/n 1 27.99227.994 27.993 4 4/100 2 27.99427.996 27.995 16 16/100 3 27.99627.998 27.997 32 32/100 4 27.99828.000 27.999 30 30/100 5 28.000

56、28.002 28.001 16 16/100 6 28.00228.004 28.003 2 2/100表表6-3 活塞销孔直径丈量结果活塞销孔直径丈量结果前往本章目录前往本章目录分散范围分散范围 = 最大孔径最大孔径 最小孔径最小孔径 = 28.00427.992=0.012mm分散范围中心分散范围中心(平均孔径平均孔径) mm9979.27nmx 35302520151050 027.98527.985公差带中心公差带中心(27.9925)(27.9925)27.99527.99528.00028.000 28.00528.005stst公差范围公差范围10.01510.015分散范围分

57、散范围(0.012)(0.012)分散范围中心分散范围中心(27.9979)(27.9979)(0.0054)(0.0054)前往本章目录前往本章目录公差带中点公差带中点废品率废品率= 18 即尺寸为即尺寸为28.0028.004mm的零件的频率。的零件的频率。系统误差系统误差 st = 分散范围中心公差带分散范围中心公差带中心中心= 29.99727.9925 = 0.0054mm因分散范围因分散范围(0.012) 公差值公差值(0.015)，需减小，需减小st，可不产生废品，即将镗刀伸出量调小。，可不产生废品，即将镗刀伸出量调小。mm9925.272015. 028 =前往本章目录前往本章

58、目录yx xx 222)xx(exp21)x(y2)实际分布曲线实际分布曲线正态分布曲线用概率密度函数表示：正态分布曲线用概率密度函数表示：前往本章目录前往本章目录X 工件尺寸；工件尺寸；X工件平均尺寸工件平均尺寸( (分散范围中心分散范围中心) ) n1iin321nxnxxxxxn 工件总数；工件总数； 均方根偏向，即均方根偏向，即n)xx()xx()xx(2n2221 n1i2in)xx( 式中式中前往本章目录前往本章目录正态分布曲线特点：正态分布曲线特点：曲线呈钟形，中间高，曲线呈钟形，中间高，而两边低，表示尺寸接近而两边低，表示尺寸接近分散中心的工件占大多数分散中心的工件占大多数而离

59、中心越远越少。而离中心越远越少。曲线有对称性，即工件曲线有对称性，即工件尺寸大于和小于的同间距尺寸大于和小于的同间距范围内的频率是相等的。范围内的频率是相等的。3 3xxya)a)X前往本章目录前往本章目录-2-1012=1=2 =yxb)b)曲线的外形参数曲线的外形参数 越大，曲线越平坦，越大，曲线越平坦，尺寸越分散，精度低。尺寸越分散，精度低。 越小，曲线越峻峭越小，曲线越峻峭 ，尺寸越集中，精度高。尺寸越集中，精度高。 正态分布曲线包含的全部面积为：正态分布曲线包含的全部面积为：1dx2xx2122 )(exp即即100前往本章目录前往本章目录xdxx

60、xFxx222)(exp21在尺寸在尺寸x到到 间的工件的频率为：间的工件的频率为：由表查出由表查出 即即 时时 F = 49.865 ， 2F = 99.73即工件在即工件在3外的频率只需外的频率只需0.27%，普通，普通取正态分布曲线取正态分布曲线3范围代表全部面积。范围代表全部面积。3xx=3xx=前往本章目录前往本章目录令工件公差带为令工件公差带为T，普通情况下应使，普通情况下应使T6,可用可用 表示工艺才干，称为表示工艺才干，称为工艺才干系数，用工艺才干系数，用 Cp 表示。即表示。即:6T6TCP=前往本章目录前往本章目录Cp值越大工艺才干越强，可将工艺才干分值越大工艺才干越强，可