机械制造基础-42

1、4-2影响加工精度的因素 机械加工中零件的尺寸、形状和相互位置误差，机械加工中零件的尺寸、形状和相互位置误差，主要是由于工件与刀具在切削运动中相互位置发生主要是由于工件与刀具在切削运动中相互位置发生了变动而造成的。了变动而造成的。 由于工件和刀具安装在夹具和机床上，因此，由于工件和刀具安装在夹具和机床上，因此，机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的工艺系工艺系统统。 工艺系统中的种种误差，是造成零件加工误差工艺系统中的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为的根源，故称之为原始误差原始误差。 加工中可能出现的原始误差，可列举如加工中可能出现的原始误差，

2、可列举如 下图下图 机械加工原始误差原理误差工件装夹误差机床误差夹具误差刀具误差调整误差工艺系统热变形刀具磨损工件内应力引起的变形度量误差一一.原理误差原理误差: 是由于采用了近似的成形运是由于采用了近似的成形运动或刀刃形状而产生的误差。动或刀刃形状而产生的误差。v 滚切渐开线齿形就存在两项原理误差滚切渐开线齿形就存在两项原理误差:为便于制造，用阿基米德基本蜗杆或法向直廓为便于制造，用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆，来代替渐开线基本蜗杆而产生的误差；基本蜗杆，来代替渐开线基本蜗杆而产生的误差；由于滚刀刀刃数有限，滚切出的齿形不是连续由于滚刀刀刃数有限，滚切出的齿形不是连续光滑的渐开线，而是

3、由若干短线组成的折线。光滑的渐开线，而是由若干短线组成的折线。v 在加工正弦曲线的内曲面时，用曲柄滑块机构来获在加工正弦曲线的内曲面时，用曲柄滑块机构来获得近似的正弦曲线，也存在原理误差。得近似的正弦曲线，也存在原理误差。 原理误差存在的合理性：原理误差存在的合理性： 理论上应当采用理想的加工原理，来获得精确的加工理论上应当采用理想的加工原理，来获得精确的加工表面。表面。 但在生产中这样做有时会使机床的结构复杂，难以保但在生产中这样做有时会使机床的结构复杂，难以保证机床的刚度和精度，或者使刀刃的轮廓不易制造或证机床的刚度和精度，或者使刀刃的轮廓不易制造或精度很低。精度很低。 这样不仅不能保证加

4、工精度，甚至还会降低加工效率。这样不仅不能保证加工精度，甚至还会降低加工效率。 这时如采用近似的加工方法，往往可以简化机床结构这时如采用近似的加工方法，往往可以简化机床结构和刀具的形状，并能提高生产率，降低加工成本，因和刀具的形状，并能提高生产率，降低加工成本，因此，只要能把加工误差限制在规定的范围内（一般，此，只要能把加工误差限制在规定的范围内（一般，原理误差应小于工件公差值的原理误差应小于工件公差值的10%15%），可以采用），可以采用近似的加工方法。近似的加工方法。 二二.机床误差：机床误差：是由机床的制造误差、安装误是由机床的制造误差、安装误差和使用中的磨损引起的误差。差和使用中的磨损

5、引起的误差。机床误差机床误差对加工精度影响较大的有：对加工精度影响较大的有： 主轴回转误差主轴回转误差导轨误差导轨误差 传动链误差传动链误差一. 主轴回转误差 机床主轴是决定工件或刀具位置的重要部件，机床主轴是决定工件或刀具位置的重要部件，对主轴的精度要求最主要的就是对主轴的精度要求最主要的就是主轴回转精主轴回转精度度（机床主轴回转时能保持轴线的位置稳定（机床主轴回转时能保持轴线的位置稳定不变的程度），即要求主轴回转时能保持轴不变的程度），即要求主轴回转时能保持轴线的位置稳定不变。线的位置稳定不变。 主轴回转误差直接影响被加工零件的形状、主轴回转误差直接影响被加工零件的形状、位置精度和表面粗糙

6、度。位置精度和表面粗糙度。v主轴系统自身存在的误差主轴系统自身存在的误差：使主轴回转轴线的空：使主轴回转轴线的空间位置在每一瞬间都是变动的，即产生轴线在空间位置在每一瞬间都是变动的，即产生轴线在空间的漂移。间的漂移。主轴轴颈和轴承座孔的误差；主轴轴颈和轴承座孔的误差；滚动轴承的内环、外环和滚动体的误差；滚动轴承的内环、外环和滚动体的误差；回转过程中各种静、动态因素的影响等。回转过程中各种静、动态因素的影响等。v主轴回转误差的分解主轴回转误差的分解：径向跳动、轴向窜动和角：径向跳动、轴向窜动和角度摆动（图度摆动（图4-1）。实际上主轴回转误差的三种）。实际上主轴回转误差的三种基本形式是同时存在的

7、（图基本形式是同时存在的（图4-2），综合影响着），综合影响着工件的加工精度。工件的加工精度。 误差敏感方向误差敏感方向：由于由于RzRy（y），故把），故把工件加工表面法线方向叫工件加工表面法线方向叫做做。 主轴回转误差对加工精度的影响主轴回转误差对加工精度的影响：主轴回转误差沿主轴回转误差沿刀具与工件接触点的法向分量与切向分量，对加工精度的影刀具与工件接触点的法向分量与切向分量，对加工精度的影响相差甚大。由图响相差甚大。由图4-3，在车削圆柱面时，回转误差的法向，在车削圆柱面时，回转误差的法向分量分量y=Ry。而切向分量。而切向分量z所产生的半径误差所产生的半径误差Rz为为 Rzz2(2R

8、0) (4-1) 1. 主轴纯径向跳动对加工精度的影响主轴纯径向跳动对加工精度的影响 图图4-4为工件不动而镗杆旋转的镗孔情况。设由于为工件不动而镗杆旋转的镗孔情况。设由于主轴纯径向跳动而使轴线在主轴纯径向跳动而使轴线在Y坐标方向上作简谐直线坐标方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，振幅为运动，其频率与主轴转速相同，振幅为A。又设刀尖。又设刀尖处于水平位置时，主轴中心偏移最大（等于处于水平位置时，主轴中心偏移最大（等于A）。当）。当镗刀转过某一个镗刀转过某一个角时，此时刀尖轨迹的水平和垂直角时，此时刀尖轨迹的水平和垂直分量分别是：分量分别是： y=Acos+Rcos=(A+R)cos z

9、=Rsin将上两式平方相加可得将上两式平方相加可得 车削时（如车削时（如图图4-5所示），设主轴所示），设主轴轴线仍沿轴线仍沿y方向作简谐直线运动，则工方向作简谐直线运动，则工件件1处切出的半径比在处切出的半径比在2、4处小一个振处小一个振幅幅A，而在工件，而在工件3处切出的半径则比处切出的半径则比2、4处大一个振幅处大一个振幅A。这样在工件的上述。这样在工件的上述4点直径都相等，在其它各点处的直径点直径都相等，在其它各点处的直径误差也甚小，故车削出的工件表面接误差也甚小，故车削出的工件表面接近于一个近于一个真圆真圆。 这是一个椭圆方程式这是一个椭圆方程式,说明主轴回转时存在纯径向跳动，说明主

10、轴回转时存在纯径向跳动，镗出的将是一个镗出的将是一个椭圆椭圆孔孔,如图如图4-4中的双点划线所示。中的双点划线所示。2.2. 主轴轴向窜动对加工精度的影响主轴轴向窜动对加工精度的影响 对内、外圆加工没有影对内、外圆加工没有影响，但加工的端面则与响，但加工的端面则与内、外圆面不垂直内、外圆面不垂直(图图4-6(a)。 加工螺纹时，主轴的轴加工螺纹时，主轴的轴向窜动将使单个螺距产向窜动将使单个螺距产生周期误差生周期误差( 图图4-6(b) 。3.3. 主轴回转纯角度摆动对加工精度的影响主轴回转纯角度摆动对加工精度的影响 在车削外圆时仍然可以得到一个圆形工件，在车削外圆时仍然可以得到一个圆形工件，但

11、工件是一个圆锥体。但工件是一个圆锥体。 在镗床上镗孔时，镗出的孔则为椭圆形（在镗床上镗孔时，镗出的孔则为椭圆形（动动画演示画演示）。）。 影响影响主轴回转误差的主轴回转误差的因素因素：主轴部件的制造精：主轴部件的制造精度度;切削过程中主轴受力、受热后变形。切削过程中主轴受力、受热后变形。 主轴采用滑动轴承的结构主轴采用滑动轴承的结构：轴颈在轴套内旋转。：轴颈在轴套内旋转。车床类机床：因切削力的方向不变，主轴轴颈车床类机床：因切削力的方向不变，主轴轴颈被压向轴套表面某一位置，因此，主轴轴颈的被压向轴套表面某一位置，因此，主轴轴颈的圆度误差将直接传给工件，而轴套孔的误差则圆度误差将直接传给工件，而轴套孔的误差则对加工精度的影响较小。对加工精度的影响较小。镗床类机床：由于作用在主轴上的切削力是随镗床类机床：由于作用在主轴上的切削力是随镗刀的旋转而变化的，故轴套孔的圆度误差将镗刀的旋转而变化的，故轴套孔的圆度误差将传给工件，而轴颈的圆度误差对加工精度的影传给工件，而轴颈的圆度误差对加工精度的影响不大。响不大。 主轴采用滚动轴承结构主轴采用滚动轴承结构：主轴回转精度不仅取主轴回转精度不仅取决于滚动轴承本身