教案23§3-7、保证和提高加工精度的途径

1、 第三章 机械加工精度 3-7、保证和提高加工精度的途径、保证和提高加工精度的途径 提高零件加工精度的最终目的是保证产品的提高零件加工精度的最终目的是保证产品的精度和质量。精度和质量。 对生产中保证和提高加工精度的方法归纳如下：对生产中保证和提高加工精度的方法归纳如下： 一、减少误差法：一、减少误差法： 是在查明产生加工误差的主要因素后，设法对是在查明产生加工误差的主要因素后，设法对其直接进行消除或减弱。其直接进行消除或减弱。 举例：举例： 第三章 机械加工精度 加工细长轴时，因工件刚度极差，容易产生弯加工细长轴时，因工件刚度极差，容易产生弯曲变形和振动，严重影响加工精度。采用跟刀架曲变形和振

2、动，严重影响加工精度。采用跟刀架和和900车刀，虽提高了工件的刚度，减少了径向切车刀，虽提高了工件的刚度，减少了径向切削分力削分力Fy，但只解决了，但只解决了Fy把工件把工件“顶弯的问题。顶弯的问题。由于工件在轴向切削分力由于工件在轴向切削分力Fx作用下，形成细长轴作用下，形成细长轴受偏心压缩而失稳弯曲。工件弯曲后，高速旋转受偏心压缩而失稳弯曲。工件弯曲后，高速旋转产生的离心力以及工件受切削热作用产生的热伸产生的离心力以及工件受切削热作用产生的热伸长受后顶尖的限制。都会进一步加剧其弯曲变形，长受后顶尖的限制。都会进一步加剧其弯曲变形，因而加工精度仍难提高，可采取如下措施：因而加工精度仍难提高，

3、可采取如下措施： 第三章 机械加工精度 1、采用反向进给的切削方式，进给方向由卡、采用反向进给的切削方式，进给方向由卡盘一端指向尾架。这时尾架改用可伸缩的弹性顶盘一端指向尾架。这时尾架改用可伸缩的弹性顶尖，尖，Fx力对工件是拉伸作用，就不会因力对工件是拉伸作用，就不会因Fx和热应力和热应力压弯工件。压弯工件。 2、采用大进给量和较大主偏角的车刀，增大、采用大进给量和较大主偏角的车刀，增大了了Fx力，使力，使Fy和和Fx对工件的弯矩相互抵消了一局对工件的弯矩相互抵消了一局部，起着抑制振动的作用而切削平稳。部，起着抑制振动的作用而切削平稳。 3、在卡盘一端的工件上车出一个缩颈，以增、在卡盘一端的工

4、件上车出一个缩颈，以增加工件柔性，减轻了因坯料弯曲而在卡盘强制夹加工件柔性，减轻了因坯料弯曲而在卡盘强制夹持下产生轴线歪斜的影响。持下产生轴线歪斜的影响。 第三章 机械加工精度 二、误差补偿法：二、误差补偿法： 第三章 机械加工精度 是人为地造出一种新的误差去抵消工艺系统是人为地造出一种新的误差去抵消工艺系统中固有的原始误差。当原始误差是负值时，人为中固有的原始误差。当原始误差是负值时，人为的误差取正值，反之，取负值，尽量使两者大小的误差取正值，反之，取负值，尽量使两者大小相等方向相反，或者，利用一种原始误差去抵消相等方向相反，或者，利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也尽量使两者大小相等，

5、方向另一种原始误差，也尽量使两者大小相等，方向相反，从而到达减少加工误差，提高加工精度的相反，从而到达减少加工误差，提高加工精度的目的。目的。 举例：举例： 用预加载荷法精加工摇臂钻床和导轨，借以用预加载荷法精加工摇臂钻床和导轨，借以抵消装配后受主轴部件自重而产生的变形。抵消装配后受主轴部件自重而产生的变形。 第三章 机械加工精度 三、误差分组法：三、误差分组法： 在加工中，本道工序要作为定位基准的基面，在加工中，本道工序要作为定位基准的基面，由于上道工序或毛坯加工误差较大，用它定由于上道工序或毛坯加工误差较大，用它定位可能使本工序超差，此时可按加工误差大小分位可能使本工序超差，此时可按加工误

6、差大小分组加工。组加工。 举例：举例： 第三章 机械加工精度 在在V型架上铣削一个轴类零件的水平面，要求型架上铣削一个轴类零件的水平面，要求保持尺寸保持尺寸h的公差的公差Th=0.02mm。由于毛坯采用了精。由于毛坯采用了精化工艺，用作定位的大外圆不再加工，其外圆尺化工艺，用作定位的大外圆不再加工，其外圆尺寸公差寸公差TD=0.05mm，按照夹具设计公式，定位误，按照夹具设计公式，定位误差为差为h=TD/(2Sin(a/2)=0.05/1.41=0.035mm，显，显然，由于毛坯误差而产生的定位误差已超过了公然，由于毛坯误差而产生的定位误差已超过了公差要求。差要求。 第三章 机械加工精度 可将

7、毛坯分组如下：可将毛坯分组如下：分组数分组数各组误差各组误差TD/n(mm)定位误差定位误差h(mm)定位误差占定位误差占公差公差%10.0250.0178520.0170.0126030.01250.008844 这种方法的实质是把毛坯按误差分成这种方法的实质是把毛坯按误差分成n组，每组，每组毛坯误差范围就缩小为原来的组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n，然后按各组，然后按各组分别调整刀具相对工件的位置。分别调整刀具相对工件的位置。 四、就地加工法：四、就地加工法： 第三章 机械加工精度 在加工和装配中有些精度问题牵涉到零、部件在加工和装配中有些精度问题牵涉到零、部件间的相互关系，相当复杂，如

8、果一味地提高零、间的相互关系，相当复杂，如果一味地提高零、部件本身的精度，有时不仅困难，甚至不可能，部件本身的精度，有时不仅困难，甚至不可能，假设采用假设采用“就地加工法，那么可能很快解决。就地加工法，那么可能很快解决。 举例：举例： 就地加工法是指这些外表在装配前不进行精就地加工法是指这些外表在装配前不进行精加工，等它装配到机床上以后，再在主轴上装上加工，等它装配到机床上以后，再在主轴上装上镗刀杆和能作径向进给的小刀架，镗和车削。镗刀杆和能作径向进给的小刀架，镗和车削。 五、误差平均法：五、误差平均法： 第三章 机械加工精度 对于配合精度要求很高的轴和孔，采用研磨对于配合精度要求很高的轴和孔

9、，采用研磨方法来到达。研具本身并不具有高精度，但它却方法来到达。研具本身并不具有高精度，但它却能在和工件作相对运动中对工件进行微量切削，能在和工件作相对运动中对工件进行微量切削，最终到达很高的精度，称为最终到达很高的精度，称为“误差平均法。误差平均法。 研磨时，研具的精度并不高，分布在研具上研磨时，研具的精度并不高，分布在研具上的磨粒粒度大小也可能不一样，但由于研磨时工的磨粒粒度大小也可能不一样，但由于研磨时工件和研具间有复杂的相对运动轨迹，使工件上各件和研具间有复杂的相对运动轨迹，使工件上各点均有时机与研具的各点相互接触并受到均匀的点均有时机与研具的各点相互接触并受到均匀的微量切削，同时工件

10、和研具相互修整，精度也逐微量切削，同时工件和研具相互修整，精度也逐步共同提高，进一步使误差均化，因此就可获得步共同提高，进一步使误差均化，因此就可获得精度高于研具原始精度的加工外表。精度高于研具原始精度的加工外表。 第三章 机械加工精度 4-1、机械加工外表质量概述、机械加工外表质量概述 一、外表质量的概念：一、外表质量的概念： 加工加工质量质量 加工精度加工精度 表面质量表面质量-是指零件加工后的表面是指零件加工后的表面层状态（即表面完整性）层状态（即表面完整性） 有两个方面的内容：有两个方面的内容： 即外表几何形状和外表层物理、力学性能。即外表几何形状和外表层物理、力学性能。 一、加工外表

11、的几何特征：一、加工外表的几何特征： 1、外表粗糙度、外表粗糙度-是指已加工外表微观几何是指已加工外表微观几何形状误差；形状误差； 第三章 机械加工精度 2、波度、波度-是指介于宏观几何误差即形是指介于宏观几何误差即形状误差与微观几何形状误差之间的周期性几何状误差与微观几何形状误差之间的周期性几何形状误差。形状误差。 二、加工外表层的物理、力学性能：二、加工外表层的物理、力学性能： 1、外表层的冷作硬化：、外表层的冷作硬化： 第三章 机械加工精度 工件经切削加工后外表层的强度和硬度有所提工件经切削加工后外表层的强度和硬度有所提高的现象。高的现象。 2、外表层的剩余应力、外表层的剩余应力： 切削

12、加工后工件外表层所产生的剩余应力。它切削加工后工件外表层所产生的剩余应力。它对零件使用性能的影响大小取决于对零件使用性能的影响大小取决于的方向、大小的方向、大小和分布状况。和分布状况。 3、外表层的金相组织变化：、外表层的金相组织变化： 切削加工磨削中的高温使工件外表金属的切削加工磨削中的高温使工件外表金属的金相组织发生了改变，大大降低了零件使用性能。金相组织发生了改变，大大降低了零件使用性能。 二、外表质量对零件使用性能的影响：二、外表质量对零件使用性能的影响： 一、对零件耐磨性的影响：一、对零件耐磨性的影响： 第三章 机械加工精度 零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理和零件的耐磨性主要与

13、摩擦副的材料、热处理和润滑条件有关。在这些条件已经确定后，零件的润滑条件有关。在这些条件已经确定后，零件的外表质量就起决定性作用。外表质量就起决定性作用。 、外表粗糙度对摩擦面的摩损影响很大：、外表粗糙度对摩擦面的摩损影响很大： 第三章 机械加工精度 当摩擦副相对运动时，因其外表粗糙不平，使当摩擦副相对运动时，因其外表粗糙不平，使一些凸峰先接触，因此，实际接触面积远远小于一些凸峰先接触，因此，实际接触面积远远小于理论接触面积。在外力作用下，凸峰处的压强很理论接触面积。在外力作用下，凸峰处的压强很大，当压强超过润滑油膜张力的临界时，油膜被大，当压强超过润滑油膜张力的临界时，油膜被破坏，凸峰处形成

14、局部干摩擦，产生塑性变形和破坏，凸峰处形成局部干摩擦，产生塑性变形和剪切破坏而使外表磨损。外表愈粗糙，磨损愈严剪切破坏而使外表磨损。外表愈粗糙，磨损愈严重。但并非外表愈光洁，耐磨性愈好。因为外表重。但并非外表愈光洁，耐磨性愈好。因为外表粗糙度太细时：一不利于润滑油的贮存，致使接粗糙度太细时：一不利于润滑油的贮存，致使接触面间形成半干甚至干摩擦；二使接触面间的分触面间形成半干甚至干摩擦；二使接触面间的分子吸附力增大甚至发生分子粘合。两者均使摩擦子吸附力增大甚至发生分子粘合。两者均使摩擦阻力增加和磨损加剧。因此，在一定工作条件下，阻力增加和磨损加剧。因此，在一定工作条件下，一对运动副的摩擦外表通常有一最正确粗糙度。一对运动副的摩擦外表通常有一最正确粗糙度。 第三章 机械加工精度 、外表层冷作硬化对耐磨性的影响：、外表层冷作硬化对耐磨性的影响： 外表冷作硬化，提高了外表层的显微硬度和外表冷作硬化，提高了外表层的显微硬度和强度，从而使耐磨性提高。但并非冷硬程度愈高强度，从而使耐磨性提高。但并非冷硬程度愈高耐磨性就愈好，过