《数字化协同制造综合实训》课件-任务1-加工精度的要求

高等职业教育机械类创新规划系列教材任务1加工精度的要求任务内容通过学习数控加工精度基础知识和数控加工配合件的练习，能够掌握数控加工保证工件精度方法，并操作数控机床按照生产的图样（图6-1-1

）要求加工出制件。图

6-1-1生产图样（

mm）任务目标1正确掌握FANUCVDL-600A立式数控铣床的操作步骤。2能够正确编写加工工艺。3能够按生产图样要求加工出制件。4培养学生自主学习的能力及团队协作能力。5提高学生的学习兴趣，激励学生参与实践教学任务。任务准备设备准备FANUCVDL-600A立式数控铣床。01工具准备白钢键槽立铣刀、和硬质合金刀。02知识链接评价生产产品程度，加工精度与加工误差是评价加工表面几何参数的关键指标。加工精度主要用于加工精度用公差等级衡量，等级数值越小，其精度越高；加工误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度越高，加工误差越小，反之亦然。知识链接

0102公差等级包括IT01、IT0、IT1、IT2、IT3~IT18，共20个等级，其中IT01表示零件加工精度最高。

IT18表示零件的加工精度最低，一般IT7、IT8是加工精度中等级别。知识链接所得到的实际参数都不会绝对准确，从零件功能看，只要加工误差在零件图要求的公差范围内，就认为能保证加工精度。任何加工方法机器的质量取决于零件的加工质量和机器装配质量，零件加工质量包含零件加工精度和表面质量两部分。知识链接指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度，它们之间的差异称为加工误差。机械加工精度反映了加工精度的高低。误差越大，加工精度越低；误差越小，加工精度越高。加工误差大小一、加工精度的调整方法可通过减小机床误差、对工艺系统进行调整、减小刀具磨损、减少传动链传动误差、减小工艺系统的受力变形、减少残余应力、减小工艺系统热变形等方法实现。加工精度的调整一、加工精度的调整方法1、减小机床误差（1）提高轴承的回转精度：选用高精度的滚动轴承；采用高精度的多油楔动压轴承；采用高精度的静压轴承。（2）提高与轴承相配件的精度：提高箱体支撑孔、主轴轴颈的加工精度；提高与轴承相配合表面的加工精度；测量及调节相配件的径向跳动范围，使误差补偿或相抵消。一、加工精度的调整方法1、减小机床误差（3）对滚动轴承适当预紧：消除间隙；增加轴承刚度；均化滚动体误差。(4)使主轴回转精度不反映到工件上。一、加工精度的调整方法2、对工艺系统进行调整

试切法调整：通过试切→测量尺寸→调整刀具的吃刀量→走刀切削→再试切，如此反复直至达到所需尺寸。此法生产效率低，主要用于单件小批生产。调整法：通过预先调整好机床、夹具、工件和刀具的相对位置获得所需尺寸。此法生产率效高，主要用于大批量生产。一、加工精度的调整方法3、减小刀具磨损

在刀具尺寸磨损达到急剧磨损阶段前，必须重新磨刀。321一、加工精度的调整方法4、减少传动链传动误差

传动件数少，传动链短，传动精度高。采用降速传动是保证传动精度的重要原则，且越接近末端的传动副，其传动比应越小。末端件精度应高于其他传动件。一、加工精度的调整方法5、减小工艺系统的受力变形提高系统的刚度1.合理的结构设计010203尽量减少连接面的数目；防止有局部低刚度环节出现；应合理选择基础件、支撑件的结构和截面形状。一、加工精度的调整方法5、减小工艺系统的受力变形提高系统的刚度2.提高连接表面的接触刚度010203提高机床部件中零件间结合面的质量；给机床部件以预加载荷；提高工件定位基准面的精度，减小表面粗糙度值。一、加工精度的调整方法5、减小工艺系统的受力变形提高系统的刚度3.采用合理的装夹和定位方式一、加工精度的调整方法5、减小工艺系统的受力变形减小载荷及其变化合理选择刀具几何参数和切削用量，以减小切削力。毛坯分组，尽量使调整中的毛坯加工余量均匀。一、加工精度的调整方法6、减少残余应力合理安排工艺过程增加消除内应力的热处理工序一、加工精度的调整方法7、减小工艺系统热变形

1.采用合理的机床部件结构及装配基准采用热对称结构，在变速箱中将轴、轴承、传动齿轮等对称布置，可使箱壁温升均匀，箱体变形减小；合理选择机床零部件的装配基准。一、加工精度的调整方法7、减小工艺系统热变形

2.减少热源的发热和隔离热源采用较小的切削用量；零件精度要求高时，将粗精加工工序分开；尽可能将热源从机床中分离出去，减少机床热变形；对主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副等不能分离热源，从结构、润滑等方面改善其摩擦特性，减少发热，或采用隔热材料；采用强制式风冷、水冷等散热措施。一、加工精度的调整方法7、减小工艺系统热变形345均衡温度场加速达到传热平衡控制环境温度二、加工精度误差的产生原因1、加工原理误差加工原理误差指采用近似的刀刃轮廓或近似的传动关系进行加工而产生的误差。加工原理误差多出现于螺纹、齿轮、复杂曲面加工中。例如加工渐开线齿轮用的齿轮滚刀，为使滚刀制造方便，采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆，使齿轮渐开线齿形产生误差。二、加工精度误差的产生原因1、加工原理误差车削模数蜗杆时，蜗杆的螺距等于蜗轮的周节（即mπ),其中m是模数，而π是一个无理数，但是车床的配换齿轮的齿数是有限的。12选择配换齿轮时只能将π化为近似的分数值(π=3.1415）计算，就将引起刀具，对于工件成型运动（螺旋运动）的不准确，造成螺距误差。二、加工精度误差的产生原因1、加工原理误差在加工中，一般采用近似加工，在理论误差可以满足加工精度要求的前提下(

≤0%~15%尺寸公差），来提高生产率和经济性。二、加工精度误差的产生原因2、调整误差机床的调整误差指由于调整不精准而产生的误差。二、加工精度误差的产生原因3、夹具的制造误差和磨损定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具等的制造误差。夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺寸误差。夹具在使用过程中工作表面的磨损。二、加工精度误差的产生原因4、机床误差机床误差是指机床的制造误差、安装误差和磨损。主要包括机床主轴回转误差机床传动链传动误差机床导轨导向误差二、加工精度误差的产生原因4、机床误差机床导轨导向误差1.导轨导向精度是指导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度，主要包括：导轨在水平面内直线度Δy和垂直面内的直线度Δz（弯曲）；前后两导轨的平行度（扭曲）；导轨对主轴回转轴线在水平面内和垂直面内的平行度误差或垂直度误差。二、加工精度误差的产生原因4、机床误差机床导轨导向误差2.导轨导向精度对切削加工的影响，主要考虑导轨误差引起刀具与工件在误差敏感方向的相对位移。车削加工时，误差敏感方向为水平方向，垂直方向引起的导向误差产生的加工误差

可以忽略；镗削加工时，误差敏感方向随刀具回转而变化；刨削加工时，误差敏感方向为垂直方向，床身导轨在垂直平面内的直线度引起加工

表面直线度和平面度误差。二、加工精度误差的产生原因4、机床误差机床主轴回转误差是指实际回转轴线对于理想回转轴线的漂移。机床主轴回转误差主要包括主轴端面圆跳动主轴径向圆跳动主轴几何轴线倾角摆动二、加工精度误差的产生原因4、机床误差机床主轴回转误差（1）主轴端面圆跳动对加工精度的影响：加工圆柱面时，无影响；车、镗端面时，产生端面与圆柱面轴线垂直度误差或端面平面度误差；加工螺纹时，将产生螺距周期误差。二、加工精度误差的产生原因4、机床误差机床主轴回转误差（2）主轴径向圆跳动对加工精度的影响：若径向回转误差表现为其实际轴线在y轴坐标方向上做简谐直线运动，镗床镗出的孔为椭圆形孔圆度误差为径向圆跳动幅值，而车床车出的孔没什么影响；若主轴几何轴线做偏心运动，无论车、镗能得到一个半径为刀尖

到平均轴线距离的圆。二、加工精度误差的产生原因4、机床误差机床主轴回转误差（3）主轴几何轴线倾角摆动对加工精度的影响：几何轴线相对于平均轴线在空间成一定锥角的圆锥轨迹，从各截面看相当于几何轴心绕平均轴心做偏心运动，而从轴向看各处偏心值不同；几何轴线在某一平面内做摆动，从各截面看相当于实际轴线在一

平面内做简谐直线运动，而从轴向看各处跳动幅值不同；实际上主轴几何轴线的倾角摆动为上述两种的叠加。二、加工精度误差的产生原因4、机床误差机床传动链传动误差机床传动链传动误差指传动链中首末两端传动元件之间的相对运动误差。二、加工精度误差的产生原因5、工艺系统受力变形工艺系统在切削力、夹紧力、重力和惯性力等作用下会产生变形，而破坏已调整好的工艺系统各组成部分的相互位置关系；导致加工误差的产生，并影响加工过程的稳定性，主要考虑机床变形、工件变形以及工艺系统的总变形。二、加工精度误差的产生原因5、工艺系统受力变形切削力对加工精度的影响只考虑机床变形，对加工轴类零件来讲，机床受力变形使加工工件呈两端粗、中间细的鞍形，产生圆柱度误差。只考虑工件变形，对加工轴类零件来讲，工件受力变形使加工后工件呈两端细、中间粗的鼓形。对加工孔类零件来讲，单独考虑机床或工件变形，加工后工件的形状与加工轴类零件相反。二、加工精度误差的产生原因5、工艺系统受力变形夹紧力对加工精度的影响工件装夹时，由于工件刚度较低或夹紧力着力点不当，使工件产生相应变形，造成加工误差。二、加工精度误差的产生原因6、刀具的制造误差和磨损刀具误差对加工精度的影响根据刀具的种类不同而异。定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀及圆拉刀等）尺寸精度直接影响工件的尺寸精度。成型刀具（如成型车刀、成型铣刀、成型砂轮等）的形状精度直接影响工件的形状精度。展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀具等）的刀刃形状误差会影响加工表面的形状精度。一般刀具（如车刀、镗刀、铣刀）制造精度对加工精度无直接影响，但刀具易磨损。二、加工精度误差的产生原因7、加工现场环境影响这些金属屑如果存在于零件定位面或定位孔位置，就会影响零件加工精度，对于高精度加工，一些细小到目视不到的金属屑都会影响到精度。加工现场往往有许多细小金属屑这个影响因素会被识别出来，但并无十分有效方法来杜绝，往往对操作员的作业手法依赖很高。二、加工精度误差的产生原因8、工艺系统的热变形在加工过程中由于内部热源（切削热、摩擦热）或外部热源（环境温度、热辐射）产热会使工艺系统受热而发生变形，从而影响加工精度。在大型工件加工和精密加工中，工艺系统热变形引起加工误差占加工总误差的40%~70%。工件热变形对加工精度的影响包括工件均匀的受热和工件不均匀的受热两种情况。二、加工精度误差的产生原因9、工件内部的残余应力毛坯制造和热处理过程中产生

的残余应力。冷校直带来的残余应力。切削加工带来的残余应力。任务步骤1、研读图纸阅读图样，初步检查图样的尺寸和要求。任务步骤2、制订加工工艺图

6-1-2建立坐标系（

mm）（

1

）要根据图样和简化编程建立的工件坐标系，如图

6-1-2所示。任务步骤2、制订加工工艺（

2）刀具选择，本任务采用

φ8mm

白钢键槽立铣刀，见表

6-1-1。刀具号刀具名称主轴转速进给速度T1φ8mm

白钢键槽立铣刀S1000Z：F100；X、Y：F200任务步骤2、制订加工工艺（3）根据立铣刀直径和图样尺寸确定工件坐标系原点及走刀路线为1→2→3→4→5，如图6-1-3所示。任务步骤2、制订加工工艺（4）基点计算，见表6-1-2。序号XY备注1-360

2-365

3365

436-5

5-36-5

任务步骤2、制订加工工艺加工程序注释O1111；主程序名G90G17G21G40

G49

G80；初始化G28G91Z0；Z轴回参考点G54G90G00X0Y0；刀具快速移动至工件中心点M03

S1000；主轴正转，转速

1000r/minG00X-36Y0；刀具快速移动至

1点下刀点Z100；刀具快速移动至安全平面Z5；刀具快速移动至

Z5平面G01Z-5F100；直线插补至

Z-5点G01G42X-36Y5D01F200；直线插补至

2点坐标（插入半径补偿）X36Y5；直线插补至

3点坐标X36Y-5；直线插补至

4点坐标加工程序注释X-36Y-5；直线插补至

5点坐标G40X-36Y0；直线插补至1点坐标（取消半径补偿）G0Z100；刀具快速移动至绝对坐标

Z100的高度M05；主轴停转M30；程序结束（5）编写数控加工程序，参考程序见表6-1-3。任务步骤3、数控加工注意：由于加工中会产生误差，需要根据实际测量尺寸调整刀具的半径补偿值进行二次