機械加工精度(存儲版)

　　

【正文】 總的誤差復映系數 εz=ε1ε2… εn 20233 116 在粗加工時 ,每次走刀的進給量 f一般不變 ,假設誤差復映系數均為 ε,則 n次走刀就有 εz=εn 討論： 20233 117 1）由于傳動力引起的誤差 結論： 在單爪撥盤傳動下車削出來的工件是一個正園柱，并不產生加工誤差。 20233 129 圖 523 車削切削熱的分配示意圖 20233 130 不穩態溫度場 溫度場 穩態溫度場 熱平衡 物體中各點的溫度 分布稱為溫度場 , T=f( x , y, z ,t ) 當物體未達熱平 衡時，各點溫度 不僅是坐標位置 的函數，也是時 間的函數。 ?在較長的軸類零件加工中，將出現錐度誤差。有時可采用強制冷卻法，吸收熱源熱量，控制機床溫升和熱變形。 ?在內應力變化的過程中，零件產生相應的變形，原有的加工精度受到破壞。 20233 155 圖 5－ 31 冷校直引起的內應力 20233 156 切削加工中引起的殘余應力 ?內部有殘余應力的工件在切去表面的一層金屬后，殘余應力要重新分布，從而引起工件的變形。 例如 圖 541 ，轉塔車床的轉位刀架采用 “立刀”安裝法 。 加工誤差 隨機誤差 系統誤差 ?在順序加工一批工件時，誤差的大小和方向呈無規律變化者，稱為隨機性誤差。 （ 1）直方圖的作法與步驟 20233 171 4） 統計頻數分布 將各組的尺寸頻數 、 頻率和頻率密度填入表中 。 經驗證明，組數太少會掩蓋組內數據的變動情況，組數太多會使各組的高度參差不齊，從而看不出變化規律。 ? 中心值是每組中間的數值。 3）若工件尺寸分散范圍恰好等于其公差帶 T， 這種情況下稍有不慎就會產生廢品，故應采取適當措施減小分散范圍。 ?使 x產生變化的主要原因是常值系統誤差的影響。 3ζ（ 或 6ζ） 的概念在研究加工誤差時應用很廣。 出現該圖形的主要原因可能是工藝系統產生顯著的熱變形，如刀具受熱伸長會使加工的孔偏大，圖形右偏；使加工的軸偏小，圖形左偏，或因為操作者加工習慣所致。 20233 190 圖 5－ 44 常見的幾種非正態分布圖形 a) 鋸齒形 b) 對稱形 c) 偏向形 d) 孤島形 e) 雙峰形 f) 平頂形 20233 191 1） 確定給定加工方法的精度 對于給定的加工方法，服從正態分布，其分散范圍為177。 6）平頂形 靠近中間的幾個直方高度相近，呈平頂狀，見 圖例 f。 該圖形屬正常圖形。 3ζ ，工藝上稱該原則為 6ζ準則。它決定一批工 件尺寸分散中心的坐標位置。 1）尺寸分散范圍小于允許公差 T， 且分布中心與公差帶中心重合，則兩邊都有余地，不會出廢品。第二組的下界限值加上組距就是第二組的上界限值，其余類推。 ? （ 2）把 100個樣本數據分成若干組，分組數可用表 42確定。 二、加工誤差的統計分析方法 20233 168 （一）分布曲線法 A. 實際分布圖 —— 直方圖 20233 169 20233 170 1） 收集數據 在一定的加工條件下，按一定的抽樣方式抽取一個樣本（即抽取一批零件），樣本容量（抽取零件的個數）一般取 100件左右，測量各零件的尺寸，并找出其中的最大值 xmin和最小值 xmin。 ?在順序加工一批工件時，誤差的大小和方向呈有規律變化者，稱為變值系統性誤差。 然后按各組的誤差范圍分別調整刀具位置，使整批工 件的尺寸分散范圍大大縮小。 20233 154 影 響 措 施 ?當外力 F去除后，彈性變形本可完全恢復，但因塑性變形部分的阻止而恢復不了，使殘余應力重新分布而達到平衡，如 圖 531c所示。 產生原 因 殘余應力是由金屬內部的相鄰宏觀或微觀組織發生了不均勻的體積變化而產生的，促使這種變化的因素主要來自熱加工或冷加工。 車外圓時，車刀熱變形會使工件產生圓柱度誤差（喇叭口）。 （ 圖 ） （二）機床熱變形對加工精度的影響 20233 134 圖 車床的熱變形 20233 135 、牛頭刨床、立式車床類機床 導軌副的摩擦熱 種 磨 床 砂輪主軸軸承的發熱和液壓系統的發熱 （ 圖例 ） （ 圖例 ） 20233 136 牛頭刨床滑枕熱變形及結構改進示意圖 a) 原滑枕截面圖 b)原滑枕熱變形示意圖 c) 滑枕熱對稱結構 20233 137 外園磨床的熱變形示意圖 1－床身 2－導軌 3－工件 4－砂輪 5－砂輪架 6－螺母 20233 138 20233 139 1. 工件均勻受熱 △ L=αL△ t 式中 α—— 工件材料的熱膨脹系數，單位為 1/℃ ； L—— 工件在熱變形方向的尺寸，單位為 mm； △ t—— 工件溫升，單位為 ℃ 。 （ 1）提高 接觸剛度 （ 2）提高零部 件剛度減小受力 變形 （ 3）合理安 裝工件減小 夾緊變形 4．減少摩擦防止微量進給時的“爬行” （ 5）合理使 用機床 （ 6）合理安排 工藝，粗精分開 （ 7）轉移或 補償彈性變形 減少工藝系統受力變形 減小工藝系統受力變形的措施 20233 126 五、工藝系統熱變形引起的加工誤差 （一）概 述 20233 127 1. 工藝系統的熱源 ?電機、軸承、齒輪、油泵等 ?工件、刀具、切屑、切削液 ?氣溫、室溫變化、熱、冷風等 熱源 切削熱 摩擦熱 外部熱源 內部熱源 環境溫度 熱輻射 ?日光、照明、暖氣、體溫等 20233 128 2. 工藝系統的熱平衡 熱 平 衡 ? 當單位時間內傳入和散發的熱量相等時，工藝系統達到了熱平衡狀態。 切削力 大小變化引起的加工誤差（誤差復映） 20233 113 圖 5－ 18 毛坯形狀誤差復映 20233 114 1＜稱為誤差復映系數， ??? mw ??? f、 ap 、 vc － 分別為進給量、背吃刀量和切削速度； pFKpFC 、 ppp FFF nyx 、 CKvfCppFpFp FncyF ?1?pFx pcaF ? )(),( 222111 yacFyac pPpp ????式中 －與切削條件有關； －指數； ，所以 在一次走刀加工中，切削速度、進給量及其它切削條件設為不變，即 C為常數，在車削加工中， 即 pFKpFncvpFyfpFxpapFCpF ?根據車削力的計算公式20233 115 由于 y y2相對 ap ap2而言數值較小，可忽略不計，即有 mxtppxtxtPxtpwppppkCaakCkFFFyycaFcaF???????????)(,2121212211所以 xtkC?? 由上式可知 ,工藝系統的剛度 kxt越大 ,復映系數 ε越小 ,毛坯誤差復映到工件上去的部分就越少 。 圖 機床部件剛度的薄弱環節 a) 溜板中的楔鐵 b) 軸承套 20233 105 圖 表面接觸變形與壓強的關系 20233 106 4)間隙的影響 ? 機床部件受力作用，首先消除零件間在受力作用方向上的間隙，會使機床部件產生相應的位移。 20233 100 1)結合面接觸變形的影響 ? 由于零件表面存在宏觀幾何形狀誤差和微觀幾何形狀誤差，結合面的實際接觸面積只是名義接觸面積的一小部分，在外力作用下，實際接觸區的接觸應力很大，產生了較大的接觸變形。 ?鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。 20233 86 ?在大批大量生產中廣泛應用行程擋塊 、 靠模 、 凸輪等機構保證加工精度 。 這種調整方式產生調整誤差的來源有三個方面： ? (1)度量誤差 ? 量具本身的誤差和使用條件下的誤差摻入到測量所得的讀數之中，無形中擴大了加工誤差。 ?必須注意提高夾具易磨損件的耐磨性。 20233 73 ? 在用調整法車削短小的軸件時 ， 車刀的磨損 ， 對一個工件來說其影響可以忽略不計 。 ?此類刀具因刀具的安裝誤差所引起的工件形狀誤差不可忽視。 成形刀具（如成形車 刀、成形銑刀、盤形齒 輪銑刀等）的誤差主要 影響被加工面的形狀精 度 展成法刀具（如齒輪 滾刀、插齒刀等）加工齒 輪時，刀刃的幾何形狀及 有關尺寸精度會直接影響 齒輪加工精度 三、工藝系統其它幾何誤差 刀具誤差對加工精 度的影響隨刀具種類 的不同而不同。 （ 2）機床傳動鏈誤差描述 傳動鏈末端元件產生的轉角誤差。 20233 55 討 論 ? 鏜床上鏜孔時，工作臺進給（ 圖示 ），即工件直線進給運動，鏜桿旋轉運動。 這樣，上述四點工件的直徑都相等，其它各點直徑誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個真圓。 ?產生主軸 徑向回轉誤差 的主要原因有： 主軸幾段軸頸的同軸度誤差、 軸承本身的各種誤差、 軸承之間的同軸度誤差、 主軸撓度等。 ? 可采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導軌、貼塑導軌、滾動導軌、導軌表面淬火等措施提高導軌的耐磨性。 20233 31 （ 1） 導軌在水平面內直線度誤差的影響 當導軌在水平面內的直線度誤差為△ y時 ,引起工件在半徑方向的誤差為（ 圖 5－ 9）： △ R=△ y ΔY ΔY o D ΔR 水平面 導軌水平面內直線度 圖 5－ 9 導軌在水平面內直線度誤差 20233 32 20233 33 （ 2） 導軌在垂直面內直線度誤差的影響 設：△ Z=△ Y= ， R=50mm ， 則由于法向原始誤差而產生的加工誤差 △ R= △ Y =, 由于切向原始誤差產生的加工誤差 △ R ≈△ Z2/d = 此值完全可以忽略不計。 20233 21 20233 22 四、 研究機械加工精度的方法 分析計算法 統計分析法 是在掌握各種原始誤差對加工精度影響規律的基礎上，分析工件加工中所出現的誤差可能是哪一種或哪幾種主要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的影響關系，通過估算來確定工件加工誤差的大小，再通過試驗測試來加以驗證。 ? 相反， B 點右側曲線幾乎與橫坐標平行，即使工件精度要求很低，也必須耗費一定的最低成本。 ? 在精密加工中，形狀精度往往占主導地位。 ? 前者包括尺寸精度 、 宏觀幾何形狀精度和位置精度； ? 后者包括表面粗糙度 、 波度和表面層材料物理機械性能 。 ? 零件的機械制造質量包括 零件幾何精度 和零件表面層的 物理機械性能 兩個方面。 ? 產品質量是指用戶對產品的滿意程度。 優質、高產、低消耗是企業發展的必由之路。 ?