第4章机械加工精度与表面质量.ppt

第4章 机械加工精度与表面质量 4.1概述 4.1.1 机械加工质量 任何机械产品都由各种零件装配而成，零件的质量将直接影响机械产品的使用性能和寿命，因此在加工制造零件时必须保证其质量。零件的机械加工质量包含了机械加工精度和表面质量两方面，只有这两方面达到了设计要求，才能认为该零件合格。 4.1.2 机械加工精度的基本概念 1．加工精度 2．加工误差 加工精度的低和高就是通过加工误差的大小来表示的。 研究加工精度的目的，就是研究如何将各种误差控制在允许的范围内，弄清楚各种因素对加工精度的影响规律，从而提出减少加工误差，提高加工精度的途径和针对性的措施。 加工误差分为：尺寸、几何形状、表面相互位置误差。 4.1.3 获得规定加工精度的方法 1．获得尺寸精度的方法 （1）试切法 效率低，单件小批生产。通过试切－测量－调整－再试切的反复过程，直至达到要求为止。如右图所示，通过反复试切保证尺寸L，此法加工精度取决于操作者的技术水平。 （2）定尺寸刀具法 用刀具的相应尺寸来保证被加工部位尺寸的方法，钻孔，拉孔，攻螺纹。此方法的加工精度主要取决于刀具的制造和安装精度。 （3）调整法 按工件规定的尺寸预先调整机床，夹具，刀具与工件的相对位置，再进行加工。此方法生产效率高，精度保持的好，适用于成批大量的生产。刀具的位置调整好后，必须保证每一个工件都安装在同一位置上。如图所示。 （4）自动控制法 用测量装置，进给装置和控制系统，构成一个自动加工系统，使加工过程中的测量，补偿调整和切削等一系列工作自动完成。在加工过程中测量装置自动测量工件的加工尺寸，并与要求的尺寸进行比较后发出信号，信号通过转换，放大后控制进给系统对刀具或机床的位置作相应的调整，直到达到规定的加工尺寸要求后，加工自动停止。 2．获得几何形状精度的方法 零件的几何形状精度，主要由机床精度和刀具精度来保证。 例如：车削工件的外圆，主要取决于主轴的回转精度，导轨精度及主轴回转线与导轨主轴之间的相互位置精度。 （1）轨迹法 刀尖的运动轨迹取决于刀具和工件的相对成形运动，因而获得的形状精度取决于成形运动的精度。 普通车床，铣削、刨削和磨削等均属于刀尖轨迹法。 （2）成形法 成形车刀、铣刀、砂轮成形刀具替代一个成形运动，该法获得的形状精度取决于刀刃的形状精度和其他成形运动精度。 用成形刀或砂轮的车、铣、刨、磨、拉等均属于成形法， 成形加工可以简化机床结构，提高生产率。 （3）展成法 如滚齿、插齿、磨齿、滚花键等均为展成法。 展成法所得被加工表面是刀刃和工件作展成运动过程中所形成得包络面。 小结： 在获得形状精度的方法中： 轨迹法的精度主要取决于轨迹运动的精度； 成形法的精度主要取决于切削刃的制造精度及刀具的安装精度 展成法的精度主要取决于展成运动的精度和切削刃的形状精度。 3．获得工件相互位置精度的方法 位置精度包含了同轴、对称等的定位精度和平行、垂直等的定向精度。定位精度的获得需要确定刀具与工件的相对位置，定向精度则取决于工件与机床运动方向的相对位置是否正确。主要依靠机床精度，夹具精度 和工件的安装精度来保证。比如铣槽、对称度。 4.2 机械加工精度的单因素分析 4.2.1 概述 在机械加工过程中，零件的尺寸，几何形状和表面间相互位置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中的相互位置关系，而工件和刀具又安装在夹具和机床上，因此，在加工过程中，机床、刀具、夹具、工件就构成了一个完成的工艺系统。 1．工艺系统的几何误差 包括机床、夹具、刀具的制造误差和磨损，尺寸链误差 ，机床传动链的静态和动态误差，工件、刀具、夹具的安装误差等。 2．工艺系统力效应产生的误差 工艺系统弹性及塑性变形产生的误差，工件夹紧误差惯性力和传动力所引起的误差以及工件残余应力引起的误差等。 3．工艺系统热变形产生的误差 包括机床、刀具、夹具以及工件热变形产生的误差。 4．加工方法原理误差 工艺系统中各方面的误差都有可能造成工件的加工误差，能直接引起工件加工误差的各种误差因素称为“原始误差” 。根据原始误差的性质、状态主要可将其归纳成为四种，即： 原理误差 工艺系统几何误差 工艺系统受力变形引起的误差 工艺系统受热变形引起的误差 4.2.2 影响加工精度的因素 1．加工原理误差 采用近似的加工运动或者近似的刀具轮廓形而产生的。 2．工艺系统几何误差 （1）机床的几何误差 在加工过程中，刀具相对工件的各种成形运动是由机床来完成，而刀具、工件和机床之间的位置关系也靠机床来保证。因此，机床的几何误差对加工精度的影响是很大的。 机床的几何误差，包括机床的制造、安装、调整误差及磨损引起的误差。在机床的各个部件中，主轴、导轨、传动链