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第五章机械加工质量
第五章 机械加工质量
1.学习目的与要求 (1) 了解工艺规程的基本概念、设计内容和步骤; (2) 掌握工艺路线的拟定; (3) 掌握毛坯选择、基准选择; (4) 掌握加工阶段划分、加工方法与加工顺序确定; (5) 掌握加工余量、工序尺寸的概念; (6) 了解加工余量、工序尺寸确定方法。
2.课程内容(1) 工艺规程的概念; (2) 工艺规程设计原则、工艺规程设计所需原始资料; (3) 机械加工工艺规程设计内容及步骤; (4) 设备选择、毛坯选择、定为基准选择、加工方法选择; (5) 加工阶段划分、工序集中与分散、加工顺序的确定;(6) 加工余量的概念、影响加工余量的因素;(7) 工序尺寸及其公差的确定; (8) 工艺文件编写。
第一节 机械加工精度
4.1.1 概述
机械加工质量包括:机械加工精度和加工表面质量两方面。
1) 加工精度的概念
机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数 ( 尺寸、形状和位置 ) 与理想几何参数的符合程度。它们之间的偏差即为加工误差。加工误差愈大,则加工精度就愈低;反之,愈高。
加工精度包括三个方面:
(1) 尺寸精度:指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸公差带中心的符合程度。就一批零件的加工而言,工件平均尺寸与公差带中心的符合程度由调整决定;而工件之间尺寸的分散程度,则取决于工序的加工能力,是决定尺寸精度的主要方面。在国标中尺寸公差分20级(IT01、IT0、IT1~IT18)。
(2) 形状精度:指加工后零件表面的实际几何形状与理想的几何形状 ( 如绝对平面、绝对圆柱面等 ) 的相符合程度。在国标中形状公差有六项:直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。
(3) 位置精度:指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置 ( 如绝对平行、垂直、同轴和角度等 ) 的符合程度。在国标中位置公差有八项:平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动、全跳动。
一般而言,零件的这三方面精度是相互关联的,没有一定的形状精度,尺寸精度和位置精度是难以保证的。对于一般的机械加工,形状误差约占尺寸公差的 50%以下,而位置精度在大多数情况下也应高于尺寸精度。
2) 原始误差与加工误差
加工误差:是指零件加工后,其几何参数的实际数值与图纸规定的设计数值不符合的程度,即实际数值与设计数值之差。
在工艺系统 ( 由机床、夹具、刀具和工件所组成的统一体 ) 中,所有客观存在的误差因素,都统称为原始误差。这些既已存在的原始误差,在机械加工过程中,使刀具和工件之间正确的几何关系遭到破坏,因而造成了加工误差。原始误差对加工误差的影响表现为其在工序尺寸上的分量的大小。
误差敏感方向:原始误差对加工精度影响最大的方向。误差不敏感方向:原始误差对加工精度影响最小的方向。如图,车外圆时径向对加工影响是1:1的直接影响,垂直方向的影响则很小。
原始误差按其性质可归纳为以下几个方面:
(1) 工件定位与夹紧误差:定位误差、夹紧变形。
(2) 工艺系统静(几何)误差:机床、夹具、刀具的制造误差。
(3) 调整误差:工艺系统位置调整产生的误差。
(4) 工艺系统的动(过程)误差:工艺系统受力及内应力、热等产生的变形及磨损。
(5) 测量误差:测量方法及测量器具的误差。
(6) 加工原理误差:用近似的表面成形运动代替理论的表面成形运动,用近似的刀具刃形代替正确的刃形等产生的加工误差。(例齿轮加工、车模数蜗杆p= πm等)
各种原始误差的大小和方向各不相同,而加工误差则主要在加工尺寸方向上体现,所以原始误差与加工误差的因果关系在程度上有很大差异。
4.1.2 获得加工精度的方法
1) 获得尺寸精度的方法
机械加工中获得尺寸精度的方法有试切法、调整法、定尺寸刀具法和自动控制法。
(1) 试切法
试切法是使刀具逐渐逼近并准确达到加工尺寸的方法,即通过先试切工件一段表面——测量加工尺寸——调整刀具——再试切工件——再测量加工尺寸直至加工尺寸合格后,再切削整个加工表面的反复过程来获得尺寸精度的方法。这种方法的效率低。同时要求操作者有较高的技术水平。在单件小批生产中常用此法。
(2) 调整法
调整法是指按工件规定的尺才预先调整好刀具相对于机床或夹具的位置后,再连续加工一批工件,从而获得加工精度的方法。工件加工精度在很大程度上取决于调整精度。调整法生产效率高,适用于成批和大量生产。
(3) 定尺寸刀具法
此法采用具有一定尺寸和形状的刀具加工,从而获得规定尺寸和形状的加工表面。例如钻孔、拉孔、攻丝和铣槽等。加工精度与刀具的制造精度关系很大。
(4) 自动控制法
这种方法采用测量装置、进给装置和控制系统完成一个自动加工的循环过程,使加工中的测量、补偿调整和切削等一系列工作自动完成,例如自动机床加
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