第2章_机械加工精度解释.pdf

1第二章 机械加工精度及其控制 陈中中 zzchen@zzu.edu.cn 本章提要 机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。机器零件的加 工质量一般用机械加工精度和加工表面质量两个重要指标表示， 两项指标直接影响整台机器的使用性能和寿命。 影响加工精度的因素 保证和提高加工精度的途径 工艺系统几何精度 工艺系统受力变形 工艺系统热变形 加工误差统计分析 加工质量 尺寸精度 形状精度 位置精度 （通常形状误差限制在位置公差内， 位置公差限制在尺寸公差内） 表面粗糙度 波度 纹理方向 伤痕（划痕、裂纹、砂眼等） 加工精度 表面质量 表面几何形状精度 表面缺陷层 表层加工硬化 表层金相组织变化 表层残余应力 公差 公差：加工过程中有很多因素影响加工精 度。实际加工不可能把零件做得与理想零件完 全一致，总会产生大小不同的偏差。从保证产 品的使用性能分析，也没有必要把每个零件都 加工得绝对精确，而只要求它在某一规定的范 围内变动，这个允许变动的范围就是公差。 设计 制造 制造者的任务就是要使加工误差小于图样上 规定的公差。 加工误差：零件加工后的实际几何参数（尺寸、 形状和相互位置）对理想几何参数的偏离量称为加工误 差。加工误差的大小表示了加工精度的高低，加工误差 是加工精度的度量。 保证和提高加工精度的问题，实际上就是控制和减 少加工误差的问题。 大 小 2.1.1 加工精度的概念 加工精度：指零件加工后实际几何参数与理想几何 参数的接近程度。实际值愈接近理想值，加工精度就愈 高。加工精度包含尺寸、形状和位置精度三方面内容。 2引起加工误差的根本原因是工艺系统存在 误差，所以将工艺系统的误差称为原始误差。 2.1.2 影响加工精度的原始误差及分类 原始 误差 与工艺系统原始状 态有关的原始误差 (几何误差) 与工艺过程有关的 原始误差(动误差) 原理误差 定位误差 调整误差 刀具误差 夹具误差 机床误差 工件相对于刀具静止状态下 的误差 工件相对于 刀具运动状 态下的误差 主轴回转误差 导轨导向误差 传动误差 原始误差—— 工艺系统受力变形（包括夹紧变形） 工艺系统受热变形 刀具磨损 测量误差 工件残余应力引起的变形 1. 获得尺寸精度的方法 先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一 批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证被 加工尺寸的方法。调整法广泛用于各类半自动、自 动机床和自动线上，适用于大批大量的生产。 用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的 方法，如铰孔、拉孔和攻螺纹等。这种方法的加 工精度，主要决定于刀具的制造、刃磨质量和切 削用量。其优点是生产率较高，但刀具制造较复 杂，常用于孔、螺纹和成形表面的加工。 这种方法是用度量装置、进给机构和控制系统构 成加工过程的自动循环，即自动完成加工中的切 削、度量、补偿调整等一系列的工作，当工件达 到要求的尺寸时，机床自动退刀停止加工。 就是通过试切、测量、调整、再试切，……，反 复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法。 这种方法的效率低，操作者的技术水平要求高， 主要适用于单件、小批生产。（动画演示） 1)试切法 2)定尺寸刀具法 3)调整法 4)自动控制法 2. 获得形状精度的方法 （2）成形法：加工精度主要取决于刀刃的形状精度。 （1）轨迹法：加工精度则与机床的精度关系密切。例 如，车削圆柱类零件时，其圆度、圆柱度等形状精 度，主要决定于主轴的回转精度、导轨的导向精度以 及主轴回转轴心线与导轨之间的相互位置精度。 （3）展成法：常用于各种齿轮加工，其形状精度与刀 具精度以及机床传动精度有关。 3. 获得相互位置精度的方法 零件的相互位置精度，主要由机床精度、 夹具精度和工件装夹精度来保证。 如平面上钻孔，孔中心线对平面的垂直 度，取决于钻头进给方向与工作台或夹具定位 面的垂直度。 （1）一次装夹获得法：主要取决于机床有关部件的相互 位置精度。 （2）多次装夹获得法：主要取决于安装精度。 典型零件加工——齿轮齿形加工 齿面的切削加工 成形法 铣齿 拉齿 磨齿 滚齿 插齿 剃齿 珩齿 磨齿 展成法 齿面的无屑加工 轧制（热轧齿） 冷挤齿（精轧齿） 精密锻造齿轮 1．齿轮齿形一般为渐开线。齿形加工方法主要有 成形法和展成法。 2 影响机械加工精度的因素 零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件 组成的工艺系统中进行的。工艺系统中凡是能直接 引起加工误差的因素都称为原始误差。原始误差使 工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离 了理想状态，致使加工后的零件产生了加工误差。若 原始误差是在加工前已存在，即在无切削负荷的情况 下检验的，称为工艺系统静误差；若在有切削负荷情 况下产生的则称为工艺系统动误差。 32.2 工艺系统的几何精度对加工精度 的影响 原理误