机械加工精度的综合分析.DOC

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 加工精度是指零件在加工以后的实际几何参数（尺寸、几何形状、表面相互位置）与理想几何参数相符合的程度，符合程度越高，加工精度就越高。从机器的使用性能来看，没有必要也不可能把零件做得绝对准确，只要与理想零件有一定程度的符合，便能保证零件在机器中的功用。这一定程度的符合就是设计时所规定的零件公差精度等级。 加工误差指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数之间的偏离程度。加工精度的低和高就是通过加工误差的大和小来表示的，加工误差越小，则加工精度越高。研究加工精度的目的，就是为了弄清楚各种误差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：尺寸误差、形状误差、相互位置误差。因此加工精度包括尺寸精度、形状精度和相互位置精度。 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 试切法是通过试切－测量－调整－再试切的反复过程，直至达到要求为止。如图4-1（a），通过反复试切保证尺寸L，此法生产效率低，加工精度取决于操作者的技术水平，适合单件小批生产。 （2）定尺寸刀具法 定尺寸刀具法是用刀具的相应尺寸来保证被加工表明尺寸的方法，如钻孔，拉孔，攻螺纹。此方法的加工精度主要取决于刀具的制造精度和安装精度。 （3）调整法 调整法是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，再进行加工的方法。此方法生产效率高，精度保持的好，适用于成批及大量的生产。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4-1（b），刀具位置靠挡快1控制，每一个工件的位置则靠三爪自定心卡盘的反爪台阶确定。图4-1（c） 是通过夹具的定位元件2、3、4和导向元件5来控制工件与刀具的位置。 （4）自动控制法 自动控制法是用测量装置，进给装置和控制设备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的方法。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。早期的自动控制多采用凸轮控制，机械—液压控制等，现在则广泛采用计算机数字控制，控制精度更高，使用更方便，适应性更好。 （a）试切 （b） 挡块调整 （c）夹具 图4-1 获得尺寸精度的方法 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之间的相互位置精度，有3种方法。 （1） 轨迹法 轨迹法是利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面形状的方法。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。普通车削、铣削、刨削和磨削等均属于刀尖轨迹法。图4-2（a）是利用工件的旋转和刀具的x 、y两个方向的直线运动合成来车削成形表面， 图4-2 （b） 是利用刀的纵向直线运动和工件的横向进给运动来获得平面。 （a）车成形表面 （b）刨平面 1-工件 2-电机 3-丝杠 图 4-2 轨迹法 （2） 成形法 成形法是通过成形刀具切削刃的几何形状来切削出工件形状的方法。成形车刀、铣刀、砂轮成形刀具直接替代了一个成形运动，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 展成法是刀具和工件做展成运动时，由切削刃在被加工表面上的包络表面形成成形表面的方法，如滚齿、插齿、磨齿、滚花键等。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。刀刃形状必须是被加工表面的共扼曲线，而作为成形运动的展成运动，则必须保证确定速比关系。展成法所获得的形状精度取决于刀刃和展成运动的精度。 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