[工学]第五六章 机械加工质量及其控制.ppt

第5、6章 机械加工质量及其控制 第6章 机械加工质量及其控制 第1节 机械加工精度概述 获得加工精度的方法 试切法 : 小批量，技术要求高 定尺寸刀具法: 调整法: 按规定尺寸调整好机床、刀具、夹 具和工件的相对位置及进给行程，保证加工后自动获得尺寸。 主动测量法：边加工，边测量。 第2节 影响机械加工精度的因素 加工误差的来源 加工误差的分类 加工误差的分类 加工误差的分类 1 工艺系统的几何误差 6 工件内应力重新分布引起的误差 第3节 加工误差的统计分析 例： 一批活塞精镗后销孔检验尺寸如表，图样尺寸φ28-0.015mm 1）提高工艺系统刚度 a）提高工件和刀具的刚度 钻孔和镗孔、车削细长轴； 铣削杆叉类工件时在工件刚度薄弱处宜设置辅助支承等。 b）提高机床刚度 （3） 减小工艺系统受力变形的途径 c）采用合理的装夹方式和加工方式 2）减小切削力及其变化 合理地选择刀具材料、增大前角和主偏角、对工件材料进行合理的热处理以改善材料的加工性能等，都可使切削力减小。 例：细长轴的车削: 用辅助支承提高工件刚度减少加工误差 利用中心架，缩短切削力作用点和支承点的距离可以提高工件的刚度近8倍。 采用跟刀架也可提高工件的刚度。 5.工艺系统的热变形引起的误差 （1）工艺系统的热源 1）内部热源 包括切削热、摩擦热和派生热源 2）外部热源 包括环境温度、辐射热 ◆ 圆柱类工件热变形 长度： 直径： （2）工件热变形 5级丝杠累积误差全长≤5μm，可见热变形的严重性 例：长400mm丝杠，加工过程温升1℃，热伸长量为： ◆ 板类工件单面加工时的热变形 平面加工热变形 ΔX φ/ 4 φ L H 此值已大于精密导轨平直度要求 结果：加工时上表面升温，工件向上拱起，磨削时将中凸部分磨平，冷却后工件下凹。 例：高600mm，长2000mm的床身，若上表面温升为3℃，则变形量为： 2）刀具热变形对加工精度的影响 主要是主轴部件、床身导轨及两者相对位置的热变形 3）机床热变形对加工精度的影响 4）热变形的控制 （a）减少发热和采取隔热； （b）强制冷却，均衡温度场； （c）从结构上采取措施减少热变形； （d）控制环境温度。 （e）改善散热条件 铸件内应力引起变形 冷校直引起的内应力 压 拉 加载 压 压 拉 拉 卸载 设计合理零件结构 粗、精加工分开 避免冷校直 时效处理和热处理 内应力来源 毛坯制造热加工产生的内应力 减小内应力措施 冷校直带来的内应力 切削加工带来的内应力 7 其它误差 1) 原理误差 2)调整误差 机床的调整、夹具的调整 、刀具的调整 。 3)测量误差 8 提高加工精度的途径 1 加工误差的分布与控制 （1）分布曲线法 实际分布曲线－直方图 理论分布曲线－ 正态分布曲线 （2）点图法 2 常见误差分布规律 正态分布 条件： 无变值性系统误差（或有但不显著)；相互独立的随机误差综合作用；没有一个随机误差是起决定作用，则加工后工件的尺寸将呈正态分布 。 y F（z） 正态分布曲线 μ ( z = 0 ) x(z) 0 z -σ +σ 1）正态分布的数学模型的特征参数和特殊点 两个特征参数： 算术平均值 x （工件的尺寸）和标准偏差σ b)σ 值的变化只影响曲线的形状，而不影响曲线的位置，σ愈大，曲线愈平坦，尺寸就愈分散，精度就愈差 。 e)概率密度函数在x= ± σ处为拐点，其坐标值为： 分析：a) 的偏移只影响曲线的位置，而不影响曲线的形状。 c)σ的大小反映了机床加工精度的高低， 的大小反映了机床 调整位置的不同。 d)概率密度函数在 处有最大值： 在生产实际中需要将非标准正态分布通过标准化变量代换，转换为标准正态分布： 2）标准正态分布 =0、σ=1的正态分布称为标准正态分布，其概率密度可写为： 分布中心： 标准差：σ=0.0022 公差带中点=28-0.015/2 =27.9925 4 ）误差分析 （a）6σ≤ T 且分散中心与公差带中心重合 系统性误差几乎不存在，随机性误差作用小；一般无废品；工序精度已达很高水平。 （b）6σ≤ T，但分散中心与公差带中心不重合 变值系统误差几乎不存在、随机性误差等微作用，常值系统误差存在突出。分散中心对公差带中心的偏移值就是常值系统误差 。 （c）6σ T，且分散中心与公差带中心不重合 存在常值系统误差和随机性误差较大。既有可修的,还有不可修的废品。 （d）σ 的大小完全是由随