机械加工精度-机械加工精度.doc

机械加工精度-机械加工精度 机械加工精度 机械加工精度 第一节 概 述 一、 机械加工精度的概念 保证产品具有规定的质量是一个企业得以生存和发展的关键。机器制造的产品的最终质 量与其组成零件的加工质量直接相关。通常，零件的加工质量是整台机器制造质量的基础。 机器零件的加工质量一般用加工精度和加工表面质量两方面的指标来表示。本章研究的 是加工精度方面的问题。 机械加工精度是指零件在机械加工后的几何参数（尺寸、几何形状及相互位置）与零件 理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度也越高。而它们之间的差异即为加工误 差。加工误差的小与大反映了加工精度的高与低。零件的理想几何参数对表面几何形状而言 主要指绝对正确的圆柱面、平面和锥面等；对表面之间的相互位置而言主要为绝对的平行、垂直和同轴等；对尺寸而言为零件的公称尺寸。 研究加工精度的目的，就是要弄清影响加工精度的各种因素以及它们在加工过程中出现 和发展的规律，以便掌握减小和控制加工误差的方法，找出进一步提高加工精度的途径，从 而使零件和整个机器达到预期的质量指标。 二、影响机械加工精度的因素 在机械加工中，零件的加工精度从根本上讲取决于工件和刀具在加工过程中相互位置的 关系。在加工时，工件安装于夹具中，夹具又安装在机床上，刀具则通过刀杆和夹具等与机 床联接或直接装在机床上。机床提供刀具与工件的相对运动。因此，在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成了一个系统，称之为机械加工工艺系统。工艺系统中的各种误差，在不同的具体条件下，以不同的程度反映为零件的加工误差。通常，将工艺系统的误差称为原始误差。原始误差大致可分成以下几个方面： （一）工艺系统的几何误差 它包括加工方法的原理性误差，机床、夹具、刀具的磨损和制造误差，工件、夹具、刀 具的安装误差以及工艺系统的调整误差； （二）工艺系统力效应产生的误差； （三）工艺系统热变形产生的误差； （四）内应力引起的变形误差； （五）测量误差。 第二节 工艺系统的几何误差 工艺系统的几何误差主要指机床、夹具和刀具在制造时产生的误差，以及使用中的调整 和磨损误差等。加工方法的原理误差也常列入其中。 一、原理误差 原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓而产生的。 为了获得规定的加工表面，刀具和工件之间必须作相应的成形运动。如圆柱面可以由一 根直线围绕与该直线平行的中心线旋转一周来形成。它也可由一个圆，其圆心沿一直线运动 来得到，圆柱拉刀拉削内孔即是一例。复杂一点的表面，如螺旋面和渐开线齿形面的形成则 要求刀具与工件间分别完成准确的螺旋运动和渐开线展成运动。从理论上讲，应采用完全正 确的刀刃形状并作相应的成形运动，以获得准确的零件表面。但是，这往往会使机床、夹具 和刀具的结构变得复杂，造成制造上的困难；或者由于机构环节过多，增加运动中的误差，结果反而得不到高的精度。因此，在生产实际中常采用近似的加工原理来获得规定范围的加工精度，有时这还会使生产率得到提高，或使加工过程更为经济。 在加工复杂的曲线表面时，要使刀具刃口制出完全符合理论曲线的轮廓，有时也非常困 难。为此，常采用圆弧、直线等简单的型线来替代理论轮廓线。例如，加工渐开线齿轮的滚 刀考虑到制造上的困难，常用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆来代替渐开线基本蜗杆。这种滚刀产生两种原理误差：一是近似造形原理误差；二是由于滚刀刃数有限，所切出的齿轮齿形实际上并不是光滑的渐开线，而是一根渐近折线。所以滚切齿轮的加工原理是近似的。 二、机床的几何误差 加工中刀具相对工件的成形运动一般是由机床完成。机床的几何误差通过成形运动反映 到工件表面上。虽然加工方法很多，但成形运动绝大部分是由回转运动和直线运动这两种基 本运动所组成。因此，分析机床几何误差的问题，可转化为分析回转运动和直线运动的误差 问题。特别那些直接与工件和刀具相关联的机床零部件，其回转运动和直线运动的误差影响 最大。本节着重分析机床几何误差中对加工精度影响最大的主轴误差、导轨误差和传动链误 差。 （一）主轴误差 机床主轴作回转运动时，其回转中心相对工件或刀具的位置变动直接影响被加工零件的 加工精度。因此，对于机床主轴，主要要求在运转情况下能保持其轴线位置的变动不超出规 定的范围，即要求机床主轴具有一定的回转精度。通常，主轴回转精度可定义为主轴的实际 回转轴线相对其理想回转轴线在误差敏感方向上的最大变动量。主轴理想回转轴线是一条假 定的在空间位置不变的回转轴线。对于任何一种结构形式的主轴部件，其理想回转轴线都是 客观存在的，但其实际位置却很难确定。为此，人们就把主轴的瞬时几何轴线的平均回转轴 线近似地作为理想回转轴线。 由于主轴部件在加工和装配过程中存在多种误差，如主轴轴颈的圆度