机械加工质量分析与控制.pptx

第 5 章 机械加工质量分析与控制;5.1 机械加工精度5.1.1 加工精度的基本概念;1.原始误差;原始误差的分类;（1）加工原理误差;（2）机床误差1）主轴回转误差的概念;影响主轴回转精度的主要因素;滑动轴承;滚动轴承;2）机床导轨误差;导轨在水平面内的直线度误差：卧式车床、外圆磨床。 导轨在垂直面内的直线度误差：平面磨床、龙门刨床。 前后导轨的平行度误差（扭曲）：卧式车床、外圆磨床。 ;卧式车床导轨直线度误差; ;3）机床传动链误差;(3)刀具的几何误差;（4）夹具的几何误差;（5）定位误差;基准不重合误差;定位副制造不准确误差;3.工艺系统的受力变形（1）基本概念;加工时工件弯曲;(2)零件的刚度 工艺系统中如果零件的刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚性不足而引起的变形对其加工精度的影响会很大，形状规则、结构简单的零件的刚度可用有关力学公式估算，例如细长回转类零件用两顶尖装夹，工件的变形可按简支梁计算： (3)刀具的刚度 外圆车刀在加工表面时法线方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计 镗直径较小的内孔时，刀杆刚性很差，其受力变形对孔加工精度影响很大 ;（4）机床部件的刚度1）机床部件的刚度;车床部件静刚度的测定;车床刀架部件的静刚度曲线;影响机床部件刚度的因素 接合面接触变形：零件表面总是存在几何形状误差和粗糙度，所以结合面的实际面积只是名义接触面积的一小部分 低刚度零件本身变形：机床部件中，个别刚度很低的零件对整体部件刚度影响很大 连接表面间的间隙：机床部件受力变形时，首先会消除各有关零件间的间隙，间隙消除后，接触表面开始产生接触变形和弹性变形，相应刚度较大 接触表面之间的摩擦：机床部件在受力变形的过程中由于有摩擦力的作用，经多次加载、卸载之后，加载曲线与卸载曲线不重合 受力方向及作用力矩：在前面的静刚度试验中，所施加的载荷及测量的变形的方向都在Y方向，这只是模拟了切削过程中起决定作用的力和位移，但是部件的变形比单个零件的变形复杂，Y方向的位移与三个方向的受力均有关。 ;两零件接合面间的接???情况;部件中的薄弱零件的变形;1）工艺系统的变形;工艺系统各部件的刚度;工艺系统的刚度;设作用在主轴箱和尾座上的力分别为FA、FB，则可求出系统的变形及刚度如下： ;切削力大小变化对工件加工精度的影响;夹紧力对加工精度的影响;薄壁套筒夹紧变形误差 ;机床部件和工件重量对加工精度的影响;;其他作用力对零件加工精度的影响例如：工艺系统的惯性力、传动力;4.工艺系统的热变形;⑴工艺系统的热源;⑵工件热变形对加工精度的影响;②薄片类零件的热变形 上下表面之间形成温差，导致 工件向上凸起，凸起部分被工具切去。加工完毕冷却后，加工表面就产生了中凹形状的几何误差。;⑶刀具热变形对加工精度的影响;车刀热变形曲线;⑷机床热变形对加工精度的影响;(5)工艺系统的热平衡以及减小其热变形的途径;2) 减小工艺系统热变形的途径 ①减少热源发热和隔离热源 尽量将热源从机床内部分离出去，如电动机、变速箱、液压系统等均应尽可能移出；对于不能分离的热源，如主轴轴承、丝杆螺母副等则可以从结构设计、润滑等方面改善摩擦特性、减少发热；也可以用隔热材料将发热部件和机床大件隔离开来。对于不便移置和隔离的发热量大的热源也可用强制式的风冷、水冷、散热片、循环润滑冷却等措施散热; ② 均衡温度场 采用均衡温度场的设计和措施，保证机床零部件温升均匀，使机床本身趋于热平衡状态 ③加快温度场平衡和强化散热 在加工工件前机床高速空运转，使其短时间达到热平衡后再换成工作速度进行加工；或在机床温升较高、较低位置，附加“控制热源”均衡温度场，促使其更快地达到热平衡状态; ④改进机床结构 采用热对称、减小和转移误差敏感方向的热伸长量等结构，减少机床零部件热变形，减少工件加工误差 ⑤控制环境温度 精密加工、精密装配和精密计量应在恒温条件下进行。;5.工件应力引起的变形;热加工中残余应力的产生;冷校直产生的残余应力;切削加工带来的残余应力;常值性系统误差 在连续加工一批工件时，大小和方向均保持不变的误差，例如：机床、刀具、夹具、量具等的制造误差及调整误差 变值性系统误差 在连续加工一批工件中，大小和方向有规律变化的误差，例如： 刀具的磨损引起的加工误差、工艺系统热变形引起的加工误差，从上述误差定义可以看出，常值性系统误差与加工顺序无关，而变值性系统误差与加工顺序有关 ;2）随机误差;正态分布的数学模型、特征参数和特殊点;正态分布曲线方程如下：;实际生产中，通常 ，为查表方便，需将非标准正态分布转换成标准正态分布。