机械制造工艺学（第3版）课件：机械加工精度控制.pptx

机械制造工艺学1

机械加工精度控制

任务缸套零件机械加工精度的控制如图6-1所示要加工一批薄壁缸套，材料为QT600-3，精度等级为6级，试分析该种薄壁零件宜采用何种方法保证其加工精度和表面质量，并制定其机械加工工艺过程卡。图6-1薄壁缸套3

本任务为一薄壁缸套零件，其结构简单但尺寸大、壁厚薄，尺寸精度和表面粗糙度要求均较高，同时外圆与内孔有同轴度要求，两端面有平行度要求，如何在机械加工中解决装夹定位，确保不因夹紧力、切削力、磨削力的作用影响零件加工精度是解决该任务的关键。4

原始误差产生加工误差的根源，它包括：加工误差加工原理误差机床几何误差（工艺系统静误差）工艺系统动误差1.力的作用点变化2.力的大小变化3.惯性力、传动力、重力、夹紧力引起的变化工艺系统受力变形工艺系统受热变形工艺系统内应力变形主轴回转误差导轨导向误差1.导轨在水平面内的直线度误差2.导轨在垂直面内的直线度误差3.导轨面间的平行度误差机床的传动误差工艺系统其他几何误差1.刀具误差2.夹具误差和装夹误差3.调整误差1.轴向窜动2.径向跳动3.角度摆动

工艺系统受力变形对加工精度的影响一、基本概念由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统，在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下，会产生相应的变形(弹性变形及塑性变形)。这种变形将破坏刀刃和工件之间已调整好的正确位置关系，从而产生加工误差。图6-14工艺系统受力变形引起的加工误差例如车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变形，加工后会形成鼓形的圆柱度误差，如图6-14a所示。在内圆磨床上用横向切入磨孔时，由于磨头主轴弯曲变形，使磨出的孔会形成圆柱度误差，如图6-14b所示。6

①工艺系统的刚度工艺系统的刚度kxt定义为加工表面法向分力Fy，与刀具在切削力作用下，相对工件在该方向的位移yxt的比值kxt=Fy/yxt?注意：这里变形yxt是总切削力的三个分力Fc、Fp、Ff（旧标准中为Fz、Fy、Fx）综合作用的结果。概念7

工艺系统的刚度是由组成工艺系统各部件的刚度决定的。工艺系统的总变形量为：yxt=yjc+yd+yjj+ygk=Fp/yxt,kjc=Fp/yjc，kd=Fp/yd,kjj=Fp/yjj，kg=Fp/yg工艺系统刚度的一般式为：若已知工艺系统各组成部分的刚度（即环节刚度），就可以求出工艺系统的刚度。①工艺系统的刚度8

用刚度一般式求解某一系统刚度时，应根据具体情况进行分析。例如外圆车削时，车刀本身在切削力的作用下沿切向(不敏感方向)的变形对加工误差的影响很小，可以忽略不计，这时计算式中可以省去刀具刚度一项。又如镗孔时，镗杆的受力变形将严重地影响加工精度，而工件(如箱体零件)的刚度一般较大，其受力变形很小，故可略去工件刚度一项。9

二、工艺系统受力变形引起的加工误差10(一)由于切削力着力点位置变化引起的工件形状误差1.在车床两顶尖间车削短而粗的光轴图6-15a所示为在车床上加工短而粗的光轴，工件刚度较大，在切削力作用下相对于机床、夹具的变形要小得多，而车刀在敏感方向的变形也很小，故可忽略不计。此时，工艺系统的变形完全取决于头架、尾座(包括顶尖)和刀架的变形。即此时工艺系统刚度主要取决于机床刚度

11图6-15工艺系统变形随着力点位置的变化而变化

12当刀具切削到工件的任意位置C时图6-15a，工艺系统的总变形y系统为：yxt＝yx+y刀架通过推证可知工艺系统在工件切削点处的变形量为:y系统=Fp［1/k刀+1/k头(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2］可以看出:y系统=f(x)，是一个二次抛物线方程，变形大小随刀具在x方向位置变化,使车出的工件呈抛物线形状。1.在车床两顶尖间车削短而粗的光轴从上式可以看出，工艺系统的变形是随着力点位置变化而变化的，x值的变化引起yxt的变化，进而引起切削深度的变化，结果使工件产生圆柱度误差。当按上述条件车削时，工艺系统的刚度实为机床的刚度。

132.在两顶尖间车削细长轴图6-15b所示为在车床上加工细长轴。由于工件细而长，刚度小，在切削力的作用下，其变形大大超过机床、夹具和刀具的变形量。因此，机床、夹具和刀具的受力变形可以忽略不计，工艺系统的变形完全取决于工件的变形。工艺系统的变形完全取决于工件的变形根据材料力学的计算公式，其切削点的变形量为