機械加工精度分析

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1、實驗二機械加工精度分析中國地質(zhì)大學(xué)（北京）機械工程實驗教學(xué)中心呂戰(zhàn)竹實驗二機械加工精度分析一、機械加工精度概述二、工藝系統(tǒng)幾何誤差三、調(diào)整誤差四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差六、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差七、實驗?zāi)康呐c內(nèi)容一、機械加工精度概述（一）概述1.加工精度與加工誤差加工精度：零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。加工誤差：零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）對理想幾何參數(shù)的偏離程度。三點注意！理想幾何參數(shù)的正確含義加工精度與加工誤差的關(guān)

2、系包含的三個方面內(nèi)容（一）概述2.原始誤差工藝系統(tǒng)存在著誤差是引起加工誤差的根本原因，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。包括工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、受力變形引起的加工誤差、受熱變形引起的加工誤差、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差和測量誤差等。原理誤差工件裝夾誤差調(diào)整誤差機床誤差夾具誤差刀具制造誤差刀具磨損工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受熱變形內(nèi)應(yīng)力引起的變形測量誤差加工前加工中加工后與初始狀態(tài)有關(guān)與工藝過程有關(guān)工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動誤差（一）概述3.誤差敏感方向例：車削外圓時ΔRΔYRRΔR=ΔX

3、顯然：工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對加工精度的影響程度也不同。對加工精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。誤差敏感方向ＯYR0Xa）ＯYR0Xb）誤差敏感方向一般為加工表面過切削點的法線方向。二、工藝系統(tǒng)幾何誤差1、機床的幾何誤差機床、刀具、夾具的幾何誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差、傳動鏈誤差（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差：主軸各瞬間實際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線的變動量?？煞纸鉃閺较驁A跳動、軸向竄動和角度擺動三種形式。1、機床的幾何誤差（2）導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌副運動件實際運動方向與理想運動方向的偏差此外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量也

4、是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌精度要求包括：在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度；前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）；導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度（或垂直度）等。1、機床的幾何誤差（3）傳動鏈誤差指傳動鏈始末兩端傳動元件之間相對運動的誤差。主要影響刀具與工件之間速比關(guān)系的準確性（如螺紋、齒輪加工時），一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。以滾齒機為例減小傳動鏈誤差的措施:1）盡可能縮短傳動鏈，減少誤差源數(shù)2）盡可能降速傳動，并使末端傳動副采用大的降速比，且要提高末端傳動件的精度3）提高傳動元件的制造精度和裝夾精度，減小

5、誤差源，特別是升速傳動元件。此外，還可采用傳動誤差補償裝置42（5-2）2、刀具的幾何誤差定尺寸刀具的尺寸和形狀誤差影響加工尺寸和形狀精度成形刀具的形狀誤差和安裝誤差影響加工形狀精度展成刀具的尺寸、形狀及安裝誤差影響加工形狀精度一般刀具的制造誤差不直接影響加工精度刀具磨損對加工精度的影響三個階段：初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段刀具正常磨損量（5-3）Ol0ll’切削路程l/mμμ0尺寸磨損量μ/μm圖5-9刀具的尺寸磨損與切削路程的關(guān)系3、夾具的幾何誤差夾具誤差影響加工位置精度。與夾具有關(guān)的影響位置誤差

6、的因素包括：1）定位誤差；2）刀具導(dǎo)向（對刀）誤差；3）夾緊誤差；4）夾具制造誤差；5）夾具安裝誤差；……通常取精加工夾具公差為工件上相應(yīng)尺寸公差的1/2~1/3，粗加工夾具則取1/5~1/10。三、調(diào)整誤差1、試切法調(diào)整調(diào)整機床、刀具、夾具的過程中產(chǎn)生的誤差度量誤差、加工余量的影響、微進給誤差2、按定程機構(gòu)調(diào)整3、按樣件或樣板調(diào)整四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1、基本概念機械加工工藝系統(tǒng)在力的作用下產(chǎn)生變形，破壞了工件與刀具之間正確的相對位置，產(chǎn)生加工誤差。四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1、基本概念工藝系統(tǒng)

7、剛度：加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受徑向切削分力與變形量之比式中Fp——徑向切削分力（背向力、吃刀抗力）；y——工藝系統(tǒng)在切削合力作用下的變形。四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差2、工件剛度工件剛度對加工精度的影響細長軸加工四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差3、刀具剛度刀具剛度對加工精度的影響內(nèi)孔加工四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差4、機床部件剛度（1）機床部件剛度及其特點非線形關(guān)系，不完全是彈性變形加載和卸載曲線不重合，所圍面積表示克服摩擦和接觸變形所作的功存在殘余變形，反復(fù)加載卸載后殘余變形→0機床部件剛度比按實體

8、估算值小許多，表明其變形受多種因素影響四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差4、機床部件剛度（2）影響機床部件剛度的因素1）結(jié)合面接觸變形的影響2）摩擦力的影響3）低剛度零件的影響4）間隙的影響表面粗糙度、宏觀幾何形狀誤差、材料硬度、紋理方向。四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差5、工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于各組成部分剛度的倒數(shù)之和。工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之迭加