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1、第六章 機(jī)械加工精度 機(jī)械加工精度的概念 加工精度是指零件經(jīng)過(guò)加工后的尺寸、幾何形狀以及各表面相互位置等參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符合的程度 它們之間的偏離程度則稱(chēng)為加工誤差。 精度愈高，誤差愈小 精度愈低，誤差愈大 零件的幾何參數(shù)幾何形狀尺寸相互位置 加工精度1)尺寸精度 限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸 誤差不超過(guò)一定的范圍2)幾何形狀精度 限制加工表面宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線(xiàn)度等；3)相互位置精度 限制加工表面與其基準(zhǔn)面的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。 幾何形狀精度和尺寸精度有關(guān)系嗎？ 零件公差必須大于形狀位置誤差 注：如果沒(méi)有特殊要求，圓度、圓柱度等不需

2、要特別標(biāo)注 譬如主軸需要標(biāo)注圓度 圓度超差，零件精度肯定超差 滿(mǎn)足了尺寸精度，但是圓度沒(méi)有滿(mǎn)足，所以零件精度達(dá)不到 所以幾何形狀誤差不能超過(guò)尺寸誤差 兩個(gè)必然 尺寸精度高的，必然表面粗糙度要求必然高，形狀、位置精度誤差也必然高 反之，表面粗糙度要求高，不一定尺寸精度高，或者可以理解為甚至沒(méi)有尺寸精度的要求 舉個(gè)例子 表面粗糙度高的，但是尺寸精度不要求的。 桌面、黑板機(jī)床、機(jī)器的外觀尺寸要求低，但是表面很光滑手把、標(biāo)牌拋光 鍍上一層 尺寸精度在什么情況下要求？在配合尺寸上要求嚴(yán)格 機(jī)械加工精度是加工質(zhì)量的重要組成部分，無(wú)論是大批大量生產(chǎn)還是單件小批生產(chǎn)，分析加工精度對(duì)保證質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成

3、本都有重大意義，特別是對(duì)大批大量生產(chǎn)，一旦產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題，所造成的損失是十分驚人的 加工精度確定多少才比較合理？ 這里提供兩個(gè)方法來(lái)得到我們要求的加工精度：?jiǎn)?查表、查書(shū) 機(jī) 械 加 工 誤 差 分 類(lèi)從誤差是否被人們掌握來(lái)分，可分為 1 系統(tǒng)誤差 2 隨機(jī)誤差(又稱(chēng)偶然誤差) 系統(tǒng)誤差 誤差的大小和方向均己掌握，它可以用代數(shù)和來(lái)進(jìn)行綜合。 系統(tǒng)誤差又可以分為 1常值系統(tǒng)誤差：誤差數(shù)值是不變的 采用近似加工方法所帶來(lái)的加工理論誤差，夾具的定位誤差，刀具的誤差等 用直徑20mm的鉸刀鉸孔。鉸刀本身直徑偏大0.01mm，則整批零件被鉸的孔都將偏大 。這時(shí)的常值系統(tǒng)誤差則為0.01mm 2變值系統(tǒng)誤差

4、 變值系統(tǒng)誤差 誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化，可按線(xiàn)性變化，也可按非線(xiàn)性變化。 幾個(gè)誤差可以了解轉(zhuǎn)子受熱膨脹，對(duì)轉(zhuǎn)子間隙的影響壓差可以計(jì)算，轉(zhuǎn)子受力變形可以知道刀具的變化磨損，熱伸長(zhǎng)都是變值誤差 變值系統(tǒng)誤差 隨機(jī)誤差 凡是沒(méi)掌握規(guī)律的誤差 沒(méi)有掌握規(guī)律，但是不等于沒(méi)有規(guī)律，例如內(nèi)應(yīng)力有規(guī)律，我們不知道；熱處理產(chǎn)生誤差，它必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才出現(xiàn)；材料質(zhì)量的均勻性，會(huì)出現(xiàn)一邊重，一邊輕 有一些誤差可以控制例如操作誤差 人工誤差 誤差常值系統(tǒng)誤差 變值系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差 獲得加工精度的方法試切法調(diào)整法尺寸刀具法主動(dòng)測(cè)量法 試切法 生產(chǎn)率低，要求工人的技術(shù)水平較高。因此多用于單件、小批量生產(chǎn)

5、。 調(diào)整法 先按規(guī)定尺寸調(diào)整好機(jī)床、夾具、刀具和工件的相對(duì)位置及進(jìn)給行程，從而保證在加工時(shí)自動(dòng)獲得尺寸。 這種方法在加工時(shí)不再進(jìn)行試切，生產(chǎn)率大大提高。但精度低些。 （1）靜調(diào)整法 是在不切削的情況下，用對(duì)刀塊或樣件來(lái)調(diào)整刀具的位置。 （2）動(dòng)調(diào)整法 動(dòng)調(diào)整法又稱(chēng)尺寸調(diào)整法，它是按試切零件進(jìn)行調(diào)整，直接測(cè)量試切零件的尺寸，可以試切一件或一組零件(215件) ，所有試切零件合格，即調(diào)整完畢，可以進(jìn)行加工。這種方法多用于大批和大量生產(chǎn)。動(dòng)調(diào)整法由于考慮了加工過(guò)程中的影響因素，其精度比靜調(diào)整法高。 尺寸刀具法 采用定尺寸的孔加工刀具 優(yōu)點(diǎn)：孔加工刀具可以獲得非常高的精度，生產(chǎn)率也非常高。 缺點(diǎn)：刀具

6、有磨損，磨損后尺寸就不能保證，因此成本較高，多用于大批大量生產(chǎn)中。 用成形刀具加工也屬于這一類(lèi)。 主 動(dòng) 測(cè) 量 法 在加工過(guò)程中，邊加工邊測(cè)量加工尺寸，達(dá)到要求時(shí)就立即停止加工 真正用的比較高級(jí)的方法，就是主動(dòng)測(cè)量法 如果要達(dá)到0.0001mm的加工誤差或者加工精度，還是要用主動(dòng)測(cè)量法 要加工的精度非常高，一般來(lái)說(shuō)，這么高的精度，不是人工就能解決的 要求的精度很高，怎樣控制進(jìn)給量 影響加工精度的因素 工藝系統(tǒng) 機(jī)床、夾具、刀具及工件組成的系統(tǒng) 影響機(jī)械加工精度的主要因素 1 原理誤差 2工藝系統(tǒng)的制造精度和磨損 3工藝系統(tǒng)的受力變形 4工藝系統(tǒng)的受熱變形5 工藝系統(tǒng)調(diào)整誤差6 工件安裝夾緊誤

7、差7 度量誤差 原 理 誤 差 由于采用了近似的加工運(yùn)動(dòng)或者近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的 加工齒輪，用展成法刀齒是有限的，滾刀只能斷續(xù)切削，切出的齒形是由各個(gè)刀齒軌跡的包絡(luò)線(xiàn)所形成的，是一條近似的折線(xiàn) 設(shè)計(jì)形成的誤差 設(shè)計(jì)的近似在哪里？ 設(shè)計(jì)產(chǎn)生的誤差近似的加工運(yùn)動(dòng)近似的刀具輪廓 機(jī)床的制造精度和磨損導(dǎo)軌誤差水平方向有誤差垂直方向有誤差 垂直方向有誤差 水平方向有誤差 兩個(gè)問(wèn)題水平誤差和垂直誤差之間的關(guān)系是不是總是400倍？怎樣測(cè)量水平誤差和垂直誤差？ 千分表是用來(lái)檢查零件幾何形狀誤差尺寸及 相關(guān)位置的一種測(cè)量工具 可以用千分表高度變化就是垂直誤差左右變化就是水平誤差 如果導(dǎo)軌面上稍稍高了一點(diǎn)，如何

8、處理把導(dǎo)軌面變平？ 主軸誤差 純徑向移動(dòng)、回轉(zhuǎn)中心、軸心漂移、角度擺動(dòng)可以用一個(gè)精度（綜合指標(biāo)）來(lái)表示， 回轉(zhuǎn)精度 它的范圍是58 m 刀具的制造精度定形刀具鉆刀 絞刀 拉刀 它們的磨損影響大 車(chē)刀：工人操作誤差，影響不大刀具的尺寸磨損也分為起始磨損、正常磨損和劇烈磨損三個(gè)階段 定形刀具 成形刀具 夾具的制造精度和磨損 夾具精度要求高對(duì)于IT57級(jí)精度的零件，夾具精度一般是零件精度的1/2一1/3。對(duì)于IT8級(jí)精度以下的零件，夾具精度可為零件精度的1/51/10。 忽略?shī)A具本身制造精度 鉆模板 1/3以上 至少是它的一半，低的就是1/51/10 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響 剛度的概念 剛

9、度是物體受力后抵抗外力的能力，也就是物體在受力方向上產(chǎn)生單位彈性變形所需要的力 柔度 是物體受單位力時(shí)在受力方向的變形，它是剛度的倒數(shù) 瞬時(shí)剛度 物體在受力方向上某一個(gè)時(shí)刻的力變化與在該方向上產(chǎn)生的變形變化量的比值。 在工藝系統(tǒng)中，往往一個(gè)方向的力同時(shí)產(chǎn)生幾個(gè)方向的變形，如圖車(chē)刀受力產(chǎn)生幾個(gè)方向變形。 接觸剛度 機(jī)床是由多個(gè)零件組成的。一臺(tái)機(jī)床或部件的受力變形，除了零件本身的變形以外，還有零件之間接觸面的變形。 剛度曲線(xiàn)加載變形曲線(xiàn) （1）接觸變形影響 （2）剛度很差零件存在 這種變形曲線(xiàn)又可以分為兩類(lèi)， 1 是凹形曲線(xiàn) 2 是凸形曲線(xiàn)凹形曲線(xiàn)的特點(diǎn)是開(kāi)始變形很大，逐漸剛度變好；而凸形曲線(xiàn)的特

10、點(diǎn)是開(kāi)始剛度較好，隨著載荷的加大，剛度愈來(lái)愈差。 凹形曲線(xiàn)可能是在機(jī)器或部件中存在著剛度很差的零件，極易變形，一旦該零件變形變小，則整個(gè)剛度值將上升。凸形曲線(xiàn)則可能是由于結(jié)構(gòu)中有預(yù)緊力，當(dāng)載荷超過(guò)預(yù)緊力時(shí)，剛度急劇變差。 機(jī)器和部件中的許多零件多是用螺釘?shù)冗B接起來(lái)的，當(dāng)外加載荷方向與螺釘?shù)膴A緊力方向相反時(shí)，開(kāi)始載荷小于螺釘所形成的夾緊力，這時(shí)變形較小，剛度較高；當(dāng)載荷大于螺釘所形成的夾緊力時(shí)，螺釘將變形，因此變形較大，剛度較差。所以有連接件的一些結(jié)構(gòu)中，多出現(xiàn)凸形變形曲線(xiàn)。 正反加卸載變形曲線(xiàn)先在正方向加載，得加載變形曲線(xiàn)，然后卸載，得到卸載變形曲線(xiàn)?？梢?jiàn)兩條曲線(xiàn)不重合，產(chǎn)生類(lèi)似“磁滯”現(xiàn)象，

11、這主要是由于接觸面上的塑性變形，零件位移時(shí)的摩擦力消耗以及間隙的影響。同理在反方向加載和卸載，又可得到加載變形曲線(xiàn)和卸載變形曲線(xiàn)兩者也不重合。 多次重復(fù)加卸載圖中繪出了三次加卸載的情況第一次加卸載，“磁滯”現(xiàn)象最嚴(yán)重，以后逐漸減小。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)第一次加卸載后，大部分間隙消除，接觸面上變形由于接觸面積增大而減小經(jīng)過(guò)若干次重復(fù)加卸載，卸載曲線(xiàn)逐漸接近加載曲線(xiàn)，加載曲線(xiàn)的起始點(diǎn)和卸載曲線(xiàn)的終點(diǎn)也逐漸重合。由于摩擦力消耗，接觸面變形愈來(lái)愈小，使得加卸載曲線(xiàn)逐漸接近。 變形曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的，有凸形和凹形兩種。可根據(jù)曲線(xiàn)求瞬時(shí)剛度和平均剛度。加載變形曲線(xiàn)與卸載變形曲線(xiàn)不重合，且不回到起始點(diǎn)。多次重復(fù)加卸載變

12、形曲線(xiàn)不重合，隨著重復(fù)次數(shù)的增加，變形曲線(xiàn)逐漸接近。單件零件的變形曲線(xiàn)與一個(gè)機(jī)器或部件的變形曲線(xiàn)相差很大。 影響工藝系統(tǒng)剛度的因素（1）接觸面的表面質(zhì)量 接觸面間的變形與零件的表面粗糙度、幾何形狀、接觸面積大小及材料的物理機(jī)械性質(zhì)有關(guān)。 兩個(gè)表面開(kāi)始接觸時(shí)，接觸面較小，因此不僅有彈性變形，而且在局部地區(qū)還有塑性變形。開(kāi)始時(shí)變形較大，隨著變形的增加，接觸面積不斷增大，變形應(yīng)力不斷減小，變形也逐漸減小。變形曲線(xiàn)是凹形曲線(xiàn)。 （2）系統(tǒng)存在薄弱環(huán)節(jié)剛度較差的零件 機(jī)器或部件中，經(jīng)常采用鑲條、鍵等聯(lián)結(jié)零件。這些零件本身的剛度很差，極易變形，使整個(gè)系統(tǒng)剛度變差，變形曲線(xiàn)為凹形。 或者零件裝配質(zhì)量差而出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，使機(jī)床剛度大大降低。（3）連接件夾緊力的影響 （4）摩擦力的影響 在加載時(shí)，摩擦力阻礙變形增加；而在卸載時(shí)，摩擦力阻礙變形減小。（5）間隙的影響 當(dāng)載荷方向不變時(shí)，間隙影響不大；當(dāng)載荷方向經(jīng)常改變，則間隙影響就很大。