機(jī)械加工精度影響及調(diào)節(jié)

一、機(jī)械加工精度

1．機(jī)械加工精度的含義及內(nèi)容。加工精度是指零件經(jīng)過加工后的尺寸、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,而它們之間的偏離程度則稱為加工誤差。加工精度在數(shù)值上通過加工誤差的大小來表示。零件的幾何參數(shù)包括幾何形狀、尺寸和相互位置三個(gè)方面,故加工精度包括:

(1) 尺寸精度。尺寸精度用來***加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過一定的范圍。

(2) 幾何形狀精度。幾何形狀精度用來***加工表面宏觀幾何形狀誤差,如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。

(3) 相互位置精度。相互位置精度用來***加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差,如平行度、垂直度、同軸度、位置度零件各差來表示的要求和允許用專門的說明。

2．影響加工精度的原始誤差。機(jī)械加工中,多方面的因素都對(duì)工藝系統(tǒng)產(chǎn)生影響,從而造成各種各樣的原始誤差。這些原始誤差,一部分與工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān),一部分與切削過程有關(guān)。按照這些誤差的性質(zhì)可歸納為以下四個(gè)方面:

(1) 工藝系統(tǒng)的幾何誤差。工藝系統(tǒng)的幾何誤差包括加工方法的原理誤差,機(jī)床的幾何誤差、調(diào)整誤差,刀具和夾具的制造誤差,工件的裝夾誤差以及工藝系統(tǒng)磨損所引起的誤差。

(2) 工藝系統(tǒng)受力變形所引起的誤差。

(3) 工藝系統(tǒng)熱變形所引起的誤差。

(4) 工件的殘余應(yīng)力引起的誤差。

3．機(jī)械加工誤差的分類。

(1) 系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差。從誤差是否被人們掌握來分,誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差(又稱偶然誤差)。凡是誤差的大小和方向均已被掌握的,則為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差又分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。常值系統(tǒng)誤差的數(shù)值是不變的。如機(jī)床、夾具、刀具和量具的制造誤差都是常值誤差。變值系統(tǒng)誤差是誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化,可按線性變化,也可按非線性變化。如刀具在正常磨損時(shí),其磨損值與時(shí)間成線性正比關(guān)系,它是線性變值系統(tǒng)誤差;而刀具受熱伸長(zhǎng),其伸長(zhǎng)量和時(shí)間就是非線性變值系統(tǒng)誤差。凡是沒有被掌握誤差規(guī)律的,則為隨機(jī)誤差。

(2) 靜態(tài)誤差、切削狀態(tài)誤差與動(dòng)態(tài)誤差。從誤差是否與切削狀態(tài)有關(guān)來分,可分為靜態(tài)誤差與切削狀態(tài)誤差。工藝系統(tǒng)在不切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差,通常稱為靜態(tài)誤差,如機(jī)床的幾何精度和傳動(dòng)精度等。工藝系統(tǒng)在切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差,通常稱為切削狀態(tài)誤差,如機(jī)床在切削時(shí)的受力變形和受熱變形等。工藝系統(tǒng)在有振動(dòng)的狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差,稱為動(dòng)態(tài)誤差。

二、工藝系統(tǒng)的幾何誤差

1．加工原理誤差。加工原理誤差是由于采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工所產(chǎn)生的誤差。通常,為了獲得規(guī)定的加工表面,刀具和工件之間必須實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的成形運(yùn)動(dòng),機(jī)械加工中稱為加工原理。理論上應(yīng)采用理想的加工原理和完全準(zhǔn)確的成形運(yùn)動(dòng)以獲得精確的零件表面。但在實(shí)踐中,完全精確的加工原理常常很難實(shí)現(xiàn),有時(shí)加工效率很低;有時(shí)會(huì)使機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,制造困難;有時(shí)由于結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)多,造成機(jī)床傳動(dòng)中的誤差增加,或使機(jī)床剛度和制造精度很難保證。因此,采用近似的加工原理以獲得較高的加工精度，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)性的有效工藝措施。

2．機(jī)床的幾何誤差。

(1) 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的概念。機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度,對(duì)工件的加工精度有直接影響。所謂主軸的回轉(zhuǎn)精度，是指主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的漂移。理論上,主軸回轉(zhuǎn)時(shí),其回轉(zhuǎn)軸線的空間位置是固定不變的,即瞬時(shí)速度為零。實(shí)際上,由于主軸部件在加工、裝配過程中的各種誤差和回轉(zhuǎn)時(shí)的受力、受熱等因素,使主軸在每一瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸心線的空間位置處于變動(dòng)狀態(tài),造成軸線漂移,也就是存在著回轉(zhuǎn)誤差。主軸的回轉(zhuǎn)誤差可分為三種基本情況:軸向竄動(dòng)———瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的軸向運(yùn)動(dòng)；徑向跳動(dòng)———瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線始終平行于平均回轉(zhuǎn)軸線方向的徑向運(yùn)動(dòng)；角度擺動(dòng)———瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線成一傾斜角度,交點(diǎn)位置固定不變的。角度擺動(dòng)主要影響工件的形狀精度,車外圓時(shí),會(huì)產(chǎn)生錐形;鏜孔時(shí),將使孔呈橢圓形。實(shí)際上,主軸工作時(shí),其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差常常是以上三種基本形式的合成運(yùn)動(dòng)造成的。

(2)主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的影響因素。影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素是主軸軸頸的誤差、軸承的誤差、軸承的間隙、與軸承配合零件的誤差及主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等。主軸采用滑動(dòng)軸承時(shí),主軸軸頸和軸承孔的圓度誤差和波度對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度有直接影響,但對(duì)不同類型的機(jī)床其影響的因素也各不相同。

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