new机械制造技术基础(第7章)1.ppt
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第七章第七章机械制造质量机械制造质量分析及控制分析及控制教学基本要求:
教学基本要求:
1.能正确综合应用力学、物理学等基础科学知能正确综合应用力学、物理学等基础科学知识分析加工误差产生的原因,从而找出控制识分析加工误差产生的原因,从而找出控制加工误差的方法。
加工误差的方法。
2.能正确运用统计学方法对加工误差进行统计分能正确运用统计学方法对加工误差进行统计分析,并根据加工误差的统计特征,确定出加工析,并根据加工误差的统计特征,确定出加工误差的变化规律及可能采取的控制方法。
误差的变化规律及可能采取的控制方法。
13.3.能正确分析影响机械加工表面质量的因素能正确分析影响机械加工表面质量的因素,掌握这些因素对加工表面质量的影响规律掌握这些因素对加工表面质量的影响规律;4.4.了解机械加工中强迫振动和自激振动的特征了解机械加工中强迫振动和自激振动的特征及其识别方法,了解自激振动产生的机理以及其识别方法,了解自激振动产生的机理以及消除和减弱振动的方法。
及消除和减弱振动的方法。
教学基本要求:
教学基本要求:
2尺寸精度尺寸精度形状精度形状精度位置精度位置精度波纹度波纹度几何精度几何精度表面层物理机械性能表面层物理机械性能表层材料的冷作硬化表层材料的冷作硬化表层材料的金相组织变化表层材料的金相组织变化表层材料的残余应力表层材料的残余应力制制制制造造造造质质质质量量量量质量:
质量:
用户对产品的满意程度用户对产品的满意程度设计质量、设计质量、设计质量、设计质量、制造质量制造质量制造质量制造质量、服务质量、服务质量、服务质量、服务质量质量的含义质量的含义质量的含义质量的含义微观几何形状精度微观几何形状精度宏观几何形状精度宏观几何形状精度圆度、圆柱度、直圆度、圆柱度、直线度、平面度等线度、平面度等图示第第77章章机械制造质量分析及控制机械制造质量分析及控制(表面粗糙度)(表面粗糙度)3尺寸精度尺寸精度几何形状精度几何形状精度位置精度位置精度(形状误差(形状误差位置公差位置公差尺寸公差)尺寸公差)表面粗糙度表面粗糙度波度波度加工精度加工精度表面质量表面质量表面物理机械性能的变化表面物理机械性能的变化制制制制造造造造质质质质量量量量制造质量研究的内容制造质量研究的内容47.2.1机械加工精度概述机械加工精度概述1.加工精度与加工误差加工精度与加工误差加工精度加工精度:
零件加工后的零件加工后的实际几何参数实际几何参数(尺寸、形状(尺寸、形状及各表面相互位置)与及各表面相互位置)与理想几何参数理想几何参数的的符合程度符合程度。
加工误差加工误差:
零件加工后的零件加工后的实际几何参数实际几何参数与与理想几何理想几何参数参数的的偏离程度偏离程度。
符合程度越高,加工精度就越高。
符合程度越高,加工精度就越高。
加工误差的大小反映了加工精度的高低。
加工误差的大小反映了加工精度的高低。
加工误差越小,加工精度越高。
加工误差越小,加工精度越高。
7.2机械加工精度机械加工精度52、获得加工精度的方法、获得加工精度的方法
(1)
(1)获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法试切法:
试切法:
通过通过试切试切测量测量调整调整再试切再试切,反复进,反复进行到工件尺寸达到规定要求为止行到工件尺寸达到规定要求为止调整法:
调整法:
先调整好先调整好刀具刀具和和工件在机床上的相对位置工件在机床上的相对位置,并在一批零件的加工过程中并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变保持这个位置不变,以保,以保证工件被加工尺寸证工件被加工尺寸定尺寸刀具法:
定尺寸刀具法:
通过刀具的相应尺寸保证加工表面通过刀具的相应尺寸保证加工表面的尺寸精度的尺寸精度6自动控制法:
自动控制法:
将测量、进给装置和控制系统将测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统,通过自动测量和数字组成一个自动加工系统,通过自动测量和数字控制装置,在达到尺寸精度后自动停止加工控制装置,在达到尺寸精度后自动停止加工主动测量法:
主动测量法:
边加工边测量加工尺寸边加工边测量加工尺寸7刀刀尖尖轨轨迹迹法法:
通通过过刀刀尖尖运运动动的的轨轨迹迹来来获获得得形形状状精度的方法精度的方法仿仿形形法法:
刀刀具具依依照照仿仿形形装装置置进进给给获获得得工工件件形形状状精度的方法精度的方法成成形形法法:
利利用用成成形形刀刀具具对对工工件件加加工工获获得得形形状状精精度的方法度的方法展成法:
展成法:
利用工件和刀具的展成切削运动进行利用工件和刀具的展成切削运动进行加工的方法加工的方法
(2)
(2)获得形状精度的方法获得形状精度的方法8直直接接找找正正定定位位法法:
用用划划针针或或百百分分表表直直接接在在机机床床上上找找正工件位置正工件位置划划线线找找正正定定位位法法:
先先按按零零件件图图在在毛毛坯坯上上划划好好线线,再再以所的划线为基准找正它在机床的位置以所的划线为基准找正它在机床的位置夹夹具具定定位位法法:
在在机机床床上上安安装装好好夹夹具具,工工件件放放在在夹夹具具中定位中定位机床控制法:
机床控制法:
利用机床的相对位置精度保证位置精利用机床的相对位置精度保证位置精度度(3)(3)获得位置精度的方法获得位置精度的方法9机械加工时,由机械加工时,由机床、夹具、刀具机床、夹具、刀具和工件和工件构成的一个完整的系统。
构成的一个完整的系统。
由于工艺系统本身的结构和状态由于工艺系统本身的结构和状态以及加工过程中的物理力学现象以及加工过程中的物理力学现象而产生的各种误差。
而产生的各种误差。
工艺系统误差。
工艺系统误差。
工艺系统:
工艺系统:
原始误差:
原始误差:
3.影响加工精度的因素影响加工精度的因素u原始误差与加工精度的关系原始误差与加工精度的关系工艺系统原始误差方向不同,对加工精工艺系统原始误差方向不同,对加工精度的影响程度也不同。
度的影响程度也不同。
示例示例10误差敏感方向误差敏感方向影响加工精度最大的那个方向影响加工精度最大的那个方向(即通过刀刃的(即通过刀刃的加工表面的法向加工表面的法向)。
)。
当原始误差当原始误差方向方向恰为恰为加工表面法线方向加工表面法线方向时,时,引起的加工误差为引起的加工误差为最大最大;当原始误差的当原始误差的方向方向恰为恰为加工表面的切线方向加工表面的切线方向时,引起的加工误差为时,引起的加工误差为最小最小;当原始误差的方向与误差敏感方向一致时,当原始误差的方向与误差敏感方向一致时,对加工精度的影响最大。
对加工精度的影响最大。
u原始误差与加工精度的关系原始误差与加工精度的关系11原原始始误误差差工艺系统的制造误差工艺系统的制造误差(几何误差)(几何误差)刀具制造误差刀具制造误差夹具制造误差夹具制造误差机床制造误差机床制造误差工艺系统受力变形(包括夹紧变形)工艺系统受力变形(包括夹紧变形)工艺系统受热变形工艺系统受热变形工件残余应力引起的变形工件残余应力引起的变形工工件件相相对对于于刀刀具具静静止止状状态态下下的误差的误差工工件件相相对对于于刀刀具具运运动动状状态下的误差态下的误差主轴回转误差主轴回转误差导轨导向误差导轨导向误差传动误差传动误差原始误差的来源原始误差的来源原始误差的来源原始误差的来源与与工工艺艺过过程程有有关关的的原始误差原始误差(动误差动误差)加工原理误差加工原理误差其他原始误差其他原始误差定位误差定位误差调整误差调整误差测量误差测量误差刀具磨损刀具磨损121.机床的几何误差机床的几何误差机床几何误差的来源机床几何误差的来源机床制造机床制造机床制造机床制造磨损磨损磨损磨损安装安装安装安装机床制造误差机床制造误差主轴回转误差主轴回转误差导轨误差导轨误差传动链误差传动链误差7.2.2工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差13
(1).
(1).主轴回转误差主轴回转误差主轴的实际回转轴线对其主轴的实际回转轴线对其理想回转轴线理想回转轴线的变动量。
的变动量。
22)将)将动力或运动传递动力或运动传递给工件或刀具。
给工件或刀具。
主轴各瞬时实际回转轴线的平均位置主轴各瞬时实际回转轴线的平均位置主轴回转误差的分解:
主轴回转误差的分解:
径向圆跳动、端面圆跳动和角度摆动径向圆跳动、端面圆跳动和角度摆动三种基本型式三种基本型式主轴的功用:
主轴的功用:
11)装夹工件、刀具或夹具的装夹工件、刀具或夹具的基准基准;定义定义:
理想回转轴线:
理想回转轴线:
14端面圆跳动端面圆跳动端面圆跳动端面圆跳动主轴轴肩端面的平面度及其与回转轴线有垂主轴轴肩端面的平面度及其与回转轴线有垂直度误差;直度误差;轴承承载端面与回转轴线有垂直度误差。
轴承承载端面与回转轴线有垂直度误差。
车端面车端面可以引起所加工端面的垂直度、平可以引起所加工端面的垂直度、平面度误差和面度误差和轴向尺寸精度误差轴向尺寸精度误差;加工螺纹加工螺纹产生螺距误差。
产生螺距误差。
l端面圆跳动对加工精度的影响:
端面圆跳动对加工精度的影响:
端面圆跳动对加工精度的影响:
端面圆跳动对加工精度的影响:
图示l端面圆跳动的产生原因端面圆跳动的产生原因端面圆跳动的产生原因端面圆跳动的产生原因主轴实际回转轴线沿平均回转轴线的方向作主轴实际回转轴线沿平均回转轴线的方向作纯纯轴向轴向蹿动蹿动15l径向圆跳动产生的原因径向圆跳动产生的原因加加工工方方式式不不同同主轴各段轴颈的同轴度误差;主轴各段轴颈的同轴度误差;轴承误差(圆度)轴承误差(圆度);轴承之间的同轴度误差、轴承之间的同轴度误差、主轴轴颈误差(圆度);主轴轴颈误差(圆度);主轴挠度主轴挠度影影响响也也不不同同主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量径向圆跳动径向圆跳动16u滑动轴承滑动轴承工件回转型工件回转型(车削)车削):
切削力作用切削力作用方向是不变的方向是不变的主轴轴颈的圆度误差主轴轴颈的圆度误差将在回转过程中引起轴将在回转过程中引起轴线位置产生瞬时变化,线位置产生瞬时变化,对主轴径向回转精度对主轴径向回转精度影响较大;影响较大;轴承内孔径的圆度误差轴承内孔径的圆度误差对主轴径向回转精度对主轴径向回转精度影响较小。
影响较小。
17轴承的内孔圆度误差轴承的内孔圆度误差将使主轴在回转的过程将使主轴在回转的过程中产生径向跳动,中产生径向跳动,引起镗孔的圆度误差引起镗孔的圆度误差;主轴轴颈的圆度误差主轴轴颈的圆度误差对主轴径向回转精度影对主轴径向回转精度影响响较小较小。
刀具回转型刀具回转型:
切削力作用方向是变化的:
切削力作用方向是变化的18车削加工:
车削加工:
车削加工:
车削加工:
工件回转,刀具移动工件回转,刀具移动12345678A假设主轴轴线沿假设主轴轴线沿X轴作简谐运动:
轴作简谐运动:
x=AcosX2+Y2=R2+A2Sin2车削出的工件表面接近于一个真圆。
车削出的工件表面接近于一个真圆。
车削加工时,径向跳动对工件的车削加工时,径向跳动对工件的圆度圆度影响很影响很小;但与定位基准有同轴度误差小;但与定位基准有同轴度误差,并产生并产生圆柱度圆柱度误差。
误差。
l径向圆跳动对加工精度的影响:
径向圆跳动对加工精度的影响:
19考虑最简单的情况,主轴回转中心在考虑最简单的情况,主轴回转中心在XX方向上作简谐方向上作简谐直线运动,其频率与主轴转速相同,幅值为直线运动,其频率与主轴转速相同,幅值为AA。
镗削加工镗削加工镗削加工镗削加工:
镗刀回转,工件不转镗刀回转,工件不转镗刀回转,工件不转镗刀回转,工件不转X=X=AcosAcos(tt)当镗刀转过一个当镗刀转过一个角时(位置角时(位置1),刀尖轨迹的水平),刀尖轨迹的水平分量和垂直分量分别计算得:
分量和垂直分量分别计算得:
X=(A+R)cosY=Rsin。
图示图示将上两式平方相加得将上两式平方相加得:
X2/(A+R)2+Y2/R2=1镗出的孔为椭圆形镗出的孔为椭圆形20主轴径向回转误差可以引起工件的圆度误差主轴径向回转误差可以引起工件的圆度误差和圆柱度误差;和圆柱度误差;l径向圆跳动对加工精度的影响:
径向圆跳动对加工精度的影响:
21l产生角度摆动的原因产生角度摆动的原因产生角度摆动的原因产生角度摆动的原因角度摆动角度摆动主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线成倾斜一个角主
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