機(jī)械制造工藝學(xué)（第三版）機(jī)械加工質(zhì)量與控制任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度學(xué)習(xí)目標(biāo)◎認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度。◎了解獲得機(jī)械加工精度的方法?！蚰軌蚺袆e零件加工精度的高低。任務(wù)描述現(xiàn)已加工出四個(gè)零件,其直徑尺寸分別為60.030mm、60.060mm、60.080mm、60.010mm。試分析上述零件是否合格,并判別出加工精度最高的零件。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度任務(wù)分析機(jī)械零件的加工質(zhì)量一般用加工精度和表面質(zhì)量兩個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià),加工精度包含尺寸精度、形狀精度和位置精度。當(dāng)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí),機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量均應(yīng)在圖樣上規(guī)定的范圍內(nèi),才能符合設(shè)計(jì)要求,該零件才算是合格零件。在合格零件中,實(shí)際的幾何參數(shù)與理想的幾何參數(shù)越相符,其加工精度就越高。因此,找出零件的理想幾何參數(shù)是解決本任務(wù)的關(guān)鍵。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度相關(guān)知識(shí)一、機(jī)械加工精度1.機(jī)械加工精度的概念加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(如尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。實(shí)際幾何參數(shù)通常指零件加工后通過測(cè)量得到的幾何參數(shù)。所謂理想幾何參數(shù)就是當(dāng)公差值t趨近于0時(shí)的幾何參數(shù)。對(duì)尺寸而言就是零件尺寸的公差帶中心;對(duì)表面形狀而言,就是絕對(duì)正確的圓、圓柱面、平面和錐面等;對(duì)表面位置而言,就是絕對(duì)的平行、垂直、同軸和一定的角度等。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度相關(guān)知識(shí)2.機(jī)械加工精度的內(nèi)容(1)尺寸精度：所謂尺寸精度是指加工后零件的直徑、長度和表面間距離等尺寸的實(shí)際值與理想值的符合(接近)程度。(2)形狀精度：形狀精度指加工后零件的實(shí)際幾何形狀與理想形狀的符合(接近)程度。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,用直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度作為評(píng)定形狀精度的項(xiàng)目。(3)位置精度：位置精度指加工后零件的幾何圖形的實(shí)際位置與理想位置的符合(接近)程度。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,用平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對(duì)稱度、位置度、圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)作為評(píng)定位置精度的項(xiàng)目。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度相關(guān)知識(shí)(4)尺寸精度、形狀精度和位置精度的關(guān)系圖3-1所示光軸的圓柱度公差0.02mm小于全跳動(dòng)公差0.025mm,全跳動(dòng)公差又小于外圓尺寸公差0.046mm。通常在設(shè)計(jì)機(jī)器零件及規(guī)定零件加工精度時(shí),應(yīng)注意將同一表面要素的形狀誤差控制在位置公差內(nèi),位置誤差又應(yīng)小于尺寸公差。即精密零件或零件重要表面,其形狀精度要求應(yīng)高于位置精度要求,位置精度要求應(yīng)高于尺寸精度要求。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度相關(guān)知識(shí)1.獲得尺寸精度的方法二、獲得加工精度的方法(1)試切法：先試切出很小一部分加工表面,測(cè)量尺寸后再試切,再測(cè)量,如此重復(fù)數(shù)次,達(dá)到要求的尺寸后,便可切削整個(gè)待加工表面,該方法生產(chǎn)效率低,要求操作者有較高的技術(shù)水平,一般用于單件、小批量生產(chǎn)中。(2)調(diào)整法：利用機(jī)床上的定程裝置、對(duì)刀裝置或預(yù)先調(diào)整好的刀架,使刀具相對(duì)于機(jī)床或夾具達(dá)到一定的位置精度,然后加工一批工件,該方法獲得的尺寸精度穩(wěn)定,生產(chǎn)效率高,廣泛應(yīng)用于成批和大量生產(chǎn)中。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度相關(guān)知識(shí)1.獲得尺寸精度的方法二、獲得加工精度的方法(3)定尺寸刀具法：使用具有一定尺寸精度的刀具(如鉆頭、鉸刀等)來保證工件被加工部位(如孔)的尺寸精度,該方法加工精度穩(wěn)定,生產(chǎn)效率也高,適用于各種生產(chǎn)類型。(4)自動(dòng)控制法：利用測(cè)量裝置、調(diào)整裝置和控制系統(tǒng)等組成的自動(dòng)化加工系統(tǒng),在加工過程中能自動(dòng)測(cè)量、補(bǔ)償調(diào)整,當(dāng)工件達(dá)到尺寸要求時(shí)能自動(dòng)停止退回。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度相關(guān)知識(shí)1.獲得尺寸精度的方法二、獲得加工精度的方法(5)數(shù)字控制法：數(shù)字控制法是將計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械加工中。這種方法是在機(jī)床里裝配整套數(shù)字控制裝置,用以控制刀架或工作臺(tái)精確移動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī),利用預(yù)先編制好的程序,通過數(shù)字控制裝置來實(shí)現(xiàn)尺寸精度。各種數(shù)控機(jī)床的加工即是采用數(shù)字控制法的范例。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度相關(guān)知識(shí)2.獲得形狀精度的方法二、獲得加工精度的方法(1)軌跡法：利用切削運(yùn)動(dòng)中刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡形成被加工表面的形狀,這種方法所能達(dá)到的形狀精度主要取決于成形運(yùn)動(dòng)的精度。(2)成形法：利用成形刀具切削刃的幾何形狀切削出工件的形狀,這種方法所能達(dá)到的精度,主要取決于成形刀具切削刃的形狀精度與刀具的安裝精度。(3)展成法：利用刀具與工件的展成切削運(yùn)動(dòng),切削刃在被加工表面上的包絡(luò)面來形成成形表面,如用滾刀切削加工齒輪等。展成法所能達(dá)到的精度,主要取決于機(jī)床做展成運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈精度與刀具的制造精度。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度相關(guān)知識(shí)3.獲得相互位置精度的方法二、獲得加工精度的方法(1)一次安裝獲得法：把零件上有相互位置要求的相關(guān)表面安排在工件的一次裝夾中進(jìn)行加工,從而保證其相互位置精度。(2)多次安裝獲得法：該方法是人為地將工件的加工過程分幾次裝夾來完成,每次裝夾有關(guān)表面的位置精度可采用適當(dāng)?shù)难b夾方法(如找正法或利用夾具)獲得,隨著裝夾加工的次數(shù)不斷增多,加工表面與定位基準(zhǔn)之間的位置精度也不斷提高,最終實(shí)現(xiàn)工件的位置精度。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度任務(wù)實(shí)施圖3-1所示光軸外圓尺寸的設(shè)計(jì)尺寸精度、理想尺寸與四個(gè)零件的實(shí)際尺寸之間的關(guān)系如圖3-2所示。光軸外圓理想尺寸為60.043mm,四個(gè)零件加工后的實(shí)際尺寸分別為60.030mm、60.060mm、60.080mm、60.010mm。零件1和零件2的實(shí)際尺寸均在設(shè)計(jì)精度范圍,為合格零件。但從加工精度的角度來評(píng)價(jià),零件1的實(shí)際尺寸比零件2的實(shí)際尺寸更接近理想尺寸。因此,零件1的加工精度比零件2的加工精度更高。零件3和零件4的實(shí)際尺寸均超出零件設(shè)計(jì)精度范圍,為不合格零件,而不合格零件通常用加工誤差來分析。任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度小結(jié)1.機(jī)械加工精度反映零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想值的符合情況。如果加工精度符合零件的設(shè)計(jì)精度要求,則零件合格;否則,零件就不合格。2.獲得加工精度的方法有多種,不同的零件結(jié)構(gòu)可采用不同的加工方法,在加工過程中應(yīng)根據(jù)具體情況靈活選用。課后練習(xí)1.機(jī)器零件的加工質(zhì)量包括哪些內(nèi)容?2.什么是加工精度?加工精度包括哪些內(nèi)容?3.簡(jiǎn)述尺寸精度、形狀精度和位置精度的關(guān)系。4.獲得尺寸精度的方法有哪些?任務(wù)1認(rèn)識(shí)機(jī)械加工精度任務(wù)實(shí)施3.臺(tái)階軸外圓表面加工方案(1)38f7外圓表面的加工方案為:粗車→半精車→精車。(2)2×28g6外圓表面的加工方案為:粗車→半精車→磨削。(3)20h6外圓表面的加工方案為:粗車→半精車→磨削→超精加工。小結(jié)選擇外圓表面的加工方案時(shí),應(yīng)首先了解外圓表面的技術(shù)要求,熟悉外圓表面的加工方法,掌握各種機(jī)械加工設(shè)備所能實(shí)現(xiàn)的精度等級(jí)和表面粗糙度,最終確定合理的加工方案。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施學(xué)習(xí)目標(biāo)◎認(rèn)識(shí)機(jī)械加工誤差及誤差敏感方向?！蚴煜すに囅到y(tǒng)的組成,了解原始誤差及其影響?！蚰軌蛘_分析典型表面常見的加工誤差原因,并找出改進(jìn)措施。任務(wù)描述任務(wù)1中零件3和零件4的直徑實(shí)際尺寸分別為60.080mm、60.010mm,超出零件的設(shè)計(jì)要求成為廢品。不僅零件尺寸誤差會(huì)造成廢品,幾何誤差也會(huì)引起零件報(bào)廢。大部分零件是由典型表面形成,其誤差通常由尺寸誤差和幾何誤差組成。本任務(wù)主要分析典型表面常見的加工誤差形式,找出造成加工誤差的原因和相應(yīng)的改進(jìn)措施,減小加工誤差,提高零件的加工質(zhì)量。任務(wù)分析由于機(jī)械加工過程中受到外力、內(nèi)力、工藝裝備、環(huán)境因素以及人為因素等影響,工件不可避免出現(xiàn)加工誤差,最終反映到零件的已加工表面上。如果這種加工誤差超出了零件的技術(shù)要求,就會(huì)出現(xiàn)廢品。加工誤差通常有尺寸誤差、幾何誤差等。相關(guān)知識(shí)一、加工誤差加工誤差是指加工后零件的實(shí)際幾何參數(shù)(如尺寸、形狀和表面的相互位置)與理想幾何參數(shù)的偏離程度。加工精度的高與低是用加工誤差的大小來判定的,加工誤差越大,加工精度越低;加工誤差越小,加工精度越高。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施相關(guān)知識(shí)二、造成加工誤差的因素零件的加工精度(如尺寸精度、形狀精度和位置精度)主要取決于工件與刀具在切削過程中相互位置的準(zhǔn)確程度。工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為原始誤差。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施相關(guān)知識(shí)三、誤差敏感方向通常將原始誤差對(duì)加工精度影響最大的方向稱為誤差敏感方向,一般為通過切削刃的已加工表面的法線方向。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施任務(wù)實(shí)施1.外圓表面常見的加工誤差與控制(1)腰鼓形圓柱度誤差1)基本形式。兩端小中間大，如圖3-6。2)形成原因。腰鼓形圓柱度誤差主要發(fā)生在細(xì)長軸加工中。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施造成工件彎曲的主要因素有三點(diǎn),一是背向力Fp將工件頂彎,如圖3-7所示;二是軸向切削力壓迫工件,造成壓桿不穩(wěn)定彎曲;三是由切削熱引起工件的熱伸長,當(dāng)尾座使用剛性頂尖時(shí)便會(huì)約束工件的伸長,使工件干涉彎曲。任務(wù)實(shí)施3)改進(jìn)措施①增加工件的剛度。②增大主偏角。③避免出現(xiàn)工件軸向約束。④采用反向進(jìn)給。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施(2)馬鞍形圓柱度誤差1)基本形式。兩頭大中間小任務(wù)實(shí)施2)形成原因。①加工細(xì)長軸時(shí)形成馬鞍形誤差。②加工粗短軸時(shí)形成馬鞍形誤差。③機(jī)床誤差引起馬鞍形圓柱度誤差。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施3)改進(jìn)措施①對(duì)于細(xì)長軸加工時(shí)形成的馬鞍形誤差,可以采用與腰鼓形加工誤差改進(jìn)措施相同的方法。②對(duì)于粗短軸加工時(shí)形成的馬鞍形誤差,可以通過改進(jìn)刀具幾何參數(shù)、減小背吃刀量來減小徑向切削力,以及在增強(qiáng)機(jī)床剛度等方面采取措施。③對(duì)于機(jī)床誤差形成的馬鞍形誤差,應(yīng)加強(qiáng)機(jī)床導(dǎo)軌的維護(hù)與保養(yǎng),以減少導(dǎo)軌磨損,延長導(dǎo)軌的使用壽命,定期檢修,保證機(jī)床的精度。任務(wù)實(shí)施(3)錐形圓柱度誤差1)基本形式。一端大一端小。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施2)形成原因①車床導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)存在平行度誤差,加工出來的軸就會(huì)產(chǎn)生錐度誤差。②車床尾座中心線與主軸回轉(zhuǎn)軸線不在同一直線上。③主軸純角度擺動(dòng)。任務(wù)實(shí)施3)改進(jìn)措施①定期檢修機(jī)床,保證車床導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)的平行度符合要求。②在使用車床前,應(yīng)檢查尾座中心線與主軸回轉(zhuǎn)軸線是否在同一直線上。③調(diào)整主軸軸承間隙,消除主軸純角度擺動(dòng)。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施(4)毛坯誤差復(fù)映1)基本形式。工件已加工表面的誤差與毛坯形狀誤差相似。2)形成原因。因毛坯形狀誤差造成切削力大小變化而引起加工誤差。3)改進(jìn)措施。改進(jìn)工藝措施,增加進(jìn)給次數(shù),采用誤差分組法加工。(5)直線度誤差1)基本形式。任務(wù)實(shí)施2)形成原因①工件在加工過程中,需要切除大量金屬,因而會(huì)產(chǎn)生較大的切削力和切削熱,同時(shí)也需要較大的夾緊力,在這些力和熱的共同作用下,將引起工件彎曲變形。②經(jīng)過粗加工、半精加工后,工件的外形發(fā)生了很大的變化,零件的內(nèi)應(yīng)力重新分布,導(dǎo)致工件發(fā)生彎曲變形。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施3)改進(jìn)措施①劃分加工階段,使變形發(fā)生在粗加工、半精加工階段,以便在精加工階段得以修正。②在加工工藝過程中安排退火、時(shí)效等熱處理工藝,消除內(nèi)應(yīng)力,減小工件的彎曲變形。③改進(jìn)刀具幾何形狀,適當(dāng)增大主偏角,采用硬質(zhì)合金刀具,減小徑向切削分力,控制工件的彎曲變形。任務(wù)實(shí)施(6)同軸度誤差任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施2)形成原因①選擇工藝方法不當(dāng)。如果采用中間大直徑表面為定位基準(zhǔn)裝夾加工一端后,再掉頭裝夾加工另一端,這時(shí)由于安裝誤差造成加工后兩軸頸之間產(chǎn)生同軸度誤差。②加工時(shí)選擇的基準(zhǔn)不一致。如果加工軸頸一端采用大徑外圓定位,加工另一端采用兩中心孔定位,則加工時(shí)由于選擇的基準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致兩軸頸之間產(chǎn)生同軸度誤差。③機(jī)床精度低也是造成同軸度誤差的原因之一。1)基本形式。兩被測(cè)軸頸的軸線不在同一直線上。任務(wù)實(shí)施3)改進(jìn)措施①加工兩端軸頸均采用兩中心孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn),并在精加工之前修正中心孔,提高定位基準(zhǔn)的定位精度,可以有效提高兩軸頸的同軸度。②保證機(jī)床精度能夠滿足零件的加工精度要求。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施2.內(nèi)圓表面常見的加工誤差與控制(1)內(nèi)圓表面的圓度誤差1)基本形式。在橫截面上孔的形狀變成橢圓或產(chǎn)生其他形式的圓度誤差。任務(wù)實(shí)施2)形成原因。①主軸純徑向圓跳動(dòng)造成橢圓狀圓度誤差。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施②主軸的純角度擺動(dòng)造成橢圓狀圓度誤差。3)改進(jìn)措施①提高主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度。②設(shè)法使回轉(zhuǎn)精度不依賴于機(jī)床主軸。任務(wù)實(shí)施(2)內(nèi)圓表面的圓柱度誤差任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施1)基本形式。在全長上呈錐度或其他形式的圓柱度誤差。2)形成原因。當(dāng)在內(nèi)圓磨床以橫向切入法磨孔時(shí),由于內(nèi)圓磨頭呈懸臂狀態(tài),主軸受力后因剛度不足產(chǎn)生彎曲變形,工件孔會(huì)出現(xiàn)帶錐度的圓柱度誤差。任務(wù)實(shí)施2)形成原因。機(jī)床主軸的純軸向竄動(dòng)。在加工端面時(shí),由于主軸每轉(zhuǎn)一周就要沿軸向竄動(dòng)一次,會(huì)使車出的端面與孔軸線不垂直。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施3)改進(jìn)措施①對(duì)采用滾動(dòng)軸承支承的主軸,需對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊,可以消除主軸的軸向間隙,并產(chǎn)生微量過盈,提高軸承的接觸剛度,從而提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。②對(duì)采用滑動(dòng)軸承支承的主軸,則需調(diào)整主軸端的調(diào)整螺母,消除軸向間隙。任務(wù)實(shí)施3.平面常見的加工誤差與控制任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施(1)基本形式(2)形成原因1)導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差。任務(wù)實(shí)施2)工件不均勻受熱。3)內(nèi)應(yīng)力引起工件彎曲變形。4)裝夾不當(dāng)引起工件變形。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施(3)改進(jìn)措施1)平時(shí)注意維護(hù)機(jī)床導(dǎo)軌,減小磨損。2)在磨削工件時(shí),使用切削液冷卻。3)劃分加工階段,并在粗加工、半精加工后松開工件,安排適當(dāng)?shù)臅r(shí)效處理;磨削薄板工件時(shí),在工件與電磁工作臺(tái)之間墊一塊薄橡皮墊,即可將工件磨平。任務(wù)實(shí)施4.齒輪常見的加工誤差與控制任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施(1)齒形誤差1)基本形式。齒形與漸開線不相符。標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪的齒形應(yīng)該是漸開線。2)形成原因①當(dāng)采用成形法加工時(shí),成形刀具的制造誤差引起齒形誤差。②加工原理誤差。當(dāng)采用展成法加工時(shí),齒廓是由滾刀做展成切削運(yùn)動(dòng)而加工出來的。③滾刀的制造誤差和機(jī)床的精度低。任務(wù)實(shí)施3)改進(jìn)措施①提高成形刀具的制造精度。②根據(jù)不同精度等級(jí)的齒輪,選擇不同精度的展成法加工刀具。③根據(jù)不同精度等級(jí)的齒輪,選擇不同的加工方案。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施(2)齒距誤差1)基本形式。各齒距不相等。相關(guān)知識(shí)2)形成原因①采用成形銑刀加工齒輪。當(dāng)某一齒槽加工完成后進(jìn)行分度時(shí),由于分度頭制造精度的影響,或由于操作有誤而在分度時(shí)造成誤差,加工出來的齒輪就會(huì)有齒距誤差,直接影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性。②采用展成法加工齒輪。齒坯分齒運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度低是造成齒距誤差的主要原因。3)改進(jìn)措施①采用成形銑刀加工齒輪時(shí),提高分度頭的制造精度,準(zhǔn)確操作分度頭,提高齒輪的分度精度。②采用展成法加工齒輪時(shí),注意保持機(jī)床的傳動(dòng)精度。③提高齒坯的定位精度。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施小結(jié)1.由于工藝系統(tǒng)存在多種影響因素,零件在加工過程中必然有加工誤差。只要加工誤差不超過設(shè)計(jì)范圍就能滿足零件的使用要求,不必把零件加工到絕對(duì)精確,通常用經(jīng)濟(jì)精度來確定。2.原始誤差存在于加工前、加工過程和加工后,其中以幾何誤差和動(dòng)態(tài)誤差為主,應(yīng)重點(diǎn)控制。最大誤差通常發(fā)生在誤差敏感方向。3.不同表面加工過程可能出現(xiàn)不同誤差形式,在分析表面加工誤差形成原因時(shí)要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析,學(xué)會(huì)分析問題的方法,針對(duì)性地采取措施減小加工誤差,提高零件的加工精度。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施拓展知識(shí)毛坯誤差復(fù)映如圖3-32所示,在加工有橢圓形狀誤差的軸時(shí),加工前將刀尖調(diào)整到規(guī)定尺寸位置(圖3-32中虛線位置),車削時(shí)工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),背吃刀量將不斷變化。當(dāng)車削到有橢圓形狀誤差毛坯的長軸處時(shí),理論背吃刀量ap1

最大,此時(shí)切削力最大,工藝系統(tǒng)的變形Y1

也最大;而當(dāng)車削到橢圓的短軸處時(shí),理論背吃刀量ap2

最小,此時(shí)切削力最小,工藝系統(tǒng)的變形Y2

也最小。由于背吃刀量變化導(dǎo)致徑向切削力的相應(yīng)變化,并在Fmax

至Fmin

之間往復(fù)變化。當(dāng)系統(tǒng)的剛度不變時(shí),這種變化的切削力作用在工藝系統(tǒng)上,使工藝系統(tǒng)在這種變化的切削力作用下發(fā)生相應(yīng)的變形。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施拓展知識(shí)在切削過程中,由于毛坯本身的幾何形狀誤差或材料的硬度不均勻,引起切削力的不斷變化,促使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形,這種變形最終改變了刀尖與工件間原來已調(diào)整好的相對(duì)位置,造成在工件表面保留了與毛坯表面相似的形狀誤差,這種現(xiàn)象稱為毛坯誤差復(fù)映。任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施課后練習(xí)1.什么是加工誤差?加工誤差與加工精度之間存在什么關(guān)系?2.工藝系統(tǒng)包括哪些內(nèi)容?3.什么是原始誤差?原始誤差是如何分類的?4.什么是誤差敏感方向?請(qǐng)指出在臥式銑床上采用面銑刀加工垂直面時(shí)的誤差敏感方向。5.在一批箱體零件上鏜孔時(shí),經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)整批工件都有如圖3-33所示的拋物線橢圓圓度誤差,試分析產(chǎn)生誤差的原因,采取哪些措施可以減少這種誤差?任務(wù)2典型表面常見的加工誤差與改進(jìn)措施任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析學(xué)習(xí)目標(biāo)◎了解加工誤差的分類。◎能夠運(yùn)用實(shí)際分布曲線法和點(diǎn)圖法對(duì)加工誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。任務(wù)描述如圖3-1所示的光軸零件,安排在自動(dòng)生產(chǎn)線上加工,工藝系統(tǒng)調(diào)整后試加工100件,測(cè)量得到100個(gè)數(shù)據(jù),見表3-1。在這100個(gè)工件中,大部分工件合格,小部分工件尺寸超出設(shè)計(jì)精度范圍,是什么原因造成工件的加工誤差?應(yīng)該采取哪些措施避免出現(xiàn)廢品?試用統(tǒng)計(jì)法分析誤差產(chǎn)生的原因。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)分析任務(wù)2分析了典型表面常見加工誤差形式及產(chǎn)生的原因。在實(shí)際生產(chǎn)中,造成加工誤差的因素往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的,通常有多種原始誤差同時(shí)影響,僅用前面所述的單因素分析方法往往不能解決實(shí)際問題,需要用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行綜合分析,從而找出解決問題的途徑。常用的加工誤差統(tǒng)計(jì)方法有實(shí)際分布曲線法和點(diǎn)圖法。相關(guān)知識(shí)一、系統(tǒng)誤差當(dāng)依次加工一批工件時(shí),加工誤差的大小和方向幾乎保持不變或按一定規(guī)律變化,稱為系統(tǒng)誤差。加工誤差的大小和方向保持不變稱為常值系統(tǒng)誤差；加工誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化稱為變值系統(tǒng)誤差。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析相關(guān)知識(shí)二、隨機(jī)誤差當(dāng)依次加工一批工件時(shí),加工誤差的大小和方向不規(guī)則地變化,稱為隨機(jī)誤差。如毛坯誤差復(fù)映、夾緊誤差,內(nèi)應(yīng)力引起的變形誤差、定位誤差等都屬于隨機(jī)誤差。1.實(shí)際分布曲線法(1)基本概念1)實(shí)際尺寸分散。加工一批工件時(shí),由于各種誤差因素的影響,加工尺寸或偏差總是在一定范圍內(nèi)變動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為實(shí)際尺寸分散,最大尺寸與最小尺寸之差稱為分散范圍。2)頻數(shù)。同一組中的工件數(shù)量m稱為頻數(shù)。3)頻率。頻數(shù)m與樣本總數(shù)n之比(m/n)稱為頻率。任務(wù)實(shí)施任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)實(shí)施(2)采用實(shí)際分布曲線法進(jìn)行綜合分析1)數(shù)據(jù)采集。當(dāng)?shù)谝慌ぜ庸ね瓿珊?對(duì)每一個(gè)工件直徑進(jìn)行實(shí)測(cè),得到100個(gè)數(shù)據(jù)(表3-1),做好相應(yīng)的記錄,完成數(shù)據(jù)的采集工作。①分組。把100個(gè)樣本數(shù)據(jù)分成若干組K。本案例中取K=11。2)數(shù)據(jù)處理。利用計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)按遞增規(guī)律進(jìn)行排序處理,找出最大值Xmax

=72μm,最小值Xmin=32μm,并將數(shù)據(jù)按大小分組,統(tǒng)計(jì)出每一組內(nèi)工件數(shù)量,計(jì)算出每一組的中點(diǎn)尺寸。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)實(shí)施②計(jì)算組距L。即組與組之間的距離。③計(jì)算第一組的上、下限值。④計(jì)算各組中心值Xi0(每組中間數(shù)值)。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)實(shí)施⑤統(tǒng)計(jì)各組的工件數(shù)。3)繪制曲線①繪制實(shí)際分布曲線。工件實(shí)際尺寸分散范圍=最大軸徑-最小軸徑=74μm-30μm=44μm。工件實(shí)際尺寸分散中心=ΣmXi0/n=50.4μm。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)實(shí)施②繪制理想分布曲線。4)實(shí)際分布曲線分析。①分散范圍小于公差值,表明工藝系統(tǒng)能夠滿足加工要求。②如果分散中心與公差范圍中心重合,則加工質(zhì)量穩(wěn)定;如果分散中心與公差范圍中心不重合,就預(yù)示著可能出現(xiàn)廢品。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)實(shí)施2.點(diǎn)圖法(1)數(shù)據(jù)取樣在加工過程中,按加工順序抽取m個(gè)工件為一組進(jìn)行測(cè)量,一般取m=2~10。(2)計(jì)算各組的平均值xi及極差值Ri(3)繪制點(diǎn)圖以組號(hào)為橫坐標(biāo),分別以x、Ri為縱坐標(biāo),繪制x-R點(diǎn)圖。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)實(shí)施(4)繪制上、下控制線和中心線式中的系數(shù)A和D可按表3-4選取。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)實(shí)施(5)分析x-R圖用相同的方法計(jì)算出各組的平均值和極差值。1)采集各組工件數(shù)據(jù)(為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù),以工件實(shí)際尺寸與公稱尺寸之差表示,單位μm),計(jì)算各組平均值和極差,及時(shí)繪出圖上相應(yīng)點(diǎn)。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)實(shí)施4)繪制點(diǎn)圖。5)分析x-R點(diǎn)圖任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析小結(jié)1.實(shí)際分布曲線法是等待一批零件全部加工完畢再進(jìn)行加工質(zhì)量分析,從零件的實(shí)際尺寸分布曲線中尋找出零件加工誤差的原因。這屬于事后分析,加工已經(jīng)完成,可能會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。2.點(diǎn)圖法是一種動(dòng)態(tài)質(zhì)量分析法,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)零件加工過程中可能出現(xiàn)的問題,以便采取措施及時(shí)調(diào)整,保證零件的加工質(zhì)量穩(wěn)定。知識(shí)拓展由概率論可知,相互獨(dú)立的大量微小隨機(jī)變量,其總和的分布是符合正態(tài)分布的。在機(jī)械加工中,當(dāng)一批工件的總數(shù)足夠多時(shí),加工中的尺寸誤差是由許多獨(dú)立的隨機(jī)因素引起的,而且這些誤差因素中又都沒有任何優(yōu)勢(shì)的傾向,則加工后工件的尺寸將近似于正態(tài)分布,如圖3-36所示。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析知識(shí)拓展從正態(tài)分布圖可看出下列特征。(1)曲線呈鐘形,中間高,兩邊低。(2)曲線以x=x的直線為中心線左右對(duì)稱。(3)x和σ是正態(tài)分布曲線的兩個(gè)特征參數(shù)。(4)故正態(tài)分布曲線的分散范圍一般取±3σ。任務(wù)3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析思考與練習(xí)1.按照誤差的性質(zhì)分類,加工誤差分為哪幾類?2.什么是系統(tǒng)誤差?什么是隨機(jī)誤差?請(qǐng)分別舉例說明。3.常用的誤差統(tǒng)計(jì)分析方法有哪兩種?各有什么特點(diǎn)?4.根據(jù)表3-5中的數(shù)據(jù),利用實(shí)際分布曲線法對(duì)這批工件的加工質(zhì)量進(jìn)行分析。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法學(xué)習(xí)目標(biāo)◎了解保證加工精度的方法。◎能夠針對(duì)不同零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求,正確選擇保證加工精度的方法。任務(wù)描述加工細(xì)長軸(圖3-37)、磨床床身導(dǎo)軌(圖3-38)、薄壁套筒(圖3-39)時(shí),會(huì)發(fā)生不同形式的變形;箱體零件孔系(圖3-40)的同軸度要求高,一般的車削加工無法保證同軸度。上述零件加工均易產(chǎn)生加工誤差,應(yīng)該選擇哪些方法來保證零件的加工精度?任務(wù)4選擇保證加工精度的方法任務(wù)分析為減少原始誤差的影響、提高加工精度、保證產(chǎn)品的質(zhì)量,人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中采用很多工藝措施,總結(jié)出來一些經(jīng)驗(yàn),主要有直接減小誤差法、補(bǔ)償或抵消原始誤差法、誤差分組法、轉(zhuǎn)移原始誤差法、誤差平均法、就地加工法等。在加工過程中,不同結(jié)構(gòu)工件的原始誤差對(duì)其加工精度的影響是不同的。因此,需要針對(duì)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求選擇不同的方法保證加工精度。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法相關(guān)知識(shí)如圖3-37所示,在細(xì)長軸的加工中,影響加工精度的因素很多。但是,由于細(xì)長軸工件的剛度小,當(dāng)受到背向力Fp

的作用后細(xì)長軸容易產(chǎn)生彎曲變形,該因素成了加工過程造成加工誤差的主要原因。針對(duì)這一因素,在加工過程中采用跟刀架直接提高工件的剛度(圖3-41),大大地減小加工誤差,有效地保證和提高零件的加工精度。綜合分析影響機(jī)械加工精度的各項(xiàng)原始誤差,找出造成加工誤差的主要因素,有針對(duì)性地采取措施,直接減小原始誤差的影響。這種保證加工精度的方法稱為直接減小誤差法。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法相關(guān)知識(shí)1.對(duì)于精密零件的加工,機(jī)床的幾何精度、剛度和加工過程的熱變形影響更為突出,應(yīng)設(shè)法在這些方面采取措施。2.小剛度零件的加工誤差主要來自受力變形。這種變形一方面是外力作用,另一方面是本身工藝系統(tǒng)剛度小,應(yīng)從減小工件變形敏感方向的受力和增加系統(tǒng)剛度兩個(gè)方面采取措施。3.對(duì)于成形表面零件的加工,則主要是如何減少成形刀具的形狀誤差和刀具的安裝誤差。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法相關(guān)知識(shí)(4)磨削成形表面：圖2-30所示為采用成形砂輪磨削成形表面的示意圖。與金屬成形刀具相似,先修整砂輪,使其具有與工件成形表面相反的輪廓形狀,然后用砂輪磨削成形表面。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法相關(guān)知識(shí)二、補(bǔ)償或抵消原始誤差法1.誤差補(bǔ)償法如果在精加工床身導(dǎo)軌前,先在床身上安裝零件的位置加上同樣質(zhì)量的配重,迫使導(dǎo)軌在加工前預(yù)變形(圖3-42所示虛線部分)。在模擬床身的工作環(huán)境和條件下加工,這樣產(chǎn)品在裝配后便可獲得較高的工作精度,這種方法就是誤差補(bǔ)償法。誤差補(bǔ)償法是指人為地制造一個(gè)大小相等、方向相反的誤差,去補(bǔ)償加工、裝配或使用過程中出現(xiàn)誤差的加工方法。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法相關(guān)知識(shí)二、補(bǔ)償或抵消原始誤差法2.誤差抵消法誤差抵消法是指利用原有的一種原始誤差去部分或全部地抵消另一種原始誤差的加工方法。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法相關(guān)知識(shí)三、誤差分組法誤差分組法就是把毛坯或上道工序的尺寸按誤差大小分為n組,這樣每組毛坯的誤差就縮小為原來的1/n,然后按組分別調(diào)整刀具與工件的相對(duì)位置或選用合適的定位元件,大大縮小整批工件的尺寸分散范圍加工薄壁套筒零件時(shí),應(yīng)選擇誤差抵消法和誤差分組法保證加工精度。四、轉(zhuǎn)移原始誤差法轉(zhuǎn)移原始誤差法是指創(chuàng)造一定條件,把工藝系統(tǒng)的原始誤差轉(zhuǎn)移到誤差的非敏感方向或其他不影響加工精度的方向上去的加工方法。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法相關(guān)知識(shí)五、誤差平均法誤差平均法就是利用有密切聯(lián)系的表面之間的相互比較、相互修正或互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工,就能讓這些局部較大的誤差比較均勻地影響到整個(gè)加工表面,使傳遞到工件表面的加工誤差較為均勻,因而工件的加工精度也就相應(yīng)大大提高。六、就地加工法在實(shí)際生產(chǎn)中,有關(guān)表面在裝配前不進(jìn)行精加工,待其裝配到機(jī)床上以后,再在主軸上安裝刀具和能做徑向進(jìn)給的小刀架,加工六個(gè)大孔和車削端面。這樣主軸回轉(zhuǎn)中心與加工表面的回轉(zhuǎn)中心線的同軸度可以大大提高,端面與主軸的垂直度也得到保證,這種方法稱為就地加工法。任務(wù)4選擇保證加工精度的方法小結(jié)1.在生產(chǎn)實(shí)踐中,有許多方法可以提高機(jī)械加工精度,本任務(wù)列舉了直接減小誤差法、補(bǔ)償或抵消原始誤差法、誤差分組法、轉(zhuǎn)移原始誤差法、誤差平均法、就地加工法。2.本任務(wù)介紹的六種保證和提高機(jī)械加工精度的方法各有不同的特點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中,可根據(jù)具體情況靈活選用。1.常用的保證加工精度的方法有哪些?各有什么特點(diǎn)?2.誤差補(bǔ)償法與誤差抵消法有什么不同?3.什么是就地加工法?適用于哪種場(chǎng)合?4.現(xiàn)有一臺(tái)CA6140型車床,當(dāng)工人在檢查車床精度時(shí)發(fā)現(xiàn)三爪自定心卡盤的三個(gè)活動(dòng)卡爪工作表面的中心與主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合,存在較大的誤差,請(qǐng)問采用哪種加工方法進(jìn)行修復(fù)?為什么?思考練習(xí)任務(wù)5表面質(zhì)量的控制學(xué)習(xí)目標(biāo)◎認(rèn)識(shí)表面粗糙度的形成機(jī)理?！蚰軌蚋鶕?jù)零件表面粗糙度的要求,正確選擇加工方法和控制表面質(zhì)量措施。如圖3-48所示,傳動(dòng)軸各軸頸提出了不同的表面質(zhì)量要求,試選擇零件各表面的加工方法,并提出相應(yīng)的表面質(zhì)量控制措施。任務(wù)描述任務(wù)5表面質(zhì)量的控制任務(wù)分析零件的加工質(zhì)量一般包含加工精度和表面質(zhì)量兩個(gè)方面的內(nèi)容。零件的表面質(zhì)量與加工精度一樣,是零件加工質(zhì)量的重要組成部分,其質(zhì)量的好壞直接影響著零件或產(chǎn)品的使用性能。圖3-48所示零件表面粗糙度要求有Ra0.4μm、Ra1.6μm、Ra6.3μm等,要實(shí)現(xiàn)這些表面質(zhì)量的要求,應(yīng)根據(jù)不同的加工方法,采取不同的工藝措施進(jìn)行控制。一般來說,控制零件表面質(zhì)量應(yīng)從表面粗糙度和表層材料物理力學(xué)性能的變化兩個(gè)方面進(jìn)行。通過研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的形成機(jī)理,掌握機(jī)械加工過程中各種因素對(duì)表面質(zhì)量的影響規(guī)律,以便采取有效措施,提高零件的加工質(zhì)量,最終實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。任務(wù)5表面質(zhì)量的控制相關(guān)知識(shí)一、表面粗糙度的控制1.切削加工的表面粗糙度形成與控制切削時(shí),由于刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及刀具幾何形狀關(guān)系,有一小部分金屬未被切下來而殘留在已加工表面上,稱為殘留面積,其高度直接影響已加工表面的粗糙度。(1)切削加工的表面粗糙度形成任務(wù)5表面質(zhì)量的控制相關(guān)知識(shí)(2)切削加工的表面粗糙度控制1)改進(jìn)刀具幾何形狀①如圖3-49所示,刀具幾何形狀直接影響著零件表面粗糙度,減小刀具的主、副偏角,增大刀尖圓弧半徑,均能有效地減小切削層殘留面積,從而減小表面粗糙度。②前角γo

對(duì)切削過程的塑性變形影響很大,適當(dāng)增大前角,刀具易于切入工件,使切屑變形和摩擦減小,由此而引起切削力小、切削熱少,故加工表面的表面粗糙度較小。但前角太大,刀具切削刃有切入工件的傾向,加工表面的表面粗糙度將會(huì)增大。前角太小或負(fù)前角,則因切削變形嚴(yán)重、切削熱量大,使加工表面的表面粗糙度增大。任務(wù)5表面質(zhì)量的控制相關(guān)知識(shí)③當(dāng)前角一定時(shí),后角越大,刀具切削刃鈍圓半徑越小,切削刃越鋒利,同時(shí),增大后角還能減小后面與已加工表面間的摩擦和擠壓,這樣都有利于減小加工表面粗糙度;但后角太