DINGWEIWUCHA機(jī)械加工精度概述

機(jī)械加工精度的概念及獲得方法實(shí)際加工后所獲得的零件在尺寸、形狀或位置方面都不可能和理想零件絕對(duì)一致，總是或多或少存在一些差異。機(jī)械加工精度的概念及獲得方法在機(jī)械加工中，所獲得的零件的實(shí)際尺寸、形狀和表面之間的位置關(guān)系，都必須在零件圖上所規(guī)定的公差范圍之內(nèi)?？煽康乇ＷC零件圖樣所要求的精度是機(jī)械加工基本的任務(wù)之一。機(jī)械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度越高。機(jī)械加工精度的概念及獲得方法尺寸精度：加工后零件表面本身或表面之間的實(shí)際尺寸與理想尺寸間的符合程度。形狀精度：加工后零件表面之間的實(shí)際形狀與理想形狀間的符合程度。位置精度：加工后零件表面之間的實(shí)際位置與理想位置間的符合程度。當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度、形狀精度也要求高。但形狀精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和尺寸精度有時(shí)不一定要求高，這要根據(jù)零件的功能要求來(lái)決定。尺寸精度的獲得方法在機(jī)械加工中，由于生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件的不同，因此可以有多種獲得加工精度的方法。尺寸精度的獲得方法在零件加工過(guò)程中不斷對(duì)已加工表面的尺寸進(jìn)行測(cè)量，并調(diào)整刀具相對(duì)工件加工表面的位置，進(jìn)行試切，直到達(dá)到尺寸精度要求的加工方法。該方法是獲得零件尺寸精度最早采用的加工方法，同時(shí)也是目前常用的獲得高精度尺寸的主要方法之一。該方法主要適用于單件小批生產(chǎn)的產(chǎn)品。試切法加工軸如圖所示。01試切法試切法加工軸尺寸精度的獲得方法調(diào)整法是指按試切好的工件尺寸，標(biāo)準(zhǔn)件或?qū)Φ秹K等調(diào)整確定刀具相對(duì)工件定位基準(zhǔn)的準(zhǔn)確位置，并在保持此準(zhǔn)確位置不變的條件下，對(duì)一批工件進(jìn)行加工的方法。該方法多用于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如在搖臂鉆床上用夾具加工孔系。02調(diào)整法尺寸精度的獲得方法03定尺寸刀具法在加工中采用具有一定尺寸的刀具或組合刀具，以保證被加工零件尺寸精度。該方法生產(chǎn)率高，但是刀具制造復(fù)雜，成本高。用方形拉刀拉方孔，用鏜刀塊加工內(nèi)孔都屬于此法。尺寸精度的獲得方法在加工過(guò)程中，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由尺寸測(cè)量裝置、動(dòng)力進(jìn)給裝置和控制機(jī)構(gòu)等組成，使加工過(guò)程中的尺寸測(cè)量、刀具補(bǔ)償調(diào)整和切削加工等一系列工作自動(dòng)完成，從而自動(dòng)獲得所要求尺寸精度。在數(shù)控機(jī)床上加工多屬于此法。04自動(dòng)控制法尺寸精度的獲得方法加工方法特點(diǎn)加工途徑應(yīng)用范圍試切法耗工時(shí)，生產(chǎn)效率低，要求操作者有很高的技術(shù)水平試切—測(cè)量—調(diào)整—再試切單件小批生產(chǎn)調(diào)整法尺寸精度穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高預(yù)先按工件要求調(diào)整好機(jī)床及工裝與工件的相對(duì)位置并保持成批和大量生產(chǎn)定尺寸刀具法尺寸精度穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高刀具使用要求比較高直接利用刀具的尺寸來(lái)保證加工尺寸成批和大量生產(chǎn)自動(dòng)獲得尺寸法生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度高利用測(cè)量裝置、調(diào)整裝置和控制系統(tǒng)組成自動(dòng)化加工系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工與測(cè)量成批和大量生產(chǎn)形狀精度的獲得方法零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，但一般由平面、圓柱面、成形面組成，這些幾何面均可通過(guò)刀具和工件之間做一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)加工完成。成形運(yùn)動(dòng)法就是利用刀具和工件之間的成形運(yùn)動(dòng)來(lái)加工表面的方法。根據(jù)所使用刀具不同，該方法又分為軌跡法（利用刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡形成工件表面形狀）、成形法（由成形刀具刀刃的形狀形成工件表面形狀）、展成法（由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀）和相切法（利用盤(pán)狀刀具邊旋轉(zhuǎn)邊做一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)獲得工件表面形狀）。01成形運(yùn)動(dòng)法軌跡法-車(chē)削外圓形狀精度的獲得方法成形法-成形車(chē)削，銑削展成法-插齒加工齒輪形狀精度的獲得方法非成形運(yùn)動(dòng)法是指零件表面形狀精度的獲得不是靠刀具相對(duì)工件的準(zhǔn)確成形運(yùn)動(dòng)，而是靠在加工過(guò)程中對(duì)加工表面形狀地不斷檢驗(yàn)和工人對(duì)其進(jìn)行精細(xì)修整加工的方法。該類(lèi)方法是獲得零件表面形狀尺寸精度最原始的方法，在一些復(fù)雜型面和形狀精度要求很高的表面加工過(guò)程中仍然采用此法。效率低、設(shè)備簡(jiǎn)單，形狀精度主要取決于操作者，主要為手工作業(yè)。02非成形運(yùn)動(dòng)法尺寸精度的獲得方法01一次裝夾獲得法使用一次裝夾獲得法時(shí)，零件有關(guān)表面的位置精度是直接在工件的同一次裝夾中，由各有關(guān)刀具相對(duì)工件的成形運(yùn)動(dòng)之間的位置關(guān)系保證的。例如，軸類(lèi)零件外圓與端面的垂直度，箱體孔系加工中各孔之間的同軸度、平行度等，均可用此法獲得。尺寸精度的獲得方法02多次裝夾獲得法使用多次裝夾獲得法時(shí)，零件有關(guān)表面間的位置精度是由刀具相對(duì)工件的成形運(yùn)動(dòng)與工件定位基準(zhǔn)面之間的位置關(guān)系保證的。例如，軸類(lèi)零件上鍵槽對(duì)外圓表面的對(duì)稱(chēng)度、箱體平面與平面之間的平行度等，均可用此法獲得。在該方法中，又可根據(jù)工件的不同裝夾方式劃分為直接裝夾法、找正裝夾法和夾具裝夾法。機(jī)械加工誤差的概念加工誤差：零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度稱(chēng)為加工誤差。加工誤差的大小表示了加工精度的高低，加工誤差是加工精度的度量。兩者關(guān)系:“加工精度”和“加工誤差”是評(píng)定零件幾何參數(shù)準(zhǔn)確程度的兩種不同概念。加工精度的高低是由加工誤差的大小來(lái)表示的,保證和提高加工精度問(wèn)題,實(shí)際上是限制和降低誤差問(wèn)題。機(jī)械加工誤差的產(chǎn)生在機(jī)械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對(duì)位置的形成，歸根到底取決于工件和刀具在切削運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相互位置的關(guān)系，而工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上，并受到夾具和機(jī)床的約束，因此，在機(jī)械加工時(shí)，機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，稱(chēng)為工藝系統(tǒng)。加工精度問(wèn)題涉及整個(gè)工藝系統(tǒng)的精度問(wèn)題。工藝系統(tǒng)中的種種誤差，在不同的具體條件下，以不同的程度和方式反映為加工誤差。工藝系統(tǒng)的誤差是“因”，是根源；加工誤差是“果”，是表現(xiàn)，因此，把工藝系統(tǒng)的誤差稱(chēng)為原始誤差。機(jī)械加工誤差的產(chǎn)生引起加工誤差的根本原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差，將工藝系統(tǒng)的誤差稱(chēng)為原始誤差。機(jī)械加工誤差的產(chǎn)生原始誤差與工藝過(guò)程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)工藝系統(tǒng)受力變形(包括夾緊變形)工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測(cè)量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床誤差與工藝系統(tǒng)初始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差)

工件相對(duì)于刀具在靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差傳動(dòng)誤差工件相對(duì)于刀縣在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的誤差案例分析零件在加工過(guò)程中可能出現(xiàn)種種原始誤差，它們會(huì)引起工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)相互位置關(guān)系的變化而造成加工誤差。下以活塞加工中精鏜銷(xiāo)孔工序的加工過(guò)程為例，分析影響工件和刀具間相互位置的種種因素。案例分析活塞以止口及其端面為定位基準(zhǔn)，在夾具中定位，并用菱形銷(xiāo)插入已經(jīng)半精鏜的銷(xiāo)孔中作周向定位。固定活塞的夾緊力作用在活塞的頂部。01裝夾活塞銷(xiāo)孔精鏜工序示意圖1—定位止口；2—對(duì)刀尺寸；3—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；4—設(shè)計(jì)尺寸；5—定位用菱形銷(xiāo)；6—定位基準(zhǔn)；7—夾具案例分析這時(shí)就產(chǎn)生了由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（頂面）與定位基準(zhǔn)（止口端面）不重合，以及定位止口與夾具上凸臺(tái)、菱形銷(xiāo)與銷(xiāo)孔的配合間隙而引起的定位誤差。另外，還存在由于夾緊力過(guò)大而引起的夾緊誤差。這兩項(xiàng)原始誤差統(tǒng)稱(chēng)為工件裝夾誤差。01裝夾活塞銷(xiāo)孔精鏜工序示意圖1—定位止口；2—對(duì)刀尺寸；3—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；4—設(shè)計(jì)尺寸；5—定位用菱形銷(xiāo)；6—定位基準(zhǔn)；7—夾具案例分析02調(diào)整活塞銷(xiāo)孔精鏜工序示意圖1—定位止口；2—對(duì)刀尺寸；3—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；4—設(shè)計(jì)尺寸；5—定位用菱形銷(xiāo)；6—定位基準(zhǔn)；7—夾具裝夾工件前后，必須對(duì)機(jī)床、刀具和夾具進(jìn)行調(diào)整，并在試切幾個(gè)工件后再次進(jìn)行精確微調(diào)，才能使工件和刀具之間保持正確的相對(duì)位置。例如，本例需進(jìn)行夾具在工作臺(tái)上的位置調(diào)整，菱形銷(xiāo)與主軸同軸度的調(diào)整，以及對(duì)刀調(diào)整（調(diào)整鏜刀切削刃的伸出長(zhǎng)度以保證鏜孔直徑）等。案例分析02調(diào)整活塞銷(xiāo)孔精鏜工序示意圖1—定位止口；2—對(duì)刀尺寸；3—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；4—設(shè)計(jì)尺寸；5—定位用菱形銷(xiāo)；6—定位基準(zhǔn)；7—夾具由于調(diào)整不可能絕對(duì)精確，因此會(huì)產(chǎn)生調(diào)整誤差。另外，機(jī)床、刀具、夾具本身的制造誤差在加工前就已經(jīng)存在了。這類(lèi)原始誤差稱(chēng)為工藝系統(tǒng)的幾何誤差。案例分析02調(diào)整活塞銷(xiāo)孔精鏜工序示意圖1—定位止口；2—對(duì)刀尺寸；3—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；4—設(shè)計(jì)尺寸；5—定位用菱形銷(xiāo)；6—定位基準(zhǔn)；7—夾具由于在加工過(guò)程中產(chǎn)生了切削熱、切削力和摩擦，它們將引起工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形和磨損，這些都會(huì)影響在調(diào)整時(shí)所獲得的工件與刀具之間的相對(duì)位置，造成種種加工誤差。這類(lèi)在加工過(guò)程中產(chǎn)生的原始誤差稱(chēng)為工藝系統(tǒng)的動(dòng)誤差。案例分析02調(diào)整活塞銷(xiāo)孔精鏜工序示意圖1—定位止口；2—對(duì)刀尺寸；3—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；4—設(shè)計(jì)尺寸；5—定位用菱形銷(xiāo)；6—定位基準(zhǔn)；7—夾具在加工過(guò)程中，還必須對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量，才能確定加工是否合格，從而進(jìn)一步確定工藝系統(tǒng)是否需要重新調(diào)整。任何測(cè)量方法和量具、測(cè)量?jī)x器也不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，因此，測(cè)量誤差也是一項(xiàng)不容忽視的原始誤差。案例分析02調(diào)整活塞銷(xiāo)孔精鏜工序示意圖1—定位止口；2—對(duì)刀尺寸；3—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；4—設(shè)計(jì)尺寸；5—定位用菱形銷(xiāo)；6—定位基準(zhǔn)；7—夾具測(cè)量誤差是工件的測(cè)量尺寸與實(shí)際尺寸的差值。加工一般精度的零件時(shí)，測(cè)量誤差可占到工序尺寸公差的1/5～1/10；加工精密零件時(shí)，測(cè)量誤差可占到工序尺寸公差的1/3左右。案例分析02調(diào)整活塞銷(xiāo)孔精鏜工序示