1、機械制造技術基礎第3版,第一章 機械加工方法,第一節(jié) 零件的成形方法,第二節(jié) 機械加工方法,第一節(jié) 零件的成形方法,一、m0的制造過程,m0主要指切削加工，這是本書重點講述的內(nèi)容。切削加工是通過刀具和工件之間的相對運動及相互力的作用實現(xiàn)的。工件往往通過夾具安裝在機床上，機床帶動刀具或工件或兩者同時進行運動。切削過程中，有力、熱、變形、振動、磨損等現(xiàn)象發(fā)生。這些運動的綜合決定了零件最終獲得的幾何形狀及表面質(zhì)量。如何正確選擇機床、刀具、夾具、加工方法及切削用量是本課程的重要內(nèi)容。,m0的工藝內(nèi)容主要由材料成形課程研究。此處值得注意的是，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，機電產(chǎn)品40%-50%的零件是由模具成形的，因此

2、模具的作用是顯而易見的。模具可分為注射模、壓鑄模、鍛模、沖裁模、拉伸模、吹塑模等等。在我國模具是一個薄弱環(huán)節(jié)。模具制造精度一般要求較高，其生產(chǎn)往往是單件生產(chǎn)方式。模具的設計要用到CAD、CAE等一系列技術，是一個技術密集型的產(chǎn)業(yè)。,二、m=0的制造過程,在m0的制造過程中，通過材料逐漸累加成形，這一工藝方法的長處是可以成形任意復雜形狀的零件，而無需刀、夾具等生產(chǎn)準備活動。這一工藝又稱RP技術（Rapid Prototyping）?？焖僦圃斐鰜淼脑涂勺鳛樵O計評估、投標或展示的樣件。RP技術與快速精鑄技術（Quick Casting）及快速模具制造技術（Rapid Tooling）等相結(jié)合，又可

3、以為小批量或大批量生產(chǎn)服務，因而RP技術已成為加速新產(chǎn)品開發(fā)及實現(xiàn)并行工程的有效技術。一些工業(yè)發(fā)達國家（如美、日等）已經(jīng)全面應用這一技術來提高制造業(yè)的競爭能力。,三、m0的制造過程,第二節(jié) 機械加工方法,一、車 削,圖1-1 車床加工的典型工序,車削方法的特點是工件旋轉(zhuǎn)，形成主切削運動，因此車削加工后形成的面主要是回轉(zhuǎn)表面，也可加工工件的端面。,銑削的主切削運動是刀具的旋轉(zhuǎn)運動，工件本身不動，而是裝夾在機床的工作臺上完成進給運動。,二、銑 削,圖1-2 銑削加工,二、銑 削,圖1-3 順銑和逆銑 a)順銑 b)逆銑,a),b),刨削時，刀具的往復直線運動為切削主運動，如圖所示。因此，刨削速度不

4、可能太高，故生產(chǎn)率較低。,圖1-4 刨削加工,三、刨 削,在鉆床上，用旋轉(zhuǎn)的鉆頭鉆削孔是孔加工最常用的方法，鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動為主切削運動，如圖所示。,圖1-6 鏜床鏜孔,四、鉆削與鏜削,圖1-7 車床鏜孔,齒輪齒面的加工運動較復雜，根據(jù)形成齒面的方法不同，可分為兩大類：成形法和展成法(又稱范成法)。成形法加工齒面所使用的機床一般為普通銑床，刀具為成形銑刀，需要兩個簡單成形運動：刀具的旋轉(zhuǎn)運動B11 (主切削運動)和直線移動A21（進給運動）。,圖1-8 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理,五、齒面加工,三維曲面的切削加工，主要采用仿形銑和數(shù)控銑的方法或特種加工方法。仿形銑必須有原型作為靠模，加工中球頭仿

5、形頭始終以一定壓力接觸原型曲面，仿形頭的運動變換為電感量，信號經(jīng)過放大控制銑床三個軸的運動，形成刀頭沿曲面運動的軌跡。銑刀多采用與仿形頭等半徑的球頭銑刀。,六、復雜曲面加工,磨削以砂輪或其它磨具對工件進行加工，如圖所示。其主運動是砂輪的旋轉(zhuǎn)運動。,圖1-10 磨削加工 a)磨外圓 b)磨內(nèi)孔 c)磨平面 1撥盤 2撥銷 3尾架 4工件 5雞心夾頭 6頭架,七、磨 削,八、特種加工,1.電火花加工 (請點擊鏈接) 2.電解加工 3.激光加工 4.超聲波加工,1. 電火花加工,電火花加工是利用工具電極和工件電極間瞬時火花放電所產(chǎn)生的高溫，熔蝕工件材料來成形工件的。電火花加工在專用的電火花加工機床上

6、進行，如圖所示。,圖1-11 電火花加工原理示意圖 1床身 2立柱 3工作臺 4工件電極 5工具電極 6進給機構(gòu)7工作液 8脈沖電源 9工作液循環(huán)過濾系統(tǒng),電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的電化學原理對工件進行成形加工的一種方法。,圖1-13 電解加工原理示意圖 1直流電源 2工件 3工具電極 4電解液 5進給機構(gòu),2. 電解加工,激光是一種能量密度高、方向性好(激光束的發(fā)散角極小)、單色性好(波長和頻率單一)、相干性好的光。,圖1-14 激光加工機示意圖 1激光器 2光闌 3反射鏡 4聚焦鏡5工件 6工作臺 7電源,3. 激光加工,超聲波加工是利用超聲頻(16-25kHz)振動的工具

7、端面沖擊工作液中的懸浮磨粒，由磨粒對工件表面撞擊拋磨來實現(xiàn)對工件加工的一種方法，其加工原理如圖所示。,圖1-15 超聲波加工原理示意圖 1超聲波發(fā)生器 2、3冷卻水 4換能器 5振幅擴大棒 6工具 7工件 8工作液,4. 超聲波加工,第二章 金屬切削原理與刀具,第一節(jié) 刀具的結(jié)構(gòu),第二節(jié) 刀具材料,第三節(jié) 金屬切削過程及其物理現(xiàn)象,第四節(jié) 切削力與切削功率,第五節(jié) 切削熱與切削溫度,第六節(jié) 刀具磨損與刀具壽命,第七節(jié) 切削用量的選擇及工件材料加工性,第一節(jié) 刀具的結(jié)構(gòu),一、切削運動與切削要素,二、刀具角度,三、刀具種類,1.切削運動,刀具與工件間的相對運動稱為切削運動，即表面成形運動。切削運動

8、可分解為主運動和進給運動。,一、切削運動與切削要素,圖2-1 切削運動與切削表面,2.切削要素,(1)切削用量1)切削速度vc2)進給量f3)背吃刀量（切削深度）p,圖2-1 切削運動與切削表面,圖2-2 切削用量與切削層數(shù),(2)切削層幾何參數(shù) 切削寬度w 2)切削厚度c 3)切削面積Ac,2.切削要素,圖2-3 車刀的組成,二、刀具角度,1.刀具切削部分的組成,2.刀具角度的參考平面,圖2-5 確定車刀角度的參考平面,3.刀具的標注角度,(1)前角o (2)后角o (3)主偏角r (4)副偏角r (5)刃傾角s,圖2-6 車刀的主要角度,參考系與角度,4.刀具的工作角度,以切削過程中實際的

9、切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度，又稱實際角度。,(1)刀具安裝位置對工作角度的影響,圖2-8 車刀安裝高度對工作角度的影響 a)刀尖高于工件軸線 b)刀尖低于工件軸線,圖2-9 車刀安裝偏斜對工作角度的影響(為切削時刀桿縱向軸線的偏轉(zhuǎn)角),4.刀具的工作角度,圖2-10 縱向進給運動對工作角度的影響,(2)進給運動對工作角度的影響,圖2-11 橫向進給運動對工作角度的影響,4.刀具的工作角度,視頻,1.刀具分類,按加工方式和具體用途，可分為車刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀、螺紋刀具、齒輪刀具、自動線及數(shù)控機床刀具和磨具等幾大類型； 按所用材料性質(zhì)，可分為高速鋼

10、刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金剛石刀具等； 按結(jié)構(gòu)形式，可分為整體刀具、鑲片刀具、機夾刀具和復合刀具等； 按是否標準化，可分為標準刀具和非標準刀具等。,三、刀具種類,(1) 車刀,圖2-12 常用的幾種車刀 a)直頭外圓車刀 b)45彎頭外圓車刀 c)90彎頭外圓車刀 d)端面車刀 e)內(nèi)孔車刀 f)切斷刀 g)寬刃光刀,2.常用刀具簡介,孔加工刀具一般可分為兩大類：一類是從實體材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花鉆、中心鉆和深孔鉆等；另一類是對工件上已有孔進行再加工用的刀具，常用的有擴孔鉆、鉸刀及鏜刀等。,(2)孔加工刀具,2.常用刀具簡介,圖2-16 中型標準群鉆

11、a)外形圖 b)投影圖,圖2-15 麻花鉆的結(jié)構(gòu),2.常用刀具簡介,圖2-19 擴孔鉆 a)高速鋼整體式 b)鑲齒套式 c)鑲硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式,2.常用刀具簡介,圖2-20 不同種類的鉸刀,圖2-21 單刃鏜刀,2.常用刀具簡介,圖2-22 銑刀種類,(3)銑刀,2.常用刀具簡介,圖2-24 常用內(nèi)拉刀 a)圓孔拉刀 b)花鍵拉刀,(4) 拉刀,圖2-25 外拉刀,2.常用刀具簡介,螺紋可用切削法和滾壓法進行加工。,圖2-26 切削法工作的螺紋刀具 a)平體螺紋梳刀 b)棱體螺紋梳刀 c)圓體螺紋梳刀 d)板牙 e)絲錐,(5)螺紋刀具,2.常用刀具簡介,齒輪刀具是用于加工齒輪齒形的刀具。,圖

12、2-27 盤形齒輪銑刀,(6)齒輪刀具,圖2-28 插齒刀 a)盤形直齒插齒刀 b)碗形直齒插齒刀 c)錐柄直齒插齒刀,2.常用刀具簡介,圖2-29 滾刀,圖2-30 兩種典型的剃齒刀,2.常用刀具簡介,1.高的硬度 2.高的耐磨性 3.高的耐熱性 4.足夠的強度和韌性 5.良好的工藝性 6.良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能,第二節(jié) 刀具材料,一、刀具材料應具備的性能,1.碳素工具鋼與合金工具鋼 碳素工具鋼是含碳量最高的優(yōu)質(zhì)鋼（碳的質(zhì)量分料為0.7%1.2%），如T10A。,二、常用的刀具材料,2.高速鋼 又稱為鋒鋼或風鋼，它是含有較多W、Cr、V合金元素的高合金工具鋼，如W18Cr4V。,3.

13、硬質(zhì)合金 它是以高硬度、高熔點的金屬碳化物（WC，TiC）為基體，以金屬Co，Ni等為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制成的一種合金。,三、新型刀具材料,陶瓷是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高、化學性能高、耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。但由于其強度低、韌性差，長期以來主要用于精加工。,陶瓷刀具與傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比，具有以下優(yōu)點：可加工硬度高達65HRC的高硬度難加工材料；可進行扒荒粗車及銑、刨等大沖擊間斷切削；耐用度可提高幾倍至幾十倍；切削效率提高3-10倍，可實現(xiàn)以車、銑代磨。,1.切屑過程及切屑種類,第三節(jié) 金屬切削過程

14、及其物理現(xiàn)象,一、切削過程及切屑種類,圖2-31 切屑的形成過程 a)金屬切削層變形圖像 b)切削過程晶粒變形情況 c)切削過程3個變形區(qū),圖2-32 切屑類型 a)帶狀切屑 b)擠裂切屑 c)單元切屑 d)崩碎切屑,2.切屑的類型及其控制,3.積屑瘤現(xiàn)象,在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的2-3倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠代替切削刃進行切削。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤或刀瘤。,圖2-34 積屑瘤現(xiàn)象,在金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，

15、稱為切削力。,圖2-35 切削合力和分力,第四節(jié) 切削力與切削功率,一、切削力的來源，切削合力及其分解，切削功率,1.測定機床功率，計算切削力 用功率表測出機床電動機在切削過程中所消耗的功率PE后，計算出切削功率Pc。 2.用測力儀測量切削力 測力儀的測量原理是利用切削力作用在測力儀的彈性元件上所產(chǎn)生的變形，或作用在壓電晶體上產(chǎn)生的電荷經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后，讀出Fc、Ff和Fp的值。,二、切削力的測量,1.計算切削力的指數(shù)公式,三、切削力的經(jīng)驗公式和切削力估算,2.按單位切削力計算切削力和切削功率,單位切削力kc是指單位切削面積上的切削力：,切削塑性材料時，變形和摩擦都比較大，所以發(fā)熱較多。切削速度

16、提高時，因切屑的變形減小，所以塑性變形產(chǎn)生的熱量百分比降低，而摩擦產(chǎn)生熱量的百分比增高。切削脆性材料時，后刀面上摩擦產(chǎn)生的熱量在切削熱中所占的百分比增大。,第五節(jié) 切削力與切削功率,一、切削熱的產(chǎn)生和傳導,圖2-37 切削熱的產(chǎn)生與傳導,切削溫度的測量方法很多，大致可分為熱電偶法、輻射溫度計法以及其它測量方法。目前應用較廣的是自然熱電偶法和人工熱電偶法。,二、切削溫度的測量,1.切削用量的影響 2.工件材料的影響 3.刀具角度的影響 4.刀具磨損的影響 5.切削液的影響,三、影響切削溫度的主要因素,1.水溶液 2.乳化液 3.切削油,四、切削液,1.切削溫度對工件材料強度和切削力的影響 2.對

17、刀具材料的影響 3.對工件尺寸精度的影響 4.利用切削溫度自動控制切削速度或進給量 5.利用切削溫度與切削力控制刀具磨損,五、切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響,1.前刀面磨損,第六節(jié) 刀具磨損與刀具壽命,一、刀具磨損的形態(tài)及其原因,圖2-38 刀具的磨損形態(tài),圖2-39 前刀面的磨損痕跡隨時間的變化,2.后刀面磨損,圖2-40 刀具磨損的測量位置,切削時，工件的新鮮加工表面與刀具后刀面接觸，相互摩擦，引起后刀面磨損。,3.邊界磨損,切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外表皮處以及副切削刃靠近刀尖處的后刀 面上，磨出較深的溝紋。,二、刀具磨損過程及磨鈍標準,圖2-41 典型的磨損曲線,vT m=

18、 C 式中 v 切削速度 (m/min)； T刀具壽命 (min)； m指數(shù)，表示v-T 間影響的程度； C系數(shù)，與刀具、工件材料和切削 條件有關。,三、刀具壽命的經(jīng)驗公式,1.對加工質(zhì)量的影響 切削用量三要素中，背吃刀量和進給量增大，都會使切削力增大，工件變形增大，并可能引起振動，從而降低加工精度和增大表面粗糙度Ra值。進給量增大還會使殘留面積的高度顯著增大，表面更加粗糙。切削速度增大時，切削力減小，并可減小或避免積屑瘤，有利于加工質(zhì)量和表面質(zhì)量的提高。 2.對基本工藝時間的影響 切削用量三要素對基本工藝時間t m的影響是相同的。,第七節(jié) 切削用量的選擇及工件材料加工性,一、切削用量的選擇,

19、3.對刀具壽命和輔助時間的影響 在切削用量中，切削速度對刀具壽命的影響最大，進給量的影響次之，背吃刀量的影響最小。也就是說，當提高切削速度時，刀具壽命下降的速度，比增大同樣倍數(shù)的進給量或背吃刀量時快得多。由于刀具壽命迅速下降，勢必增加磨刀或換刀的次數(shù)，這樣增加了輔助時間，從而影響生產(chǎn)率的提高。 綜合切削用量三要素對刀具壽命、生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的影響，選擇切削用量的順序應為:首先選盡可能大的背吃刀量，其次選盡可能大的進給量，最后選盡可能大的切削速度。,1.工件材料切削加工性的概念,工件材料被切削加工的難易程度，稱為材料的切削加工性。 衡量材料切削加工性的指標很多，一般地說，良好的切削加工性是指：刀

20、具壽命較長或一定壽命下的切削速度較高；在相同的切削條件下切削力較小，切削溫度較低；容易獲得好的表面質(zhì)量；切屑形狀容易控制或容易斷屑。但衡量一種材料切削加工性的好壞，還要看具體的加工要求和切削條件。,二、工件材料的切削加工性,2.改善工件材料切削加工性的途徑,(1) 調(diào)整材料的化學成分 (2) 采用熱處理改善材料的切削加工性,第三章 金屬切削機床,1.動力源 為機床提供動力(功率)和運動的驅(qū)動部分，如各種交流電動機、直流電動機和液壓傳動系統(tǒng)的液壓泵、液壓馬達等。 2.傳動系統(tǒng) 包括主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)和其它運動的傳動系統(tǒng)，如變速箱、進給箱等部件，有些機床主軸組件與變速箱合在一起成為主軸箱。

21、3.支承件 用于安裝和支承其它固定的或運動的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等。支承件是機床的基礎構(gòu)件，亦稱機床大件或基礎件。,第一節(jié) 概 述,一、機床的基本組成,4.工作部件 (1)與最終實現(xiàn)切削加工的主運動和進給運動有關的執(zhí)行部件； (2)與工件和刀具安裝及調(diào)整有關的部件或裝置； (3)與上述部件或裝置有關的分度、轉(zhuǎn)位、定位機構(gòu)和操縱機構(gòu)等。 5.控制系統(tǒng) 用于控制各工作部件的正常工作，主要是電氣控制系統(tǒng)，有些機床局部采用液壓或氣動控制系統(tǒng)。數(shù)控機床則是數(shù)控系統(tǒng)，它包括數(shù)控裝置、主軸和進給的伺服控制系統(tǒng)(伺服單元)、可編程序控制器和輸入輸出裝置等。,6.冷卻系統(tǒng) 用于對加工工件

22、、刀具及機床的某些發(fā)熱部位進行冷卻。 7.潤滑系統(tǒng) 用于對機床的運動副(如軸承、導軌等)進行潤滑，以減小摩擦、磨損和發(fā)熱。 8.其它裝置 如排屑裝置、自動測量裝置等。,1.表面形成運動,表面形成運動是機床最基本的運動，亦稱工作運動。 (1)主運動 機床主運動是形成切削速度并從工件上切除多余材料起主要作用的工作運動，機床功率主要消耗于主運動。 (2)進給運動 進給運動是使工件上的多余材料不斷被去除的工作運動，是維持切削得以繼續(xù)的運動。,二、機床的運動,2.輔助運動,機床在加工過程中加工工具與工件除工作運動以外的其他運動稱為輔助運動。 (1)切入運動 用于保證工件被加工表面獲得所需要的尺寸，使工具

23、切入工件表面一定深度。 (2)各種空行程運動 空行程運動主要是指進給前后的快速運動。 (3)其它輔助運動 包括分度運動、操縱和控制運動等，例如刀架或工作臺的分度轉(zhuǎn)位運動，刀庫和機械手的自動換刀運動，變速、換向，部件與工件的夾緊與松開，自動測量、自動補償?shù)取?1.機床的工藝范圍 機床的工藝范圍是指在機床上加工的工件類型和尺寸，能夠加工完成何種工序，使用什么刀 具等等。,三、機床技術性能指標,2.機床的技術參數(shù) 尺寸參數(shù)具體反映機床的加工范圍，包括主參數(shù)、第2主參數(shù)和與加工零件有關的其它尺寸參數(shù)。 運動參數(shù)指機床執(zhí)行件的運動速度，例如主軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速、刀架的最大進給 量與最小進給量(或進給

24、速度)。 動力參數(shù)指機床電動機的功率，有些機床還給出主軸允許承受的最大轉(zhuǎn)矩等其它內(nèi)容。,1.幾何精度 幾何精度是指機床空載條件下，在不運動(機床主軸不轉(zhuǎn)或工作臺不移動等情況下)或運動速度較低時各主要部件的形狀，相互位置和相對運動的精確程度。 2.運動精度 運動精度是指機床空載并以工作速度運動時，主要零部件的幾何位置精度。 3.傳動精度 傳動精度是指機床傳動系各末端執(zhí)行件之間運動的協(xié)調(diào)性和均勻性。,四、機床精度與剛度,4.定位精度 定位精度是指機床的定位部件運動到達規(guī)定位置的精度。 5.工作精度 加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機床的工作精度。 6.精度保持性 在規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機床所

25、要求的精度，稱之為精度保持性。,1.通用機床的型號編制,() () ()()(),五、機床的型號編制,分類代號,類別代號,通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號,組別、系別代號,主參數(shù)或設計順序號,第二主參數(shù),重大改進順序號,同一型號機床的變型代號,2.專用機床的型號編制,設計單位代號 組代號 設計順序號,1.主傳動系統(tǒng),主傳動系統(tǒng)可按不同的特征來分類： (1)按驅(qū)動主傳動的電動機類型 可分為交流電動機驅(qū)動和直流電動機驅(qū)動。 (2)按傳動裝置類型 可分為機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合。 (3)按變速的連續(xù)性 可以分為分級變速傳動和無級變速傳動。,第二節(jié) 金屬切削機床部件,一、傳動系統(tǒng),

26、2、進給傳動系統(tǒng),(1)電氣伺服進給傳動系統(tǒng)的控制類型 電氣伺服系統(tǒng)按有無檢測和反饋裝置分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。,圖3-1 開環(huán)伺服系統(tǒng),圖3-2 閉環(huán)系統(tǒng) 1數(shù)控裝置 2伺服電動機 3齒輪4絲杠 5工作臺 6檢測元件,2、進給傳動系統(tǒng),圖3-3 半閉環(huán)系統(tǒng) a)伺服電動機反饋 b)、c)從動杠反饋 1反饋裝置 2伺服電動機 3齒輪,2、進給傳動系統(tǒng),電氣伺服進給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動部件和機械傳動部件組成。伺服驅(qū)動部件有步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機等。,(2)電氣伺服進給系統(tǒng)驅(qū)動部件,2、進給傳動系統(tǒng),(3)電伺服進給傳動系中的機械傳動部件,機械傳動部件主要指齒輪(或同步齒輪帶)和

27、絲杠螺母傳動副。電氣伺服進給系統(tǒng)中，運動部件的移動是靠脈沖信號來控制，要求運動部件動作靈敏、低慣量、定位精度好，具有適宜的阻尼比及傳動機構(gòu)不能有反向間隙。,2、進給傳動系統(tǒng),圖3-7 滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)1密封環(huán) 2、3回珠器 4絲杠 5螺母6滾珠,2、進給傳動系統(tǒng),圖3-8 采用雙向推力圓柱滾子軸承的支承方式,圖3-9 采用角接觸球軸承的支承方式,2、進給傳動系統(tǒng),主軸部件是機床重要部件之一，它是機床的執(zhí)行件。它的功用是支承并帶動工件或刀具旋轉(zhuǎn)進行切削，承受切削力和驅(qū)動力等載荷，完成表面成形運動。 主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。,二、主軸部件,(1)旋轉(zhuǎn)精度 主

28、軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動。 (2)剛度 主軸部件的剛度是指其在外加載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時，在位移方向上所施加的作用力來定義。 (3)抗振性 主軸部件的抗振性是指抵抗受迫振動和自激振動的能力。 (4)溫升和熱變形 主軸部件運轉(zhuǎn)時，因各相對運動處的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的溫度升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，造成主軸部件的所謂熱變形。,1.主軸部件應滿足的基本要求,2.主軸部件的傳動方式,主軸部件的傳動方式主要有齒輪傳動、帶傳動、電動機直接驅(qū)動等。主軸傳動方式的選擇， 主要決定于

29、主軸的轉(zhuǎn)速、所傳遞的轉(zhuǎn)矩、對運動平穩(wěn)性的要求以及結(jié)構(gòu)緊湊、裝卸維修方便等要求。,多數(shù)機床的主軸采用前、后兩個支承。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，制造裝配方便，容易保證精度。為提高主軸部件的剛度，前后支承應消除間隙或預緊。為提高剛度和抗振性，有的機床主軸采用三個支承。三個支承中可以前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承；也可以前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承。,(1)主軸的支承形式,3.主軸部件結(jié)構(gòu),主軸的構(gòu)造和形狀主要決定于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動件、軸承等零件的類型、數(shù)量、位置和安裝定位方法等。主軸一般為空心階梯軸，前端徑向尺寸大，中間徑向尺寸逐漸減小，尾部徑向尺寸最小。,(2)主軸的構(gòu)造

30、,3.主軸部件結(jié)構(gòu),(3)主軸的材料和熱處理,主軸的材料應根據(jù)載荷特點、耐磨性要求、熱處理方法和熱處理后變形情況選擇。普通機床主軸可選用中碳鋼(如45鋼)，調(diào)質(zhì)處理后，在主軸端部、錐孔、定心軸頸或定心錐面等部位進行局部高頻淬硬，以提高其耐磨性。只有載荷大和有沖擊時、或精密機床需要減小熱處理后的變形時、或有其它特殊要求時，才考慮選用合金鋼。當支承為滑動軸承，則軸頸也需淬硬，以提高耐磨性。,3.主軸部件結(jié)構(gòu),(4)主軸軸承,主軸部件中最重要的組件是軸承。軸承的類型、精度、結(jié)構(gòu)、配置方式、安裝調(diào)整、潤滑和冷卻等狀況，都直接影響主軸部件的工作性能。,圖3-13 典型的主軸軸承 a)、b)雙列短圓柱滾子

31、軸承 c)雙列空心圓錐滾子軸承 d)單列空心圓錐滾子軸承e)圓錐軸承 f)雙列圓錐軸承 g)雙向推力角接觸球軸承 h)角接觸球軸承1、4內(nèi)圈 2外圈 3隔套,3.主軸部件結(jié)構(gòu),1.支承件應滿足的基本要求 1)應具有足夠的剛度和較高的剛度質(zhì)量比。 2)應具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗(動剛度)和阻尼；整機的低階頻率較高，各階頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振；不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲。 3)熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響較小。 4)排屑暢通、吊運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。,三、機床支承件,2.支承件的結(jié)構(gòu) (1)箱形類 支承件在三個方向的尺寸都相差不多，如各類箱體、底座、升降臺等。 (2)

32、板塊類 支承件在兩個方向的尺寸比第三個方向大得多，如工作臺、刀架等。 (3)梁類 支承件在一個方向的尺寸比另兩個方向大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。,3.支承件的材料 支承件常用的材料有鑄鐵、鋼板和型鋼、天然花崗巖、預應力鋼筋混凝土等。,導軌的功用是承受載荷和導向。它承受安裝在導軌上的運動部件及工件的質(zhì)量和切削力，運動部件可以沿導軌運動。運動的導軌稱為動導軌，不動的導軌稱為靜導軌或支承導軌。動導軌相對于靜導軌可以作直線運動或者回轉(zhuǎn)運動。,四、機床導軌,1.導軌應滿足的主要技術要求 (1)導向精度 導向精度是導軌副在空載荷或切削條件下運動時，實際運動軌跡與給定運動軌跡之間的偏差。 (2

33、)承載能力大，剛度好 根據(jù)導軌承受載荷的性質(zhì)、方向和大小，合理地選擇導軌的截面形狀和尺寸，使導軌具有足夠的剛度，保證機床的加工精度。 (3)精度保持性好 精度保持性主要是由導軌的耐磨性決定的，常見的磨損形式有磨料(或磨粒)磨損、粘著磨損或咬焊、接觸疲勞磨損等。 (4)低速運動平穩(wěn) 當動導軌作低速運動或微量進給時，應保證運動始終平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。,2.導軌的截面形狀和組合形式,圖3-16 導軌的截面形狀 a)矩形導軌 b)三角形導軌 c)燕尾形導軌 d)圓柱形導軌,3.導軌的結(jié)構(gòu)類型及特點 (1)滑動導軌 (2)靜壓導軌 (3)卸荷導軌 (4)滾動導軌,1.機床刀架自動換刀裝置應滿足的要求

34、1)滿足工藝過程所提出的要求。 2)在刀架、刀庫上要能牢固地安裝刀具，在刀架上安裝刀具時還應能精確地調(diào)整刀具的位置，采用自動交換刀具時，應能保證刀具交換前后都能處于正確位置。 3)刀架、刀庫、換刀機械手部應具有足夠的剛度。 4)可靠性高。 5)刀架和自動換刀裝置是為了提高機床自動化而出現(xiàn)的，因而它的換刀時間應盡可能縮短，以利于提高生產(chǎn)率。 6)操作方便和安全。,五、機床刀架和自動換刀裝置,2.機床刀架和自動換刀裝置的類型 按照安裝刀具的數(shù)目可分為單刀架和多刀架，例如自動車床上的前、后刀架和天平刀架。按結(jié)構(gòu)形式可分為方刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式刀架等；按驅(qū)動刀架轉(zhuǎn)位的動力不同可分為手動轉(zhuǎn)位刀架和自動

35、(電動和液動)轉(zhuǎn)位刀架。,車床類機床的運動特征是：主運動為主軸作回轉(zhuǎn)運動，進給運動通常由刀具來完成。 車床加工所使用的刀具主要是車刀，還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等孔加工刀具。 車床的種類很多，按用途和結(jié)構(gòu)的不同有臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、自動和半自動車 床以及各種專門化車床等。其中臥式車床是應用最廣泛的一種。,一、車 床,磨床是用磨料磨具(如砂輪、砂帶、油石、研磨料)為工具進行切削加工的機床。它們是由于精加工和硬表面加工的需要而發(fā)展起來的，目前也有少數(shù)應用于粗加工的高效磨床。 為了適應磨削各種加工表面、工件形狀及生產(chǎn)批量的要求，磨床的種類很多，其中主要類型有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工

36、具磨床、刀具刃磨磨床、各種專門化磨床(如曲軸磨床、凸輪軸磨床、花鍵軸磨床、活塞環(huán)磨床、齒輪磨床、螺紋磨床等)、研磨床、其它磨床(如珩磨機、拋光機、超精加工機床、砂輪機等)。,二、磨 床, 鉆床是孔加工的主要機床。在鉆床上主要用鉆頭進行鉆孔。在車床上鉆孔時，工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進給運動。而在鉆床上加工時，工件不動，刀具作旋轉(zhuǎn)主運動，同時沿軸向移動作進給運動。故鉆床適用于加工外形較復雜，沒有對稱回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔，尤其是多孔加工。如：加工箱體、機架等零件上的孔。除鉆孔外在鉆床上還可完成擴孔、鉸孔、锪平面以及攻螺紋等工作。 鉆床的主參數(shù)是最大鉆孔直徑。根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)的不同，鉆床可分為：立式鉆床、臺式鉆

37、床、搖臂鉆床、深孔鉆床以及中心孔鉆床等。,三、鉆 床,銑床是用銑刀進行銑削加工的機床。通常銑削的主運動是銑刀的旋轉(zhuǎn)，工件或銑刀的移動為進給運動，這有利于采用高速切削，其生產(chǎn)率比刨床高。銑床適應的工藝范圍較廣，可加工各種平面、臺階、溝槽、螺旋面等。 銑床的主要類型有升降臺式銑床、床身式銑床、龍門銑床、工具銑床、仿形銑床以及近年來發(fā)展起來的數(shù)控銑床等。,四、銑 床,五、加工中心,圖3-36 加工中心,第四章 機床夾具原理與設計,第三節(jié) 定位誤差分析,1.用找正法裝夾工件 把工件直接放在機床工作臺上或放在四爪單動卡盤、機用虎鉗等機床附件中，根據(jù)工件的一個或幾個表面用劃針或指示表找正工件準確位置后再進

38、行夾緊。也有先按加工要求進行加工面位置的劃線工序，然后再按劃出的線痕進行找正實現(xiàn)裝夾。,第一節(jié) 機床夾具概述,一、工件的裝夾方法,2.用夾具裝夾工件,圖4-1 銑槽工序用的銑床夾具 1定位鍵 2支承板 3齒紋頂支承釘 4平頭支承釘 5對刀塊 6夾具底座 7夾具底板 8螺旋壓板 9夾緊螺母 10對刀塞尺,1.夾具的主要工作原理,二、機床夾具的工作原理和在機械加工過程中的作用,圖4-2 銑槽夾具在立式銑床上的工作原理圖 1銑床床身 2銑床升降臺 3立銑刀4銑槽夾具 5夾具的定位鍵 6銑床工作臺 7銑床溜板,2.夾具的作用 1)保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求； 2)縮短加工工時，提高勞動生產(chǎn)率；

39、 3)降低生產(chǎn)成本； 4)減輕工人勞動強度； 5)可由較低技術等級的工人進行加工； 6)能擴大機床工藝范圍。,1.夾具的分類,三、夾具的分類與組成,圖4-3 夾具分類表,2.夾具的組成,圖4-4分度鉆床夾 1分度操縱手 2鉆模板 3分度板(棘輪) 4鉆套 5定位心軸 6開口墊圈 7夾緊螺母 8工件 9對定機構(gòu)(棘爪) 10夾具體,夾具的主要組成部分有: (1)定位元件 (2)夾緊裝置 (3)對刀元件 (5)聯(lián)接元件和聯(lián)接表面 (6)夾具體 (7)其它裝置,2.夾具的組成,(1)設計基準 是在零件圖上，確定點、線、面位置的基準，設計基準是由該零件在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的功用所決定的。 (2)工藝基準 1)

40、定位基準 在加工中使工件在機床夾具上占有正確位置所采用的基準。 2)度量基準 在檢驗時所使用的基準。 3)裝配基準 裝配時用來確定零件或部件在機器中位置所采用的基準。,第二節(jié) 工件在夾具中的定位,一、基準的概念,圖4-5 工件在空間中的自由度,二、六點定位原理,在夾具設計和定位分析中，還經(jīng)常會遇到以下幾個問題: (1)完全定位和不完全定位,圖4-6 工件應限制自由度的確定,二、六點定位原理,(2)過定位和欠定位,在加工中，如果工件的定位支承點數(shù)少于應限制的自由度數(shù)，必然導致達不到所要求的加工精度。這種工件定位點不足的情況，稱為“欠定位”。,圖4-7 連桿的過定位 1長圓柱銷 2支承板,二、六點

41、定位原理,三、常見的定位方式和定位元件,1.工件以平面定位 (請點擊鏈接) 2.工件以圓孔定位 3.工件以外圓柱面定位 4.工件以組合表面定位,1.工件以平面定位 在機械加工中，利用工件上的一個或幾個平面作為定位基面來定位工件的方式，稱為平面定位。,(1)固定支承,圖4-8 各種固定支承釘,圖4-9 固定支承板 a)A型 b)B型,它指頂端位置可在一定高度范圍內(nèi)調(diào)整的支承。多用于未加工平面的定位，以調(diào)節(jié)和補償各批毛坯尺寸的誤差，一般每批毛坯調(diào)整一次。,(2)可調(diào)支承,圖4-10 可調(diào)支承,指支承本身的位置在定位過程中，能自動適應工件定位基準面位置變化的一類支承。,(3)自位支承,圖4-11 自

42、位支承,2.工件以圓孔定位,(1)定位銷,圖4-14 定位銷,(2)圓錐銷,圖4-15 圓錐銷定位,(3) 定位心軸,圖4-16 定位心軸,3.工件以外圓柱面定位,(1)V形塊,圖4-17 各種V形塊結(jié)構(gòu),(2)定位套筒,圖4-18 定位套筒,將同一圓周面的孔分成兩半圓，下半圓部分裝在夾具體上，起定位作用，上半圓部分裝在可卸式或鉸鏈式蓋上，起夾緊作用。,(3)半圓孔定位座,圖4-19 半圓孔定位座,在實現(xiàn)定心的同時，能將工件夾緊的機構(gòu)，稱為定心夾緊機構(gòu)，如三爪自定心卡盤、彈簧夾頭等。,(4)外圓定心夾緊機構(gòu),圖4-20 彈簧夾頭,4.工件以組合表面定位,在箱體、連桿、蓋板等類零件加工中，常采用

43、這種組合定位，俗稱“一面兩孔”定位。一面兩孔定位時所用的定位元件是：平面采用支承板，兩孔采用定位銷，故又稱為“一面兩銷”，如圖所示。,(1)一個平面和兩個與其垂直的孔的組合,圖421“一面二孔”的組合定位,(2)一個平面和兩個與其垂直的外圓柱面的組合,圖424工件以端面和兩外圓定位,(3)一個孔和一個平行于孔中心線的平面的組合,圖4-25 工件以一孔和一平面定位,1.定位基準與設計基準不重合產(chǎn)生的定位誤差,圖4-26 基準不重合產(chǎn)生的定位誤差,第三節(jié) 定位誤差分析,一、定位誤差及其產(chǎn)生原因,2.定位副制造不準確產(chǎn)生的定位誤差,圖4-27 基準位移產(chǎn)生的定位誤差,通常，定位誤差可按下述方法進行分

44、析計算： 一是先分別求出基準位移誤差和基準不重合誤差，再求出其在加工尺寸方向上的矢量和，即dw=jb+jw； 二是按最不利情況，確定一批工件設計基準的兩個極限位置，再根據(jù)幾何關系求出此兩位置的距離，并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。,二、定位誤差的計算,工件夾具加工 此不等式即為保證加工精度的條件，稱為采用夾具加工時的誤差計算不等式。,三、保證加工精度的條件,1.力源裝置 2.中間傳力機構(gòu) 3.夾緊元件,第四節(jié) 工件在夾具中的夾緊,一、夾緊裝置的組成及基本要求,圖4-29 夾緊裝置組裝示意圖 1氣缸 2杠桿 3壓板,1.夾緊力方向的確定,4-30 夾緊力作用方向不垂直于主要定位基準

45、面,二、夾緊力的確定,(1)夾緊力的作用方向應垂直于主要定位基準面,(2)夾緊力作用方向應使所需夾緊力最小,圖4-31 夾緊力方向與夾緊力大小的關系,(3)夾緊力作用方向應使工件變形盡可能小,圖4-32 套筒夾緊,2.夾緊力作用點的確定,(1)夾緊力的作用點應落在支承元件或 幾個支承元件形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi),圖4-33 夾緊力作用點應在支承面內(nèi) a)不合理 b)合理,不合理,合理,(2)夾緊力作用點應落在工件剛性好的部位,圖4-34 夾緊力作用點應落在剛 性較好部位 a)不合理 b)合理,不合理,合理,(3)夾緊力作用點應盡可能靠近加工面,圖4-35 夾緊力應靠近加工表面,3.夾緊力的大小,夾

46、緊力的大小可根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關系具體計算。為安全起見，計算出的夾緊力應乘以安全系數(shù)K，故實際夾緊力一般比理論計算值大2-3倍。 進行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據(jù)工件在切削力、夾緊力(重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力。,1.斜楔夾緊,三、典型夾緊機構(gòu),圖4-36 斜楔夾緊原理及受力分析,2.螺旋夾緊,圖4-37 單螺旋夾緊 1螺桿 2螺母 3螺釘 4壓塊,3.偏心夾緊,偏心夾緊機構(gòu)是由偏心件作為夾緊元件，直接夾緊或與其它元件組合實現(xiàn)對工件的夾緊，常用的偏心件有圓偏心和軸偏

47、心兩種。,圖4-38 偏心輪壓板夾緊機構(gòu) 1墊板 2手柄 3偏心輪 4軸 5壓板,1.氣動夾緊,四、夾緊動力源裝置,圖4-39 典型氣壓傳動系統(tǒng) 1霧化器 2減壓閥 3止回閥 4換向閥5調(diào)速閥 6氣壓表 7氣缸,2.液壓夾緊,液壓夾緊相比氣動夾緊另有其本身的優(yōu)點: (1)工作壓力高(可達56.5MPa)，比氣壓高出十余倍，故液壓缸尺寸比氣缸小得多。因傳動力大，通常不需增力機構(gòu)，使夾具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。 (2)油液不可壓縮，因此夾緊剛性大、工作平穩(wěn)、夾緊可靠。 (3)噪聲小，勞動條件好。,3.氣液壓組合夾緊,圖4-41 氣液壓組合夾緊工作原理 1氣缸 2增壓缸 3活塞 4活塞桿 5工作缸 6活塞,

48、第五節(jié) 各類機床夾具,一、車床夾具,圖4-42 花盤角鐵式車床夾具 1削邊銷 2圓柱定位銷 3軸向定程基面 4夾具體 5壓塊6工件 7導向套 8平衡塊,1.直線進給式銑床夾具 這類夾具安裝在作直線進給運動的銑床工作臺上。 2.圓周進給式銑床夾具 一般用于立式圓工作臺銑床或鼓輪式銑床等。 3.靠模銑床夾具 在銑床上用靠模銑削工件的夾具，可用來在一般萬能銑床上加工出所需要的成形曲面，擴大了機床的工藝用途。,二、銑床夾具, 1.固定式鉆模在使用過程中，鉆模的位置固定不動。 2.滑動式鉆模鉆模板固定在可以上下滑動的滑柱上，并通過滑柱與夾具體相聯(lián)接。 3.回轉(zhuǎn)式鉆模鉆模體可按一定的分度要求繞某一固定軸轉(zhuǎn)

49、動。 4.移動式鉆模用于單軸立式鉆床，先后鉆削工件同一表面上的多個孔。 5.翻轉(zhuǎn)式鉆模整個夾具可以帶動工件一起翻轉(zhuǎn)，加工工件不同表面的孔系，甚至可加工定位基準面上的孔。 6.蓋板式鉆模一般用于加工大型工件上的小孔。,三、鉆床夾具,1.固定夾具 固定夾具用于工件直接輸送的生產(chǎn)自動線，通常要求工件具有良好的定位和輸送基面，例如箱體零件、軸承環(huán)等。,第六節(jié) 現(xiàn)代機床夾具,一、自動線夾具,2.隨行夾具,隨行夾具用于工件間接輸送的自動線中，主要適用于工件形狀復雜、沒有合適的輸送基面，或者雖有合適輸送基面，但屬于易磨損的非鑄材料工件，使用隨行夾具可避免表面劃傷與磨損。,圖4-52 隨行夾具垂直上方返回系統(tǒng)

50、 1隨行夾具 2隨行夾具輸送器 3提升臺4推桿 5傾斜返回滾道 6限位器 7下降臺,二、組合夾具,圖4-55 組合夾具的標準元件和組合件 a)基礎件 b)支承件 c)定位件 d)導向件 e)壓緊件 f)緊固件 g)其它件 h)合件,三、通用可調(diào)夾具和成組夾具,圖4-57 通用可調(diào)銑床夾具的可換鉗口調(diào)整圖,圖4-58 鉆杠桿小頭孔的成組夾具,1定位板 2定位銷 3緊固螺釘 4滑柱式鉆模的移動鉆模板5壓緊套6可換螺旋鉆套 7滑動V形塊 8底座 9支承套10固定刻度尺11滑動V形塊的操縱手柄 12擋銷,四、數(shù)控機床夾具,圖4-59 數(shù)控機床夾具構(gòu)成簡圖,第七節(jié) 機床夾具設計的基本步驟,1.研究原始資

51、料，明確設計任務 2.確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖 3.繪制夾具總圖 4.確定并標注有關尺寸和夾具技術要求 5.繪制夾具零件圖,第五章 機械制造質(zhì)量分析與控制,1.加工精度與加工誤差,所謂加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù) (尺寸、形狀和位置) 與理想幾何參數(shù)的符合 程度。實際值愈接近理想值，加工精度就愈高。 實際加工不可能把零件做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。,第一節(jié) 機械加工精度,一、概 述,2.加工經(jīng)濟精度,圖5-2 加工成本與加工誤差之間的關系,3.原始誤差,由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系

52、統(tǒng) (簡稱工藝系統(tǒng)) 會有各種各樣的誤差產(chǎn)生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式 (或擴大、或縮小) 反映為工件的加工誤差。工藝系統(tǒng)的誤差是“因”，是根源；工件的加工誤差是 “果”，是表現(xiàn)；因此，我們把工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。,4.誤差敏感方向的概念,圖5-3 由z引起的加工誤差,原始誤差所引起的切削刃與工件間的相對位移，如果產(chǎn)生在加工表面的法線方向，則對加工誤差有直接的影響；如果產(chǎn)生在加工表面的切線方向上，就可以忽略不計。我們把加工表面的法向稱之為誤差的敏感方向。,分析計算法是在掌握各原始誤差對加工精度影響規(guī)律的基礎上，分析工件加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一個或哪幾個主

53、要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的影響關系，進而通過估算來確定工件的加工誤差的大小，再通過試驗測試來加以驗證。 統(tǒng)計分析法是對具體加工條件下加工得到的幾何參數(shù)進行實際測量，然后運用數(shù)理統(tǒng)計學方法對這些測試數(shù)據(jù)進行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，進而控制加工質(zhì)量。分析計算法主要是在對單項原始誤差進行分析計算的基礎上進行的，統(tǒng)計分析法則是對有關的原始誤差進行綜合分析的基礎上進行的。,5.研究機械加工精度的方法,二、工藝系統(tǒng)幾何誤差,1.機床的幾何誤差,加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加

54、工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。,(1)定尺寸刀具 (如鉆頭、鉸刀、鏜刀塊、孔拉刀、絲錐、板牙、鍵槽銑刀等)的尺寸和形狀誤差 (2)成形刀具 (如成形車刀、成形銑刀、模數(shù)銑刀等)的形狀誤差 (3)展成刀具 (如齒輪滾動、插齒刀、花鍵滾刀等)切削刃的形狀及有關尺寸，以及其安裝、調(diào)整不正確 (4)一般刀具 (如普通車刀、單刃鏜刀、面銑刀、刨刀等)的制造誤差,2.刀具的幾何誤差,夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度 (特別是位置精度) 有很大影響。,3.夾具的幾何誤差,圖5-10 工件在夾具中裝夾

55、示意,試切法調(diào)整廣泛用在單件、小批生產(chǎn)中。這種調(diào)整方式產(chǎn)生調(diào)整誤差的來源有3個方面： (1)度量誤差 (2)加工余量的影響 (3)微進給誤差,三、調(diào)整誤差,1.試切法調(diào)整,在大批大量生產(chǎn)中廣泛應用行程擋塊、靠模、凸輪等機構(gòu)保證加工精度。這時候，這些機構(gòu)的制造精度和調(diào)整，以及與它們配合使用的離合器、電氣開關、控制閥等的靈敏度就成了影響誤差的主要因素。,2.按定程機構(gòu)調(diào)整,在大批大量生產(chǎn)中用多刀加工時，常用專門樣件來調(diào)整切削刃間的相對位置。如活塞環(huán)槽半精車和精車時就是如此。 當工件形狀復雜，尺寸和重量都比較大的時候，利用樣件進行調(diào)整就太笨重，且不經(jīng)濟，這時可以采用樣板對刀。,3.按樣件或樣板調(diào)整,

56、機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產(chǎn)生相應的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。,四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差,1.基本概念,圖5-12 受力變形對工件精度的影響 a)車長軸 b)磨內(nèi)孔,工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛性不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。,2.工件剛度,外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。,3.刀具剛度,(1)機

57、床部件剛度,圖5-14 車床部件靜剛度的測定 1心軸 2、3、6千分表 4測力環(huán) 5螺旋加力器,4.機床部件剛度,圖5-15 車床刀架部件的剛度曲線 1加載曲線 2卸載曲線,(2)影響機床部件剛度的因素,由于零件表面存在宏觀幾何形狀誤差和微觀幾何形狀誤差，結(jié)合面的實際接觸面積只是名義接觸面積的一小部分 (圖所示)，在外力作用下，實際接觸區(qū)的接觸應力很大，產(chǎn)生了較大的接觸變形。,1)結(jié)合面接觸變形的影響,圖5-16 兩零件結(jié)合面間的接觸情況,4.機床部件剛度,2)摩擦力的影響,圖5-17 摩擦力對機床部件剛度的影響,4.機床部件剛度,3)低剛度零件的影響 在機床部件中，個別薄弱零件對剛度的影響很

58、大。 4)間隙的影響 機床部件在受力作用時，首先消除零件間在受力作用方向上的間隙，這會使機床部件產(chǎn)生相應的位移。,4.機床部件剛度,(1)由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差,5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響,圖5-18 車削外圓時工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響,(2)由于切削力變化引起的誤差,在加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化、工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。,圖5-19 毛坯形狀誤差的復映,5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響,(3)由于夾緊變形引起的誤差,(4)其他作用力的影響 除上述因素外，重力、慣性力、傳動力等也會使工藝系統(tǒng)的變形發(fā)生變化，引起加工誤差。,圖5-21 夾緊力引起的加工誤差 a)夾緊后 b)鏜孔后 c)放松后 d)加過渡環(huán)后夾緊,5.工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響,(1)提高工藝系統(tǒng)剛度 1)提高工件和刀具的剛度 2)提高機床剛度 3)采用合理的裝夾方式和加工方式 (2)減小切削力及其變化 合理地選擇刀具材料、增大前角和主偏角、對工件材料進行合理的熱處理以改善材料的加工性能等，都可使切削力減小。,6.減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑,1)切削熱 切削熱對工件加工精度的影響最為直接。 2)摩擦熱和能量損耗 工藝系統(tǒng)因運動副 (如齒輪副、軸承副、導軌副、螺母絲