最新机械加工质量分析与控制

4）自动控制法
切削测量补偿调整
滚动轴承结构复杂，影响主轴精度因素也较复杂
除轴承本身精度外，与配合件精度有很大关系如主轴轴 颈、支承座孔等精度
产生轴向窜动主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面 对主轴回转轴线有垂直度误差。
主轴不同形式的回转误差引起的加工误差不同
车床上加工外圆内孔时，主轴径向跳动引起工件圆度和 圆柱度误差，对工件端面无影响；
工艺系统刚度比刚度最小环节的刚度还要差
2）工艺系统受力变形对加工精度的影响 ①切削力位置的变化对加工精度的影响
设刀具工件刚度很大 总变形 y系= y刀架+ yx
设刀具工件刚度很大 总变形 y系= y刀架+ yx
y主=FA/k主=Fy(l-x) /(l k主)，y尾=FB /k尾=Fyx /(l k尾)
（5）工艺系统受力变形及其对加工精度的影响 1）工艺系统的变形
总变形 y系 = y机+ y夹+ y刀+ y工 k系= Fy / y系，k机= Fy / y机 ， k夹= Fy / y夹 ，
k刀= Fy / y刀 ， k工= Fy / y工 所以， k系= wenku.baidu.com/(1/ k机+ 1/ k夹+ 1/ k刀+ 1/ k工)
（3）刀具刚度
外圆刀具在加工表面法线方向上的刚度很大变形可忽略； 镗小孔刀杆刚度很差，变形对加工精度影响很大，刀杆变 形按材料力学公式估算。
（4）机床部件刚度 机床部件刚度
机床结构形状复杂，刚度计算主要通过实验方法来测定。 变形与载荷不成线性关系； 加载与卸载曲线不重合； 有残余变形存在；实际刚度比估算的小
轴向窜动对圆柱表面影响不大，对端面垂直度平面度影 响大，车削螺纹时会造成导程的周期性误差；
纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差； 在镗孔 时，会镗出的孔为椭圆形。
纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔 时，若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。
提高主轴及支承座孔的加工精度，选用高精度轴承，提高 主轴部件装配精度、预紧和平衡等，提高主轴回转精度。
机械加工质量分析与控制
常用加工误差的大小来评价加工精度的高低 加工误差越小，加工精度越高
➢ 零件的加工精度包括 尺寸精度、形状精度、位置精度
通常尺寸精度要求高,形位精度要求也越高
➢ 获得加工精度的方法
（1）获得尺寸精度的方法
1）试切法
用于单件小批生产
2）调整法
用于成批大量生产
3）定尺寸刀具法
生产率高，刀具制造复杂
l y尾-
y主
=
x yx- y主
yx =
y主
l-x l
+
y尾
x l
y系= y刀架+ yx=Fy
k刀1 架+
1 k主
l-x l
2
+
1 k尾
x l
2
当x = 0时， y系= ？;当 x = l 时， y系= ？
当 x = k尾l /(k主+ k尾)时，y系min= Fy
（6）调整误差
在工序的调整工作中所存在的误差即调整误差
一次调整后存在的误差对这一批零件的影响是不变的。 但大批量加工中存在多次调 整，不可能每次完全相同。 对全部零件来说，每次调整 误差为偶然性误差。机床调 整误差可理解为零件尺寸分 布曲线中心的最大偏移量。
加工中不产生废品的
条件：Δfb+Δt≤T
① 定尺寸刀具 刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度 ② 成形刀具 刀具形状精度直接影响工件形状精度 ③ 展成刀具 刀刃形状精度会影响工件加工精度 ④ 一般刀具 制造精度对工件加工精度无直接影响
（4）夹具的几何误差
包括夹具制造误差、安装误差及磨损 对工件尺寸精度和位置精度影响很大
（5）定位误差
包括基准不重合误差、定位副制造不准确误差 直接影响工件的尺寸精度和位置精度
2）机床导轨误差
导轨精度要求主要有以下三方面：
① 在水平面内的直线度（以卧式车床为例）
Δ1将直接反映在工件加工表面法线方向（误差敏感方向） 上，误差ΔR =Δ1 ，对加工精度影响最大。
刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。
② 在垂直面内的直线度 Δ２对工件的尺寸和形状误差影响比Δ1小得多
Δφ∑= ∑Δφwi= ∑Ki Δφi
减少传动链误差的措施：
① 尽可能缩短传动链，减少传动元件数目； ② 尽量采用降速传动，误差被缩小； ③ 提高传动元件、特别是末端元件的制造和
装配精度； ④ 消除传动间隙； ⑤采用误差补偿机构或自动补偿装置。
（3）刀具的几何误差
包括刀具切削部、装夹部的制造误差及刀具安装误差
若扭曲误差为Δ3,工件误差ΔR≈(H/B)Δ3 ，一般车床
H/B≈2/3，外圆磨床H/B≈1，误差对加工精度影响很大
除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也 是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降 的主要原因之一。可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴 塑导轨、滚动导轨导轨表面淬火等措施。
3.工艺系统的受力变形
（1）基本概念
（1）工艺系统刚度 工艺系统抵抗变形的能力可用工艺系统刚度 k系来描述。 垂直作用于工件加工表面的径向切削分力Fy与工艺系统在 该方向上的变形y之间的比值，称为工艺系统刚度 k系
k系= Fy / y 柔度 w= 1/ k
（2）零件刚度
若零件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，其变形 对加工精度影响比较大，最大变形量按材料力学公式估算。 长轴两顶尖装夹按简支梁计算，三爪卡盘装夹按悬臂梁计算
３）机床传动链误差
指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的误差， 一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因 是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。
若传动齿轮 i 在某一时刻产生转角误差为Δφi，则它所
造成传动链末端元件的转角误差：Δφwi =Ki Δφi
Ki 为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数， 若Ki大于1则误差被扩大；反之，若Ki小于1误差被缩小。 各传动件对工件精度影响的总和为：
对卧式车床ΔR ≈Δ22/D 若设Δ2= 0.1mm,D=40mm，则 ΔR =0.00025mm，影响可忽略不计。 而对平面磨床、龙
门刨床误差将直接反映在工件上。
导轨在垂直面内的直线度的特殊情况为斜坡状， 加工的工件轴向形状为鞍形。
③ 前后导轨的平行度（扭曲）
卧式车床或外圆磨床若前后导轨存在平行度误差时， 刀具和工件之间相对位置发生变化，刀尖运动轨迹是一 条空间曲线，使工件产生形状误差。