机械制造技术基础 第7章

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1、第七章:机械加工精度(约6学时)本章提要机器零件的加工质量是整台机器质量的基础,零件的加工质量一般用机械加工精度和加工表面质量两个重要指标表示,本章仅研究机械加工精度的问题,其讨论的内容有机械加工精度的基本概念、影响加工精度的因素、加工误差的综合分析及提高加工精度的途径四个方面。7.1机械加工精度的基本概念7.1.1加工精度与加工误差加工精度:零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符的程度。零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度称为加工误差。7.1.2研究加工精度

2、的方法研究加工精度的方法的一般有两种:一是因素分析法(通过分析计算或实验、测试等方法,研究某一确定因素对加工精度的影响。一般不考虑其它因素的同时作用,主要是分析各项误差单独变化规律)。二是统计分析法(运用数理统计方法对生产中一批工件的实测结果进行数据处理,用以控制工艺过程的正常进行。主要是研究各项误差综合的变化规律,只适用于大批、大量的生产条件)7.2影响加工精度的因素零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统中进行的。工艺系统中凡是直接引起加工误差的因素都称为原始误差。*原始误差

3、的分类归纳如下:图7.1为活塞销孔精镗工序中的各种原始误差:图7.2以车削为例说明原始误差与加工误差的关系。(图中实线为刀尖正确位置,虑线为误差位置。)图7.2(a)刀尖位移△Z与加工半径误差△R的关系:R2+△Z2=(R+△R)2化简推导得:△R≈△Z2/(2R)图7.2(b)刀尖位移△Y与加工半径误差△R’的关系:△R’=△Y前者数值极小以致可忽略后者造成的加工误差较大前者是在加工表面切线方向后者是在加工表面法线方向后者加工表面的法线方向称加工误差敏感方向*结论:加工误差敏感方向上刀尖位移会

4、造成大的加工误差7.2.1加工原理误差加工原理是指加工表面的形状原理。*加工原理误差是由于采用了近似的切削运动或近似的切削刃形状所产生的加工误差(如:齿轮滚刀:一阿基米德或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;二近似折线代替渐开线。)7.2.2机床误差机床误差是指在无切削负荷下,来自机床本身的制造误差、安装误差和磨损。其常见形式:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差7.2.2.1主轴回转误差⑴主轴回转误差的概念(图7.3机床主轴回转误差的类型)纯径向跳动:实际回转轴线始终平行于理想回转轴线,在一个平

5、面内作等幅的跳动。纯轴向跳动:实际回转轴线始终沿理想回转轴线作等幅的窜动。纯角度摆动:实际回转轴线与理想回转轴线始终成一倾角,在一个平面上作幅摆动,且交点位置不变。由于主轴回转误差总是上述三者的合成。造成主轴回转误差的主要因素与主轴部件的制造精度有关。在采用滑动轴承结构为主轴的车床上车削外圆:主轴颈以不同的部位和轴承内径的某一固定部位相接触,主轴颈的圆度误差对主轴径向回转精度影响较大,而轴承内径的圆度误差对主轴径向回转精度则影响不大;主轴总是以其轴颈某一固定部位与轴承内表面的不同部位接触,轴承内

6、表面的圆度误差对主轴径向回转精度影响较大,而主轴颈圆度误差的影响则不大。车床:滚动轴承内环外滚道的圆度误差对主轴径向圆跳动影响较大;采用滚动轴承结构主轴:镗床:轴承外环内滚道的圆度误差对主轴径向圆跳动影响较大。滚动体的尺寸误差将直接影响主轴径向圆跳动误差的大小。⑵主轴回转误差对加工精度的影响不同型式的主轴回转误差对加工精度的影响是不同的;而同一类型的回转误差在不同的加工方式中的影响也不相同。如图7.5~图7.8和表7.1所示避免措施适当提高主轴及箱体的制造精度、选用高精度的轴承、提高主轴部件的装

7、配精度、对高速主轴部件进行平衡、对滚动轴承进行预紧等,均可提高机床主轴的回转精度。7.2.2.2导轨误差⑴导轨在垂直面内的直线度误差卧式车床或外圆磨床的导轨垂直面内有直线度误差,是误差非敏感方向,可忽略不计(图7.9(a))。平面磨床、龙门刨床这时是误差敏感方向,所以导轨误差将直接反映到被加工的零件上。⑵导轨在水平面内的直线度误差△Y(见图7.9(b))对于卧式车床是误差敏感方向,影响较大,零件的加工误差△R=△Y。对于平面磨床、龙门刨床这时是误差非敏感方向,影响可忽略。⑶前后导轨的平行度误差半

8、径加工误差△R≈△Y=△Z(H/B)较大⑷导轨与主轴回转轴线的平行度误差若车床导轨与主轴回转轴线在水平面内有平行误差,车出的内外圆柱面就产生锥度;若在垂直面内有平行误差,则圆柱面成双曲线回转体(图7.11),因误差非敏感方向故可略7.2.2.3传动链误差传动链误差是指机床内联系传动链始末两端传动元件之间相对运动的误差。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

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