大连金州国家农业科技园区.doc
《大连金州国家农业科技园区.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大连金州国家农业科技园区.doc(48页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、轴线的平均位置)的变动量。主轴的回转运动误差可分解为径向圆跳动、端面圆跳动、角度摆动三种基本形式(图5.5)。图5.5主轴回转误差的基本形式a)端面圆跳动 b)径向圆跳动 C)角度摆动端面圆跳动实际回转轴线始终沿理想轴线的方向作轴向运动,如图5.5a所示。它主要影响被加工工件的形状精度、位置精度和轴向尺寸精度。径向圆跳动实际回转轴线始终平行于理想轴线的方向作径向运动,如图5.5b所示。它影响被加工工件圆柱面的形状精度。角度摆动实际回转轴线与理想轴线始终倾斜一个角度作摆动,但其交点位置固定不变,如图5.5C所示。它影响被加工工件圆柱面与端面的加工精度。 主轴回转运动误差实际上是上述三种运动的合成
2、,因此主轴不同横截面上轴心线的运动轨迹既不相同,也不相似,造成主轴的实际回转轴线对其理想回转轴线的“漂移”。 2.主轴回转运动误差的影响因素影响主轴回转运动误差的主要因素有主轴支承轴颈的误差、轴承的误差、轴承的间隙、箱体支承孔的误差、与轴承相配合零件的误差及主轴刚度和热变形等。对于不同类型的机床,其影响因素是不相同的。对于工件回转类机床(如车床、内圆磨床),因切削力的方向不变,主轴回转时作用在支承上的作用力方向也不变化。此时,主轴的支承轴颈的圆度误差影响较大,而轴承孔圆度误差影响较小,如图5.6a所示;对于刀具回转类机床(如钻、铣镗床),切削力方向随旋转方向而改变,此时,主轴支承轴颈的圆度误差
3、影响较小,而轴承孔的圆度误差影响较大,如图5.6b所示。图5.6 两类主轴回转误差的影响a)工件回转类机床 b)刀具回转类机床3.主轴回转精度的测量 (1)静态测量法生产现场常用的方法是:将精密测量心棒插人主轴锥孔,在其圆周表面和端部用千分表测量,如图5.7所示。此法简单易行,但不能反映主轴工作转速下的回转精度。图5.7 主轴回转精度的静态测量法(2)动态测量法 图5.8a所示是用于测量铣镗类机床主轴回转精度的装置,在主轴端部连结一个精密测量球3,球的中心和主轴回转轴线略有偏心e(由摆动盘1进行调整),在球的圆周互相垂直的位置上安装两个位移传感器2、4,并与测量球之间保持一定间隙。当主轴旋转时
4、,由于轴线的漂移引起测量间隙产生微小的变化,两个传感器就发出信号,经放大器5分别输人示波器6的水平和垂直的偏置板上。如果测量球是绝对的圆,主轴的旋转也是正确的,则示波器的光屏将显出一个以测量球偏心e为半径的真圆。若主轴的旋转存在着径向圆跳动,则传感器输出的信号中,将其跳动量叠加到球心所作的圆周运动上。此时,示波器光屏上的光点将描绘出一个非圆的李沙育图形,如图5.8b所示,它是由不重合的每转回转误差曲线叠加而成。包容该图形半径差为最小的两个同心圆的半径差 Rmin即为主轴回转轴线径向圆跳动,它影响加工工件的圆度误差。图形轮廓线宽度B表示随机径向圆跳动,它影响工件的表面粗糙度。由于测量时示波器光屏
5、上的光点是随主轴回转而描绘出的图形,直接反映了刀尖的轨迹,因而这种方法能准确地反映机床主轴的回转精度。图5.8 主轴回转精度的动态测量法4.提高主轴回转精度的措施 (1) 提高主轴部件的制造精度 首先应提高轴承的回转精度,如选用高精度的滚动轴承,或采用高精度的多油楔动压轴承和静压轴承;其次是提高箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合零件有关表面的加工精度。 (2)对滚动轴承进行预紧 对滚动轴承适当预紧以消除间隙,甚至产生微量过盈。由于轴承内、外圈和滚动体弹性变形的相互制约,既增加了轴承刚度,又对轴承内、外圈滚道和滚动体的误差起均化作用,因而可提高主轴的回转精度。(3)采用误差转移法 采用专用的工装
6、夹具来保证工件的加工精度,使主轴的回转精度不反映到工件上去。例如,在外圆磨床上磨削外圆柱面时,采用两个固定顶尖支承,主轴只起传动作用。工件的回转精度完全取决于顶尖和中心孔的形状误差和同轴度误差,而提高顶尖和中心孔的精度要比提高主轴部件的精度容易且经济得多。5.2.2机床导轨误差 机床导轨副是实现直线运动的主要部件,其制造和装配精度是影响直线运动的主要因素,直接影响工件的加工精度。1.机床导轨误差的形式及对工件加工精度的影响1)导轨在水平面内的直线度误差 如图5.9所示,磨床导轨在X方向存在误差,磨削外圆时工件沿砂轮法线方向产生位移。引起工件在半径方向上的误差上R=。当磨削长外圆柱表面时,造成工
7、件的圆柱度误差。图5.9 磨床导轨在水平面内的直线度误差2)导轨在垂直面内的直线度误差 如图5.10所示,由于磨床导轨在垂直面内存在误差,磨削外圆时,工件沿砂轮切线方向(误差非敏感方向)产生位移,此时工件半径方向上产生误差R22R,其值甚小。但导轨在垂直方向上的误差对平面磨床、龙门刨床、铣床等将引起法向方向(误差敏感方向)的位移,将直接反映到被加工工件的表面,造成工件的形状误差。由此可知,当原始误差值相等时,法线方向上的加工误差最大,切线方向上的误差极小,以致可以忽略不计。所以我们把对加工误差影响最大的方向(即通过刀刃的加工表面的法线方向)称为误差敏感方向。这是分析加工精度时的重要概念。图5.
8、10 磨床导轨在垂直面内的直线度误差3)导轨的扭曲 若车床前后导轨不平行度(扭曲),使大溜板产生横向倾斜,刀具产生位移,因而引起工件形状误差,如图5.11所示。由几何关系可知,工件产生的半径误差值为 。一般车床H/B2/3,外圆磨床HB,因此导轨扭曲引起的加工误差不容忽视。图5.11 导轨的扭曲4)导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直度 若导轨与机床主轴回转轴线不平行或不垂直,则会引起工件的几何形状误差,如车床导轨与主轴回转轴线在水平面内不平行,会使工件的外圆柱表面产生锥度;在垂直面内不平行,会使工件的外圆柱表面产生马鞍形误差。2.机床导轨误差的影响因素机床制造误差,包括导轨、溜板的制造误差以及机
9、床的装配误差是影响导轨原有精度的重要因素。机床的安装对导轨的原有精度影响也很大,机床安装不正确引起的导轨误差,往往远大于制造误差。尤其是刚性较差的长床身,在自重的作用下容易产生变形。因此,若安装不正确或地基不牢固,都将使床身导轨产生变形。导轨磨损是造成导轨误差的另一重要原因。由于使用程度不同及受力不均,导轨沿全长上各段的磨损量不等,就引起导轨在水平面和垂直面内产生位移及倾斜。3.提高导轨导向精度的措施1) 提高机床导轨、溜板的制造精度及安装精度。2)提高导轨的耐磨性 可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导轨、静压导轨、导轨表面淬火等措施,以延长导轨寿命。3)机床必须安装正确,地基牢固
10、机床在安装时应有良好的地基,并严格进行测量和校正。使用期间还应定期复校和调整。 5.2.3机床传动链误差 1传动链误差的概念 传动链的传动误差,是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。它是按展成法原理加工工件(如螺纹、齿轮、蜗轮及其他零件)时,影响加工精度的主要因素。上述加工时,必须保证工件与刀具间有严格的传动关系。例如在滚齿机上用单头滚刀加工直齿轮时要求:滚刀转一圈,工件转过一个齿。这种运动关系是由刀具与工件间的传动链来保证的。对于图5.12所示滚齿机传动系统,可具体表示为 (5.1)式中 g 工件转角; d 滚刀转角; ic差动轮系的传动比,在滚切直齿时,ic =1;if分
11、度挂轮传动比,if = 。图5.12 滚齿机的传动链传动链传动误差一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。传动链中的各传动元件,如齿轮、蜗轮、蜗杆等,都因有制造误差(主要是影响运动精度的误差)、装配误差(主要是装配偏心)和磨损而产生转角误差,这些误差的累积,就是传动链的传动误差。而各传动元件在传动链中所处的位置不同,它们对工件加工精度(末端件的转角误差)的影响程度也不同。若传动链是升速传动,则传动元件的转角误差将被扩大;反之,则转角误差将被缩小。在图5.12中可以看出,影响传动误差最大的环节是工作台下的分度蜗杆副,其传动比为1/96,在分度蜗杆副之前各环节的转角误差,经分度蜗杆副降速后就只有原来
12、的1/96了,而分度蜗轮的转角误差则将1:1地直接反映到工件上。2减少传动链传动误差的措施 (1)尽可能减少传动环节,缩短传动链,就可得到较高的传动精度。(2)提高传动元件,特别是提高末端传动元件(如车床丝杆螺母副、滚齿机分度蜗杆副)的制造精度装配精度。此外,可采用各种消除间隙装置以消除传动齿轮间的间隙。(3)在传动链中按降速比递增的原则分配各传动副的传动比。传动链末端传动副的降速比越大,则传动链中其余各传动元件误差的影响就越小。如一些精密滚齿机的分度蜗轮的齿数在1000齿以上。(4)采用误差校正机构。测出传动误差,在原传动链中人为地加入一个误差,其大小与传动链本身的误差相等且方向相反,从而使
13、之相互抵消。例如,高精度丝杆车床常采用的机械式校正机构,其原理如图5.13所示。根据测量被加工工件1的导程误差,设计出校正尺5上的校正曲线7。校正尺5固定在机床床身上。加工螺纹时,机床母丝杠带动螺母2及与其相联的刀架和杠杆4移动。同时,校正尺5上的校正误差曲线7通过触头6、杠杆4使螺母2产生一个附加转动,从而使刀架得到一个附加位移,以补偿传动误差。采用机械式的校正装置只能校正机床静态的传动误差。如果要校正机床静态及动态传动误差,则需采用计算机控制的传动误差补偿装置。图5.13 丝杆误差校正机构5.2.4夹具与定位误差分析5.2.4.1夹具的误差分析机械加工时,工艺系统中影响工件加工精度的因素很
14、多。与夹具有关的因素如图5.14所示,有工件在夹具上的定位误差D,刀具与夹具的对刀误差T,夹具在机床上的安装误差A和夹具本身的制造误差Z。而影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差G。上述各项误差均导致刀具相对与工件的位置不准确,形成工件的总加工误差。图5.14 工件在夹具中时影响加工精度的主要因素因工件在夹具上定位却位置不一致而引起的误差,称为定位误差D。因刀具相对于夹具对刀导向元件的位置不准确而引起的加工误差,称为对刀误差T。如图1.55钻夹具中钻头与钻套的间隙,会引起钻头的位移或倾斜,造成工件的加工误差。因夹具在机床上的安装不准确而引起的加工误差,称为夹具的安装误差T。如图1.56铣夹
15、具安装在铣床工作台面上,其定向键卡在工作台T形槽内,由于定向键与T形槽的间隙,会使夹具安装偏斜,造成工件的加工误差。因夹具在制造、装配、调整的误差,使夹具上的定位元件、对刀导向元件及安装基面三者间的位置不准确而引起的加工误差,称为夹具的制造误差。如图1.55钻夹具中钻套中心对定位表面的距离误差,钻套中心对夹具底面的垂直度误差等,均影响钻孔时工件的位置精度。因切削加工中工艺系统其它因素引起的加工误差,一般统称为加工方法误差G。该误差影响因素多,不便计算,常根据经验,设为工件公差的1/3。由于上述误差均为独立随机变量,为保证工件的加工精度,应用概率法原理,必须满足条件: (5.2)5.2.4.2定
16、位误差分析 一批工件逐个在夹具上定位时,由于工件及定位元件存在公差,使各个工件所占据的位置不完全一致,加工后形成加工尺寸的不一致,即为加工误差。这种只与工件定位有关的加工误差,称为定位误差,用D 表示。1.产生定位误差的原因:(1)基准不重合误差B。 图5.15a是在工件上铣缺口的工序简图,加工尺寸为 A 和B。图5.14b是加工示意图,工件以底面和E面定位。C是确定夹具与刀具相互位置的对刀尺寸,在一批工件的加工过程中,C的大小是不变的。加工尺寸A的工序基准是F,定位基准是E,两者不重合。当一批工件逐个在夹具上定位时,受尺寸S土Ts2的影响,工序基准F的位置是变动的。F的变动直接影响A的大小,
17、造成A的尺寸误差。这种因工序基准与定位基准不重合,而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动范围,称为基准不重合误差,以B表示。由图5.15b可知,加工尺寸A的BTS图5.15上加工尺寸B的工序基准与定位基准均为底面,基准重合,所以B =0。图5.15 基准不重合误差显然,当工序基准的变动方向与加工方向成夹角时,基准不重合误差的大小等于工序基准与定位基准间尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。若工序基准与定位基准间存在n个环节,则 (5.3)(2)基准位移误差Y 图5.16a是在圆柱面上铣槽的工序简图,加工尺寸为A和B。图5.16b是加工示意图,工件以内孔D在圆柱心轴(直径为d。)上
18、定位,O是心轴中心,C是对刀尺寸。 尺寸A的工序基准是内孔轴线,定位基准也是内孔轴线,两者重合,B=0。但是,由于定位副(工件内孔面与心轴圆柱面)有制造公差和最小配合间隙,使得工件定位基准(工件内孔轴线)相对于刀具(位置不变)产生了变化,定位基准的位置变动影响到尺寸A的大小,造成了A的误差。这种由于定位副制造误差而引起的定位基准相对于刀具在加工尺寸方向上的最大变动范围,称为基准位移误差,以Y表示。 由图5.16b可知,定位心轴水平放置,定位基准在垂直方向上位移。当工件孔的直径为最大(Dmax),定位销直径为最小(d0min)时,定位基准的位移量i为最大(imax =001),加工尺寸A也最大(
19、Amax);当工件孔的直径为最小(Dmin),定位销直径为最大(d0max )时,定位基准的位移量i为最小(imin=OO2),加工尺寸也最小(Amin)。因此=001- OO2= ( 5.4)图5.16 基准位移误差当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致,两者之间成夹角时,基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影。即 (5.5)式中 -一批工件定位基准的位移量。在图5.16中,设,根据式(5.4) , 综上所述,定位误差是由于基准不重合误差和基准位移误差所引起的工序基准相对于刀具在加工尺寸方向上的最大变动范围。基准不重合误差、基准位移误差与定位误差的关系如图5.17所示。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大连 国家 农业 科技园