5机械制造质量分析与控制1
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41
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
(1)工艺系统刚度变化引起的误差
y系统
yx
y刀架
Fy
1 k刀架
1 （l k 头座
x ）2 l
k
1（
尾座
x l
）2
k系统
Fy y系统
1
1 1 （l x）2
1 （ x）2
k刀架 k头座 l
k尾座 l
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
(2)切削力变化引起的误差
➢ 通常要求定位误差和夹具 制造误差不大于工件相应 公差的1/3。
31
三、 调整误差
试切法（图 a）
➢ 测量误差。 ➢ 试切时与正式切削时切削厚度
不同造成的误差。 ➢ 机床进给机构的位移误差。
调整法（图 b）
➢定程机构误差。 ➢样件或样板误差。 ➢测量有限试件造成的误差。
a）
b）
试切法与调整法
32
通常将机械制造质量分成加工精度和 表面质量两个方面来研究。
第一节 机械加工精度
一、基本概念
1.加工精度与加工误差
加工精度指零件加工后的实际几何参数（ 尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程 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。
提高加工精度意义重大。对于特定产品只 要求满足规定的公差要求即可。
作业
第五章 机械制造质量分析与控制
产品质量
指用户对产品的满意程度。
• 产品质量包括范围
产品的设计质量； 产品的制造质量； 产品售后服务质量。
第五章 机械制造质量分析与控制
机械制造质量组成
1 零件几何精度
零件几何误差，包括尺寸误差、几何形 状误差和位置误差。
2、零件表面层的物理力学性能
加工后工件表面层状态，如冷作硬化、 金相组织变化、残余应力。
（3）夹紧力、重力引起的误差
◆ 夹紧力影响 【例1】薄壁套夹紧变形
解决：加开口套
【例2】薄壁工件磨削 解决：加橡皮垫
a）
b）
薄壁套夹紧变形
薄壁工件磨削
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
（3）夹紧力、重力引起的误差
【例】龙门铣横梁 解决1：重量转移 解决2：变形补偿
龙门铣横梁变形
龙门铣横梁变形转移
龙门铣横梁变形补偿
40
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
工艺系统是由机床、刀具、夹具、工件等组成， 系统的受力变形应等于各环节在误差敏感方向 的变形之和。
y系统 y机床 y刀具 y工件 y夹具
依据刚度的定义：
K系统
Fy y系统
Fy
Fy Fy Fy
Fy
K机床 K刀具 K工件 K夹具
11111 K系统 K机床 K刀具 K工件 K夹具
导 轨 误 差 的 测 量
导轨误差对加工精度影响
D
ΔR
α
Z
δ
ΔY Y
B
导轨不平行引起的加工误差
普通镗床上导轨误差 对加工精度的影响
第一节 机械加工精度
（3）传动链误差
传动链误差是指传动链始末两端传动元件 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。
车、磨、铣螺纹和滚、插、磨齿轮等加工中 要求机床传动链能保证刀具与工件之间具有准 确的速比关系。
思考题
• 为什么卧式车床导轨在水平面内的直线度要求 高于垂直面内的直线度要求？
• 而平面磨床在垂直面内的直线度要求高于在水 平面内的直线度要求？
第一节 机械加工精度
5.研究机械加工精度的方法
分析计算法——原始误差单因素分析 从原始误差分析加工误差 因果
统计分析法——各项误差综合的变化规律来分析 从加工误差分析原始误差 果因
11
第一节 机械加工精度
二、工艺系统几何误差 1 机床误差
机床误差主要形式： （1）主轴回转误差 （2）机床导轨误差 （3）传动链误差
机床误差产生原因有： 机床制造误差、安装误差和磨损误差。
第一节 机械加工精度
（1）主轴回转误差
◇主轴回转误差是指主轴 实际回转轴线对其平均 回转轴线的变动量。
a）径向圆跳动
的变形y之间的比值，称为工艺系统刚度。
k系
FP y
y yFx yFy yFz
第一节 机械加工精度
1 工艺系统刚度定义
工艺系统受力变形等 于工艺系统各组成部分受 力变形之迭加。
1 1 1 1＋1 K系统 K机床 K刀具 K工件 K夹具
第一节 机械加工精度
2 机床部件刚度
机床部件由许多零 件组成，刚度迄今尚无 合适的简易计算方法， 目前主要是用实验方法 来测定机床部件刚度， 图示静测定法是一种最 简单的测定方法。
误差复映现象
Δ2 ap
2
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
(2)切削力变化引起的误差
➢ 误差复映系数
误差复映程度可用误差复映系数来表示， 误差复映系数与系统刚度成反比。
工 C
毛 k系
机械加工中，误差复映系数通常小于1。可 通过多次走刀，消除误差复映的影响。
1 2 3 n
1、误差复映系数一般是小于1，说明在 一次切削后，误差是减小的，说明系统 对误差是有修正能力，随着切削次数的 增加，工件误差就会逐步减少。
第一节 机械加工精度
四、工艺系统受力变形引起的误差
机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性 力、重力、传动力等的作用下，会产生相应的变 形，从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位 置，使工件的加工精度下降。
第一节 机械加工精度
1 工艺系统刚度定义
垂直作用于工件加工表面(加工误差敏感方
向)的径向切削分力FP，与工艺系统在该方向上
6
第一节 机械加工精度
工艺系统中原始误差的构成
1、加工前误差（初始误差） 静态误差(机床、夹具、刀具误差)、原理误差、 工件装夹误差，调整误差等。
2、加工引起的误差 动态误差（刀具磨损、工艺系统受力变形、热 变形）。
3、加工后误差 工件内应力引起的变形、测量误差。
第一节 机械加工精度
工艺系统原始误差举例
4、美国pneumo公司的MSG-325金刚石车 床主轴回转精度可达0.025µm。
产生主轴径向圆跳动的原因
◇主轴前后轴颈误差和箱体前后轴承孔误差的影响
滑动轴承 ➢车床— 轴径不圆引起车床主
径向跳动。 ➢镗床— 轴承孔不圆引起镗床
主轴径向跳动。
◇轴承本身的各种误差
滚动轴承的内圈、外圈和滚动体本身的几何误差 都将影响主轴回转精度，以及主轴轴颈的误差、轴承 孔的误差、装配质量以及装配间隙等。
◇可分解为径向圆跳动、 轴向窜动和角度摆动三 种基本形式。
b）轴向窜动
c）角度摆动
主轴回转误差基本形式
1、C6140型普通机床的主轴回转精度为 0.01mm；
2、CM6132型精密车床主轴回转精度要求 为1 µm ；
3、中国航空精密机械研究所研制的CTC-1 型超精密车床主轴回转精度要求为0.051 µm ；
车床刀架变形曲线
影响机床部件刚度的因素
① 接触变形 作用力F=48N ；
计算变形量为0.04µm； 实测其变形量为1µm。
②低刚度零件的的变形
机床部件中薄弱零件的 受力变形对部件刚度的影响
最大。
影响机床部件刚度的因素
③摩擦力的影响
加载时摩擦力阻止其 变形的增加，卸载时摩 擦力阻止其变形的减小。 摩擦力总是阻止其变形 的变化的，这就是机床 部件的变形滞后现象。
二、工艺系统几何误差
2 刀具的几何误差（制造误差和磨损） （1）定尺寸刀具的尺寸和形状误差
钻头、铰刀、镗刀块、孔拉刀、丝锥、键 槽铣刀等。
刀具几何偏心时，可能引起加工表面的尺 寸扩张(又称正扩切)。
磨钝的刀具——收缩现象(负扩切)
第一节 机械加工精度
2 刀具的几何误差 （2）成型刀具的形状误差
成形车刀、成形铣刀、模 数铣刀等。
（3）展成刀具的形状误差 齿轮滚刀、插齿刀、
花键滚刀等。
（4）一般刀具的形状误差 车刀、面铣刀等。
二、工艺系统几何误差
3 夹具的几何误差
➢ 夹具误差影响加工位置精度； ➢ 与夹具有关的影响位置误差因
素包括： 1）定位误差； 2）刀具导向（对刀）误差； 3）夹紧误差； 4）夹具制造误差； 5）夹具安装误差； ……
准确测量方法
传统测量方法
a)
b)
主轴回转误差测量法
1 — 摆动盘 2，4 — 传感器 3 — 精密测球 5 — 放大器 6 — 示波器
第一节 机械加工精度
（2）机床导轨误差
指对工作台直线 运动误差，有：
水平面内的直线度
垂直面内的直线度
两个导轨的相互平 行度；
导轨对主轴轴线的 平行度或垂直度。
图5-5 卧式车床导轨 直线度误差
20℃升到60℃，直径方向的热膨胀为0.048mm，相
当于IT8精度的公差值。
②工件不均匀受热
车削一个长度为300mm，内径为100mm，外径 为140mm的45号钢管，随着切削的进行，工件温度逐 渐增加，使得直径上的差值为37μm，长度伸长量为
摩擦力对机床部件刚度的影响
影响机床部件刚度的因素
④间隙的影响
机床部件受力作用，首先消除零件间在受 力作用方向上的间隙，会使机床部件产生相应 的位移。在加工过程中，如果机床部件的受力 方向始终保持不变，机床部件在消除间隙后就 会在某一方向与支承件接触，此时间隙对加工 精度基本无影响。但如果受力方向经常改变， 就要考虑间隙的影响。
图5-8 滚齿机传动系统图
提高传动链的传动精度的措施
➢ 缩短传动链长度； ➢ 提高末端元件的制造精度与安装精度； ➢ 采用降速传动； ➢ 采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节； ➢ 对传动误差进行补偿。
ΔφΣ
A1
A2
Ai
φn a)
ω1 ω2
ωi ω（频率） b)
传动链误差的频谱分析
第一节 机械加工精度
车床部件静刚度的测定
机床部件刚度
车床刀架加卸载变形曲线
❖非线形关系，不完全是弹 3 性变形。
❖加载和卸载曲线不重合， 2 所围面积表示克服摩擦和
1
接触塑性变形所作功。
❖存在残余变形，反复加载 0 卸载后残余变形→0。
❖机床部件刚度比按实体估 算值小许多，表明其变形 受多种因素影响。
F（KN）
10 20 30 40 50 ΔY（μm）
2、减少毛坯误差可以提高加工精度。
3、提高工艺系统刚度可以提高加工精度 和生产效率。
4、降低进给量“f”可以减少误差复映。
思考题
• 已知工艺系统的误差复映系数为0.25，工件毛 坯的圆柱度（椭圆度）为0.45mm，若本工序 形状精度规定公差为0.01mm，问至少要进给 多少次方能使形状精度合格。
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
车端面时，主轴的轴向窜动将造成工件端面的平 面度误差，以及端面相对于内、外圆的垂直度误差； 车螺纹时，会造成螺距误差。主轴的轴向窜动对加工 外圆或内孔的影响不大。
差，而且影响工件加工表面的圆柱度误差。
主轴轴向窜动对端面加工影响
主轴回转误差的测量
传统测量方法存在问题： ➢包含心轴、锥孔误差在内 ➢非运动状态。
➢ 以椭圆截面车削为例说明
g
1
2
1 k
Fp1 Fp2
C k
ap1 ap2
m
式中 Δg — 工件圆度误差； Δm — 毛坯圆度误差； k — 工艺系统刚度；
ap
1
Δ1
ε — 误差复映系数。
➢ 误差复映
毛坯外 形工件外
形
由于工艺系统受力变形 ，使毛坯误差部分反映到工 件上，此种现象称为“误差 复映”。
第一节 机械加工精度
2.加工经济精度
在正常加工条 件下所能保证的加 工精度和表面粗糙 度。
加工误差与加工
成本C成反比关系。
AB段是比较适宜的 经济范围。
图5-2 加工成本C与加工误差δ的关系
5
第一节 机械加工精度
3.原始误差
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加 工工艺系统误差，会导致加工误差。
工艺系统的误差是“因”，是根源；工件 的加工误差是 “果”，是表现；又把工艺系统 的误差称为原始误差。
z x
y 车床导轨直线度误差对车外圆的影响
第一节 机械加工精度
4.误差敏感方向
导轨垂直方向误差Δz影响：
R Z
2Z 2R
Ｏ
水平方向误差影响：
R y y
a）
Z
R y R z Ｏ
对加工精度影响最大的方向，
一般为工件加工表面的法线方向
称为误差敏感方向。
b）
Z
Y ΔRz
Y ΔRy
ΔZ
第一节 机械加工精度
主轴轴颈圆度误差对回转精度影响
产生轴向窜动的原因
★ 推力轴承
滚道端面平面度误 差及与回转轴线的 垂直度误差。
Δ Δ≈0
a）
b）
止推轴承端面误差对主轴轴向窜
动的影响
产生角度摆动的原因
主轴回转误差对加工精度的影响
由于存在误差敏感方向，加工不同表面时， 所产生的影响各不相同。
车外圆或内孔时，主轴的径向跳动将引起工件的 圆度误差，但对于端面加工没有直接影响。
五、工艺系统受热变形引起的误差
工艺系统热变形
在精密加工和大件加工中，工艺系统热变形 引起的加工误差占总误差的约40～70%。
工艺系统热源
内部热源 工艺系统热源
外部热源
切削热 摩擦热
环境热源 辐射热
五、工艺系统受热变形引起的误差
1）工件热变形的影响
①工件比较均匀地受热
L Lt D Dt
磨削钢轴直径为100mm，工件温度均匀地由室温
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
(1)工艺系统刚度变化引起的误差
y系统
yx
y刀架
Fy
1 k刀架
1 （l k 头座
x ）2 l
k
1（
尾座
x l
）2
k系统
Fy y系统
1
1 1 （l x）2
1 （ x）2
k刀架 k头座 l
k尾座 l
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
(2)切削力变化引起的误差
➢ 通常要求定位误差和夹具 制造误差不大于工件相应 公差的1/3。
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三、 调整误差
试切法（图 a）
➢ 测量误差。 ➢ 试切时与正式切削时切削厚度
不同造成的误差。 ➢ 机床进给机构的位移误差。
调整法（图 b）
➢定程机构误差。 ➢样件或样板误差。 ➢测量有限试件造成的误差。
a）
b）
试切法与调整法
32
通常将机械制造质量分成加工精度和 表面质量两个方面来研究。
第一节 机械加工精度
一、基本概念
1.加工精度与加工误差
加工精度指零件加工后的实际几何参数（ 尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程 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。
提高加工精度意义重大。对于特定产品只 要求满足规定的公差要求即可。
作业
第五章 机械制造质量分析与控制
产品质量
指用户对产品的满意程度。
• 产品质量包括范围
产品的设计质量； 产品的制造质量； 产品售后服务质量。
第五章 机械制造质量分析与控制
机械制造质量组成
1 零件几何精度
零件几何误差，包括尺寸误差、几何形 状误差和位置误差。
2、零件表面层的物理力学性能
加工后工件表面层状态，如冷作硬化、 金相组织变化、残余应力。
（3）夹紧力、重力引起的误差
◆ 夹紧力影响 【例1】薄壁套夹紧变形
解决：加开口套
【例2】薄壁工件磨削 解决：加橡皮垫
a）
b）
薄壁套夹紧变形
薄壁工件磨削
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
（3）夹紧力、重力引起的误差
【例】龙门铣横梁 解决1：重量转移 解决2：变形补偿
龙门铣横梁变形
龙门铣横梁变形转移
龙门铣横梁变形补偿
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5.工艺系统刚度对加工精度的影响
工艺系统是由机床、刀具、夹具、工件等组成， 系统的受力变形应等于各环节在误差敏感方向 的变形之和。
y系统 y机床 y刀具 y工件 y夹具
依据刚度的定义：
K系统
Fy y系统
Fy
Fy Fy Fy
Fy
K机床 K刀具 K工件 K夹具
11111 K系统 K机床 K刀具 K工件 K夹具
导 轨 误 差 的 测 量
导轨误差对加工精度影响
D
ΔR
α
Z
δ
ΔY Y
B
导轨不平行引起的加工误差
普通镗床上导轨误差 对加工精度的影响
第一节 机械加工精度
（3）传动链误差
传动链误差是指传动链始末两端传动元件 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。
车、磨、铣螺纹和滚、插、磨齿轮等加工中 要求机床传动链能保证刀具与工件之间具有准 确的速比关系。
思考题
• 为什么卧式车床导轨在水平面内的直线度要求 高于垂直面内的直线度要求？
• 而平面磨床在垂直面内的直线度要求高于在水 平面内的直线度要求？
第一节 机械加工精度
5.研究机械加工精度的方法
分析计算法——原始误差单因素分析 从原始误差分析加工误差 因果
统计分析法——各项误差综合的变化规律来分析 从加工误差分析原始误差 果因
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第一节 机械加工精度
二、工艺系统几何误差 1 机床误差
机床误差主要形式： （1）主轴回转误差 （2）机床导轨误差 （3）传动链误差
机床误差产生原因有： 机床制造误差、安装误差和磨损误差。
第一节 机械加工精度
（1）主轴回转误差
◇主轴回转误差是指主轴 实际回转轴线对其平均 回转轴线的变动量。
a）径向圆跳动
的变形y之间的比值，称为工艺系统刚度。
k系
FP y
y yFx yFy yFz
第一节 机械加工精度
1 工艺系统刚度定义
工艺系统受力变形等 于工艺系统各组成部分受 力变形之迭加。
1 1 1 1＋1 K系统 K机床 K刀具 K工件 K夹具
第一节 机械加工精度
2 机床部件刚度
机床部件由许多零 件组成，刚度迄今尚无 合适的简易计算方法， 目前主要是用实验方法 来测定机床部件刚度， 图示静测定法是一种最 简单的测定方法。
误差复映现象
Δ2 ap
2
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
(2)切削力变化引起的误差
➢ 误差复映系数
误差复映程度可用误差复映系数来表示， 误差复映系数与系统刚度成反比。
工 C
毛 k系
机械加工中，误差复映系数通常小于1。可 通过多次走刀，消除误差复映的影响。
1 2 3 n
1、误差复映系数一般是小于1，说明在 一次切削后，误差是减小的，说明系统 对误差是有修正能力，随着切削次数的 增加，工件误差就会逐步减少。
第一节 机械加工精度
四、工艺系统受力变形引起的误差
机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性 力、重力、传动力等的作用下，会产生相应的变 形，从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位 置，使工件的加工精度下降。
第一节 机械加工精度
1 工艺系统刚度定义
垂直作用于工件加工表面(加工误差敏感方
向)的径向切削分力FP，与工艺系统在该方向上
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第一节 机械加工精度
工艺系统中原始误差的构成
1、加工前误差（初始误差） 静态误差(机床、夹具、刀具误差)、原理误差、 工件装夹误差，调整误差等。
2、加工引起的误差 动态误差（刀具磨损、工艺系统受力变形、热 变形）。
3、加工后误差 工件内应力引起的变形、测量误差。
第一节 机械加工精度
工艺系统原始误差举例
4、美国pneumo公司的MSG-325金刚石车 床主轴回转精度可达0.025µm。
产生主轴径向圆跳动的原因
◇主轴前后轴颈误差和箱体前后轴承孔误差的影响
滑动轴承 ➢车床— 轴径不圆引起车床主
径向跳动。 ➢镗床— 轴承孔不圆引起镗床
主轴径向跳动。
◇轴承本身的各种误差
滚动轴承的内圈、外圈和滚动体本身的几何误差 都将影响主轴回转精度，以及主轴轴颈的误差、轴承 孔的误差、装配质量以及装配间隙等。
◇可分解为径向圆跳动、 轴向窜动和角度摆动三 种基本形式。
b）轴向窜动
c）角度摆动
主轴回转误差基本形式
1、C6140型普通机床的主轴回转精度为 0.01mm；
2、CM6132型精密车床主轴回转精度要求 为1 µm ；
3、中国航空精密机械研究所研制的CTC-1 型超精密车床主轴回转精度要求为0.051 µm ；
车床刀架变形曲线
影响机床部件刚度的因素
① 接触变形 作用力F=48N ；
计算变形量为0.04µm； 实测其变形量为1µm。
②低刚度零件的的变形
机床部件中薄弱零件的 受力变形对部件刚度的影响
最大。
影响机床部件刚度的因素
③摩擦力的影响
加载时摩擦力阻止其 变形的增加，卸载时摩 擦力阻止其变形的减小。 摩擦力总是阻止其变形 的变化的，这就是机床 部件的变形滞后现象。
二、工艺系统几何误差
2 刀具的几何误差（制造误差和磨损） （1）定尺寸刀具的尺寸和形状误差
钻头、铰刀、镗刀块、孔拉刀、丝锥、键 槽铣刀等。
刀具几何偏心时，可能引起加工表面的尺 寸扩张(又称正扩切)。
磨钝的刀具——收缩现象(负扩切)
第一节 机械加工精度
2 刀具的几何误差 （2）成型刀具的形状误差
成形车刀、成形铣刀、模 数铣刀等。
（3）展成刀具的形状误差 齿轮滚刀、插齿刀、
花键滚刀等。
（4）一般刀具的形状误差 车刀、面铣刀等。
二、工艺系统几何误差
3 夹具的几何误差
➢ 夹具误差影响加工位置精度； ➢ 与夹具有关的影响位置误差因
素包括： 1）定位误差； 2）刀具导向（对刀）误差； 3）夹紧误差； 4）夹具制造误差； 5）夹具安装误差； ……
准确测量方法
传统测量方法
a)
b)
主轴回转误差测量法
1 — 摆动盘 2，4 — 传感器 3 — 精密测球 5 — 放大器 6 — 示波器
第一节 机械加工精度
（2）机床导轨误差
指对工作台直线 运动误差，有：
水平面内的直线度
垂直面内的直线度
两个导轨的相互平 行度；
导轨对主轴轴线的 平行度或垂直度。
图5-5 卧式车床导轨 直线度误差
20℃升到60℃，直径方向的热膨胀为0.048mm，相
当于IT8精度的公差值。
②工件不均匀受热
车削一个长度为300mm，内径为100mm，外径 为140mm的45号钢管，随着切削的进行，工件温度逐 渐增加，使得直径上的差值为37μm，长度伸长量为
摩擦力对机床部件刚度的影响
影响机床部件刚度的因素
④间隙的影响
机床部件受力作用，首先消除零件间在受 力作用方向上的间隙，会使机床部件产生相应 的位移。在加工过程中，如果机床部件的受力 方向始终保持不变，机床部件在消除间隙后就 会在某一方向与支承件接触，此时间隙对加工 精度基本无影响。但如果受力方向经常改变， 就要考虑间隙的影响。
图5-8 滚齿机传动系统图
提高传动链的传动精度的措施
➢ 缩短传动链长度； ➢ 提高末端元件的制造精度与安装精度； ➢ 采用降速传动； ➢ 采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节； ➢ 对传动误差进行补偿。
ΔφΣ
A1
A2
Ai
φn a)
ω1 ω2
ωi ω（频率） b)
传动链误差的频谱分析
第一节 机械加工精度
车床部件静刚度的测定
机床部件刚度
车床刀架加卸载变形曲线
❖非线形关系，不完全是弹 3 性变形。
❖加载和卸载曲线不重合， 2 所围面积表示克服摩擦和
1
接触塑性变形所作功。
❖存在残余变形，反复加载 0 卸载后残余变形→0。
❖机床部件刚度比按实体估 算值小许多，表明其变形 受多种因素影响。
F（KN）
10 20 30 40 50 ΔY（μm）
2、减少毛坯误差可以提高加工精度。
3、提高工艺系统刚度可以提高加工精度 和生产效率。
4、降低进给量“f”可以减少误差复映。
思考题
• 已知工艺系统的误差复映系数为0.25，工件毛 坯的圆柱度（椭圆度）为0.45mm，若本工序 形状精度规定公差为0.01mm，问至少要进给 多少次方能使形状精度合格。
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
车端面时，主轴的轴向窜动将造成工件端面的平 面度误差，以及端面相对于内、外圆的垂直度误差； 车螺纹时，会造成螺距误差。主轴的轴向窜动对加工 外圆或内孔的影响不大。
差，而且影响工件加工表面的圆柱度误差。
主轴轴向窜动对端面加工影响
主轴回转误差的测量
传统测量方法存在问题： ➢包含心轴、锥孔误差在内 ➢非运动状态。
➢ 以椭圆截面车削为例说明
g
1
2
1 k
Fp1 Fp2
C k
ap1 ap2
m
式中 Δg — 工件圆度误差； Δm — 毛坯圆度误差； k — 工艺系统刚度；
ap
1
Δ1
ε — 误差复映系数。
➢ 误差复映
毛坯外 形工件外
形
由于工艺系统受力变形 ，使毛坯误差部分反映到工 件上，此种现象称为“误差 复映”。
第一节 机械加工精度
2.加工经济精度
在正常加工条 件下所能保证的加 工精度和表面粗糙 度。
加工误差与加工
成本C成反比关系。
AB段是比较适宜的 经济范围。
图5-2 加工成本C与加工误差δ的关系
5
第一节 机械加工精度
3.原始误差
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加 工工艺系统误差，会导致加工误差。
工艺系统的误差是“因”，是根源；工件 的加工误差是 “果”，是表现；又把工艺系统 的误差称为原始误差。
z x
y 车床导轨直线度误差对车外圆的影响
第一节 机械加工精度
4.误差敏感方向
导轨垂直方向误差Δz影响：
R Z
2Z 2R
Ｏ
水平方向误差影响：
R y y
a）
Z
R y R z Ｏ
对加工精度影响最大的方向，
一般为工件加工表面的法线方向
称为误差敏感方向。
b）
Z
Y ΔRz
Y ΔRy
ΔZ
第一节 机械加工精度
主轴轴颈圆度误差对回转精度影响
产生轴向窜动的原因
★ 推力轴承
滚道端面平面度误 差及与回转轴线的 垂直度误差。
Δ Δ≈0
a）
b）
止推轴承端面误差对主轴轴向窜
动的影响
产生角度摆动的原因
主轴回转误差对加工精度的影响
由于存在误差敏感方向，加工不同表面时， 所产生的影响各不相同。
车外圆或内孔时，主轴的径向跳动将引起工件的 圆度误差，但对于端面加工没有直接影响。
五、工艺系统受热变形引起的误差
工艺系统热变形
在精密加工和大件加工中，工艺系统热变形 引起的加工误差占总误差的约40～70%。
工艺系统热源
内部热源 工艺系统热源
外部热源
切削热 摩擦热
环境热源 辐射热
五、工艺系统受热变形引起的误差
1）工件热变形的影响
①工件比较均匀地受热
L Lt D Dt
磨削钢轴直径为100mm，工件温度均匀地由室温