13.2 原始误差对加工精度的影响
机械加工精度的影响因素及提高措施探讨
机械加工精度的影响因素及提高措施探讨[摘要] 零件的加工质量是保证机械产品工作性能和产品寿命的基础。
在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使刀具和工件间的正确位置发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理想的要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度和加工误差来表示。
研究的目的：就是弄清各种原始误差对加工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以获得预期的加工精度，必要时能指出进一步提高加工精度的途径。
[关键词] 加工精度加工误差提高措施1.机械加工精度的影响因素1.1加工原理误差加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差,如,在车床上车削模数蜗杆，由于计算公式中的为无限不循环小数，因此只能取近似值计算，因此蜗杆的螺距必然存在误差；再如用齿轮滚刀加工渐开线齿轮，由于制造上的困难,采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;虽便于制造，却由于采用了近似的造形法或近似的切削刃轮廓,会带来加工原理误差,但往往可简化机床或刀具的结构,提高生产效率,减少刀具数量，降低成本。
因此,只要不超过规定的精度要求、在生产中仍能得到广泛的应用。
1.2机床误差机床误差可归纳为:机床主轴误差, 机床导轨误差,机床传动链误差。
（1）主轴误差主轴误差即实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量,具有三种基本形式:纯径向跳动,纯角度摆动,轴向窜动。
影响主轴回转精度的主要因素轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差,各段轴颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等，但主轴部件的制造精度是主要的，是主轴回转精度的基础。
（2）机床导轨误差导轨是确定主要部件相对位置的基准和运动的基准,各项误差直接影响被加工工件的精度。
导轨误差分为:导轨在水平面内的误差，在垂直平面内的误差,两导轨的平行度误差。
（3）机床传动链误差是指由于传动链中的传动元件存在制造误差和装配误差引起的。
使用过程中有磨损，也会产生传动链误差。
机械加工精度的影响因素分析
关键词 ： 机械加 工 ； 精度 ； 误差
机械加工设备ｎ Ｌ 是机械制造业的主要加工设备 ， 在一般的机器制 造厂中 ， 金属切削机床所承担的加工工作量大约占到了机器 制造工 作量的 ４ Ｏ ‰６ Ｏ ％。机械加工设备的技术性能直接影响到机械产品的 质量及其制造的经济性 ， 进而决定着国民经济的发展水平。如果没有 机械加工设备的快速发展 ， 也就不会有现在的高度物质文明。 １ 影响加工精度的因素 １ ． １ 加工机床的标准误差。工件的加工是通过机床加工 出来的 ， 所 以 工件精度 由机床的精度决定。 由于长时间运转 ， 机器会磨损 ， 所 以机床 决定机械加工误差。影响机床力 Ｉ Ｌ Ｔ ＿ 精度的误差主要有三个部分， 即导 轨误差、 传动链误差和主轴回转误差。 导轨误差 ， 导轨主要组成是金属 也可以是其他材料 ， 主要用于承受 、 固定、 引导移动的设备 ， 可以减少 摩擦， 做高精度直线运动。 机床精度与安装和生产质量有关， 且轨道磨 损也会产生机器误差 。传动链误差， 传动链的首端和末端元件做相对 运动 ， 误差原 因是角度和速度。通常传动链末端元件的角度误差作为 标准误差。 主轴回转误差， 主轴是用来加载工件或工具 的平台， 将动力 传递给该工具 ， 引导工件运动。 主轴的旋转精度要高 ， 主轴回旋误差决
要 引起 重视 １ 也可以通过错误加工的方法来抵消部分， 和原来的另一部分最初的错 １ ． ３ 加工中定位误差。在加工 中的定位误差主要分为两方面， 基准不 误 ， 还可以减少错误， 提高工件的精度。 重合误差及定位副制造误差。 工件在夹具 中的位置主要取决于夹具元 ２ － ３ 减少分组方法造成的误差。为了提高工件的加工精度 ， 可以使用 件， 而基准不重合误差与定位副制造非标准误差决定加工精度 。基准 种方法把 原始误差逐渐分化，分化的初级层处理会产生初始误差 ， 不重合误差， 设计结果与定位基准存在误差 ， 但这种误差凭 肉眼很难 根据工件加工记 录， 将工件毛坯和其它半成品分为几组， 根据每一组
3-2原始误差对加工精度影响
3. 机床几何精度的影响及控制
机床导轨导向误差
机床主轴回转误差
机床传动链的传动误差
1) 机床导轨导向误差 (1)直线导轨导向精度
作用的是砂轮架和工作台导轨在垂直平面内的直线度
误差及两导轨之间在垂直方向的平行度误差 (1：1地反
映为被加工平面的平面度误差)。
•
车床前后导轨之间扭曲对加工精度的影响：刀架运动时会产生摆
动，刀尖的运动轨迹是一条空间曲线，使工件产生形状误差。
y AC R sin( ) R0 R cos sin R sin cos R0 H / B
主轴轴向窜动对端面加工精度的影响
主轴轴向窜动对端面加工精度的影响
③角度摆动对车、镗削加工精度的影响
主轴纯角度摆动对加工精度的影响，取决于不同 的加工内容。 车削加工时工件每一横截面内的圆度误差很小，但轴 平面有圆柱度误差（锥度）。 车外圆：得到圆形工件，但产生圆柱度误差（锥体） 车端面：产生平面度误差 镗孔时，由于主轴的纯角度摆动 使得主轴回转轴线与 工作台导轨不平行，使镗出的孔呈椭圆形，如下图所示。
（一）工艺系统原始误差对尺寸精度的影响及其控制
影响零件获得尺寸精度的主要因素包括：尺寸测量精度、微 量进给精度、微薄切削层的极限厚度、定位和调整精度、以
及刀具的制造精度等。
1.尺寸测量精度
尺寸测量精度 即试切法加工时对工件试切尺寸的测量精度。
保证尺寸测量精度的主要措施包括： 1) 合理选择测量工具 测量工具的精度应与被测尺寸的精度要 求协调，可以参考表3-1选用。
机械加工精度的概念及对其的影响
1. 加工精度与加工误差加工精度是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。
实际加工不可能做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，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。
2.加工经济精度由于在加工过程中有很多因素影响加工精度，所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。
任何一种加工方法，只要精心操作，细心调整，并选用合适的切削参数进行加工，都能使加工精度得到较大的提高，但这样会降低生产率，增加加工成本。
加工误差δ与加工成本C成反比关系。
某种加工方法的加工经济精度不应理解为某一个确定值，而应理解为一个范围，在这个范围内都可以说是经济的。
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(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。
工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
4.研究机械加工精度的方法a) 研究机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。
b) 采用滑动轴承时主轴的径向圆跳动二、工艺系统集合误差1.机床的几何误差加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。
机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
机床的磨损将使机床工作精度下降。
主轴回转误差机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。
主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。
它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。
产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。
影响机械加工精度的因素
影响机械加工精度的因素机械加工系统（简称工艺系统）由机床、夹具、刀具和工件组成。
影响加工精度的原始误差主要包括以下几方面：1) 工艺系统的几何误差（包括机床、夹具和刀具等的制造误差及其磨损）；2) 工件装夹误差；3) 工艺系统受力变形引起的加工误差；4) 工艺系统受热变形引起的加工误差；5) 工件内应力重新分布引起的变形；6) 其它误差（包括原理误差、测量误差、调整误差）。
一、工艺系统的几何误差（一）机床的几何误差加工中，刀具相对于工件的成形运动，通常都是通过机床完成的，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。
机床制造误差中对工件加工精度影响较大的误差有：主轴回转误差、导轨误差和传动误差。
1. 主轴回转误差主轴回转误差是指主轴实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。
为便于分析，可将主轴回转误差分解为径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摇摆三种不同形式的误差。
2．导轨误差导轨是确定机床各主要部件相对位置关系的基准。
（1）导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响（2）导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响（3）导轨间的平行度误差对加工精度的影响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。
（二）刀具的几何误差刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。
采纳定尺寸刀具（例如钻头、铰刀、键槽铣刀、圆拉刀等）加工时，刀具的尺寸误差和磨损将直接影响工件尺寸精度。
采纳成形刀具（例如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的外形误差和磨损将直接影响工件的外形精度。
对于一般刀具（例如车刀、镗刀、铣刀等），其制造误差对工件加工精度无直接影响。
（三）夹具的几何误差夹具的作用是使工件相对于刀具和机床占有正确的位置，夹具的几何误差对工件的加工精度（特殊是位置精度）有很大影响。
二、装夹误差装夹误差包括定位误差和夹紧误差两个部分。
（一）定位误差的概念因定位不精确而引起的误差称为定位误差。
13影响加工精度的因素
13影响加工精度的因素加工精度是指产品在加工过程中与设计要求之间的偏差程度，影响其加工精度的因素很多。
以下列举了13个主要因素：1.设计精度：设计精度是产品在设计阶段的要求精度，包括尺寸、形状、表面质量等方面。
设计精度越高，加工精度要求也越高。
2.材料性能：材料的物理性能、化学性能、机械性能等对加工精度有重要影响。
例如硬度高的材料会增加加工难度，而材料的热胀冷缩系数也会影响加工后的精度稳定性。
3.加工工艺：加工工艺包括加工方法、加工设备、刀具选择等。
不同的加工工艺会对加工精度有不同的影响，如数控加工相对于传统加工精度更高。
4.刀具选择：刀具的质量、材料、刀尖形状等对加工精度有直接影响。
选择合适的刀具可以提高加工精度，减少加工误差。
5.制造误差：制造误差包括机床精度、夹具精度、测量设备精度等方面的误差。
这些误差会直接影响加工过程中的精度及稳定性。
6.加工参数：加工参数包括切削速度、进给速度、切削深度等。
合理的加工参数可以提高加工精度，降低加工误差。
7.加工环境：加工环境对加工精度也有重要影响。
如温度、湿度、粉尘等环境因素会影响加工过程中材料的热胀冷缩及切削润滑性，从而影响加工精度。
8.工人技能：操作工人的技能水平对加工精度有重要影响。
技术高超的工人能够更好地控制加工过程中的误差，提高加工精度。
9.加工设备质量：加工设备质量是保证加工精度的重要保障。
设备精度高、稳定性好的设备能够提高加工精度。
10.工艺文件准确性：工艺文件包括加工工艺流程、加工规范、质量要求等方面的文件。
工艺文件的准确性直接影响加工精度的稳定性。
11.加工过程控制：加工过程控制是保证加工精度的重要手段。
通过对加工过程中的各个环节进行控制，可以保证产品的加工精度。
12.设备维护保养：设备的维护保养对加工精度也有很大影响。
设备长时间使用容易出现磨损，影响设备的精度，定期保养能够保证设备的精度稳定性。
13.质量管理体系：质量管理体系是保证产品质量的关键。
13.2 原始误差对加工精度的影响
工艺系统：
机床、夹具、 工件、刀具
外力：切削力、传 动力、惯性力、夹 紧力、重力 破坏了刀具、工 件间相对位置 产生加工误差 （举例）
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受力变形对工件精度的影响
a) 车长轴 b） 磨内孔
由此看来，为了保证和提高工件的加工精度，就 必须深入研究并控制以至消除工艺系统及其有关组成 部分的变形。
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（一）工艺系统的刚度 1. 工艺系统刚度的概念
工艺系统刚度的概念：
工艺系统整体抵抗其变形的能力。其大小为： 背向力F p （旧标准中为径向切削分力F y）与工艺 系统在该方向上的变形y x t的比值，即 k x t=F p/ y x t 注意：这里变形y x t是总切削力的三个分力F c、 F p、 F f（旧标准中为F z、 F y、 F x）综合作用的结果。
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三、工艺系统其它几何误差
一般刀具
1、 刀 具 误 差
定尺寸刀具
成形刀具 展成法刀具
如普通车刀、单刃镗刀 和面铣刀等）的制造误差 对加工精度没有直接影响， 但磨损后对工件尺寸或形 状精度有一定影响 定尺寸刀具（如钻头、 铰刀、圆孔拉刀等）的 尺寸误差直接影响被加 工工件的尺寸精度。刀 具的安装和使用不当， 也会影响加工精度。
车床导轨在水平面内的直线度对加工精度的影响
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（2）导轨在垂直面内直线度误差的影响 床身导轨在垂直面内有直线度误差，会引起刀尖产生切 向位移ΔZ，造成工件在半径方向产生的误差为：
Rz 2z /(2 R)
非常小
原始误差引起工件相对于刀具产生相对位移，若 产生在加工表面法向方向（误差敏感方向），对加工 精度有直接影响；产生在加工表面切向方向（误差非 敏感方向） ，可忽略不计。
工艺系统原始误差对加工精度的影响
工艺系统原始误差对加工精度的影响1、加工原理误差加工原理误差是指采纳了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差，一般多为外形误差。
如：用阿基米德蜗杆滚刀切削渐开线齿轮；在数控机床上用直线插补或圆弧插补方法加工简单曲面；在一般公制丝杠的车床上加工英制螺纹等，都会由于加工原理误差造成零件的加工表面外形误差。
在实际生产中，采纳理论上完全精确的方法进行加工往往会使机床的结构简单，刀具的制造困难，加工的效率降低。
而采纳近似加工方法，则经常可使工艺装备简洁化，生产成本降低，故在满意产品精度要求的前提下，原理误差的存在是允许的。
2、调整误差生产中常采纳的刀具调整方法主要有：按标准样块或对刀块（导套）调整刀具及按试切一个工件后的实测尺寸调整刀具。
按标准样块或对刀块（导套）调整刀具时，影响刀具调整精度的主要因素有标准样件本身的尺寸误差，刀块（导套）相对工件定位元件之间的位置尺寸误差，刀具调整时的目测误差，切削加工时刀具相对于工件加工表面的弹性退让和行程挡块的受力变形等。
按试切一个工件后的实测尺寸调整刀具时，虽可避开上述一些因素的影响，但对于一批零件，可能导致由于进给机构的重复定位误差和按试切一个工件尺寸调整刀具的不精确性，引起加工后这一批零件尺寸分散和分布中心位置的偏离。
为进一步提高对一批工件尺寸分布中心位置推断的精确性，可采纳多试切几个工件（如n个）取平均值的方法。
按多次重复测量原理，由于推断不准而引起的刀具调整误差，试切1个时,△p=3σ（σ为加工误差的标准差）；试切n个时，可下降到。
此外，机床微量进给误差（爬行）也是影响调整精度的重要因素。
3、机床误差在工艺系统中，机床是为切削加工供应运动和动力的，机床原有误差对加工精度的影响最为显著，也最为简单，其内容将在4.3节介绍。
4、刀具误差采纳定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、圆孔拉刀等）时，刀具的尺寸直接影响工件的尺寸精度。
采纳展成刀具（如齿轮滚刀、插齿刀等）加工时，刀具切削刃的几何外形及有关尺寸误差也会影响工件的加工精度。
加工过程中原始误差对加工精度的影响及其控制机械制造
加工过程中原始误差对加工精度的影响及其把握 - 机械制造1、工艺系统的受力变形切削过程中始终伴随着力的作用，包括切削力、传动力、夹紧力、重力等。
在力的作用下，工艺系统不行避开地要产生变形，从而使刀具相对于工件的正确位置受到破坏，影响机械加工精度。
2、工艺系统的受热变形除了力的作用外，切削过程中还始终伴随着热的作用，包括切削热、摩擦热、辐射热等。
在热的作用下，工艺系统同样不行避开地要产生变形，同样会使刀具相对于工件的正确位置受到破坏，造成加工误差。
特殊是对于精密加工和大件加工，由于工艺系统热变形所引起的加工误差经常占到加工总误差的40%～70%。
3、工艺系统的磨损在力的作用下，工艺系统各部分的有关摩擦表面之间不行避开的要产生磨损，使工艺系统原有精度遭到破坏，因而对零件的加工精度产生影响。
例如，机床主轴部件的较大磨损将引起主轴回转精度的下降，造成工件的圆度误差；机床导轨的不均匀磨损将使运动部件直线运动精度及其与主轴回转运动间位置精度遭到破坏，引起工件的轴向外形误差；夹具定位元件和导引元件的磨损会造成定位误差、对刀误差和导向误差，影响工件被加工表面与定位基准面之间的尺寸精度和位置精度；在接受调整法加工时，刀具或砂轮的磨损将会扩大一批工件的尺寸分散范围。
4、工件的内应力当外部载荷去除以后，仍残存在工件内部的应力，称为内应力。
工件中的内应力往往处于一种不稳定的平衡状态，在外部某种因素的作用下，很易失去原有的平衡，以达到一种新的较稳定的平衡状态。
内应力的重新分布过程中，工件将产生相应的变形，破坏原有的加工精度。
1）毛坯制造及热处理过程中产生的内应力在铸、锻、焊及热处理过程中，由于工件各部分不均匀的热胀冷缩以及金相组织转变时的体积转变，工件内部会产生很大的内应力。
工件结构越简单、壁厚相差越大、散热条件越差，内应力就越大。
2）工件冷校直产生的内应力瘦长轴类零件加工时，通常接受冷校直的方法订正弯曲变形。
这时，将会在工件内部产生内应力。
几何误差对加工精度的影响
几何误差对加工精度的影响
一、原理误差
原理误差是指采用近似的成形运动或刀刃轮廓进 行加工而产生的误差。
采用近似的成形运动或刀刃轮廓，虽然会带来原 理误差，但往往可以简化工艺过程、机床结构和刀具 形状等，有利于提高生产效率，降低生产成本，因此， 在满足加工精度要求的前提下，原理误差的存在是允 许的。
导轨在水平面内的直线度误差Δy：如下图所 示，这项误差使刀尖相对于工件回转轴线在加工面
的法线方向（误差敏感方向）上产生位移，工件表
面产生半径误差ΔRy（ΔRy＝Δy），造成工件表面 产生圆柱度误差。
导轨在垂直面内的直线度误差Δz：如下图 所示，这项误差使刀尖相对于工件回转轴线在加 工面的切线方向（误差非敏感方向）上产生位移， 工件表面产生半径误差ΔRz（ΔRz＝Δz2/2R），其值很 小，因此对工件加工精度的影响很小。但若在平面磨 床、龙门刨床或铣床等机床上加工时，由于加工面为 平面，这项误差将直接反映到工件的加工表面上（误 差敏感方向），使工件表面产生形状误差。
（3）试切工件的平均尺寸与总体平均尺寸不能 完全符合而造成加工误差。
机械制造技术
六、测量误差
量具本身的制造误差、测量方法和测量条件 等因素引起的误差称为测量误差，它直接影响工件 的加工精度。
减小测量误差的主要措施有：提高量具精度， 合理选择量具；注意操作方法；注意测量条件等。
七、调整误差
在机械加工的每一个工序中，总要对工艺系统进 行各种各样的调整工作，由于调整不可能绝对准确， 因此必然会产生误差，这些误差称为调整误差。工艺 系统的调整有试切法和调整法两种基本形式。
当传动链中的各传动元件存在制造误差、装配误 差和磨损时，会破坏正确的运动关系，从而产生传动 链传动误差，影响工件的加工精度。
浅析机械加工原始误差对质量的影响
浅析机械加工原始误差对质量的影响在机加工中，机床、夹具、工件和刀具构成一个完整的系统，称为工艺系统。
由于工艺系统本身的结构和状态、操作过程以及加工过程中的物理力学现象而产生刀具和工件之间的相对位置关系发生偏移的各种因素称为原始误差。
原始误差根据不同情况放大或缩小地反映给工件，使工件产生加工误差而影响加工精度。
1、与工艺系统本身初始状态有关的原始误差：1.1、原理误差：由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮敦而产生的加工误差。
1.1.1、采用近似的加工运动造成的误差在加工过程中，为了得到要求的工件表面，必须在工件或刀具的运动之间建立一定的联系。
从理论上讲，应采用完全准确的运动联系，但是有时会使加工工艺极为复杂，甚至是难以做到。
如在车削或磨削模数螺纹时，由于其导程t=πm，式中有π这个无理因子，在用配换齿轮来得到导程数值时，就存在原理误差。
1.1.2、采用近似的刀具轮廓造成的误差用成形刀具加工复杂的曲面时，要使刀具刃口做得完全符合理论曲线的轮廓有时非常困难，通常采用圆弧、直线等简单近似的线型代替理论曲线。
如用滚刀滚切渐开线齿轮时，为了滚刀的制造方便，多用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆来代替渐开线基本蜗杆，从而产生了加工原理误差。
1.2、工艺系统几何误差1.2.1、机床的制造误差机床误差是造成加工误差的主要原始误差因素。
机床误差主要包括：（1）主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。
主轴回转误差会造成零件加工表面的形位误差及表面的波纹度和粗糙度。
（2）导轨导向误差是指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想方向的差值。
导轨导向误差会造成工件加工表面的尺寸、形状与位置误差，导轨副的不均匀磨损、机床安装不正确或地基不良，都会增加导向误差。
（3）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。
它是螺纹、齿轮、蜗轮以及其它按展成原理加工工件时，影响加工精度的主要误差来源。
加工精度与加工误差的关系
加工精度与加工误差的关系
加工精度与加工误差之间存在密切的关系。
下面是它们之间的关系解释：
1. 加工精度：加工精度是指加工过程中得到的最终产品或零件与设计要求之间的一致性和准确性程度。
它是衡量加工工艺的优劣以及产品质量的重要指标。
加工精度越高，说明产品越接近设计要求，表明加工过程中的误差较小。
2. 加工误差：加工误差是指在实际加工过程中产生的与设计要求之间的偏差或差异。
它是由多种因素引起的，包括机床精度、刀具磨损、工艺参数控制、材料性质等。
加工误差可以包括尺寸偏差、形状偏差、位置偏差等。
关系：
- 加工精度和加工误差之间存在一种反比关系。
即加工
精度越高，加工误差越小；加工精度越低，加工误差越大。
这是因为加工过程中存在的误差会影响最终产品的精度。
- 加工误差的大小直接影响着加工精度的达成。
如果加
工误差较大，那么最终产品与设计要求之间的偏差也会较大，加工精度会降低。
- 加工过程中的误差来源和影响因素多种多样，因此在
实际加工中需要通过合理的工艺设计、机床调整、刀具选择、工艺控制等手段来控制和减小加工误差，以提高加工精度。
综上所述，加工精度和加工误差密切相关，加工精度的
提高需要通过控制和减小加工误差来实现。
对于精度要求高的加工任务，需要采取适当的工艺控制和质量保证措施，以确保最终产品符合设计要求。
机械加工工艺系统的原始误差
机械制造技术机械加工工艺系统的原始误差机械加工工艺系统的原始误差在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置的关系。
而工件和刀具，又安装在夹具和机床上，并受到夹具和机床的约束。
因此，加工精度问题牵涉到整个工艺系统的精度问题。
工艺系统中的种种误差，在不同的具体条件下，以不同的程度和方式反映为加工误差。
我们把工艺系统的误差称为原始误差。
工艺系统的原始误差可分为两大类：一类是在零件未加工前工艺系统本身所具有的某些误差因素，称为工艺系统原有误差(也称为工艺系统静误差)；另一类是在加工过程中受力、热或磨损等原因的影响，工艺系统原有精度受到破坏而产生的附加误差因素，称为工艺过程原始误差(或动误差)。
工艺系统原始误差的分类如下表所示。
工艺系统的原始误差()()()()⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎭⎪⎪⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎩⎧⎪⎪⎪⎨原理误差定位误差工件相对于刀具静止调整误差与工艺系统原状态下的误差刀具误差始状态有关的夹具误差原始误差 (几何误差)主轴回转误差工件相对于刀具运动机床误差导轨导向误差原始误差状态下的误差传动误差工艺系统受力变形包括夹紧变形与工艺过程有工艺系统受热变形关的原始误差刀具磨损动误差测量误差工件残余应力引起的变形⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩误差敏感方向原始误差所引起的刀刃与工件间的相对位移，如果产生在加工表面的法线方向，则对加工误差有直接的影响；如果产生在加工表面的切线方向，就可以忽略不计。
把加工表面的法向称之为误差的敏感方向。
误差敏感方向获得加工精度的方法1、获得尺寸精度的方法先试切部分加工表面，测量后，适当调整刀具相对工件的位置，再试切，再测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加工面。
1)试切法ü试切法效率低，精度主要取决于工人技术，用于单件小批生产试切测量调整车刀用具有一定尺寸精度的刀具（如绞刀、扩孔钻、钻头等）来保证被加工工件尺寸精度的方法（如钻孔）。
影响加工精度的因素及其分析
在大批量生产中广泛采用行程挡块、靠模、凸轮等机构保证加工精度。此 时，这些机构的制造精度和调整，以及与它们配合使用的离合器、电气开关、 控制阀等的灵敏度就成了影响误差的主要因素。
（3）按样件或样板调整 在大批量生产中用多刀加工时，常用专门样件来调整切削刃间的相对位
置，如活塞半精车和精车时就是如此。 当工件形状复杂，尺寸和质量都比较大的时候，利用样件进行调整就太
车床刀架、头、尾架静刚度测量示意图 1—心轴 2、3、6—千分表 4—测力环 5—螺旋加力器
图所示为一台旧车床刀架部件的静刚度曲线。试验时载荷逐渐加大，再逐 渐减少，反复三次。图中所示就是三次加载卸载的曲线。
车床刀架部件的刚度曲线 1—加载曲线 2—卸载曲线
由上图可见机床部件刚度的特点：：
力和变形的关系不是直线关系，不符合虎克定 律 ，这反映了部件的变形不纯粹是弹性变形。
主轴的回转运动误差，是指主轴的实际回转轴线对其理想回转轴线的变动量。 变动量越大，回转精度越低；变动量越小，回转精度越高。
实际上，主轴的理想回转轴线虽然客观存在，但很难确定其位置，所以通常 用平均回转轴线（即主轴各瞬时回转轴线的平均位置）来代替它。
主轴的回转运动误差表现为端面圆跳动、径向圆跳动、角度摆动三种基本形式。
因此，工艺系统的受力变形是机械加工精度中的一项很重要的原始误差，它 不但严重地影响着加工后工件的精度，而且还影响着表面质量、限制切削用量和 生产率的提高。工艺系统在外力作用下产生变形的大小，不仅和外力的大小有关， 而且和工艺系统抵抗外力使其变形的能力，即工艺系统的刚度有关。
机械制造技术基础考试重点及答案
1.理解大、小制造的概念。
CIRP定义：制造包括制造企业的产品设计、材料选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有内在联系的运作和活动。
[大制造、广义理解]狭义理解：生产过程从原材料（半成品）→成品直接起作用的那部分工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、检验、包装等具体操作（物质流）。
[小制造]2.掌握机械加工工艺过程的定义，知道工序、安装、工位、工步、走刀的含义。
采用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸、各表面间相互位置及表面质量，使之成为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。
工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。
安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。
工位——工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。
工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。
（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。
3.掌握常用的机械加工方法（车、铣、刨、磨、拉、钻等），知道各种方法可以用来加工哪类几何表面,，同时掌握切削加工的成形运动，并能区分主运动、进给运动、定位和调整运动。
主运动指直接切除工件上的余量形成加工表面的运动。
主运动的速度即切削速度，用v（m/s）表示。
进给运动指为不断把余量投入切削的运动。
进给运动的速度用进给量（f—mm/r）或进给速度（vf —mm/min）表示。
定位和调整运动使工件或刀具进入正确加工位置的运动。
如调整切削深度，工件分度等。
4.掌握机床和夹具的基本组成及各部分的作用。
机床组成：1）动力源：为机床提供动力（功率）和运动的驱动部分2）传动系统：包括主传动系统、进给传动系统和其他运动的传动系统，如变速箱、进给箱等部件3）支撑件（机床大件）：用于安装和支承其它固定的或运动的部件，承受重力和切削力，如床身、底座、立柱等4）工作部件：包括①与主运动和进给运动的有关执行部件，如主轴及主轴箱、工作台及其溜板、滑枕等安装工件或刀具的部件；②与工件和刀具有关的部件，如自动上下料装置、自动换刀装置、砂轮修整器等；③与上述部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵机构等。
浅谈机械加工精度产生的误差及其对策研究
浅谈机械加工精度产生的误差及其对策研究在科学技术不断发展的今天，加工精度在机械行业也随着有了更进一步的延伸和发展，尤其是高端的科学技术发展，对机械设备元件的精度加剧了相关加工的需求，因客观原因的限制，在其实际生产加工过程时，机械部件经常会出现不同程度的误差，针对本文机械加工精度的影响以及减小加工误差的方法做了探讨与研究。
科学技术在近几年的不断发展，精准度在机械加工领域有了更加严格的要求。
尤其是在军工业、航天、汽车等行业的逐渐的改进和完善，精准度在很多行业上有所关注和提高，加工精度在机械行业中也随着有了更进一步的发展和延伸。
加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。
加工误差指的是他们之间偏离的程度，是零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值，加工精度的高低是由加工误差的大小所决定的，加工精度主要包含三个内容：1.尺寸精度：尺寸精度指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度，基准间尺寸误差与其限制加工工件表面在一定的范围内；2.几何形状精度：形状误差是从整体形状看待在形状方面存在的误差，又称为宏观几何形状误差。
如圆度、直线度、平面度、圆柱度。
3.相互位置精度：相互位置精度指加工后零件有关表面之间的实际位置精度差别。
如平行度、垂直度和同轴度等。
原始误差与加工误差是相互因果关系，因是指工艺系统误差，果是指加工误差。
正是因为有原始误差的存在，所以零件一定存在着加工误差。
所以影响系统误差产生是有多方面的因素，引起加工误差有以下几方面内容。
1.机械加工产生误差 1.1.原始误差任何零件在加工过程都会存在加工误差，其来源是由于机床一夹具一工件一刀具存在误差;我们把机床一夹具一工件一刀具构成一个完整的系统，称为工艺系统。
也即工艺系统的误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为原始误差。
众所周知，机械加工工艺系统是由机床.刀具.工件以及夹具构成，其会有各式各样的误差，在不同的工作环境和条件下，这些误差通过各种各样的方式来反衬工件的加工误差。
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负刚度现象
若出现变形方向与Fp方向不一致的情况，如Fp与yxt方 向相反，工艺系统就处于负刚度状态。
• 刀架系统在
Fp力作用下引 起同向变形y （图a）；
•在Fc力作用
下引起的变形 y与Fp方向相 反（图b）。
负刚度现象对保证加工质量是不利的， 此时车刀的刀尖将扎入工件（扎刀）的外圆 表面，引起刀具的破损和振动，应尽量避免。
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（一）工艺系统的刚度 1. 工艺系统刚度的概念
工艺系统刚度的概念：
工艺系统整体抵抗其变形的能力。其大小为： 背向力F p （旧标准中为径向切削分力F y）与工艺 系统在该方向上的变形y x t的比值，即 k x t=F p/ y x t 注意：这里变形y x t是总切削力的三个分力F c、 F p、 F f（旧标准中为F z、 F y、 F x）综合作用的结果。
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3. 机床部件刚度特点
机床结构复杂，组成的零部件多，各零部件之
间有不同的联接和运动方式，因而机床部件的刚度 问题就比较复杂。它的计算至今还没有合适的方法， 需要通过实验来测定。 下图为单向加载时车床刚度测定示意图。主轴
部件、尾座及刀架的变形可分别从千分表2、3和6
读出。 这种方法测得的y方向位移是背向力Fp作用下 引起的变形。
车床导轨在水平面内的直线度对加工精度的影响
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（2）导轨在垂直面内直线度误差的影响 床身导轨在垂直面内有直线度误差，会引起刀尖产生切 向位移ΔZ，造成工件在半径方向产生的误差为：
Rz 2z /(2 R)
非常小
原始误差引起工件相对于刀具产生相对位移，若 产生在加工表面法向方向（误差敏感方向），对加工 精度有直接影响；产生在加工表面切向方向（误差非 敏感方向） ，可忽略不计。
刀具磨损对车外圆尺寸的影响
刀具磨损量与切削路 程的关系
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2、夹具误差和工件安装误差
夹具的误差主要是指： 1）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体 等零件的制造误差。 2）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺 寸误差。 3）夹具在使用过程中工作表面的磨损。
工件的安装误差包括定位误差和夹紧误差。
上述原始误差，不是在任何情况下都会同时出现，并
且对加工精度影响也是不相同的。
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一、原理误差
原理误差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成 形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。 例如滚齿用的齿轮滚刀，就有两种误差，一是为了制 造方便，采用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的 刀刃齿廓近似造形误差；二是由于滚刀切削刃数有限，切 削是不连续的，因而滚切出的齿轮齿形不是光滑的渐开线， 而是折线。 只要能把加工误差限制在规 定的范围内，可以采用近似 的加工方法。
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三、工艺系统其它几何误差
一般刀具
1、 刀 具 误 差
定尺寸刀具
成形刀具 展成法刀具
如普通车刀、单刃镗刀 和面铣刀等）的制造误差 对加工精度没有直接影响， 但磨损后对工件尺寸或形 状精度有一定影响 定尺寸刀具（如钻头、 铰刀、圆孔拉刀等）的 尺寸误差直接影响被加 工工件的尺寸精度。刀 具的安装和使用不当， 也会影响加工精度。
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二、机床几何误差 机床几何误差的来源
机床主轴回转误差
机床制造 磨损 安装
•轴向窜动 •径向跳动 •角度摆动
机床几何误差
机床导轨误差
•水平面内直线度 •垂直面内直线度 •前后导轨的平行度
机床传动链误差
•内联传动链始末两 端传动元件间相对 运动误差
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1、机床主轴回转误差 （1）机床主轴回转误差的概念 主轴的实际回转轴线对其理想回转轴线（一
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主轴端面跳 动引起的加 工误差 (a)工件端 面跳动 (b)螺距周 期误差
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③角度摆动对车、镗削加工精度的影响
主轴纯角度摆动对加工精度的影响，取决于不同 的加工内容。
车削加工时 车外圆：得到圆形工件，但产生圆柱度误差（锥体） 车端面：产生平面度误差 镗孔时，由于主轴的纯角度摆动 使得主轴回转轴线与工作 台导轨不平行，使镗出的孔呈椭圆形。
导轨导向误差分
•水平面内的直线度误差 •垂直面内的直线度误差 •两导轨间的平行度误差
现以卧式车床为例，说明导轨误差是怎样影响工件 的加工精度的。
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（1）导轨在水平面内直线度误差的影响
当导轨在水平面内的直线度误差为Δy时，此项误差使
刀尖在水平面内产生位移Δy，造成工件在半径方向的误差Δ Ry(这时Δ Ry = Δy)，使工件表面产生圆柱度误差。
第13章
机械加工质量及其控制
13.1 机械加工精度概述
1
产品的质量与零件的加工质量、产品的装配质 量密切相关，而零件的加工质量是保证产品质量的 基础。 零件的加工精度
尺寸精度
形状精度
零件的加工质量
表面质量
相互位置精度
2
一、加工精度与加工误差
1. 加工精度 加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺 寸、形状及各表面相互位置等参数）与理想几何参 数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。
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（3）两导轨间的平行度误差的影响 床身前后导轨有平行 度误差（扭曲）时，会使 车床溜板在沿床身移动时 发生偏斜，从而使刀尖相 对工件产生偏移，使工件 产生形状误差（鼓形、鞍 形、锥度）。
导轨扭曲对加工精度的影响
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3、机床传动链误差
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。
展成法刀具（如齿轮 滚刀、插齿刀等）加工 齿轮时，刀刃的几何形 状及有关尺寸精度会直 接影响齿轮加工精度
成形刀具（如成形车刀、成形铣 刀、盘形齿轮铣刀等）的误差主要 影响被加工面的形状精度
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刀具磨损量 μ 与切削路程 s 有关。在初期磨损阶段(s < s0)磨 损较快；正常磨损阶段磨损较慢，磨损量 μ 与切削路程 s 近似 成线性关系。当磨损量达到 μc 以后，刀刃产生急剧磨损，以致 不能切削，故在此之前必须磨刀。
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大批量生产时常采用 行程挡块、靠模、凸轮 作为定程机构，其制造 精度和调整精度产生调 整误差
影响工件在机床上 占有正确的加工位置
磨损破坏了成形运动，改变了工件与 刀具的相对位置和速比，产生加工误差
5、工艺系 统磨损引 起的误差
刀具磨损严重影响工件的 形状精度、尺寸精度
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四、工艺系统受力变形引起的加工误差
工艺系统受力变形现象
工艺系统：
机床、夹具、 工件、刀具
外力：切削力、传 动力、惯性力、夹 紧力、重力 破坏了刀具、工 件间相对位置 产生加工误差 （举例）
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受力变形对工件精度的影响
a) 车长轴 b） 磨内孔
由此看来，为了保证和提高工件的加工精度，就 必须深入研究并控制以至消除工艺系统及其有关组成 部分的变形。
传动链传动误差，一般不影响圆柱面和表
面的加工精度。但在加工工件运动和刀具运动
有严格内联系的表面，如车削、磨削螺纹和滚
齿、插齿、磨齿时，则是影响加工精度的重要
因素。
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减少传动链误差的措施
(1) 尽可能缩短传动链。 通过减少传动元件来缩短传动链，以减少误差来源。 (2) 采用降速传动(即i <<1)。 对于螺纹加工机床，机床丝杠的导程应大于工件的导程。 对于齿轮加工机床，应使机床母蜗轮齿数远大于工件的齿数。 (3) 提高传动元件，尤其是末端传动元件的加工和装配精度。 由于末端元件把误差直接传给工件，故影响最大。因此齿轮 加工机床的末端元件母蜗轮的精度，通常比被加工齿轮的精度 等级高1-2级。 (4) 采用传动误差校正机构(如车螺纹的校正机构)以及微机控制 的传动误差自动补偿装置等。
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车床加工：工件回转，刀具移动 假设主轴轴线沿y轴作简谐 直线运动，在工件的1处（主轴 中心偏移最大之处）切出的半径 比在工件的2、4处切出的半径小 一个幅值A；在工件的3处切出的 半径比在工件的2、4处切出的半 径大一个幅值A。 这样，上述四点工件的直径 都相等，其它各点直径误差也很 小，所以车削出的工件表面接近 于一个真圆。
般用平均回转轴线来代替）产生的偏移量。
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主轴回转误差分析图 a-平均回转轴线 b-瞬时回转轴线 Δ径-径向跳动 Δ轴-轴向窜动 Δω-角度摆动
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（2）主轴回转误差对加工精度的影响
对于不同的加工方法，不同形式的主轴回转
误差对加工精度的影响是不同的。
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①主轴的纯径向跳动对车削和镗削加工精度的影响 镗削加工：镗刀回转，工件不转 假设由于主轴的纯径向跳动而使轴线在y坐标方向作简谐运 动直线，其频率与主轴转速相同，简谐幅值为A。 则: Y = Acosφ （φ ＝ω t） 又设镗刀尖处于水平位置1处 时，主轴中心偏移最大（等 于A），当镗刀转过一个φ 角 时（位置1’），刀尖轨迹的 水平分量和垂直分量为： y=Acosφ +Rcosφ =(A+R)cosφ Z=Rsinφ 将上两式平方相加得: y2/(A+R)2+Z2/R2=1 镗孔纯径向跳动对孔圆度的影响 表明此时镗出的孔为椭圆形。
反之，越低。
理想几何参数
对尺寸而言，就是平均尺寸； 对表面几何形状而言，就是绝对的
对表面之间的相互位置而言，就是绝对的平、垂直、同轴、对称等。3
圆、圆柱、平面、锥面和直线等；
2.加工误差 加工误差是指零件加工后的实际几何参数 对理想几何参数的偏离程度，所以，加工误差 的大小反映了加工精度的高低。
实际加工时不可能也没有必要把零件做得与理想零 件完全一致，而总会有一定的偏差，即加工误差。只要