机械制造工艺学教案 第三章 机械加工精度

第三章机械加工精度零件的机械加工质量是机械制造工艺学的核心内容。

零件的机械加工质量是由零件的机机械加工精度和零件机械加工表面质量两部分组成，机械加工精度是机械加工质量的核心部分。

机械加工精度在教材中讨论的主要内容，包括以下四个方面；加工精度的基本概念及其获得方法：加工误差的单因素分析；加工误差的统计分析；保证和提高加工精度的措施。

其中，加工误差的单因素分析和统计分析是两大重点内容，是分析和解决加工精度问题的基础，是学习机械加工精度问题的关键。

学习要求(1) 掌握加工精度和加工误差的基本概念。

(2) 掌握工件尺寸精度的获得方法及影响尺寸精度的因素。

(3) 了解工件形状精度和相互位置精度的获得方法及影响因素。

(4) 掌握工件加工误差的单因素分析法并初步掌握其综合分析方法(5) 掌握加工误差的统计分析方法，其中主要是分布曲线法。

加工精度是机械工艺学的核心内容。

零件的加工质量是由零件的机械加工精度和机械加工表面质量两部分组成。

机械加工精度包括：f加工精度的基本概念及其获得方法；★加工误差的单因素分析；<★加工误差的统计分析；L保证和提高加工精度的措施。

第一节概述第三章机械加工精度1.加工精度——指零件加工后的实际几何参数（尺寸，形状和位置) 与理想几何参数相符合的程度。

理想几何参数的正确意义尺寸——零件图或工艺图规定尺寸的平均值。

如(D40:的理想尺寸是0)40.15mw 形状，位置——绝对正确的形状和位置。

2.加工误差——零件加工后的实际几何参数（尺寸，形状和相互位置）与理想几何参数之间的偏差。

注意.•偏差是差值的绝对值，没有负值。

如上例，尺寸为4>40.19 误差0.04_40.05 误差0.10mm 不是-0.10 零件有三个方面的几何参数，所以精度和误差也有三个方面：①尺寸；②形状；③位置精度和误差是以不同的立足点来反映，评定零件几何参数的零件指标。

第三章机械加工精度 2第三章机械加工精度--------- 1调整误差 J I ---------------------: ______ u -I 刀具误差一力变形误差一一丨一_热变形误差 精度按精度等级划分，而等级的划分是由加工误差一一公差大小来划 分的（衡量的）。

所谓提高零件精度，也就是限制和降低加工误差的问题。

3. 获得加工精度的方法f 试切法试切一测量一调整一再试切 效率低，单件小批 调整法预先挑战工艺系统各元素的位置效率高，成批大量人 定尺寸刀具法用具有一定形状和尺寸的刀具效率高，精度稳定 k 自动控制法 由测量、进给装置和控制系统组成效率高，精度高4. 原始误差及其分类机械加工工艺系统——机械加工中，机床，刀具，夹具和工件组成的 完整系统，简称工艺系统。

原始误差——由工艺系统中各组成部分的结构和状态，以及加工过程 中的物理、力学现象而引起的误差因素都是原始误差。

有十大项：原始误差加工前•加工中-加工后「原理误差工件装夹误差调整误差机床误差夹具误差刀具制造误差刀具磨损工艺系统受力变形工艺系统热变形内应力引起的变形测量误差^初始状态有关的工艺系统鈴误差卜工艺系统动误差卜与工艺过程有关的分类：「加工前「静态①y加工中②—L加工后L动态^与工艺系统初始状态有关k 与工艺系统过程有关5.研究加工精度的方法有两种：单因素分析法：研究某一确定因素对加工精度的影响。

为简单起见，研究时一般不考虑其它因素的同时作用。

通过测试、实验、计算，得出该因素与加工误差之间的关系。

统计分析法：以生产中一批工件的实测结果为基础，运用数理统计方法进行数据处理，用以控制工艺过程的正常进行。

当发生质量问题时，可以从中判断误差的性质，找出误差出现的规律，以指导我们解决有关的加第三章机械加工精度 4工精度问题。

统计分析法只适用于批量生产。

在实际生产中，这两种方法经常结合起来应用，一般先用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后用单因素分析法进行分析、实验，一般迅速有效的找出影响加工精度的主要原因。

第二节工艺系统的几何精度对加工精度的影响一.机床误差工艺系统中，机床是联结零件和刀具的基础。

刀具相对于零件的成型运动都是通过机床的运动来实现的，所以具有重要意义。

机床误差——无切削负荷时，由于机床零部件的制造误差，装配误差及使用过程中磨损所形成的误差。

f机床成型运动本身的误差 4机床成型运动之间的误差 I传动链的传动误差 (-）主轴回转误差1. 主轴回转误差一一实际回转轴线相对于理想回转轴线的最大偏离值。

在实际测量中，用主轴平均回转轴线代替理想回转轴线。

实际中误差多表现为漂移—指主轴回转轴线在每一转内的每一瞬时的变动方位和变动量都是变化的一种现象。

可分解为①轴向②径向③角度漂移三种基本形式。

也表现为跳动，窜动和摆动。

（特定平面内）有的书上说是纯轴向窜动，纯径向跳动和纯角度摆动。

（是指空间）第三章机械加工精度上述两个概念是不同的。

(d>径向顏稃U)轴向*锌（〇角向漂钵机床主轴回转曲线的误差运动同一形式的主轴回转误差，对不同机床和加工表面会产生不同形式的加工误差，如：2. 产生的原因轴回转误差主要是由主轴轴颈的圆度误差，轴颈的同轴度误差，主轴的挠度和支承端面对轴颈轴心线的垂直度误差等因素造成的（如轴肩与轴心线不垂直，主轴转速在某个转速范围内精度高，如超出则误差较大）。

另外还和机床类型及不同的轴承结构有关。

以卧车，立镗为例第三章机械加工精度 6车——主轴轴颈的不同部分和轴套的某一固定部分接触，所以轴颈圆度误差影响大，轴套孔影响小。

镗——轴颈某一固定部分与轴套内表面不同部分接触，所以轴套孔圆度误差影响大，轴颈圆度误差影响小。

3. 误差测量一般有捷克斯洛伐克vuoso测量法，用于刀具回转机床。

美国LRL测量法，用于工件回转机床的测量。

具体方法，自己看教材和有关参考书了解。

4. 提高主轴回转精度的措施⑴提高部件的制造精度。

（轴承，轴颈，支承孔，配合表面等）⑵对滚动轴承进行预紧适当预紧以消除间隙，甚至产生微量过盈，可增加轴承刚度，又对轴承内外圈滚到和滚动体的误差起均化作用。

⑶使主轴的回转误差不反映到工件上。

这是最简单而有效的方法。

如，外圆磨床磨削：用前后顶尖支承，主轴只起传动作用，工件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。

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的多。

第三章机械加工精度7第三章机械加工精度 8(二）导轨误差包括：①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;③ 前后导轨的平行度误差。

各误差引起的加工误差如图图 b AR = R ’ —R = y /R 2 +AZ 2 - R得:AR + R = ylR 2+AZ 2 AR 2 + 2AR • R + R 2 = R 2 + AZ 2去掉高级无穷小.• Ai?»AZ 2/2i?图 C AR = H »A/B由此可以看出：不同方向的误差，引起工件的加工误差是不相同的， 从而引出了“误差的敏感方向”的概念。

误差的敏感方向——通过刀尖与获得的加工表面的法线方向。

对普通车床——是水平方向 对卧式车床，卧式平磨——是垂直方向。

对卧式镗床——是圆周的各个方向。

机床导轨的几何精度，不仅取决于机床的制造精度，而且与机床的安装及图 a AR = AY使用时的磨损有很大关系，尤其对大型机床更是如此。

因此，为减小导轨误差对加工精度的影响，除应提高导轨的制造精度外，还应注意机床的安装精度，并提高导轨的耐磨性。

(三）传动链传动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组件相对运动的误差。

它是螺纹，齿轮，蜗轮以及其它按展成原理加工时，影响加工精度的主要因素。

当传动链中各传动组件有制造误差，装配误差（主要是装配偏心）和磨损时，就会破坏正确的运动关系，使工件产生误差。

传动链传动误差一般可用传动链末端组件的转角误差来衡量。

因为每级传递都有误差，对应有一个误差传递系数，反映在加工误差上的是末端组件的转角误差。

所以用末端组件的转角误差来衡量。

改进时的措施：减少传动链中的组件数目，缩短传动链，以减少误差来源。

提高传动组件，特别是末端传动组件的制造精度和装配精度。

因为末端传动副的影响较大。

消除间隙。

（尤其是往复运动）采用校正装置。

（参看教材P181)二.原理误差，调整误差，夹具及刀具误差(一）原理误差第三章机械加工精度9原理误差——因为在加工中采用了近似加工运动方式或近似的刀具切刃形状而产生的误差。

关于用球头刀和“行切法”在数控机床上加工曲线、曲面和采用阿基米德螺旋线或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆所产生原理误差的例子，同学们自己看教材P166 附加例子：车床上车制模数蜗杆。

传动比蜗杆螺距(Pg)机床丝杠螺距(P) _z3 *z5上式中，蜗杆螺距Pg=：n:m，II是无理数，其它都是有理数。

因此在选用挂轮Z4...ZJf，只能取小数点后4位或5位近似值计算，这样，被加工螺杆螺距必然引入近似值的误差。

这个误差就是由于采用了近似加工方式带来的。

就是原理误差。

在生产中，釆用近似的加工方法。

可使机床结构及刀具形状简化，刀具数量减少，进一步降低成本及提高生产率。

因此，只要能将误差控制在允许的范围内（小于工件公差的10%〜15%)，允许一定的原理误差是一种行之有效的方法。

Notice: (1)并不是每种加工过程都存在原理误差。

(2)原理误差和机床内传动链误差或刀具刃形制造误差所引起的加工第三章机械加工精度误差是不同的。

后者可以通过提高传动件制造精度和刀具制造精度来减小和完全消除，而前者不行。

(二）调整误差调整误差——调整刀具和工件的相对位置时，实际相对位置和正确相对位置之间的偏离。

表现：1. 刀具相对于工件加工表面的尺寸调整误差；2. 刀具相对于加工表面基准面的位置调整误差；f样件调整法1调整法有两种j P也可先样件再试切L试切调整法J样件调整法的误差主要来源于样件的制造、磨损误差、定程机构误差等。

试切调整法的误差主要来源于测量、微量进给、试切与正式切削时切削层厚度不同及人工技术水平误差。

当机床，刀具，毛坯等都已达到工艺要求的前提下，调整误差对加工精度的影响很大，是造成废品的主要因素之一。

(三）夹具误差夹具误差——来自夹具的制造误差和使用中的磨损。

它除直接影响工件的装夹精度外，还将影响夹具在机床上的安装精度和刀具的对刀精度。

一般情况下，它对加工表面的位置精度影响较大。

来源：1.各组件的制造误差。

2. 夹具的装配误差。

第三章机械加工精度3. 定位组件，对刀组件磨损引起的误差。

(四）刀具误差刀具误差——刀具制造误差（包括刃磨和磨损。

）对加工精度的影响。

随刀具种类的不同而不同。

定尺寸刀具（钻头，绞刀，拉刀，丝锥，板牙，键槽铣刀等）尺寸和形状误差，直接影响工件的尺寸和形状精度。