机械制造工艺课件第三章机械加工精度

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三、影响加工精度的原始误差
机械加工时，机床、刀具、夹具和工件等组成了一个工艺系统， 工艺系统的各个部分在加工过程中，应该保持严格的相对位臵关系。 由于受到许多因素的影响，系统的各个环节难免会产生一定的偏移， 使工件和刀具间相对位臵的准确性受到影响，从而引起加工误差。 原始误差即导致工艺系统各环节产生偏移的这些因素的总称。原始 误差中，有的取决于工艺系统的初始状态，有的与切削过程有关。 当原始误差的方向发生在加工表面法线方向时，引起的加工误 差最大；当原始误差的方向发生在加工表面的切线方向时，引起的 加工误差最小，一般可以忽略不计。为了便于分析原始误差对加工 精度的影响程度，我们把对加工精度影响最大的那个方向（即通过 切削刃的加工表面的法向）称为误差的敏感方向。而把对加工精度 影响最小的那个方向（即通过切削刃的加工表面的切向）则称为误 差的不敏感方向。
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一、加工原理误差
原理误差即是在加工中由于采用近似的加 工运动、近似的刀具轮廓和近似的加工方法而 产生的原始误差。 完全符合理论要求的加工方法，有时很难实 现，甚至是不可能的。这种情况下，只要能满 足零件的精度要求，就可以采用近似的方法进 行加工。这样能够使加工难度大为降低有利于 提高生产效率降低成本。
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3）定尺寸刀具法：是直接利用刀具的相应尺寸来 保证加工尺寸的方法。如用钻头钻孔，铰刀铰孔，用拉 刀、铣刀加工键槽等。加工尺寸精度的高低主要与刀具 的制造精度，安装精度和磨损及机床运动精度等因素有 关。这种加工方法加工精度稳定，生产率也高。 4）自动获得尺寸法：是利用测量装臵、调整装臵 和控制系统等组成的自动化加工系统，在加工过程中能 自动测量、补偿调整，当工件达到尺寸要求时，能自动 退回停止加工的方法。
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2. 获得零件形状精度的加工方法
（1）轨迹法：主要是依靠刀尖与工件的相对运动 轨迹来形成被加工表面的形状。如用工件回转，车刀 平行于回转轴线的直线运动来车削外圆。此法的形状 精度主要决定于成形运动的精度。 （2）成形法：是利用成形刀具刀刃的几何形状来 切削出工件形状的方法。成形法所能达到的精度主要 决定于刀具刀刃的形状精度与刀具的安装精度。 （3）展成法：是利用成形刀具与工件的展成切削 运动，由刀刃在被加工表面上的包络面来形成的成形 表面。如用滚刀来加工齿轮等。展成法所达到的精度 高低，主要取决于机床作展成运动的传动链精度与刀 具的制造精度。
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3. 获得零件相互位臵精度的方法 （1）一次安装获得法：零件在一次安装中，加 工零件有相互位臵精度要求的各个表面，从而保 证其相互位臵精度。 （2）多次安装获得法：是指零件的有关表面的 相互位臵精度是由加工表面与定位基面的位臵精 度来保证的。 影响获得相互位臵精度的因素，主要有机床精 度、夹具精度、工件的安装精度以及量具的测量 精度。
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二、工艺系统的几何误差
由于工艺系统中各组成环节的实际几何参数和位臵，相 对于理想几何参数和位臵发生偏离而引起的误差，统称为 工艺系统几何误差。工艺系统的几何误差主要是指机床、 刀具和夹具本身在制造时所产生的误差，以及在使用中产 生的磨损和调整误差。这类原始误差在加工过程开始之前 已客观存在，并在加工过程中反映到工件上。 1. 机床的几何误差 机床的几何误差包括：主轴的回转误差、导轨导向误差 和传动链的传动误差。 （1）主轴的回转误差 主轴的回转误差是指主轴实际回转中心相对于刀具或工 件的位臵精度。
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1. 与工艺系统初始状态有关的主要原始误差 （1）原理误差：加工原理上存在的误差。 （2）工艺系统几何误差：主要包括机床、刀具、夹具的 制造误差和磨损，系统调整误差，工件定位误差和夹具、 刀具安装误差等。实际上，切削加工中的原理误差也属于 几何误差，只是因为其原因特别，所以予以区分。 2. 与切削过程有关的主要原始误差 （1）工艺系统力效应产生的变形：包括系统受力变形， 工件内应力变形等。 （2）工艺系统热效应产生的变形：在系统工作中出现的 热源的影响下引起的变形。此外，环境的温度条件测量方 法和工人的技术水平等，也对加工精度有影响。
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图3-1
原始误差与加工误差的关系
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第二节
影响加工精度的因素及其控制
原始误差

加工原理误差 工件装夹误差 机床误差 工艺系统静误差 夹具误差 刀具制造误差 调整误差
工艺系统动误差 度量误差
工艺系统受力变形 工艺系统受热变形 刀具磨损 工件内应力引起的变形
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1）主轴回转误差形式可分为：轴向窜动、径 向跳动和角度摆动三种，如图3-2所示。 ①轴向窜动。轴向窜动是指瞬时主轴回转轴 线沿平均回转轴线方向的轴向运动，如图3-2（a） 所示，它主要影响工件的端面形状和轴向尺寸精 度。 ②径向跳动。径向跳动是指瞬时主轴回转轴 线平行于平均回转轴线的径向运动。如图3-2（b） 所示。它主要影响加工工件的圆度和圆柱度。
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二、获得加工工精度的方法 1. 获得尺寸精度的方法
（1）试切法：试切法就是通过试切—测量—调整— 再试切，如此多次反复来获得尺寸精度的方法。该法耗 工时，生产效率低，同时要求操作者有很高的技术水平。 因此，该法一般用于单件、小批生产中。 （2）调整法：预先按工件规定的尺寸，调整好机床、 刀具、夹具与工件的相对位臵，并在一批零件的加工过 程中始终保持这个加工位臵，来保证加工尺寸的方法。 此法的加工精度主要决定于调整精度。此法获得的尺寸 精度稳定，生产率高，故广泛应用于成批和大量生产中。
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第三章
第一节 概述
机械加工精度
第二节 影响加工精度的因素及其控制
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机械制造工艺
第一节 概述
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加工精度是加工质量的重要组成部分，它直接影响机 器的工作性能和使用寿命 。
一、机械加工精度 加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状 和位臵）与理想几何参数的符合程度。 加工精度和加工误差是从不同的角度来评定零件的几何 参数的，在实际生产中，都是用控制加工误差来保证加工精 度，加工误差小，加工精度越高，反之亦然。 零件的加工精度包含尺寸精度、形状精度和位臵精度。