机加工质量分析

第6章机械加工质量技术分析

重点：影响机械加工精度的因素

难点：加工误差的统计分析

机械加工精度

随着机器速度、负载的增高以及自动化生产的需要，对机器性能的要求也不断提高，因此保证机器零件具有更高的加工精度也越显得重要。我们在实际生产中经常遇到和需要解决的工艺问题，多数也是加工精度问题。

研究机械加工精度的目的是研究加工系统中各种误差的物理实质，掌握其变化的基本规律，分析工艺系统中各种误差与加工精度之间的关系，寻求提高加工精度的途径，以保征零件的机械加工质量，机械加工精度是本课程的核心内容之一。

一、机械加工精度概述

（一）、加工精度与加工误差

1、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。符合程度越高，加工精度越高。一般机械加工精度是在零件工作图上给定的，其包括：1）零件的尺寸精度：加工后零件的实际尺寸与零件理想尺寸相符的程度。

2）零件的形状精度：加工后零件的实际形状与零件理想形状相符的程度。

3）零件的位置精度：加工后零件的实际位置与零件理想位置相符的程度。

2、获得加工精度的方法：

1）试切法：即试切--测量--再试切--直至测量结果达到图纸给定要求的方法。

2）定尺寸刀具法：用刀具的相应尺寸来保证加工表面的尺寸。

3）调整法：按零件规定的尺寸预先调整好刀具与工件的相对位置来保证加工表面尺寸的方法。

3、加工误差：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。加工误差的大小表示了加工精度的高低。生产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。

4、误差的敏感方向：加工误差对加工精度影响最大的方向，为误差的敏感方向。例如：车削外圆柱面，加工误差敏感方向为外圆的直径方向。

（二）、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。

（三）、研究机械加工精度的方法—因素分析法和统计分析法。

因素分析法：通过分析、计算或实验、测试等方法，研究某一确定因素对加工精度的影响。一般不考虑其它因素的同时作用，主要是分析各项误差单独的变化规律；

统计分析法：运用数理统计方法对生产中一批工件的实测结果进行数据处理，用以控制工艺过程的正常进行。主要是研究各项误差综合的变化规律，只适合于大批、大量的生产条件。

（四）、原始误差

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。

工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。工艺系统的原始误差主要有：

1、加工前的误差（原理误差、调整误差、工艺系统的几何误差、定位误差）

2、加工过程中的误差（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）

3、加工后的误差（工件内应力重新分布引起的变形以及、测量误差）等。

二、影响加工误差的因素

（一）加工原理误差：

定义：由于采用近似的加工运动或近似的刀具轮廓所产生的加工误差，为加工原理误差。

（1）采用近似的刀具轮廓形状：例如：模数铣刀铣齿轮。

（2）采用近似的加工运动：例如：车削蜗杆时，由于蜗杆螺距Pg=πm，而π=…，是无理数，所以螺距值只能用近似值代替。因而，刀具与工件之间的螺旋轨迹是近似的加工运动。

（二）机床调整误差：

机床调整：是指使刀具的切削刃与定位基准保持正确位置的过程。

（1）进给机构的调整误差：主要指进刀位置误差；

（2）定位元件的位置误差：使工件与机床之间的位置不正确，而产生误差；

（3）模板（或样板）的制造误差：使对刀不准确。

（三）装夹误差：

定义：工件在装夹过程中产生的误差，为装夹误差。装夹误差包括定位误差和夹紧误差。

定位误差是指一批工件采用调整法加工时因定位不正确而引起的尺寸或位置的最大变动量。定位误差由基准不重合误差和定位副制造不准确误差造成。

1、基准不重合误差

在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。一般情况下，工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工（或测量）时的定位基准（或测量基准），如果所选用的定位基准（或测量基准）与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。

定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差，只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。

2、定位副制造不准确误差

工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸（或位置）都允许在分别规定的公差范围内变动。同时，工件上的定位基准面也会有制造误差。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。

基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。

（四）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。

1）主轴回转误差