第七章机械加工精度

机械加工精度形考作业一、概念1、机械加工精度：答：机械加工精度是指零件在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。

2、加工误差：答：加工误差是经加工后的零件的实际几何参数与理想的几何参数偏离程度。

3、原始误差：答：工艺系统中的误差是产生零件加工误差的根源，因此把工艺系统的误差叫做原始误差。

4、加工原理误差答：加工原理误差是在加工中采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。

5、机床误差答：机床误差包括机床本身各部件的制造误差、安装误差和使用过程中的磨损。

其中对加工精度影响较大的是机床本身的制造误差，包括主轴回转运动误差、机床导轨误差和机床传动链传动误差。

6、主轴回转误差：答：实际的加工过程中，主轴回转轴心线的位置，在每一个瞬时都是变动着的，即存在运动误差。

主轴回转轴心线运动误差表现为三种形式：径向圆跳动、端面圆跳动和角度摆动。

7、内应力：答：所谓内应力，是指当外部载荷去掉以后，仍残留在工件内部的应力。

8、调整误差答：在机械加工中，由于“机床——夹具——工件——刀具”工艺系统没有调整到正确的位置，而产生的加工误差。

9、误差补偿法：答：误差补偿的方法就是人为地造出一种新的误差去抵消工艺系统中出现的关键性的原始误差。

力求使两者大小相等，方向相反。

10、均分误差法：答：将上道工序的尺寸按误差大小分为n组，使每组工件的误差缩小为原来的1/n，然后按各组调整刀具与工件的相互位置，或采用适当的定位元件以减少上道工序加工误差对本工序加工精度的影响的方法，称为均分误差法。

11、误差复映现象：答：车削一个有圆度误差的毛坯，将刀尖调整到要求的尺寸，在工件每一转过程中，背吃刀量发生变化，当车刀切至毛坯椭圆长轴时为最大背吃刀量ap1，切至椭圆端轴时为最小背吃刀量ap2，其余在椭圆长短轴之间切削，被吃刀量介于ap1与ap2之间。

因此切削力Fy也随背吃刀量ap的变化而变化，由Fymax变到Fymin，引起工艺系统中机床的相应变形为y1和y2，这样就使毛坯的圆度误差复映到加工后的工件表面。

这种现象称“误差复映”。

二、填空1、在机械加工过程中，工艺系统在切削力、夹紧力、重力、传动力、惯性力等外力的作用下会产生相应的变形，使已经调整好的刀具与工件的相对位置发生变化，使工件产生几何形状和尺寸误差。

2、车细长轴时，工件在切削力的作用下产生弹性变形而出现“让刀”现象，加工后使工件产生鼓形的形状误差。

3、在内圆磨床上用横向切入法磨内孔时，由于内圆磨头主轴的弯曲变形，而使工件孔呈锥形。

4、工艺系统在外力作用下所产生的位移变形，其大小取决于外力的大小和系统抵抗外力的能力。

5、系统抵抗变形的能力称为刚度。

工艺系统的刚度是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F y与工艺系统在该方向上的变形y之比6、工艺系统由机床、夹具、刀具及工件组成，因此工艺系统受力变形总位移是各组成部分变形位移的叠加7、当知道工艺系统的各组成部分的刚度后，就可求出整个工艺系统的刚度。

8、工艺系统中如果工件刚度相对于机床、夹具、刀具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚性不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。

9、外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。

10、镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。

刀杆变形也可按材料力学有关公式估算。

11、因夹具一般总是固定在机床上使用，故夹具可视为机床的一部分，不再单独计算受力变形导致工件加工误差。

12、目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。

13、一台车床刀架部件的实测刚度曲线，实验中历经三次加载、卸载过程。

14、分析实验曲线可知，机床部件变形与载荷不成线性关系。

15、机床部件的实际刚度远比我们按实体估算的要小。

16、一般情况下，表面愈粗糙，表面宏观几何形状误差愈大，实际接触面积愈小，接触刚度愈小。

17、材料硬度高，屈服极限也高，塑性变形就小，接触刚度就大。

18、机床部件在经过多次加载卸载之后，卸载曲线回到了加载曲线的起点D，残留变形不再产生，但此时加载曲线与卸载曲线仍不重合。

其原因在于机床部件受力变形过程中有摩擦力的作用。

19、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，这就是机床部件的变形滞后现象。

20、机床部件的变形滞后现象与摩擦力、结构阻尼因素的作用有关。

21、在机床部件中，个别薄弱零件对刚度的影响很大。

内圆磨头的轴就是内圆磨头部件刚度的薄弱环节。

22、机床部件在受力作用时，首先消除零件在受力方向上的间隙。

23、在被加工工件和刀具的刚度很大时，工艺系统的刚度主要取决于机床刚度。

24、工艺系统的刚度在沿工件轴箱的各个位置是不同的，所以加工后工件各个横截面上的直径尺寸也不相同，造成了加工后工件的形状误差（锥形、鼓形、鞍形等）。

25、在加工过程中，由于工件毛坯加工余量或材料硬度的变化，引起切削力和工艺系统受力变形的变化，因而产生工件的尺寸误差和形状误差。

26、在数控机床上，通过测量装置、数控装置和伺服驱动机构，控制刀具相对于工件的位置，从而保证工件的尺寸精度。

27、“误差复映系数”ε定量地反映了毛坯误差经过加工后减少的程度。

28、工艺系统的刚度越高，误差复映系数ε越小，即复映到工件上的误差越小。

29、经过几次进给后，误差复映系数ε降到很小数值，加工误差也就降到允许范围以内了。

30、工件在装夹过程中，如果工件刚度较低或夹紧力方向和施力点选择不当，将引起工件变形。

31、薄壁套筒装在三爪卡盘上镗孔，夹紧后筒孔产生弹性变形，虽然镗出的孔成正圆形，但松开三爪自定卡盘后，薄壁套筒弹性恢复，使孔呈三角棱圆形。

如果加一个开口过渡环，使夹紧力在薄壁套筒外均匀分布，从而减少了工件的夹紧变形。

32、减小工艺系统受力变形的途径：一是提高系统刚度，二是减小载荷及其变化，提高工艺系统中薄弱环节的刚度是最重要的措施。

33、在设计工艺装备时，应尽量减少连接面数目，并注意刚度的匹配，防止有局部低刚度环节出现。

在设计基础件、支承件时，应合理选择零件结构、截面。

34、一般地说，截面积相等时，空心截形比实心截形的刚度高，封闭的截形又比开口的截形好。

35、一般部件的刚度都是接触刚度低于实体零件的刚度，所以提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。

常用的方法是改善工艺系统主要零件接触面的配合精度，如机床导轨副、锥体与锥孔、顶尖与顶尖孔等配合面采用刮研、研磨，以提高配合表面的形状精度、减少表面粗糙度，使实际接触面增加，从而有效提高接触刚度。

36、提高接触刚度的一个措施是使接触面预加载荷，这样可消除配合面的间隙，增加接触面积，减少受力后的变形量。

此措施常用在各类轴承的调整中。

37、加工细长轴时，如改为反向走刀(从床头向尾座方向进给)，使工件从原来的轴向受压变为轴向受拉，可提高工件的刚度。

38、增加辅助支承是提高工件刚度的常用方法。

例如，加工细长轴时采用中心架或跟刀架。

39、将毛坯分组，使一次调整中加工的毛坯余量比较均匀，就能减少切削力的变化，使复映误差减少。

40、由于工艺系统热源分布的不均匀性以及各环节结构和材料的不同，使工艺系统各部分所产生的热变形即复杂又不均匀，从而破坏了刀具与工件之间正确的相对位置关系和相对运动关系。

41、工艺系统热变形对精加工影响较大。

据统计，在精加工中，由于热变形引起的加工误差占总加工误差的40%～70%；在大型零件加工中，热变形对加工精度的影响也十分显著；在自动化加工中，热变形导致加工精度不断变化。

42、内部热源主要包括:来自切削过程的切削热，它以不同的比例传给工件、刀具、切屑及周围的介质。

另一种是摩擦热，它来自机床中各运动副和动力源，如高速运动导轨副、齿轮副、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副、摩擦离合器、电动机等。

43、外部热源主要来自外部环境，如气温、阳光、取暖设备、灯光、人体等。

44、工件的热变形，是由切削热引起的，热变形的情况与加工方法和受热是否均匀有关，在车、磨外圆时工件均匀受热而产生热伸长。

45、当工件能够自由伸长时，工件的热变形主要影响尺寸精度，否则工件还会产生圆柱度误差。

加工螺纹时产生螺距误差。

46、当工件进行铣、刨、磨等平面的加工时，工件单侧受热，上下表面温升不等，从而导致工件向上凸起，中间切去的材料较多，冷却后被加工表面呈凹形。

因此必须减小温差，减少切削热的传入。

47、使刀具产生热变形的热源主要是切削热。

加工大型零件，刀具热变形往往造成几何形状误差。

如车削长轴时，可能由于刀具热伸长而产生锥体。

48、减少刀具热变形对加工精度的影响的措施有：减小刀具伸出长度；改善散热条件；改进刀具角度减小切削热；合理选用切削用量以及加工时加冷却液使刀具得到充分冷却等。

49、磨床的热变形对加工精度影响较大，一般外圆磨床的主要热源是砂轮主轴的摩擦热及液压系统的发热；而车、铣、钻、镗等机床的主要热源则是主轴箱。

主轴向轴承的摩擦热以及主轴箱中油的发热导致主轴箱及与它相连部分的床身温度升高。

50、机床运转一定时间后，各部件达到热平衡状态，变形趋于稳定。

但在此之前机床的几何精度变化不定，因此，精密加工应在机床处于热平衡状态之后进行。

51、一般车床、磨床的热平衡约需4—6小时。

为了缩短这一时间，通常有两种办法，一是让机床高速空运转，使其迅速达到热平衡；二是在机床上设置可控制的热源，来给机床局部加热，使其较快达到热平衡状态，并保持机床在整个加工过程中热平衡状态稳定。

此外，控制环境温度、改进机床结构等方法，也是控制机床热变形的有效途径。

52、在冷、热加工中，金属内部相邻的宏观或微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生内应力。

具有内应力的零件，其内部组织有强烈的倾向要恢复到一个稳定的没有内应力的状态。

在这一过程中，工件的形状逐渐变化（如翘曲变形），从而丧失其原有精度。

53、在铸、锻、焊及热处理等毛坯热加工中由于毛坯各部分受热不均匀或冷却速度不等，以及金相组织的转变都会引起金属不均匀的体积变化，从而在其内部产生较大的内应力。

54、工件经冷校直后内部产生残余应力，处于不稳定状态，若再进行切削加工，工件将重新产生弯曲变形。

55、在切削加工形成的力和热的作用下，使被加工表面产生塑性变形，也能引起内应力，并在加工后引起工件变形。

56、对于铸、锻、焊接件，常进行退火、正火或人工时效处理，以后再进行机械加工。

对重要零件，在粗加工和半精加工后还要进行相应热处理使消除力，以消除毛坯制造及加工中的内应力。

57、对精密零件粗精加工应分开；大型零件，由于粗、精加工一般安排在一个工序内进行，故粗加工后先将工件松开，使其自由变形，再以较小夹紧力夹紧工件进行精加工。

58、在半自动、自动机床和自动线上，广泛应用行程挡块、靠模及凸轮等机构来保证加工精度。