影响加工精度的因素及其分析
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（2）成形车刀、成形铣刀也采用了近似的刀具轮廓。
（3）采用近似的成形运动和刀具刃形，不但可以简化机床或刀具的结 构，而且能提高生产效率和加工的经济效益。
.
（二）机床误差 来源：机床制造，磨损和安装。 机床在出厂以前都要通过机床精度检验，检验内容是机床主要零部件本身
的形状和位置误差，要求它们不超过规定的数值。 以车床为例，主要项目有： ➢ 床身导轨在垂直面和水平面内的直线度和平行度 ➢ 主轴轴线对床身导轨的平行度 ➢ 主轴的回转精度 ➢ 传动链精度 ➢ 刀架各溜板移动时，对主轴轴线的平行度和垂直度 以上各项检验是在没有切削载荷的情况下进行的，所反映的各项误差称之
为机床的静误差，包括了机床的几何误差和传动链误差。
.
评价一台机床精度的高低不能只看它在静态下的情况，还应应注意要看它 在切削载荷下的动态情况。机床静态精度是其动态精度的基础。
此外，合格的机床经过一段较长时期的使用后，由于不可避免的磨损、地 基变动和其他原因，原有精度会有不同程度的降低，并可能产生相关精度问题， 此时就需对机床进行某些项目的测量和分析。
§5.2 影响加工精度的因素及其分析
本节内容： ➢ 工艺系统及原始误差的组成 ➢ 各种误差因素分析 ➢ 保证和提高加工精度的途径
.
5.2.1 工艺系统及原始误差的组成
（1）工艺系统 机床、夹具、刀具和工件构成的完整系统。 （2）原始误差 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 复映到工件上，形成了工件的加工误差。工艺系统的误差是“因”，是根源； 加工误差是“果”，是表现，因此把工艺系统的误差称为原始误差。
机床导轨的几何精度，不但取决于它的制造精度和使用的磨损情况，而且还和机 床的安装情况有很大关系，安装这项工. 作被称为“安装水平的调整”。
（2）主轴误差 机床主轴使工件或刀具的位置基准和运动基准，它的误差直接影响着工件的加
工精度。 对主轴的要求就是在运转的情况下，它能保持轴心线的位置稳定不变，也就是
之间的位置，从而引起了工件的种种误差，称为工艺系统的动误差。还包括内应力
引起的变形。
（4）测量——测量方法和量具本身的误差，测量误差； （5）原理误差——某些表面的加工中，从加工面的形成原理中就存在着误差，称
之为原理误差。
.
综上所述，加工过程中可能出现的种种原始误差如下图所示：
与工艺系统原始状 态有关的原始误差 (几何误差)
原始 误差
与工艺过程有关的 原始误差(动误差)
原理误差
调整误差 装夹误差
工件相对于刀具静止状态下 的误差
刀具误差
夹具误差 机床误差
主轴回转误差 工件相对于
导轨导向误差 刀具运动状
传动误差
态下的误差
工艺系ຫໍສະໝຸດ Baidu受力变形（包括夹紧变形）
工艺系统受热变形
刀具磨损
测量误差
工件残余应力引起的变形
.
5.2.2 各种误差因素分析
下面着重分析机床静误差中对加工精度占举足轻重地位的导轨误差、主轴 误差和传动链误差。 （1）导轨误差
机床导轨副是机床中确定各主要部件位置关系的基准，是实现直线运动的 主要部件，其制造和装配精度是影响直线运动的主要因素，直接影响工件的加 工精度。
如，车床床身导轨在水平面内有了弯曲之后，在纵向切削过程中就可能产 生鞍形或鼓形加工误差。
.
（1）装夹——产生工件装夹误 差（设计基准与定位基准不重合 引起的定位误差和夹紧误差）；
（2）调整——调整误差和工艺 系统的静误差（机床、刀具、夹 具的制造误差）；
（3）加工——由于在加工过程中产生了切削力、切削热、摩擦等因素，工艺系系统
就产生了受力变形、热变形、刀具磨损等原始误差，影响了已调整好的工件、刀具
研究原始误差的目的——研究零件的机械加工精度，就是研究工艺系统原 始误差的物理、力学本质，掌握其基本规律，分析原始误差和加工误差之间的 定性与定量关系，这是保证和提高零件加工精度的必要理论基础。
以某工厂活塞精镗销孔工序为例，在加工时以止口定位，顶部夹紧，通过 分析可能影响工件和刀具间相互位置的种种因素，对工艺系统的原始误差做一 个全面的了解。
.
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。 1）端面圆跳动。主轴实际回转轴线沿平均回转轴线的方向作纯轴向蹿动，它对内、 外圆柱面车削影响不大。主要是在车端面时它使工件端面产生垂直度、平面度误差 和轴向尺寸精度误差，在车螺纹时它使螺距产生误差。 2）径向圆跳动。主轴实际回转轴线 相对于平均回转轴线在径向的变动 量，车削外圆时它影响被加工工件 圆柱面的圆度和圆柱度误差。
（一）原理误差 指由于采用了近似的加工方法，即近似的成形运动或近似的刀具轮
廓而产生的误差。 （1）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。
Ｏ
a）
Y
X ΔR
Ｏ
X
b）
Y
ΔR =ΔX
普通车床车削外圆
ΔY
分析导轨导向误差对加工精度的影响时，主要考虑刀具与工件在误差敏 感方向上的相对位移。 车床和磨床的床身导轨误差（根据部颁检验标准）共有三个项目：： 1）导轨在水平面内的直线度误差1。 2）导轨在垂直面内的直线度误差 2。 3）前后导轨的平行度误差（扭曲度） 3。
.
导轨在水平面与垂直面内的弯曲 （误差）
对加工精度的影响的比较：
RY
Y 2 2 R0
RX X
显然：
RX RY
说明：在垂直面内导轨的弯曲对加工精 度的影响很小，可以忽略不计；而在水平面 内同样大小的导轨弯曲就不能忽略。
总结：工艺系统原始误差方向不同，对 加工精度的影响程度也不同。对加工精度影 响最大的方向，称为误差敏感方向，一般为 已加工表面过切削点的法线方向。 .
所谓的回转精度。主轴的回转精度与制造精度（包括加工和装配精度）、受力后的 变形、随速度增加相关的散热问题等因素有关。
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。
（3）采用近似的成形运动和刀具刃形，不但可以简化机床或刀具的结 构，而且能提高生产效率和加工的经济效益。
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（二）机床误差 来源：机床制造，磨损和安装。 机床在出厂以前都要通过机床精度检验，检验内容是机床主要零部件本身
的形状和位置误差，要求它们不超过规定的数值。 以车床为例，主要项目有： ➢ 床身导轨在垂直面和水平面内的直线度和平行度 ➢ 主轴轴线对床身导轨的平行度 ➢ 主轴的回转精度 ➢ 传动链精度 ➢ 刀架各溜板移动时，对主轴轴线的平行度和垂直度 以上各项检验是在没有切削载荷的情况下进行的，所反映的各项误差称之
为机床的静误差，包括了机床的几何误差和传动链误差。
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评价一台机床精度的高低不能只看它在静态下的情况，还应应注意要看它 在切削载荷下的动态情况。机床静态精度是其动态精度的基础。
此外，合格的机床经过一段较长时期的使用后，由于不可避免的磨损、地 基变动和其他原因，原有精度会有不同程度的降低，并可能产生相关精度问题， 此时就需对机床进行某些项目的测量和分析。
§5.2 影响加工精度的因素及其分析
本节内容： ➢ 工艺系统及原始误差的组成 ➢ 各种误差因素分析 ➢ 保证和提高加工精度的途径
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5.2.1 工艺系统及原始误差的组成
（1）工艺系统 机床、夹具、刀具和工件构成的完整系统。 （2）原始误差 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 复映到工件上，形成了工件的加工误差。工艺系统的误差是“因”，是根源； 加工误差是“果”，是表现，因此把工艺系统的误差称为原始误差。
机床导轨的几何精度，不但取决于它的制造精度和使用的磨损情况，而且还和机 床的安装情况有很大关系，安装这项工. 作被称为“安装水平的调整”。
（2）主轴误差 机床主轴使工件或刀具的位置基准和运动基准，它的误差直接影响着工件的加
工精度。 对主轴的要求就是在运转的情况下，它能保持轴心线的位置稳定不变，也就是
之间的位置，从而引起了工件的种种误差，称为工艺系统的动误差。还包括内应力
引起的变形。
（4）测量——测量方法和量具本身的误差，测量误差； （5）原理误差——某些表面的加工中，从加工面的形成原理中就存在着误差，称
之为原理误差。
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综上所述，加工过程中可能出现的种种原始误差如下图所示：
与工艺系统原始状 态有关的原始误差 (几何误差)
原始 误差
与工艺过程有关的 原始误差(动误差)
原理误差
调整误差 装夹误差
工件相对于刀具静止状态下 的误差
刀具误差
夹具误差 机床误差
主轴回转误差 工件相对于
导轨导向误差 刀具运动状
传动误差
态下的误差
工艺系ຫໍສະໝຸດ Baidu受力变形（包括夹紧变形）
工艺系统受热变形
刀具磨损
测量误差
工件残余应力引起的变形
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5.2.2 各种误差因素分析
下面着重分析机床静误差中对加工精度占举足轻重地位的导轨误差、主轴 误差和传动链误差。 （1）导轨误差
机床导轨副是机床中确定各主要部件位置关系的基准，是实现直线运动的 主要部件，其制造和装配精度是影响直线运动的主要因素，直接影响工件的加 工精度。
如，车床床身导轨在水平面内有了弯曲之后，在纵向切削过程中就可能产 生鞍形或鼓形加工误差。
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（1）装夹——产生工件装夹误 差（设计基准与定位基准不重合 引起的定位误差和夹紧误差）；
（2）调整——调整误差和工艺 系统的静误差（机床、刀具、夹 具的制造误差）；
（3）加工——由于在加工过程中产生了切削力、切削热、摩擦等因素，工艺系系统
就产生了受力变形、热变形、刀具磨损等原始误差，影响了已调整好的工件、刀具
研究原始误差的目的——研究零件的机械加工精度，就是研究工艺系统原 始误差的物理、力学本质，掌握其基本规律，分析原始误差和加工误差之间的 定性与定量关系，这是保证和提高零件加工精度的必要理论基础。
以某工厂活塞精镗销孔工序为例，在加工时以止口定位，顶部夹紧，通过 分析可能影响工件和刀具间相互位置的种种因素，对工艺系统的原始误差做一 个全面的了解。
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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。 1）端面圆跳动。主轴实际回转轴线沿平均回转轴线的方向作纯轴向蹿动，它对内、 外圆柱面车削影响不大。主要是在车端面时它使工件端面产生垂直度、平面度误差 和轴向尺寸精度误差，在车螺纹时它使螺距产生误差。 2）径向圆跳动。主轴实际回转轴线 相对于平均回转轴线在径向的变动 量，车削外圆时它影响被加工工件 圆柱面的圆度和圆柱度误差。
（一）原理误差 指由于采用了近似的加工方法，即近似的成形运动或近似的刀具轮
廓而产生的误差。 （1）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。
Ｏ
a）
Y
X ΔR
Ｏ
X
b）
Y
ΔR =ΔX
普通车床车削外圆
ΔY
分析导轨导向误差对加工精度的影响时，主要考虑刀具与工件在误差敏 感方向上的相对位移。 车床和磨床的床身导轨误差（根据部颁检验标准）共有三个项目：： 1）导轨在水平面内的直线度误差1。 2）导轨在垂直面内的直线度误差 2。 3）前后导轨的平行度误差（扭曲度） 3。
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导轨在水平面与垂直面内的弯曲 （误差）
对加工精度的影响的比较：
RY
Y 2 2 R0
RX X
显然：
RX RY
说明：在垂直面内导轨的弯曲对加工精 度的影响很小，可以忽略不计；而在水平面 内同样大小的导轨弯曲就不能忽略。
总结：工艺系统原始误差方向不同，对 加工精度的影响程度也不同。对加工精度影 响最大的方向，称为误差敏感方向，一般为 已加工表面过切削点的法线方向。 .
所谓的回转精度。主轴的回转精度与制造精度（包括加工和装配精度）、受力后的 变形、随速度增加相关的散热问题等因素有关。
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。