【精品课件】机械制造工艺学第三章机械加工精度
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断加工误差的性质，从而找出产生误差的原 因。 3、实际生产中，两种方法结合应用。
第二节 工艺系统的几何精度对加工精度的影 响
一、加工原理误差 1、近似的切削成形运动 例如：数控插补原理：直线或圆弧逼近曲线的
加工，数控铣床上用球头铣刀加工曲面（行 切法）（图3－3） 2、近似的切削刀形状 例如：滚齿刀具 3、近似的计算
例如：自动或半自动磨床，
取决于自动检测装置精度和自动反馈控制系统 控制精度。
三、机床误差 例如：铣床的精度检验项目有多项
（一）机床导轨导向误差（来源于加工，装配， 安装，磨损，温度等）
1、导向误差（直线度，扭曲度及偏离，平行， 垂直等）
例车床直线度（图3－5） 1）在水平面内的直线度 △Y （图3－6a）
原始误差——工艺系统偏离理想位置产生的误差。 1、几何误差——工艺系统初始状态的误差（加工前）
A、静态误差 A、静态误差 B、动态误差
B、运动误差 2、动（效应）误差——切削过程的物理因素所产生的误差（受力，受热，磨损等） A．加工过程中 B．加工后
2、动（效应）误差——切削过程的物理因素 所产生的误差（受力，受热，磨损等） A．加工过程中 B．加工后
R02 2 2R0 cos R0
cos 2
2R0
当 0 时， Rmax
当 900
时，
R m in
2
2 R0
2 （忽略了2 R 0
）
（当δ很小时，△Rmin可忽略）
四、研究加工精度的方法 1、单因素分析法：分析某一原始误差对加工
精度的影响。 通过分析计算，测量，实验等方法。 2、统计分析法： 对一批工件测量，并对测量数据进行处理，判
若点P随σ沿j、k平移， 绕坐标i′j′k′转动α，β，γ角，则P点位
置变化，产生加工误差。 其中： △yt ，△zt——由与i轴的偏离而造成（导轨与
主轴轴线在水平、垂直面内平行度误差）。 α——由扭曲造成 β——由垂直面内直线度造成 γ——由水平面内直线度造成
（图3－10），其中
x x1
:y y1 cosz1sin z y1sinz1 cos
Ry y
（设车刀刀夹中心与工件轴或等高） 2）在垂直面内的直线度△Z （图3－6b）
(R R z)2 R 2 Z 2
忽略 R项Z2
RZ
Z 2 2R
R ∵
R＜ ＜ 百度文库y Z
∴ Z RZ＜ ＜ Ry
可以忽略
（3）扭曲误差
与机床导轨结构及主轴中心高有关（图3－7）
RYrHH
B
（4）导轨与主轴轴线相互位置误差 水平面内平行度误差 车——锥度 镗——椭圆 垂直内平行度误差 车（度）—双曲线 镗——椭圆 图3-9
通常i轴与主轴平行或垂直
直角坐标系 1o 1;i1,j1,k1——与滑板固连 直角坐标系 o;i,j,k——滑板上的参考坐
标系。随滑板平移时，各坐标轴方向始终与导
轨固连各坐标轴方向一致。
设：刀具或工件
上的任意点： P ( x ,y ,z )( x 1 ,,y 1 ,z 1 )( x , ,y ,z )
（5）减少导轨误差的措施 设计：结构、材料、热处理方式、润滑方式、
防护装置等。 制造：时效处理、表面待火年理、精度工序等。 调整：调间隙、调水平等。 使用：地基、安装、维护（清洗、防锈、润滑）
2．导轨误差的理论分析方法 滑板在导轨上运动，导向：限制了5个自由度。 坐标系的建立：
直角坐标系： o,i,j,k——与导轨固连
第三章机械加工精度
第一节 概述 1、机械产品的质量
取决于零部件的加工质量，产品的装配质量。 2、零件的加工质量
1）几何形状——加工精度、表面粗糙度 2）物理性能——硬度、强度、韧性、耐磨 性等。 3）化学性能——耐磨蚀性能。 4）其它性能
机械加工精度： 尺寸、形状、位置
加工精度与加工误差： 加工的大小，表明加工精度的高低。 加工精度与设计精度、生产效率、加工成本
二、调整误差 尺寸精度的获得方法 （一）试切法（如车外圆的5个步骤：开车对 刀；右退出车刀；进刀；走刀切削1-3mm；退 出车刀；测量；按尺寸进刀；走刀切削。） 试切法引起调整误差的因素 1、测量误差：量具，测量方法，使用条件等。 2、机床进绘机构的位移误差 3、切削状态不同产生的误差。例如：刀尖的 圆角影响。
例：精镗活塞销孔工序的原始误差。（图3－1）
三、误差敏感方向 在误差敏感方向上系统原始误差对加工精度
的影响最大。 例如：车削外圆时，刀尖在工件法向方向上的
误差δ，引起最大加工误差△R 。 （图3－2）
R OA OA
R02 2 2R0 cos R0 cos 2
2R0
分析：
R OA OA
有关。 加工精度与工艺系统精度（原始误差）。
工艺系统——由机床、夹具、刀具、工件组成 的统一体。
设计精度：由零件工作图上的尺寸，形状，位 置公差确定。
二、影响机械加工精度的因素（原始误差分析）
原始误差——工艺系统偏离理想位置产生的误 差。
1、几何误差——工艺系统初始状态的误差 （加工前） 二、影响机械加工精度的因素（原始误差分析）
当α、β、γ值很小时，近似有： sin,sin,sin
cos 1,cos1,cos 1
0
得：
1
E
1
1
P点的线位移误差（由转角误差引起的）为：
xr x x1
yryy1rr11 E1 rr1EIr1
zr z z1
I——单位矩阵 综合△xt(进给误差)、△yt、△z t和转角引起的
（二）调整法 如车台阶长度时的位置调整
引起调整误差的因素 1、定程机构误差
液压死挡铁＜0.01(精度高) 电气行程开关＜0.01（灵敏度）
2、样件或样板误差 3、测量有限试件造成误差
（三）其它方法 1、定尺寸刀具法
例如：钻孔，铰孔，浮动镗等
取决于刀具的相关尺寸精度（与刀具制造，安 装，磨损有关） 2、自动控制法
转角误差计算
x 1 0
y
0
cos
z 0 sin
x1
E
i
y
1
z1
0 x1
sin
y1
cos z1
Ei ——坐标变换矩阵
记列矩阵：rx y zT r1x1 y1 z1T
则： rEir1
同理：有 E j ， Ek
Ei
当σ1旋转α、β、γ时
有： r Ei Ej Ek r1 Er1 式中：E Ei Ej Ek
第二节 工艺系统的几何精度对加工精度的影 响
一、加工原理误差 1、近似的切削成形运动 例如：数控插补原理：直线或圆弧逼近曲线的
加工，数控铣床上用球头铣刀加工曲面（行 切法）（图3－3） 2、近似的切削刀形状 例如：滚齿刀具 3、近似的计算
例如：自动或半自动磨床，
取决于自动检测装置精度和自动反馈控制系统 控制精度。
三、机床误差 例如：铣床的精度检验项目有多项
（一）机床导轨导向误差（来源于加工，装配， 安装，磨损，温度等）
1、导向误差（直线度，扭曲度及偏离，平行， 垂直等）
例车床直线度（图3－5） 1）在水平面内的直线度 △Y （图3－6a）
原始误差——工艺系统偏离理想位置产生的误差。 1、几何误差——工艺系统初始状态的误差（加工前）
A、静态误差 A、静态误差 B、动态误差
B、运动误差 2、动（效应）误差——切削过程的物理因素所产生的误差（受力，受热，磨损等） A．加工过程中 B．加工后
2、动（效应）误差——切削过程的物理因素 所产生的误差（受力，受热，磨损等） A．加工过程中 B．加工后
R02 2 2R0 cos R0
cos 2
2R0
当 0 时， Rmax
当 900
时，
R m in
2
2 R0
2 （忽略了2 R 0
）
（当δ很小时，△Rmin可忽略）
四、研究加工精度的方法 1、单因素分析法：分析某一原始误差对加工
精度的影响。 通过分析计算，测量，实验等方法。 2、统计分析法： 对一批工件测量，并对测量数据进行处理，判
若点P随σ沿j、k平移， 绕坐标i′j′k′转动α，β，γ角，则P点位
置变化，产生加工误差。 其中： △yt ，△zt——由与i轴的偏离而造成（导轨与
主轴轴线在水平、垂直面内平行度误差）。 α——由扭曲造成 β——由垂直面内直线度造成 γ——由水平面内直线度造成
（图3－10），其中
x x1
:y y1 cosz1sin z y1sinz1 cos
Ry y
（设车刀刀夹中心与工件轴或等高） 2）在垂直面内的直线度△Z （图3－6b）
(R R z)2 R 2 Z 2
忽略 R项Z2
RZ
Z 2 2R
R ∵
R＜ ＜ 百度文库y Z
∴ Z RZ＜ ＜ Ry
可以忽略
（3）扭曲误差
与机床导轨结构及主轴中心高有关（图3－7）
RYrHH
B
（4）导轨与主轴轴线相互位置误差 水平面内平行度误差 车——锥度 镗——椭圆 垂直内平行度误差 车（度）—双曲线 镗——椭圆 图3-9
通常i轴与主轴平行或垂直
直角坐标系 1o 1;i1,j1,k1——与滑板固连 直角坐标系 o;i,j,k——滑板上的参考坐
标系。随滑板平移时，各坐标轴方向始终与导
轨固连各坐标轴方向一致。
设：刀具或工件
上的任意点： P ( x ,y ,z )( x 1 ,,y 1 ,z 1 )( x , ,y ,z )
（5）减少导轨误差的措施 设计：结构、材料、热处理方式、润滑方式、
防护装置等。 制造：时效处理、表面待火年理、精度工序等。 调整：调间隙、调水平等。 使用：地基、安装、维护（清洗、防锈、润滑）
2．导轨误差的理论分析方法 滑板在导轨上运动，导向：限制了5个自由度。 坐标系的建立：
直角坐标系： o,i,j,k——与导轨固连
第三章机械加工精度
第一节 概述 1、机械产品的质量
取决于零部件的加工质量，产品的装配质量。 2、零件的加工质量
1）几何形状——加工精度、表面粗糙度 2）物理性能——硬度、强度、韧性、耐磨 性等。 3）化学性能——耐磨蚀性能。 4）其它性能
机械加工精度： 尺寸、形状、位置
加工精度与加工误差： 加工的大小，表明加工精度的高低。 加工精度与设计精度、生产效率、加工成本
二、调整误差 尺寸精度的获得方法 （一）试切法（如车外圆的5个步骤：开车对 刀；右退出车刀；进刀；走刀切削1-3mm；退 出车刀；测量；按尺寸进刀；走刀切削。） 试切法引起调整误差的因素 1、测量误差：量具，测量方法，使用条件等。 2、机床进绘机构的位移误差 3、切削状态不同产生的误差。例如：刀尖的 圆角影响。
例：精镗活塞销孔工序的原始误差。（图3－1）
三、误差敏感方向 在误差敏感方向上系统原始误差对加工精度
的影响最大。 例如：车削外圆时，刀尖在工件法向方向上的
误差δ，引起最大加工误差△R 。 （图3－2）
R OA OA
R02 2 2R0 cos R0 cos 2
2R0
分析：
R OA OA
有关。 加工精度与工艺系统精度（原始误差）。
工艺系统——由机床、夹具、刀具、工件组成 的统一体。
设计精度：由零件工作图上的尺寸，形状，位 置公差确定。
二、影响机械加工精度的因素（原始误差分析）
原始误差——工艺系统偏离理想位置产生的误 差。
1、几何误差——工艺系统初始状态的误差 （加工前） 二、影响机械加工精度的因素（原始误差分析）
当α、β、γ值很小时，近似有： sin,sin,sin
cos 1,cos1,cos 1
0
得：
1
E
1
1
P点的线位移误差（由转角误差引起的）为：
xr x x1
yryy1rr11 E1 rr1EIr1
zr z z1
I——单位矩阵 综合△xt(进给误差)、△yt、△z t和转角引起的
（二）调整法 如车台阶长度时的位置调整
引起调整误差的因素 1、定程机构误差
液压死挡铁＜0.01(精度高) 电气行程开关＜0.01（灵敏度）
2、样件或样板误差 3、测量有限试件造成误差
（三）其它方法 1、定尺寸刀具法
例如：钻孔，铰孔，浮动镗等
取决于刀具的相关尺寸精度（与刀具制造，安 装，磨损有关） 2、自动控制法
转角误差计算
x 1 0
y
0
cos
z 0 sin
x1
E
i
y
1
z1
0 x1
sin
y1
cos z1
Ei ——坐标变换矩阵
记列矩阵：rx y zT r1x1 y1 z1T
则： rEir1
同理：有 E j ， Ek
Ei
当σ1旋转α、β、γ时
有： r Ei Ej Ek r1 Er1 式中：E Ei Ej Ek