第二章加工质量.pptx
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河南科技大学 机械设计专业试用 魏冰阳主讲
第四章 机械加工质量
§1机械加工质量概述 §2产生加工误差的主要因素 §3表面质量的形成及影响因素 §4加工质量对机器零件使用性能的影响
本章提要
机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。机器零件 的加工质量一般用机械加工精度和加工表面质量两个重要 指标表示，它的高低将直接影响整台机器的使用性能和寿 命。本章研究机械加工精度的问题。
加工精度和加工误差是从两种观点来评定零件几何参 数，所谓保证和提高加工精度问题就是限制和降低加工误 差问题。
研究机械加工精度的方法
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
三、获得工件形状精度的方法 获得工件形状精度的方法有：轨迹法、成形法、展成法
加工精度和加工误差
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。
影响加工精度的因素及其分析
若原始误差是在加工前已存在，即在无切削负荷的情况 下检验的，称为工艺系统静误差；若在有切削负荷情况下产 生的则称为工艺系统动误差。 原理误差：是指由于采用了近似的成形运动、近似的刀刃形 状等原因而产生的加工误差。 测量误差：是工件的测量尺寸与实际尺寸的差值。加工一般 精度的零件时，可占工序尺寸公差的1/5～1/10；加工精密零 件时，可占工序尺寸公差的1/3左右。
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。
工件的装夹与获得加工精度的方法
一、位置精度的获得方法——装夹 装夹有三种主要的方法：直接装夹、找正装夹、夹具装夹 二、获得工件尺寸精度的方法
获得工件尺寸精度的方法有：试切法、调整法、定 尺寸刀具法、自动控制法
1.2 零件加工质量的构成
• 1) 加工精度: • 尺寸精度, • 形状精度, • 位置精度; • 2) 表面质量: • 表面粗糙度及波度，
表层物理机械性能。 见零件加工质量列表
ຫໍສະໝຸດ Baidu
二 产生加工误差的主要因素
• 由机床-夹具-刀具-工件构成一个完整的加工系 统，称为工艺系统。工艺系统的各因素，加工 过程中可能会以不同的形式、程度反映在工件 上，形成加工误差，称为原始误差。
双曲面回转体， 半径方向的误差为
r
r02
x2b2 L2
r0
4.1 机床误差
（三）机床主轴旋转时轴线位置的变化
• 主轴回转轴线的运动误差
可以分解为三种形式： 径向圆跳动；
a）径向圆跳动
端面圆跳动； 倾角摆动。
b）端面圆跳动
c）倾角摆动 主轴回转误差基本形式
4.1 机床误差
主轴径向跳动
径向跳动:主轴回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变 动量。车外圆时它使加工面产生圆度和圆柱度误差 。
1:1反映到工件圆柱度误差上； 1:2反映到直径误差 2）车床导轨在垂直面内直线度误差 影响较小
y z2 d
4.1 机床误差
（一）机床刀轨的直线度 1）车床导轨在水平面内直线度误差
1:1反映到工件圆柱度误差上； 1:2反映到直径误差
4.1 机床误差
（一）机床刀轨的直线度 2）车床导轨在垂直面内直线度误差
• 产生加工误差的工艺因素可概括为七个方面， 即：工艺系统的制造精度与磨损、原理误差、 安装误差、工艺系统的受力变形、工艺系统的 受热变形、调整误差和度量误差。
加工精度和加工误差
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。
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。
影响加工精度的因素及其分析
在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位 置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置的 关系。零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成 的系统中进行的。该系统即为工艺系统。
工艺系统存在的误差称之为原始误差；原始误差是造成 加工误差的根源。
原始误差的存在，使工艺系统各组成部分之间的位置关 系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加 工误差。
影响较小
y z2 d
4.1 机床误差
（二）机床主轴轴线与导轨平行度 （1）水平面内不平行，引起加工误差大,工件呈
锥体,锥度误差为 K=2a/L
例如，平行度误差a=0.03/300 mm 长度L=50mm的零件,产生直径误差
d 2 0.03 50 0.01mm 300
4.1 机床误差
（二）机床主轴轴线与导轨平行度 （2）垂直面内不平行，引起加工误差小,工件呈
影响加工精度的因素及其分析
加工原理误差
机床误差
工艺系统静误差 夹具误差
工件装夹误差
刀具制造误差
原
始 调整误差 误 差
工艺系统受力变形
工艺系统动误差
工艺系统热变形
刀具磨损
测量误差
残余应力引起变形
加工前
加工中 加工后
影响加工精度的因素及其分析
4.1 机床误差
（一）机床刀轨的直线度 1）车床导轨在水平面内直线度误差
产生径向圆跳动误差的主要原因有：主轴支承轴颈的圆度 误差、轴承工作表面的圆度误差等。
车削或镗削圆柱面时将会造成圆柱度误差，但对加工精度 的影响不同。
4.1 机床误差
对于刀具回转类机床，如钻床、铣 镗床等，切削力的方向随旋转方向改变 ，此时，主轴的支承轴颈的圆度误差影 响较小，而轴承孔圆度误差影响较大。
本章讨论的内容有机械加工精度的基本概念、影响加工 精度的因素、加工误差的综合分析及提高加工精度的途 径四个方面。
一 机械加工质量概述
1.1 产品质量的概念 ➢ 产品质量，通常是指产品功能及其可靠性的
优劣程度。是人们对产品满意程度的总体评价。 ➢ 机械产品质量，实质上是指机械产品在其全
寿命周期表现出的优劣程度。也就是说，机械 产品质量本身，已经涵盖了产品的设计、制造、 销售、使用、服务、报废全过程。而机械加工 质量，则是指零件机械加工的优劣程度。
第四章 机械加工质量
§1机械加工质量概述 §2产生加工误差的主要因素 §3表面质量的形成及影响因素 §4加工质量对机器零件使用性能的影响
本章提要
机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。机器零件 的加工质量一般用机械加工精度和加工表面质量两个重要 指标表示，它的高低将直接影响整台机器的使用性能和寿 命。本章研究机械加工精度的问题。
加工精度和加工误差是从两种观点来评定零件几何参 数，所谓保证和提高加工精度问题就是限制和降低加工误 差问题。
研究机械加工精度的方法
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
三、获得工件形状精度的方法 获得工件形状精度的方法有：轨迹法、成形法、展成法
加工精度和加工误差
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。
影响加工精度的因素及其分析
若原始误差是在加工前已存在，即在无切削负荷的情况 下检验的，称为工艺系统静误差；若在有切削负荷情况下产 生的则称为工艺系统动误差。 原理误差：是指由于采用了近似的成形运动、近似的刀刃形 状等原因而产生的加工误差。 测量误差：是工件的测量尺寸与实际尺寸的差值。加工一般 精度的零件时，可占工序尺寸公差的1/5～1/10；加工精密零 件时，可占工序尺寸公差的1/3左右。
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。
工件的装夹与获得加工精度的方法
一、位置精度的获得方法——装夹 装夹有三种主要的方法：直接装夹、找正装夹、夹具装夹 二、获得工件尺寸精度的方法
获得工件尺寸精度的方法有：试切法、调整法、定 尺寸刀具法、自动控制法
1.2 零件加工质量的构成
• 1) 加工精度: • 尺寸精度, • 形状精度, • 位置精度; • 2) 表面质量: • 表面粗糙度及波度，
表层物理机械性能。 见零件加工质量列表
ຫໍສະໝຸດ Baidu
二 产生加工误差的主要因素
• 由机床-夹具-刀具-工件构成一个完整的加工系 统，称为工艺系统。工艺系统的各因素，加工 过程中可能会以不同的形式、程度反映在工件 上，形成加工误差，称为原始误差。
双曲面回转体， 半径方向的误差为
r
r02
x2b2 L2
r0
4.1 机床误差
（三）机床主轴旋转时轴线位置的变化
• 主轴回转轴线的运动误差
可以分解为三种形式： 径向圆跳动；
a）径向圆跳动
端面圆跳动； 倾角摆动。
b）端面圆跳动
c）倾角摆动 主轴回转误差基本形式
4.1 机床误差
主轴径向跳动
径向跳动:主轴回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变 动量。车外圆时它使加工面产生圆度和圆柱度误差 。
1:1反映到工件圆柱度误差上； 1:2反映到直径误差 2）车床导轨在垂直面内直线度误差 影响较小
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4.1 机床误差
（一）机床刀轨的直线度 1）车床导轨在水平面内直线度误差
1:1反映到工件圆柱度误差上； 1:2反映到直径误差
4.1 机床误差
（一）机床刀轨的直线度 2）车床导轨在垂直面内直线度误差
• 产生加工误差的工艺因素可概括为七个方面， 即：工艺系统的制造精度与磨损、原理误差、 安装误差、工艺系统的受力变形、工艺系统的 受热变形、调整误差和度量误差。
加工精度和加工误差
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。
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。
影响加工精度的因素及其分析
在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位 置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置的 关系。零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成 的系统中进行的。该系统即为工艺系统。
工艺系统存在的误差称之为原始误差；原始误差是造成 加工误差的根源。
原始误差的存在，使工艺系统各组成部分之间的位置关 系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加 工误差。
影响较小
y z2 d
4.1 机床误差
（二）机床主轴轴线与导轨平行度 （1）水平面内不平行，引起加工误差大,工件呈
锥体,锥度误差为 K=2a/L
例如，平行度误差a=0.03/300 mm 长度L=50mm的零件,产生直径误差
d 2 0.03 50 0.01mm 300
4.1 机床误差
（二）机床主轴轴线与导轨平行度 （2）垂直面内不平行，引起加工误差小,工件呈
影响加工精度的因素及其分析
加工原理误差
机床误差
工艺系统静误差 夹具误差
工件装夹误差
刀具制造误差
原
始 调整误差 误 差
工艺系统受力变形
工艺系统动误差
工艺系统热变形
刀具磨损
测量误差
残余应力引起变形
加工前
加工中 加工后
影响加工精度的因素及其分析
4.1 机床误差
（一）机床刀轨的直线度 1）车床导轨在水平面内直线度误差
产生径向圆跳动误差的主要原因有：主轴支承轴颈的圆度 误差、轴承工作表面的圆度误差等。
车削或镗削圆柱面时将会造成圆柱度误差，但对加工精度 的影响不同。
4.1 机床误差
对于刀具回转类机床，如钻床、铣 镗床等，切削力的方向随旋转方向改变 ，此时，主轴的支承轴颈的圆度误差影 响较小，而轴承孔圆度误差影响较大。
本章讨论的内容有机械加工精度的基本概念、影响加工 精度的因素、加工误差的综合分析及提高加工精度的途 径四个方面。
一 机械加工质量概述
1.1 产品质量的概念 ➢ 产品质量，通常是指产品功能及其可靠性的
优劣程度。是人们对产品满意程度的总体评价。 ➢ 机械产品质量，实质上是指机械产品在其全
寿命周期表现出的优劣程度。也就是说，机械 产品质量本身，已经涵盖了产品的设计、制造、 销售、使用、服务、报废全过程。而机械加工 质量，则是指零件机械加工的优劣程度。