加工误差分析课件

任务2：工艺系统的几何误差
ΔR d R R＋ Δ 导轨垂直面直线度
ΔZ
R
ΔZ
垂直平面
导轨在垂直面内直线度误差
任务2：工艺系统的几何误差
(2)导轨在水平面内的直线度误差 卧式车床或外圆磨床的导轨水平面内有直线度误差△Y，将 使刀尖的直线运动轨迹产生同样的直线度误差ΔY，由于是误差 对平面磨床和龙门刨床，导轨水平方向为误差非敏感方向， 加工误差可忽略。
任务2：工艺系统的几何误差
镗削加工：镗刀回转，工件不转 假设由于主轴的纯径向跳动而使轴线在y坐标方向作简谐运 动，其频率与主轴转速相同，简谐幅值为A； 则: Y = Acosφ （ φ＝ωt） 且主轴中心偏移最大（等于A）时，镗刀尖正好通过水平位臵1处。 当镗刀转过一个φ角时（位臵1’），刀尖轨迹的水平分量和 垂直分量分别计算得： y=Acosφ+Rcosφ=(A+R)cosφ Z=Rsinφ 将上两式平方相加得: y2/(A+R)2+Z2/R2=1 表明此时镗出的孔为椭圆形。
学习情境六：机械制造质量分析
【教学目的和要求】 了解机械加工质量的相关概念，掌握影响机 械加工质量的因素和规律。初步具备能够理论
联系实际分析械加工精度和表面质量问题的能
力。
【教学重点、难点】
本课题教学重点是原始误差对加工精度的
影响，影响表面质量的工艺因素，保证零件
加工精度和提高表面质量的措施。难点是深
j 1
任务2：工艺系统的几何误差
3、工艺系统其它几何误差
如普通车刀、单刃镗刀和面铣刀等）的制 造误差对加工精度没有直接影响，但磨损后对 工件尺寸或形状精度有一定影响
一般刀具 （1） 定尺寸刀具 刀具 误差 成形刀具
定尺寸刀具（如钻头、铰刀、圆孔拉刀等） 的尺寸误差直接影响被加工工件的尺寸精度。 刀具的安装和使用不当，也会影响加工精度。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
4、加工精度与加工成本和生产效率的关系 一般地，加工精度要求↑ ，加工成本↑ ，生产效率↓ 。 5、研究加工精度的目的 研究加工精度的目的、就是弄清各种原始误差对加工精 度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以获得预期的加 工精度，必要时能指出进一步提高加工精度的途径。

因素分析法 统计分析法
在实际生产中，常常结合起来应用。一是先用统计分析法寻找误差 的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分
析法进行分析、试验，以便迅速、有效地找出影响加工精度的主要原
因。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
工艺系统的几何误差
影 响 加 工 精 度 的 主 要 因 素
任务2：工艺系统的几何误差
（3）影响主轴回转精度的主要因素 一是主轴轴颈与支承座孔的圆度误差，波度和同 轴度、止推面或轴肩与回转轴线的垂直度误差。 二是滑动轴承轴颈和轴承孔的圆度、波度和同轴 度、端面与回转轴线的垂直度；或滚动轴承滚道的 圆度、波度、滚动体的圆度误差和尺寸误差，滚道 与轴承内孔的同轴度误差;轴承间隙及止推滚动轴 承的滚道与回转轴线的垂直度误差等。
敏感方向，工件的加工误差△R＝△Y，造成零件的圆柱度误差。
任务2：工艺系统的几何误差
导轨水平面内直线度
水平面
ΔY
ΔR
D
o
ΔY
导轨在水平面内直线度误差
任务2：工艺系统的几何误差
(3) 前后导轨的平行度(扭曲) 当卧式车床或外圆磨床的前后导轨存在平行度误差(扭 曲)时，刀具和工件之间的相对位臵发生了变化，结果引起了 工件的形状误差。在垂直于纵向走刀的某一截面内，若前后 导轨的平行度误差头△Z，则零件的半径误差为： H R Y Z B
一般车床H/B≈2/3，外圆磨床H/B≈1。因此这项原始 误差对加工精度的影响不能忽略。
任务2：工艺系统的几何误差
(4)导轨与主轴回转轴线的平行度误差 若车床导轨与主轴回转轴线在水平面内有平行度误差，车 出的内外圆柱面产生锥度；若在垂直面内有平行度误差，则圆 柱面成双曲线回转体如图， 因是误差非敏感方向故可忽略。
任务2：工艺系统的几何误差
例如，车螺纹时，要求主轴与传动丝杠的转速比恒定 （图示），即
z1 z3 z5 z7 S T i1i2i3i4T iT z 2 z 4 z 6 z8
（3）驱动丝杠误差的产生
Z1
1
2
Z2
z1 i12 z2
2 i121
图 车螺纹的传动误差示意图
S－工件导程；T－丝杠导程；Z1～Z8－各齿轮齿数
任务2：工艺系统的几何误差
若齿轮Z1有转角误差δ1，造成Z2的转角误差为： δ12＝i12δ1 传到丝杠上的转角误差为δ1n，即： Z1 δ1 δ1n=i1nδ1
Z2
………………
δn δnn=innδn
n
δ2百度文库
δ2n=i2nδ2
Zn
在任一时刻，各齿轮的转角误差反映到丝杠的总误差为：
Σ 1n 2 n nn j i jn
加工原理误差 机床误差 夹具误差 刀具误差 让刀变形
工艺系统受力变形引起的加工误差 夹紧变形 工艺系统热变形产生的误差 工件内应力引起的误差 机床的热变形
工件的热变形
任务2：工艺系统的几何误差
1 、加工原理误差 加工原理是指加工表面的形成原理。加工原理误差 是由于采用了近似的切削运动或近似的切削刃形状所产生的 加工误差。 为了获得规定的加工表面，要求切削刃完全符合理论 曲线的形状，刀具和工件之间必须作相对准确的切削运动。 但往往为了简化机床或刀具的设计与制造，降低生产成本， 提高生产率和方便使用而采用了近似的加工原理，在允许的 范围内存在一定的原理误差。
任务2：工艺系统的几何误差
任务2：工艺系统的几何误差
③角度摆动对车、镗削加工精度的影响
主轴纯角度摆动对加工精度的影响，取决于不同的加工内容。 车削加工时工件每一横截面内的圆度误差很小，但轴平面有 圆柱度误差（锥度）。 车外圆：得到圆形工件，但产生圆柱度误差（锥体） 车端面：产生平面度误差 镗孔时，由于主轴的纯角度摆动 使得主轴回转轴线与工作 台导轨不平行，使镗出的孔呈椭圆形，如图所示。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
6、研究加工精度的方法
是在掌握各种原始误差对加工精度影 响规律的基础上，分析工件加工中所出现 的误差可能是哪一种或哪几种主要原始误 是对具体加工条件下得到的几何参数进行 差所引起的，并找出原始误差与加工误差 实际测量，然后运用数理统计学方法对这些测 之间的影响关系，通过估算来确定工件加 试数据进行分析处理，找出工件加工误差的规 工误差的大小，再通过试验测试来加以验 律和性质，进而控制加工质量。 证。
任务2：工艺系统的几何误差
端面圆跳动——瞬时回转轴线沿 平均回转轴线方向的轴向运动。它主 要影响端面形状和轴向尺寸精度。 径向圆跳动 ——瞬时回转轴线始 终平行于平均回转轴线方向的径向运 动b。它主要影响圆柱面的精度。 角度摆动 ——瞬时回转轴线与平 均回转轴线成一倾斜角度，但其交点 位臵固定不变的运动。在不同横截面 内，轴心运动误差轨迹相似，它影响 圆柱面与端面加工精度。
刻理解相关理论并掌握分析解决加工质量问
题的途径和方法。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
零件的加工质量是保证机械产品工作性能和产品寿命的基础。
加工精度 衡量进行加工质量的指标有两方面 表面质量
一、机械加工精度和加工误差 在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使刀具和工件 间的正确位臵发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理想的 要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度和加工误差

尺寸精度 限制加工表面与其基准间尺寸误差不
超过一定的 范围（公差）。
形状精度 限制加工表面宏观几何形状误差。
位臵精度 限制加工表面与其基准间的相互位
臵误差。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
三者之间的关系：
（1）当尺寸精度要求高时，相应的位臵精度和形状精度也 要求高。形状公差应限制在位臵公差内，位臵公差应限制
纯径向跳动
纯轴向窜动 纯角度摆动
螺距误差 螺距误差
无影响 圆柱度误差
任务2：工艺系统的几何误差
2.2 导轨误差
机床导轨是机床主要部件的相对位臵及运动的基准，导 轨误差将直接影响加工精度。 (1)导轨在垂直面内的直线度误差 卧式车床或外圆磨床的导轨垂直面内有直线度误差ΔZ， 使刀尖运动轨迹产生直线度误差ΔZ，由于是误差非敏感方向， 零件的加工误差ΔR≈ΔZ2／2R可忽略不计。 而平面磨床、尤门刨床这时是误差敏感方向，所以导轨 误差将直接反映到被加工的零件上。
任务2：工艺系统的几何误差
纯角度摆动 O－工件孔中心线 Om－主轴回转中心线
任务2：工艺系统的几何误差
表1 机床主轴回转误差产生的加工误差
车床上车削 主轴回转误差 的基本形式 镗床上镗削
内、外圆 影响极小
无影响 圆柱度误差
端面 无影响
平面度误差 垂直度误差 形响极小
螺纹
孔 圆度误差
端面 无影响
平面度误差 垂直度误差 平面度误差
任务2：工艺系统的几何误差
任务2：工艺系统的几何误差
（4）主轴回转误差对加工精度的影响 不同型式的主轴回转误差对加工精度的影响是不同的；而 同一类型的回转误差在不同的加工方式中的影响也不相同。 ①主轴的纯径向跳动对车削和镗削加工精度的影响
车床加工：工件回转，刀具移动 假设主轴轴线沿y轴作简谐运动，在工 这样，上述四点工件的直径都相等，其 件的1处（主轴中心偏移最大之处）切出 它各点直径误差也很小，所以车削出的 的半径比在工件的2、4处切出的半径小 工件表面接近于一个真圆。 一个幅值A；在工件的3处切出的半径比 在工件的2、4处切出的半径大一个幅值A。 Y2+Z2=R2+A2Sin2φ
在尺寸公差内。
（2）当形状精度要求高时，相应的位臵精度和尺寸精度
不一定要求高。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
4、获得加工精度的方法 试切法 定尺寸刀具法 1.获得尺寸精度的方法 调整法 自动控制法
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
刀尖轨迹法 2. 获得形状精度的方法 成形刀具法 展成法 直接找正 3. 获得位置精度的方法 划线找正 夹具定位
2 任务2：工艺系统的几何误差 (A+R）cosφ
1
Acosφ Om O A
，
3
O
φ
R 1
Rsinφ
A
4
镗孔时纯径向跳动对加工精度的影响
任务2：工艺系统的几何误差
②轴向窜动对车、镗削加工精度的影响
主轴的轴向窜动对内、外圆的加工精度没有影响，但 加工端面时，会使加工的端面与内外圆轴线产生垂直度误 差。 主轴每转一周，要沿轴向窜动一次，使得切出的端面 产生平面度误差。当加工螺纹时，会产生螺距误差。
任务2：工艺系统的几何误差
2.3 机床传动链误差
在车螺纹、插齿、滚齿等加工时，刀具与工件之 间有严格的传动比要求。要满足这一要求，机床内联 系传动链的误差必须控制在允许的范围内。
（1）机床传动链误差定义
（2）机床传动链误差描述
指传动链始末两端执行 元件间相对运动的误差。
传动链末端元件产生的转角误差。它的大小 对车、磨、铣螺纹，滚、插、磨（展成法磨齿） 齿轮等加工会影响分度精度，造成加工表面的形 状误差，如螺距精度、齿距精度等。
来表示。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
1、机械加工精度： 是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位臵)与 理想几何参数的符合程度。 2、加工误差：
是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位臵)与
理想几何参数的偏离程度。加工精度越高，则加工误差越小， 反之越大。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
任务2：工艺系统的几何误差
2、机床误差
机床误差是指在无切削负荷下，来自机床本身制造误 差、安装误差和磨损.
机床误差

机床主轴回转误差 机床导轨导向误差 机床传动链的误差
任务2：工艺系统的几何误差
2.1 主轴回转误差 （1）主轴回转误差的概念 将主轴实际回转轴线对理想回转轴线漂移在误差敏感方向上 的最大变动量称为主轴回转误差。 （2）主轴回转运动误差的形式
加工精度的高低是以国家有关公差标准来表示的。 保证和提高加工精度实际上就是限制和降低加工误差。
从保证产品的使用性能分析，没有必要把每个零件都加工得绝对准 确，可以允许有—定的加工误差，只要加工误差不超过图样规定的偏差，
即为合格品。
任务1：影响零件加工质量的因素及分析
3、机械加工精度包含的内容
机械加工精度