加工误差分析课件

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

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
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
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
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
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。
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
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
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。
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。
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。
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
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

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
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
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。
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
（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。
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。
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。