第5章 机械加工精度
5机械制造质量分析与控制1
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
(1)工艺系统刚度变化引起的误差
y系统
yx
y刀架
Fy
1 k刀架
1 （l k 头座
x ）2 l
k
1（
尾座
x l
）2
k系统
Fy y系统
1
1 1 （l x）2
1 （ x）2
k刀架 k头座 l
k尾座 l
5.工艺系统刚度对加工精度的影响
(2)切削力变化引起的误差
➢ 通常要求定位误差和夹具 制造误差不大于工件相应 公差的1/3。
31
三、 调整误差
试切法（图 a）
➢ 测量误差。 ➢ 试切时与正式切削时切削厚度
不同造成的误差。 ➢ 机床进给机构的位移误差。
调整法（图 b）
➢定程机构误差。 ➢样件或样板误差。 ➢测量有限试件造成的误差。
a）
b）
试切法与调整法
32
通常将机械制造质量分成加工精度和 表面质量两个方面来研究。
第一节 机械加工精度
一、基本概念
1.加工精度与加工误差
加工精度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。
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。
提高加工精度意义重大。对于特定产品只 要求满足规定的公差要求即可。
作业
第五章 机械制造质量分析与控制
产品质量
指用户对产品的满意程度。
• 产品质量包括范围
产品的设计质量； 产品的制造质量； 产品售后服务质量。
第五章 机械制造质量分析与控制
机械制造质量组成
1 零件几何精度
零件几何误差，包括尺寸误差、几何形 状误差和位置误差。
加工精度
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工件回转(车削)的情况: ①工件回转在1处： R1 = R － A ②工件回转在2处： R2 = R ③工件回转在3处： R3 = R + A ④工件回转在4处： R4 = R D1-3= R1+R2=2R D2-4= 2R = D1-3
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工件孔轴心线
α
主轴回转轴心线
主要影响工件的形状精度
垂直误差
两者比较
R y 400Rz
结论:普通机床导轨水平误差比垂直误差对加 工误差影响大得多。（此例两者相差400倍）
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误差敏感方向— 对加工误差影响大的加工表面的法线方向。 平面磨床误差敏感方向为
导轨垂直误差。
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2）主轴误差
主轴回转误差
—主轴实际回转中心的瞬时位置 与理想位置的最大偏差。 一般把主轴误差分解为三种独立运动形式: ①纯轴向窜动△x ②纯径向移动△r ③纯角度摆动△α
机械加工质量
1 机械加工质量的基本概念 2 机械加工精度 3 机械加工表面质量
机械加工质量
1 机械加工质量的基本概念
机器零件的加工质量决定了机器的： 1.性能 2.质量 3.寿命 机器产品加工质量的内容： 1.加工精度 2.加工表面质量
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机器产品加工质量要求越来越高（近30年） 加工精度 （普通）从0.01mm →0.005mm （精密）从1μm → 0.02μm (超精密）从0.1μm →0.001μm 加工表面质量粗糙度方面已获得小于 0.0005μ m的粗糙度。 加工质量与设备、工艺方法、工艺措施有关。
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（4）工艺系统受力变形 工艺系统在加工过程中受: ①切削力; ②惯性力； ③重力； ④夹紧力 力作用→产生工艺系统变形→加工误差
机械制造技术基础第5章-1
线，安装时首先按找正线找正工件位臵，夹紧工件。
特点：
•精度低；（0.1mm左右） •效率低； •多用于形状复杂、尺寸偏差大
找正线 加工线
的铸、锻件毛坯的粗加工；
•适于单件小批量生产； •不需其它专门设备，通用性好；
flash
毛坯孔
3.利用夹具定位
来实现定位。
联接
原理：通过工件上定位基准和夹具上定位元件接触或配合 特点：
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
(2)可调支承
是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。 多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批 毛坯尺寸的误差。一般每批毛坯调整一次。
返回第39页
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
(3)自位支承
支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化 的一类支承。 自位支承能增加与工件定位面的接触点数目（但只限制一个自由 度） ，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的 平面的定位。
3.过定位与欠定位
欠定位: 按工序的加工要求, 工件应该限制的自由度而未予限 制的定位, 称为欠定位。 绝对不允许出现 过定位: 工件的同一自由度被两个或两个以上的支承点重复 限制的定位, 称为过定位。
过定位一般不允许, 但是在精加工中,为提高定位稳定性和结构刚度，简 化夹具 可用过定位 ；粗加工不允许。
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
定位元件的设计应满足下列要求：
⑴要有与工件相适应的精度； ⑵要有足够的刚度，不允许受力后发生变形； ⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用 低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58∼62HRC
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
机械制造技术基础(第2版)第五章课后习题答案
《机械制造技术基础》部分习题参考解答第五章工艺规程设计5-1 什么是工艺过程？什么是工艺规程？答：工艺过程——零件进行加工的过程叫工艺过程；工艺规程——记录合理工艺过程有关内容的文件叫工艺规程，工艺规程是依据科学理论、总结技术人员的实践经验制定出来的。
5-2 试简述工艺规程的设计原则、设计内容及设计步骤。
5-3 拟定工艺路线需完成哪些工作？5-4试简述粗、精基准的选择原则，为什么同一尺长方向上粗基准通常只允许用一次？答：粗、精基准的选择原则详见教材P212-214。
粗基准通常只允许用一次的原因是：粗基准一般是毛面，第一次作为基准加工的表面，第二次再作基准势必会产生不必要的误差。
5-5加工习题5-5图所示零件，其粗、精基准应如何选择（标有 符号的为加工面，其余为非加工面）？习题5-5图a)、b)、c)所示零件要求内外圆同轴，端面与孔轴线垂直，非加工面与加工面间尽可能保持壁厚均匀；习题5-5图d)所示零件毛坯孔已铸出，要求孔加工余量尽可能均匀。
习题5-5图解：按题目要求，粗、精基准选择如下图所示。
5-6为什么机械加工过程一般都要划分为若干阶段进行？答：机械加工过程一般要划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。
其目的是保证零件加工质量，有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理，有利于合理使用机床设备。
5-7 试简述按工序集中原则、工序分散原则组织工艺过程的工艺特征，各用于什么场合？5-8什么是加工余量、工序余量和总余量？答：加工余量——毛坯上留作加工用的材料层；工序余量——上道工序和本工序尺寸的差值；总余量——某一表面毛坯与零件设计尺寸之间的差值。
5-9 试分析影响工序余量的因素，为什么在计算本工序加工余量时必须考虑本工序装夹误差和上工序制造公差的影响？5-10习题5-10图所示尺寸链中（图中A0、B0、C0、D0是封闭环），哪些组成环是增环？那些组成环是减环？习题5-10图解：如图a)，A0是封闭环，A1, A2, A4, A5, A7, A8是增环，其余均为减环。
机械制造工艺学第5章机械加工精度
用。
§5.2 机械加工精度的获得方法
5.2.1 尺寸精度的获得方法
在加工中，获得尺寸精度的方法主要有下述四种：
1. 试切法——是指操作工人在每一工步或走刀前进行 对刀，然后试切出很少一部分加工表面，测量其尺寸 是否满足要求，若不满足，则再适当调整，再试切，
再测量，直到被加工尺寸达到精度要求为止，再切削
值得注意的是，不同方向的原始误差对加工误差的
影响程度是不同。当原始误差与工序尺寸方向一致时， 原始误差对加工精度影响最大。
这是分析加工精度问题时的一个重要概念。
在三角形0AA′中，有如下关系：
ΔY2＝R2－R02＝(R0＋ΔR)2－R02＝2R0ΔR＋ΔR2
刀尖在Y方向上的位移引起Leabharlann 径的加工误差为：P =πm
因π为无理数，而车床交换齿轮齿数是有限的，不可
能得到精确值，必然导致工件导程误差。这是因近似
速比的成形运动所引起的加工原理误差。
注意：采用近似加工原理，一定会产生加工误差，
但是它确保了加工的可能性，并在保证一定加工精度
的前提下，可简化加工过程，简化机床、刀具的结构， 提高生产率、降低制造成本；
(1) 机械加工精度的获得方法；
(2) 工艺系统原始误差对机械加工精度的影响及控制；
(3) 加工过程中工艺系统原始误差对机械加工精度的影
响及控制； (4) 加工总误差分析与估算； (5) 保证和提高机械加工精度的主要途径。
2．机械加工精度的研究方法 1) 单因素分析法——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，主要分析单项 原始误差对加工精度影响的变化规律。一般不考虑其 它因素的同时作用。
机械制造技术基础第五章 习题及答案(机械制造质量分析与控制)
《机械制造质量分析与控制》习题一.单项选择题1.机床和刀具达到热平衡前的热变形所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、形位误差c、随机误差d、变值系统误差2. 某工序的加工尺寸为正态分布，但分布中心与公差中点不重合，则可以认为：（）a、无随机误差b、无常值系统误差c、变值系统误差很大d、同时存在常值系统误差和随机误差3. 夹具在机床上的安装误差所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、变值系统误差c、随机误差d、形位误差4. 一次性调整误差所引起的加工误差属于：（）a、随机误差b、常值系统误差c、变值系统误差d、形位误差5. 误差复映所引起的加工误差属于：（）a、变值系统误差b、常值系统误差c、随机误差d、形位误差6. 刀具磨损所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、变值系统误差c、随机误差d、形位误差7. 内应力引起的变形误差属于：（）a、常值系统误差b、形位误差c、变值系统误差d、随机误差8. 定位误差所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、随机误差c、变值系统误差d、形位误差9. 对滚动轴承进行适当的预紧，是提高主轴系统（）的重要措施。
（）a、精度b、强度c、刚度d、柔度10.通常用（）系数表示某种加工方法和加工设备胜任零件所要求加工精度的程度（）a、工艺能力b、误差复映c、误差传递d、误差敏感11.原理误差所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、随机误差c、形位误差d、变值系统误差12.误差的敏感方向指产生加工误差的工艺系统的原始误差处于加工表面的：（）a、切线方向b、轴线方向c、法线方向d、倾斜方向13. 受迫振动系统在共振区消振最有效的措施是（）。
a、增大系统刚度b、增大系统阻尼c、增大系统质量14. 在车床上进行削扁镗杆自激振动的切削实验时，若切削条件相同 , 试指出下列各种情况下切削最稳定的场合（）a、弱刚度主轴与加工表面法向的夹角450b、弱刚度主轴与加工表面法向的夹角1350c、采用直径相同的圆镗杆d、增大阻尼15. 削扁镗杆的抗振性比圆镗杆好是由于：（）a、刚度高b、阻尼大、消耗振动能量大c、系统刚度的组合特性合适二.多项选择题1.用调整法在车床三爪卡盘上精镗一批薄壁铜套的内孔，各种因素引起的加工误差是属于常值系统误差的是：（）a、三爪卡盘的制造和安装误差b、车床主轴的径向跳动c、薄壁铜套的夹紧变形d、机床导轨的几何误差e、镗刀的磨损2.指出下列哪些情况产生的误差属于加工原理误差：（）a、加工丝杠时机床丝杠螺距有误差b、用模数铣刀加工渐开线齿轮c、工件残余应力引起的变形d、用阿基米德滚刀加工渐开线齿轮e、夹具在机床上的安装误差3.机械加工中达到尺寸精度的方法有：（）a、试切法b、定尺寸刀具法c、调整法d、选配法e、自动控制法4.用调整法在车床三爪卡盘上精镗一批薄壁铜套的内孔，各种因素引起的加工误差是属于随机误差的是：（）a、镗刀的磨损b、薄壁铜套的夹紧变形c、三爪卡盘的制造和安装误差d、机床导轨的几何误差e、工件外圆形状误差引起的安装误差5. 指出下列哪些刀具的制造误差会直接影响加工精度：（）a、外圆车刀b、齿轮滚刀c、端面车刀d、铰刀e、键槽铣刀6.主轴的纯轴向窜动对哪些加工有影响: （）a、车削螺纹b、车削外圆c、车削端面d、车削内孔7.影响加工精度的主要误差因素可归纳为以下方面：（）a、工艺系统的几何误差b、毛坯的制造误差c、工艺系统力效应产生的误差d、工艺系统热变形产生的误差e、加工原理误差8.机械加工中获得工件形状精度的方法有：（）a、试切法b、轨迹法c、调整法d、成形法e、展成法三.判断题1.零件表面层的加工硬化能减小表面的弹塑性变形，从而提高了耐磨性，所以表面硬化程度越高越耐磨。
机械工艺课件--§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
实际上，不仅加工表面的法向力F 法能够引起y 法 ， 其它切向分力也能引起沿工件加工面法向的变形。
第17次课
教学课型：理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 3.工艺系统刚度曲线
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 2.工艺系统刚度对加工精度的影响
⑵切削力大小变化引起的加工误差（单一因素） ⑵切削力大小变化引起的加工误差
误差复映：指工件加工后得 到的误差与加工前的误差相似，
ap1 Δ1
毛坯外形 工件外形
但误差值较小这种现象。
椭圆形毛坯加工后的圆度误 差为：
Δg 1 k法 ( F p1 F p 2 )
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
二、各种力引起的加工误差 5.测量力
试切法加工中，测量力使测量触头与工件表面产生 接触变形，测量不准而造成加工误差。
第17次课
教学课型：理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
工艺系统刚度及其对加工精度的影响
ap—背吃刀量；
f—进给量； HB—工件的材料硬度。
第17次课
教学课型：理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 2.工艺系统刚度对加工精度的影响
⑵切削力大小变化引起的加工误差
当工件材料硬度均匀，刀具、切削条件及进给量不 变时， C Fp
加、卸载曲线不重合，其包容面积说明损失在内部摩
第5章 精密、超精密加工技术
• 和表面粗糙度的检验，而且要测量加工设备 的精度和基础零部件的精度。 • 高精度的尺寸和几何形状可采用分辨率为 0.1~0.01µ m，的电子测微计、分辨率为 0.01~0.001µ m的电感测微仪或电容测微仪来 测量。圆度还可以用精度为0.01µ m的圆度仪 来测量。
加工设备必须具有高精度的主轴系统、进给 系统（包括微位移装臵），现在的超精密车 床，其主轴回转精度可达0.02µ m，导轨直线 度可达1000000：0.025，定位精度可达 0.013µ m，进给分辨率可达0.005µ m。其回转 零件应进行精密的动平衡。
• 2）高刚度
• 包括静刚度和动刚度，不仅要注意零件本身
• 精密和超精密磨料加工是利用细粒度的磨粒 和微粉主要对黑色金属、硬脆材料等进行加 工，按具体地加工方法分为精密和超精密磨 削,加工精度可达5~0.5µ m，表面粗糙度 Ra0.05~0.008µ m）；精密和超精密研磨（加 工精度可达10~0.1µ m，表面粗糙度 Ra0.01~0.008µ m）；
合金等刀具进行精密和超精密切削，这些刀
具材料的切削效果不如金刚石，但能加工黑
色金属。对黑色金属等硬脆材料的精密加工
和超精密加工，一般多采用磨削、研磨、抛
光等方法。
• 精密和超精密磨削时，通常采用粒度240#~W7
或更细的白刚玉或铬刚玉磨料和树脂结合剂
制成的紧密组织砂轮，经金刚石精细修整后
• 进行加工。
• 出现了精密电火花加工、精密电解加工、精
密超声波加工、分子束加工、电子束加工、
离子束加工、原子束加工、激光加工、微波
加工、等离子体加工、光刻、电铸及变形加
工等。
• 4.复合加工
• 复合加工是将几种加工方法叠合在一起，发 挥各种加工方法的长处，达到高质量（加工
卢秉恒-《机械制造技术基础》-第三版-考试重点.pdf
卢秉恒-《机械制造技术基础》-第三版-考试重点.pdf△m＜0的制造过程主要指切削加工。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
齿面加工齿轮加工方法:无屑加工：热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金。
切削加工：成形法、展成法。
复杂曲面加工1）仿形铣：2）数控铣：磨削加工特点：1. 属精加工，尺寸精度7～5, 值0.8~0.2m2. 能加工硬度很高的工件；3. 磨削温度高；4. 磨削的径向力大；1、切削运动金属切削加工：通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动（即切削运动），从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
2、切削要素已加工表面：已被切去部分多余金属而形成的新表面。
待加工表面：即将被切除金属层的表面。
加工表面(或称过渡表面)：切削刃正在切削的表面。
切削用量三要素：1）切削速度V：2）进给量f：3）背吃刀量（切削深度）：3.切削层几何参素：（1）切削厚度 ()（2）切削宽度 () －沿加工表面度量的切削层尺寸。
（3）切削面积 () －切削层垂直于切削速度截面内的面积。
二、刀具角度：（图+角度）1）基面：2）切削平面：3）正交平面：道具分类：1.整体车刀；2.焊接车刀；3.机夹车刀；4.可转位车刀；5.成形车刀与焊接车刀比较，可转位车刀的优点：1）刀具使用寿命长；2）生产率高；3）有利于推广新技术、新工艺；4）有利于降低刀具成本；麻花钻的工作部分：6面＋1横刃＋2主切削刃＋2副切削刃＋4刀尖。
麻花钻的缺点：1）主切削刃上前角不等；2）横刃长且为大负前角，切削条件差；3）排屑、断屑、散热困难。
钻、扩、铰孔的工艺特点比较（书P21 手抄表格 2-45）拉刀特点：1）生产率高；2）加工质量高；（一般为87，2.5 1.25μm)3）加工范围广；4）刀具磨损缓慢，寿命长；5）机床结构简单，操作方便；6）拉刀的设计、制造复杂，价格昂贵。
机械制造工程单选题
一、单项选择题1、刃倾角是主切削刃与（）之间的夹角。
（分数：1分）A。
切削平面B. 基面C. 主运动方向D. 进给方向标准答案是：B。
您的答案是:B2、关于刀具材料的选用,下列说法正确的是( ）。
（分数：1分）A. 高速钢的热硬性好，适合制造用于高速切削的刀具B. YG类硬质合金比YT类硬质合金韧性好C. YG类硬质合金比YT类硬质合金硬度高D. 高速钢的导热系数比硬质合金小标准答案是:B。
您的答案是：B 3、安装外车槽刀时，刀尖低于工件回转中心时,与其标注角度相比。
其工作角度将会（)。
(分数:1分）A。
前角不变,后角减小B。
前角变大，后角变小C。
前角变小，后角变大D。
前、后角均不变标准答案是:C。
您的答案是：C 4、进给运动通常是机床中( ）.（分数：1分)A。
切削运动中消耗功率最多的B。
切削运动中速度最高的运动C. 不断地把切削层投入切削的运动D。
使工件或刀具进入正确加工位置的运动标准答案是：C。
您的答案是:C5、通过切削刃选定点,垂直于主运动方向的平面称为（）。
（分数：1分）A. 切削平面B。
进给平面C. 基面D。
主剖面标准答案是：C。
您的答案是：C 6、硬质合金刀片是采用（）方法生产出来的。
（分数：1分）A。
粉末冶金B。
钎焊C。
模锻D。
铸造标准答案是：A。
您的答案是：A 7、碳钢精车时宜用牌号为（）的硬质合金作为刀具材料.（分数:1分）A。
YT5C。
vc→f→apD. ap→f →vc标准答案是：B。
您的答案是：B 3、刃倾角的功用之一是控制切屑流向,若刃倾角为负，则切屑流向为( ）.（分数:1分）A。
流向已加工表面B。
流向待加工表面C. 沿切削刃的法线方向流出D。
流向后刀面标准答案是:A.您的答案是：A4、在切削塑性材料时，切削区温度最高点是在（).（分数：1分）A. 刀尖处B。
前刀面上靠近刀刃处C。
后刀面上靠近刀尖处D。
主刀刃处标准答案是：B。
您的答案是：B 5、在车削细长轴时，为了减小工件的变形和振动,故采用较大（)的车刀进行切削，以减小径向切削分力。
第五章 机械加工表面质量讲解
影响零件的耐磨性。
15
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响 （二）表面质量对零件疲劳强度的影响
1. 表面粗糙度对疲劳强度的影响
表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。 对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。
（一）加工 表面层的冷作硬化
1.表面层冷作硬化的产生
冷作硬化：机械加工时，工件表面层金属受到切 削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶 粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化， 从而使表面层的强度和硬度增加，这种现象称为加 工硬化，又称冷作硬化和强化。
34
5.4 影响加工表面层物理机械性能的因素
机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几 何因素和物理力学因素两个方面。
（一）切削加工时表面粗糙度的影响因素
1. 几何因素
••刀主尖偏圆角弧kr、半副径偏rε 角kr′ •进给量f
22
残留面积高度H的计算：
当刀尖圆弧半径rε=0时，残留面积高度H为
H
f
cotkr cotkr
f： 进 给 量 ， Kr主 偏 角 ， Kr'副 偏 角
（一）表面质量对零件耐磨性的影响 1. 表面粗糙度对耐磨性的影响
零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积)。
零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段
图5-1 磨损过程的基本规律
11
5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响
（一）表面质量对零件耐磨性的影响
1. 表面粗糙度对耐磨性的影响
表面粗糙度太大和太小都不耐磨 表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗
第五章 机械加工工艺规程制定
第一节 基础知识及术语
一、生产过程和工艺过程 生产过程 在机械产品制造中，将 原材料(或半成品)转变为成 品的全过程。
第一节 基础知识及术语
工艺过程 在生产过程中，毛坯的制造、零件的机械加工与热处理、 产品的装配等工作将直接改变生产对象的采用形状、尺寸、 相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。 主要内容 毛坯和零件成形——铸造、锻压、冲压、 毛坯和零件成形——铸造、锻压、冲压、焊接 、压制、烧结、 压制、烧结、 注塑、 注塑、压塑 … 机械加工——切削、磨削、 机械加工——切削、磨削、特种加工 材料改性与处理——热处理、电镀、转化膜、涂装、 材料改性与处理——热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂 … 机械装配——把零件按一定的关系和要求连接在一起， 机械装配——把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成 部件和整台机械产品， 包括零件的固定、 连接、 调整、 平衡、 部件和整台机械产品 ，包括零件的固定、 连接、 调整、 平衡 、 检 验和试验等工作
第一节 基础知识及术语
获得尺寸精度的方法 试切法 试切—测量—调整—再试切，反复进行直到被加工 尺寸(工序尺寸)达到要求精度为止的加工方法。 调整法 在机床上先调整好刀具和工件在工序尺寸方向上的 相对位置，并在一批工件的加工过程中保持这个位置不变，以 保证工件工序尺寸精度的方法。 定尺寸刀具法 用刀具的相对尺寸来保证工件被加工部位工 序尺寸的方法。 主动测量法 在加工过程中，利用自动测量装置边加工边测 量加工尺寸，并将测量结果与要保证的工序尺寸比较后，或使 机床继续工作，或使机床停止工作的方法。 自动控制法 在加工过程中，利用测量装置或数控装置等自 动控制加工过程的加工方法。
机械制造工程学习题集2012
第一章金属切削加工的基础知识一、填空题1. 在加工中，运动称为切削运动，按其功用可分为和。
其中运动消耗功率最大。
2. 切削用量三要素是指、和。
3. 刀具静止角度参考系的假定条件是和。
4. 常用的切削刃剖切平面有、、和，它们可分别与基面和切削平面组成相应的参考系。
5. 在正交平面内度量的前刀面与基面之间的夹角称为，后刀面与切削平面之间的夹角称为。
6. 正交平面与法平面重合的条件是。
7. 用以确定刀具几何角度的两类参考坐标系为和。
8. 切削层公称横截面参数有、和。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）1. 在切削加工中，进给运动只能有一个。
（）2. 背平面是指通过切削刃上选定点，平行于假定进给运动方向，并垂直于基面的平面。
（）3. 其它参数不变，主偏角减少，切削层厚度增加。
（）4. 其它参数不变，背吃刀量增加，切削层宽度增加。
（）5. 主切削刃与进给运动方向间的夹角为主偏角K。
（）r6. 车削外圆时，若刀尖高于工件中心，则实际前角增大。
（）7. 对于切断刀的切削工件而言，若考虑进给运动的影响，其工作前角减少，工作后角增大。
（ ）8. 当主偏角为 90时，正交平面与假定工作平面重合。
（ ）9. 切削铸铁类等脆性材料时，应选择K 类（YG 类）硬质合金。
（ ）10. 粗加工时，应选择含钴量较低的硬质合金。
（ ）三、简答题1. 为什么基面、切削平面必须定义在主切削刃上的选定点处？2. 试述刀具的标注角度与工作角度的区别，为什么横向切削时，进给量f 不能过大。
3. 试分析图2-1所示钻孔时的切削层公称厚度、公称宽度及与进给量、背吃刀量的关系。
4. 何谓直角切削和斜角切削？各有何特点？5. 刀具切削部分材料必须具备那些性能？为什么？ 图2-16. 试按下列条件选择刀具材料或编号。
⑴ 45钢锻件粗车；⑵ HT200铸件精车；⑶ 低速精车合金钢蜗杆；⑷ 高速精车调质钢长轴；⑸ 中速车削淬硬钢轴；⑹ 加工冷硬铸铁。
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工
件
py y工件
四、工艺系统受力变形对加工精度的影响
1、由于切削力产生的系统变形对加工精度的影响 （1）由于切削点位置的变化引起的刚度、变形变化而产生 的形状误差
①工件短粗，刚度高→鞍形
P尾
力：
lx Py头 Py ( l )
Py尾
Py
•
x l
位移：
②加载与卸载曲线不重合 克服摩擦力
损失能量 接触变形
③当载荷去除后，变形不能恢复原点→有塑性变形。 反复加载后，残余变形减到0，重合 ④部件刚度远比想象小
2、影响部件刚度的因素 ①接触变形 ③连接夹紧力的影响 ⑤间隙影响
②个别薄弱环节 ④摩擦力 ⑥变形的复合性
两零件接触面接触情况
机床刚度中薄弱环节 间隙对刚度影响曲线
二、直线运动精度对工件精度的影响
1、机床导轨精度指标 ①运动在水平面内的直线度 ②运动在垂直平面内的直线度 ③前后导轨的平行度（扭曲）
2、机床导轨误差对加工精度的影响 ①普通车床 ➢ 水平面直线度：1：1 影响纵截面形状 ➢ 垂直面直线度：属误差不敏感方向，影响较小 ➢ 扭曲影响：可分解为水平、垂直
x 0 和 x l 时，y1 0
x l 时，最大，为 2
y1
Py l 3 48EI
刚度在该工件轴向的各个位置是不同的 加工后工件各横截面的直径尺寸也不同
形状误差（锥度、鼓形、鞍形等）
（2）由于工件加工余量不均或其他原因 ①导致切削力变化→变形变化→引起形状尺寸误差 ②对于椭圆毛坯：切深大→力大→变形大→椭圆
y x 放大K倍
→放大K0倍
K0≥K
示波器输入信号
S1 kesin kesink0S
ke(1k0S)sin
S2 ke(1k0S)cos
向径为
S12S22ke(1k0S)
当 S=0 时， ke
当 S≠0 时 Rkekk0es
4、获得高圆度工件的方法 ①高精度主轴车床 ②补偿
③使主轴误差不反映到工件上
第五章 机械加工精度
§5.1 机械加工精度概述
一、精度的概念
材料 机器质量→零件质量→ 精度
表面质量 加工精度 加工误差
理想零件
➢
加工精度：
实际加工 零件几何参数
符合程度 偏离程度
理想零件 几何要素
➢ 加工误差：
➢ 理想零件参数：尺寸、形状、位置
二、获得加工精度的方法
1、获得尺寸精度
试切法 调整法 尺寸刀具法 自动控制法
2、夹具的制造精度和磨损
夹具的制造精度和磨损影响工件的精度
3、量具
测量误差为工件公差的 1 ~ 1 10 6
，最多
1 3
§5-3 工艺系统的 受力变形及其对工件精度的影响
一、基本概念
1、变形现象
车棒
车长轴
磨孔
2、概念
➢ 刚度：物体或构件受外力后抵抗变形的能力
➢ 工艺系统的刚度：在误差敏感方向上的分力py与在
三、工艺系统的刚度
工艺系统总变形及合成刚度为
1 1+1+1+1 k系 统 k机 床 k夹 具 k刀 具 k工 件
y 系 统 y 机 床 + y 夹 具 + y 刀 具 + y 工 件
而
k系统
py 、 y系 统
k机床
py 、 y机床
k夹具
py 、 y夹具
k刀具
py 、 y刀 具
因此，有
1 1+1+1+1 k
推力轴承 端面跳动的影响
A．滑动
座 0
颈 0
座 颈
窜 0
接触点为误差 于
窜 0
窜 颈
的变化，取决
B．滚动轴承
与上述类似，同时滚动体影响
座 颈 窜 座
主轴回转轴线的轴向跳动将产生加工端面的平面 度误差
主轴轴向跳动引起的加工误差
3、主轴回转精度的测量 ①表测法
回转轴 几何轴偏心 缺点 敏感方向
工件回转类 刀具回转类
主轴几何轴线 径向跳动产生 的加工误差
➢ 滚动轴承 工件回转类：内环外道↑外环内道↓ 刀具回转类：外环内道↑内环外道↓ 滚动轴承尺寸、形状：低频一半，变形一部分 间隙
此外， 轴颈：内环变形 箱体孔：外环变形 安装面：倾斜
②造成主轴轴向窜动的原因
轴向推力轴承定位→影响为轴承
轴承间隙 对主轴轴线位置的影响
切削力、传动力、重力、离心力、夹紧力 7、工艺系统的受热变形
切削热、环境、运动、电机
§5-2 工艺系统的制造精度和磨损 对加工精度的影响
机床误差(来源)
制造误差 磨损误差 安装误差
机床误差(种类)
回转运动(主轴)误差 直线运动(导轨)误差 传动误差 几何误差(位置)
一、机床主轴的回转精度及其对工件精度的影响
振动
1、内应力的产生 ①毛坯：工件壁厚不均 ②工件切削内应力 ③热处理 ④校直
2、内应力的减少和消除法 ①时效处理：天然、人工 ②铸、锻件结构，应壁厚均匀，不能差太多 ③零件的结构主要考虑港督问题 ④机械加工时，注意减少切削力 ⑤尽量不采用冷校直
六、机床刚度的测定
1、机床刚度的静测定法
➢
单向加载测定法：不能反映切削状态；只加载
此方向上刀具对工件的变形（位移）量y的比值
ks
py y
➢ 静刚度：在静态条件下静力与变形的比值
➢ 动刚度：某一频率范围内产生单位振幅所需的激振
力幅值
二、机床部件刚度特点及影响因素
车床刚度的单向静测定
1、部件变形过程与刚度曲线特点 （1）加载变形曲线→不成线性
py 凸
py
凹
y
y
有预紧力，当载荷
有刚性很差的零件，当该
动态 ②双向测量法（捷克VUOSO）刀具回转
当没有回转误差时，间隙变化为
示波器上为
x e cos wt
y
e sin
wt
Sx ke cos wt
S
y
ke sin
wt
示波器上光点的向径 Sx2 Sy2 ke 为常数。 当主轴有偏差δ时
x ecoswtcos(wt) y esinwtsin(wt)
定位精度：工作台从一个位置移动到另一个位置的准确度 1、进给机构的传动精度
主要取决于选用的进给机构型式及进给机构的传动精度
2、进给与测量分开时的测量精度
原理误差→阿贝误差→被测的与实际的不在一条直线
上产生的误差
3、爬行误差
动—静系数不一样 刚度
解决办法
摩擦系数 提高系统刚度→电致伸缩
摩擦系数→动静相等；滚动、低塑料
示波器上，
Sxkecoswtkcos(wt) Sykesinwtksin(wt)
向径为
k e 2 2 2 e ( c o s w tc o s ( w t ) s i n w ts i n ( w t ) )
坐标变换，使x与e重合
k e222ecos
是 e 与 的和，-ee
即示波器银屏变化 recos不能反映误
误差复映
①毛坯的形状误差，圆度、圆柱度、平面度等都以一 定误差复映成工件的加工误差，这是由余量不均引起 的 ②采用多次走刀减小误差复映 ③调整法加工时，毛坯大小不一→工件尺寸分散→计 算误差复映
2、由于夹紧力、重力等产生的系统变形对加工精度影响 （1）由于工件的夹紧变形引起的加工误差
应用
床身导轨面
调整速度
六、刀具、夹具、量具的制造精度和磨损对工件 影响
1、刀具的制造精度和磨损的影响 ①尺寸刀具和成形刀具的制造精度和尺寸磨损对加 工精度的影响 ➢ 钻头、绞刀、镗刀块、拉刀→影响尺寸→磨损后
不能重修复 ➢ 滚刀、插刀、成形车刀→影响形状→重磨 ②一般刀具的磨损对加工精度的影响 如车刀、镗刀、铣刀等，制造精度不会影响加工尺 寸，但磨损则产生影响
三个阶段
一：起始磨损，非线性 二：正常磨损， 三：快速（剧烈）磨损
减少影响方法
尺寸补偿 降低切削速度，延长刀具寿命 选用耐磨刀具材料—复合氮化硅，立方氮化硅
③砂轮的磨损及修复（快、与硬度有关） 外圆磨床，直径大→对工件尺寸形状影响小
内圆磨床，直径小→磨损对工件精度影响大 齿轮磨床，大平面磨床→磨损对工件精度影响大
P
力，
y
而
Px、Py、 都P对z 刚度有影响
➢ 三向加载测定法：三向加载，三向测力
2、用生产法测定车床刚度——按误差复映原理进行的
K系
Cp
s0.75
1
K
系
头
1 K头
1 K刀
1
K
系
中
1 K刀
1 4K头
1 4K尾
1
11
K 系 尾 K 尾 K 刀
3、接触刚度的测定
径向跳动
轴向跳动
摆动
2、主轴回转精度的分析 机床 工件回转类 刀具回转类 轴承精度 影响因素 主轴精度 主轴孔精度
轴颈
主轴安装 轴承
孔
静压
滑动轴承
轴承
动压
滚动轴承
①主轴径向跳动分析
➢ 滑动轴承
轴颈圆度、轴瓦内孔圆度及其配合
工件回转类：传动力与切削力不变→轴瓦接触点不变 →轴颈影响↑轴瓦↓
刀具回转类：切削力回转扭矩→主轴颈接触点不变 →轴瓦内孔影响↑，轴颈↓
车床导轨扭曲对工件形状的影响
②外圆磨床：与车床相同。但由于要求高，采用工作台 转角
③龙门刨床：就地刨
④镗：
水平：影响 固定镗
垂直：影响 浮动镗：不影响
3、导轨运动误差的来源 ➢ 新机床导轨的制造精度 ➢ 磨损——材料表面处理，润滑 ➢ 安装精度——地基， 找正