机械加工精度及其控制一

实际生产中，两种方法常常结合应用。先用统计分析法寻找误差的出现 规律，初步判断加工误差的可能原因，再适用单因素等分析，试验，以便迅 速有效地找出影响加工精度的主要原因。
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工艺系统的几何精度对加工精 度的影响
加工原理误差 调整误差 机床误差

一、加工原理误差
是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而 产生的误差。 例1：在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件
第一节 概述

零件的加工质量是保证机械产品质量的基础。
尺寸精度
加工精度
形状精度 位置精度
（通常形状误差限制在位置公差内，位 置公差限制在尺寸公差内）
表面粗糙度 波度
表面几何形状精度
表面质量
纹理方向
伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）
表层加工硬化 表面缺陷层
表层金相组织变化
表层残余应力
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加工质量包含的内容
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3、两者关系：
两者从不同角度来评定加工零件的几何参数。
加工精度的高低是由加工误差的小大来表示的 ，保证和提高加工精度问题，实际上是限制和 降低加工误差问题。
4、加工精度的合理制定：
一般加工精度越高则加工成本相对越高，生产
效率则相对越低，因此设计人员应根据零件的 使用要求，合理规定零件的加工精度，工艺人 员则根据设计要求生产条件适当的工艺方法以 保证加工误差不超过允许范围，并尽量提高生 产率和降低成本
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加工
由于在加工过程中产生了切削力、切削热和摩
擦，它们将引起工艺系统的受力变形、受热变 形和磨损，影响了工件与刀具之间的相对位置 ，造成加工误差。这类在加工过程中产生的原 始误差称为工艺系统的动误差。

测量
在加工过程中，还必须对工件进行测量，任何
测量方法和量具、量仪也不可能绝对准确，由 此产生的误差称为测量误差。
b）
RX RY
Y
误差敏感方向
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研究加工精度的方法
1、单因素分析法
运用物理学和力学原理，分析研究某一个或某几个因素对加工精度的影 响。 通常分析、计算、测试、实验，得出单因素与加工误差间的关系。
2、统计分析法
以生产一批工件的实例结果为基础，运用数理统计方法进行数据处理。用 以控制工艺过程的正常进行，当发生质量问题是可以从中判断误差性质，找出 误差出现的规律。
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调整
装夹工件前后，必须对机床、刀具和夹具进行
调整，并在试切几个工件后再进行精确微调， 才能使工件和刀具之间保持正确的相对位置。 例如本例需进行夹具在工作台上的位置调整， 菱形销与主轴同轴度的调整，以及对刀调整等 。由于调整不可能绝对精确，因而就会产生调 整误差。另外机床、刀具、夹具本身的制造误 差在加工前就已经存在了。这类原始误差称为 工艺系统的几何误差。应该注意的是，即使有 夹具，在加工前也要进行一定的位置调整工作 ，这样才能使得待加工工件和加工刀具之间保 持正确的相对位置。
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装夹
活塞以止口及其端面为定位基准，在夹具中定
位，并用菱形销插入经半精镗的销孔中作周向 定位。固定活塞的夹紧力作用在活塞的顶部。 由于设计基准（顶面）与定位基准(止口端面) 不重合，及定位止口与夹具上凸台、菱形销与 销孔的配合间隙会引起定位误差，若夹紧力过 大会引起夹紧误差。这两项原始误差统称为工 件装夹误差。
例 3 ：在曲线获曲面的数控加工中，由于数控铣床一般不具 有空间插补功能。如曲线的加工是由许多很短的折线段逼近 得到，逼近的精度可由每根线段的长度来控制。在三坐标联 动的数控铣床上加工区面，实际上是一面一面的空间直线逼 近空间曲面。即整个曲面是由大量加工出的小直线来逼近。 因此，在曲线或曲面加工中，刀具相对于工件地成形运行是 近似的。
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5、工艺系统：
在机械加工时，机床、刀具，夹具和工件构成
一个完整的系统，为工艺系统。
6、工艺系统误差与加工误差关系：
工艺系统中的种种误差，在不同的具体条件下
，以不同的程度和方式反映为加工误差，工艺 系统的误差时”因”,是根源；加工误差是“果 ”，是表现。
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7、原始误差：
S 8 R h
式中 R ——球头刀半径； h ——允许的残留高度。 h
S
空间曲面数控加工
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例2：用阿基米德蜗杆滚刀滚切渐开线齿轮 采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆 而产生的刀刃齿廓近似造型误差。 由于滚刀刀齿有限，实际加工出的尺形是一条有微小折 线组成的曲线，和理论的光滑渐开线有差异。
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误差敏感方向
工艺系统原始误差方向不同，对加工 精度的影响程度也不同。对加工精度影 响最大的方向，称为误差敏感方向。 误差敏感方向一般为已加工表面过切 削点的法线方向。 如图所示车刀加工
Ｏ
ΔR
ΔY
y
a）
Y
Y 2 RY 2 R0 RX X
显然：
（4-1） （4-2）
Ｏ
y ΔR =Δy

工艺系统的各种误差叫原始误差。

研究加工精度的目的，就是要弄清各种原 始误差的物理，力学本质，以及他们对加 工精度影响的规律，掌握控制加工误差的 方法，获得预期的加工精度，需要时找出 进一步提高加工精度的途径。
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影响机械加工精度的原始误差及 分类

零件在加工过程中可能出现种种原始误差 ，他们会引起工艺系统各环节相互位置关 系的变化而造成加工误差。分析和产生各 种原始误差的因素，积极采取措施，是保 证和提高加工精度的关键。
01定位误差 调整误差 刀具误差 夹具误差 机床误差
与工艺系统原始状 态有关的原始误差 (几何误差)
原始 误差
工件相对于刀具静止状态下 的误差
主轴回转误差 工件相对于 导轨导向误差 刀具运动状 态下的误差 传动误差
与工艺过程有关的 原始误差(动误差)
工艺系统受力变形（包括夹紧变形） 工艺系统受热变形 刀具磨损 测量误差 工件残余应力引起的变形
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机械加工精度

1、加工精度：
零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近
程度。符合程度越高，加工精度越高，实际生 产中零件不可能与理想的要求完全符合。

2、加工误差：
指加工后的实际几何参数（尺寸，形状和表面
间的相互位置）对理想几何参数的偏离程度， 从保证产品使用性能分析允许有一定的加工误 差。