机械加工精度(完整版)

加工质量和产品的装配质量
零件的机械加工质量包括零件的机械加工精度
和加工表面质量两方面
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一、机械加工精度
• 机械加工精度：零件加工后的实际几何
参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）
•机械加工误差：加工后零件的实际几何
参数（尺寸、形状和表面间的相互位置） 与理想几何参数的偏离程度。
与理想几何参数的符合程度。
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2.2 工艺系统的几何精度对加工精度的影响
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一、加工原理误差
加工原理误差：是指采用了近似的成形运动或近似 的刀刃轮廓代替理论的成形运动或刀刃形状进行 加工而产生的误差。 数控加工原理误差：直线或圆弧插补（功能强、 精度高的机床配B样条插补）近似的成形运动。 展成刀具加工成形表面误差： （1）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形误差 ； （2）由于滚刀刀齿有限，实际上加工出的齿形是 一条由微小折线段组成的曲线，和理论上的光滑 渐开线有差异，从而产生加工原理误差。
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铰刀的类型
（a）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀c）硬质合金锥柄机用铰刀 （d）手用铰刀（e）可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（g）直柄 莫式圆锥铰刀（h）手用1:50锥度铰刀 42
加工槽类铣刀
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拉刀的类型
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图3-27 车刀磨损过程
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二、调整误差
工艺系统两种调整方法：试切法和调整法 (1) 试切法 测量误差 机床（微量）进给机构的位移误差（精度） 切削层厚度的影响（试切与正式切削的切削厚 度不同），对精加工影响尤甚 (2) 调整法加工 定程机构的误差 样件或样板的误差 测量有限试件造成的误差（调整尺寸的误差）
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2.机床导轨误差产生原因：导轨本身制造误差， 磨损不匀，安装等。 3.提高导轨直线运动精度的措施 选用合理的导轨形状和导轨组合形式 提高精度：加工精度，配合精度 减少磨损：静压导轨，贴塑导轨
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（二）机床主轴回转误差
1.定义：主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。 理想回转轴线---平均回转轴线。 主轴回转精度是机床重要指标，影响零件加工表面的几 何形状精度、位置精度和表面粗糙度 2.回转误差类型：纯径向圆跳动、纯轴向窜动、纯角度 摆动
加工过程中可能出现多种原始误差。
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三、误差的敏感方向
原始误差的方向与工序尺寸方向一致时,其对加工精度 的影响最大。
敏感方向：原始误差产生在加工表面的法线方向
不敏感方向：原始误差产生在加工表面的切线方向
• 当Ø =0时（法线方向），
• 当Ø
引起加工误差最大∆R=δ；
900 时 （ 切 线 方 向），引起加工误差最小 ∆R=
图2-25 钻孔夹具误差对加工精度的影响
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四、夹具的制造误差与磨损
注意： 夹具误差将直接影响工 件加工表面的位置精度或 尺寸精度。 在设计夹具时 , 凡影响工 件精度的尺寸应严格控制 其制造误差。 精加工用夹具的尺寸公 差一般可取工件上相应尺 寸或位置公差的 1/2~1/3； 粗加工用夹具则可取为 1/5~1/10 。
机械制造工艺学
机械加工精度及其控制
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本章内容
2.1 概述 2.2 工艺系统的几何精度对加工精度的影响 2.3 工艺系统受力变形引起的加工精度的影响
2.4 工艺系统热变形引起的加工精度的影响
2.5 加工误差的统计分析
2.6 保证和提高加工精度的途经
2.7 加工误差综合分析实例
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2.1 概述
机械产品的质量主要取决于其组成零件的机械
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• 加工精度与经济性：加工精度高，成本高，生 •
产力低。 加工精度的内容：尺寸精度、位置精度、形状 精度。三者之间的关系。 加工精度获得方法： 尺寸精度：试切法，调整法，定尺寸刀具，自 动控制法； 形状精度：机床精度，刀具精度保证； 位置精度：机床精度，夹具精度，安装精度。
•
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•工艺系统：机械加工时,机床、夹具、刀具和工件构
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镗孔时纯径向跳动对加工精度的影响
2 (A+R）cosφ 1 Acosφ Om O 3 A On A
，
φ
R
Rsinφ
1
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镗削加工：镗刀回转，工件不转
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主轴的纯端面圆跳动
2-14 主轴轴向圆跳动对加工精度的影响
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轴承孔径向跳动

幻灯片 18
图2-17 主轴采用滑动轴承的径向跳动
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镗模镗孔
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五、刀具的制造误差与磨损 采用定尺寸刀具 ( 如钻头、铰刀、键槽铣刀 及圆拉刀等 )加工时,刀具的尺寸精度直接影 响工件的尺寸精度。 采用成形刀具(如成形车刀、成形铣刀、成形 砂轮等 ) 加工时,刀具的形状精度将直接影 响工件的形状精度。 展成刀具(如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀等) 的刀刃形状必须是加工表面的共扼曲线。刀 刃的形状误差会影响加工表面的形状精度。 对于一般刀具(如车刀、铣刀、镗刀 ),其制 造精度对加工精度无直接影响, 这类刀具加 工过程中磨损、积屑瘤将影响零件加工精度。
误差 y ， R max y max y min
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R y y ，圆柱度误差
导轨在垂直面内直线度误差
ΔR ᅀRz
d
ΔZ
d/2 R
ΔZ
ᅀZ
机床导轨垂直面内导向 水平方向引起加工半径 垂直平面 非敏感方向
误差 z, 工件直径
2
D
误差 R z ( z ) / D
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（三）机床传动链的传动误差
传动链误差：始末两端传动元件间相对运动误差。 以末端传角误差评定
减少传动链误差措施： 减少元件，提高元件精度，降速比递增，误差校正。
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四、夹具的制造误差与磨损
夹具的误差主要有： （1）定位元件、刀具导 向元件、分度机构、夹 具体等的零件制造误差； （2）夹具装配后 , 以 上各种元件工作面间的 相对位置尺寸误差 ； （3）夹具在使用过程中 工作表面的磨损。
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前后导轨不平行误差（扭曲）
图2-7导轨扭曲引起的加工误差
前后导轨扭曲，引起的 R y r H H / B H 车床中心高， B - 导轨宽度； 加工半径误差
导轨倾斜角
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前后导轨的扭曲量
镗床加工误差
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镗床加工误差
镗床误差敏感方向随主轴回转而变化，导轨在水平与 垂直方向的直线度误差均直接影响加工精度。 导轨与主轴回转轴线不平行时，镗刀杆进给,镗出的孔 呈椭圆；工作台进给，导轨不直或扭曲，镗出的孔轴 线不直。 镗床加工，工作台进给和镗刀杆进给有不同吗？
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3.主轴回转误差对加工精度影响 （1）主轴的轴向圆跳动(纯轴向窜动)：主轴瞬时回转轴 线沿平均回转轴线作直线运动。对外圆加工无影响，对端 面、螺纹加工有影响。 （2）主轴的径向圆跳动(纯径向圆跳动)：主轴瞬时回转 轴线平行于平均回转轴线作运动。镗孔镗刀镗出椭圆，产 生圆度误差；车削车出近似正圆，几乎无影响。 （3）纯角度摆动 情况一，平面摆动：主轴轴线在某一平面内在平均轴线 附近作纯角度摆动。车，圆；镗，椭圆。 情况二，锥角摆动：主轴轴线绕其平均轴线沿圆锥轨迹 公转。车、镗，正圆锥。
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4.影响主轴回转精度的主要因素
(1)轴承误差： 滑动轴承：车、磨类：轴颈误差为主，轴承内孔无影响； 镗类：轴颈无影响，轴承内孔为主。 滚动轴承：车、磨类：内圈滚道、滚动体为主； 镗，外圆滚道、滚动体。 推力轴承：轴向窜动。 向心推力：轴向窜动，径向跳动。 工件回转类机床----运动部件； 刀具回转类机床---固定部件。 (2)轴承间隙---影响大而复杂。 (3)零件精度和装配质量： 轴颈(孔)易引起内(外)圈滚道变形，从而影响回转精度 (4)主轴转速、刚度、热变形 18
曲面加工的实质 数控刀轨是由一系列简 单的线段连接而成的折 线，折线上的结点称为 刀位点。刀具的中心点 沿着刀轨依次经过每一 个刀位点，从而切削出 工件的形状。
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实际加工面
一、加工原理误差
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图2-5导轨的直线度
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导轨在水平面内直线度误差
导轨水平面内直线度
水平面
ΔY
ΔR
D
o
ΔY
机床导轨水平面内导向 引起加工半径误差
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三、机床误差
来源：制造、安装、磨损
主要有： (一) 机床导轨导向误差 (二) 机床主轴的回转误差 (三) 机床的传动链误差
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（一）机床导轨导向误差
1.直线导轨导向误差 （1）水平面内的直线度误差 车、磨床：敏感方向，影响尺寸误差和形状误差。 （2）垂直面内的直线度误差 车、磨床：非敏感ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ向，影响很少；铣、刨、平磨 、转塔车：敏感方向，影响大（尺寸、形状）。 （3）前后导轨不平行误差（扭曲） 分解为水平方向和垂直方向分量：产生形状误差。 （4）导轨对主轴回转轴线的平行度（或垂直度） 镗床加工误差
5.提高主轴回转精度的措施：
（1）设计和制造高精度的主轴部件 关键：高精度滚动轴承（多油楔动压轴承和静压轴 承）→相关零件（主轴轴颈，箱体支承孔，轴承配 合零件） 装配：调整轴承的径向圆跳动，补偿，抵消。 （2）对滚动轴承预紧 （3）使回转精度不依赖于主轴 转移误差---用夹具镗孔、磨外圆。图3-18用固定 顶尖支承磨外圆；图3-19用镗模镗孔
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工艺系统
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加工过程中可能出现的各种原始误差
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一、加工原理误差
刀具
数控刀轨
工件
球头刀加工空间曲面
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一、加工原理误差
残留高度
H f
f
2
8 r 8r H
r 刀尖圆弧半径（球头半 H 残留面积高度（表面粗 f 进给量（行间距）