机械加工精度(完整版)

4
• 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。
•
5
•工艺系统：机械加工时,机床、夹具、刀具和工件构

2
8
四、研究加工精度的方法
1）单因素分析法
2）统计分析法，适用于批量生产
五、全面质量管理
质量检验（1900-1944泰勒）：生产与检验分开，事后检 统计质量管理（二战后）：数理统计方法，工序管理
全面质量管理 （1960--）：火箭、卫星、宇宙飞船安全 性、可靠性高，系统工程观点，全员、全过程管理，产品 质量形成过程。ISO质量体系（87、94、2000版） 卓越绩效管理：被动管理-主动、自觉行为，管理新境界
图2-25 钻孔夹具误差对加工精度的影响
22
wk.baidu.com
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 。
23
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。
16
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。
14
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
15
（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
37
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
4
镗削加工：镗刀回转，工件不转
38
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
39
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
40
镗模镗孔
24
工艺系统
25
26
加工过程中可能出现的各种原始误差
27
一、加工原理误差
刀具
数控刀轨
工件
球头刀加工空间曲面
28
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）
径） 糙度）
29
一、加工原理误差
理想加工面 刀具
41
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
43
拉刀的类型
44
图3-27 车刀磨损过程
45
19
（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。
20
21
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。
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。
30
实际加工面
一、加工原理误差
31
图2-5导轨的直线度
32
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
17
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
加工过程中可能出现多种原始误差。
7
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=
11
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）
12
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
13
（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：非敏感方向，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
成的一个完整的系统。 工艺系统的误差为原始误差。工艺系统误差是“因”， 加工误差是“果”。
•研究加工精度的目的：弄清各种原始误差的物理、力
学本质，及对加工精度影响的规律，掌握控制加工误差 的方法，以期获得预期的加工精度，需要时能进一步提 高加工精度的途径。
6
二、影响机械加工精度的原始误差及分类
零件加工误差： （1）装夹误差 （2）调整误差（工艺系统几何误差） （3）加工过程误差（工艺系统动误差）。 另外测量误差、加工原理误差、工件内应力引 起变形误差。
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
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
3
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。
机械制造工艺学
机械加工精度及其控制
1
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
2
2.1 概述
机械产品的质量主要取决于其组成零件的机械
误差 y ， R max y max y min
33
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
34
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
35
前后导轨的扭曲量
镗床加工误差
36
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？
9
2.2 工艺系统的几何精度对加工精度的影响
10
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。