工艺系统的几何误差1

（2） 主轴回转误差 主轴回转误差的概念：指主轴回转时，其瞬
时回转中心相对理想回转中心的变化范围。 主轴回转误差的基本形式
实际上主轴回转误差是上述三种形式误差 的合成。由于主轴实际回转轴线在空间的位置 是在不断变化的，由上述三种运动所产生的位 移（即误差）是一个瞬时值。
对加工精度的影响 主轴径向跳动的影响
工艺系统几何误差
原理误差
工艺系统 动态误差
调整误差 测量误差 定位误差 工艺系统力变形
工艺系统热变形
工艺系统内应力 变形
• 外力作用点变 化 • 外力方向变化 • 外力大小变化 • 机床热变形 • 工件热变形 • 刀具热变形
一.原理误差
原理误差是由于采用了近似的刀刃轮廓或 近似的成形运动进行加工所产生的误差。
这样，上述四点工 件的直径都相等，其它各点直径误差也很小, 所以车削出的工件表面接近于一个真圆。
注意：车削加工时，主轴的径向跳动会使加工
出的内、外圆与定位基准产生同轴度误差，
还会因加工余量不均匀造成切削力大小变化
从而产生形状误差。 主轴轴向窜动的影响
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。
理想几何参数
➢表面— 绝对平面、圆柱面等； ➢位置— 绝对平行、垂直、同轴等； ➢尺寸— 位于公差带中心。
3. 独立原则:尺寸精度和形状精度、位置精度按 照使用要求分别满足。
一般情况下,当尺寸精度要求高时,相应的 形状和位置精度也要求高。通常形状精度高 于位置精度, 位置精度高于尺寸精度。但形状 精度要求高时，相应的位置和尺寸精度不一 定高，这应根据零件的功能要求决定。
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。
主轴轴向窜动对端 面加工精度的影响
主轴角度摆动的影响 主轴的纯角度摆动表现为主轴瞬时回转轴
线与主轴平均回转轴线呈一倾斜角，但其交点 位置固定不变。
车外圆：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
例如滚齿用的齿轮滚刀，就有两种误差， 一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆代替渐 开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓近似造形误差; 二是由于滚刀切削刃数有限，切削是不连续的, 因而滚切出的齿轮齿形不是光滑的渐开线，而 是折线。
采用近似的成形运动和刀具刃形，不但可 以简化机床或刀具的结构，而且能提高生产效 率和加工的经济效益。
第四章 机械加工精度
概述
1. 加工精度:零件加工后的实际几何参数对理想 几何参数的符合程度。符合程度越高，加工 精度就越高。反之，加工精度就越低。
尺寸精度：加工后零件表面本身或表面之间 的实际尺寸与理想尺寸之间的符合程度。
形状精度：加工后零件各表面的实际形状与 其理想形状之间的符合程度。
位置精度：加工后零件各表面的实际位置与 其理想位置之间的符合程度。
二. 机床误差
主轴误差
• 主轴的几何偏心 •主轴回转误差
机床几何 误差
导轨误差
• 水平面内直线度 • 垂直面内直线度 •导轨间的平行度 •导轨对主轴的位置误差
传动链误差
• 内联系传动链 始末两端传动元 件间相对运动误
差
1.主轴误差
（1） 主轴的几何偏心:主轴锥孔、定心外圆、轴 肩支承面等工 件或刀具的安 装基面几何轴 线与主轴回转 轴线不重合。
工件回转类
机 床
刀具回转类
车床 镗床
误差敏感方向 不变
加工时误差敏感 方向和切削力方 向随主轴回转而 不断变化
对于刀具回转类机床，主轴的径向跳动会使
零件产生圆度误差
2
(A+R）cosφ
1，
Acosφ
Rsinφ
Om O O φ
3
1
AA
R
4
镗孔时纯径向跳动对加工精度的影响
对于工件回转类机床，刀具相对主轴平均回 转轴线距离为一定值，假设主轴轴线沿y轴作 简谐运动，在工件的1处（主轴中心偏移最大 之处）切出的半径比在 工件的2、4 处切出的半 径小一个幅值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。
形状误差＜位置误差＜尺寸误差
在一般情况下，尺寸精度高，其形状和位 置精度也高；通常，零件的形状误差约占相应 尺寸公差的30％～50％；位置误差约为尺寸公 差的65％～85％。
4. 误差的性质
在相同的工艺条件下加工一批零件，产生
随机误差
的大小、方向不同，且无变化规律的误差。
系统误差
常值系统误差 变值系统误差
2. 加工误差:零件加工后的实际几何参数对理想几 何参数的偏离程度。
加工误差的大小反映了加工精度的高低。保 证和提高加工精度，实际上就是控制和减少加 工误差。
实际加工时不可能、也没有必要把零件做得与 理想零件完全一致，而总会有一定的偏差，即 加工误差。只要这些误差在规定的范围内，能 满足机器使用性能的要求。
轴线与工作 台导轨不平 行，使镗出 的孔呈椭圆 形，如图所 示。
影响主轴回转误差的主要因素
在相同的工艺条件下加工一批零件， 产生的大小、方向不变（或按加工顺 序作规律性变化）的误差。
5. 研究加工精度的方法
在掌握各种原始误差对加工
分析计算法
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精度影响规律的基础上，分析工 件加工中所出现的误差可能是哪
（单因素分析法）
一种或哪几种主要原始误差所引 起的，并找出原始误差与加工误
差之间的影响关系，通过估算来
产生原因： 主轴的安装基面（锥孔等）与主轴颈存在同轴 度和垂直度误差。
滚动轴承内孔与内环滚道存在同轴度误差。
对加工精度的影响 对于车床和磨床会使加工表面相对定位基准 产生位置误差。如车外圆和端面时，会产生加 工表面相对定位基准的同轴度误差和垂直度误 差； 周铣平面时，会使切削成形面不是理想平面， 被加工表面将产生平面度或直线度误差； 在镗床上镗孔时，主轴几何偏心将使镗孔尺 寸扩大或缩小。
确定工件加工误差的大小，再通
统计分析法
过试验测试来加以验证。
对具体加工条件下得到的几何参数进行实 际测量，然后运用数理统计学方法对这些测试 数据进行分析处理，找出工件加工误差的规律 和性质，进而控制加工质量。
§4.1 工艺系统的几何误差
工艺系统 静态误差
机床几何误差 刀具几何误差 夹具几何误差
• 主轴回转误差 • 导轨误差 • 传动链误差