机械加工精度解析
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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
1、主轴回转精度的概念 ①回转动态过程 ➢ 理想回转中心：在主轴的任一界面上有一点O其速度 始终为V＝0 ➢ 瞬时回转中心：实际存在的一个变动的回转中心 ➢ 瞬时回转轴线：各瞬时回转中心连线
与理想几何参数的符合程度。 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
（它是具体的误差大小）。
• 机床Байду номын сангаас分类概述
• 机床的传统分类方法：按加工性质和所用的刀具进行分类。
• 目前我国机床分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床 、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床、其它机床、特 种加工机床。
§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 (几何精度)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
§ 5.1 机械加工精度的基本概念 （一）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、位置）
四爪单动卡盘 1-卡盘体 2-卡爪 3-丝杆
三、影响加工精度的因素
1、原理误差：采用近似加工原理或近似刀具切削刃形 状
2、安装误差：定位误差、夹紧误差、夹具本身误差 原始误差 3、调整误差：调整方法与调整时的测量误差等
4、测量误差：量具本身、方法、温度 5、工艺系统的制造精度和磨损 6、工艺系统的受力变形
成形运动法
成形法
线成形运动法
展成法
零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。 1.尺寸精度：
1）试切法（刀尖）：即先试切出很小一部分加工表面，测量试切所得的尺寸， 按照加工要求适当调整刀具 切削刃相对工件的位置，再试切，再测量， 如此经过二三次试切和测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加 工面（适合单件小批）；
3) 展成法（包络）：利用刀具与工件作展成切削运动，切削刃在被 加工面上的包络面形成的成形表面。这种加工方法所能达到的精 度，主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度。
轨迹法加工 成形法加工
展成法加工
找正法 3、获得位置精度 夹具
机床装夹面
• 例：用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面
• 母线—渐开线，展成法，需一个复合成形运动，分解为滚刀旋转B11和 工件旋转B12，它们之间保持严格的相对运动关系：滚刀每转1/K（K 滚刀头数）转（B11），工件转过1/Z（Z齿轮齿数）转即一个齿（B12 ）；
第五章 机械加工精度
学习目的与要求
（1）掌握机械加工精度的概念以及加工精度与加工误差的关 系
（2）熟悉工艺系统的原始误差种类及其对加工精度的影响， （3）掌握加工误差问题的综合分析与解决 （4）掌握加工误差的基本计算方法 （5）熟悉提高和保证加工精度的途径、常用方法
主要内容
第5章 机械加工精度 5.1 机械加工精度概述 5.2 工艺系统的制造精度和磨损对工件精度的影响 5.3 工艺系统的受力变形及其对工件精度的影响 5.4 工艺系统的热变形及其对工件精度的影响 5.5 保证和提高加工精度的途径 5.6 加工误差的统计分析法 5.7 点图分析法 5.8 质量管理图
普通车床CA6140
卧式铣床
立式铣床
立式钻床
摇臂钻床
卧式镗床外形
牛头刨床(Horizontal Shaper)
插齿(Gear Shaping)机
特种加工机床
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、获得形状精度
非成形运动法：刮、研和对磨
点成形运动法：轨迹法
• 导线—直线，相切法，需2个独立的成形运动，即滚刀旋转运动和滚刀 沿工件轴向移动A2。其中滚刀的旋转运动与展成运动的一部分B11重 合；
• （滚刀旋转B11是主运动，工件旋转B12和滚刀沿工件轴向移动A2 都是进给运动）
•
故成形运动的总数只有2个：一个是复合成形运动（B11和B12），
另一个是简单成形运动A2。
试切法加工
调整法加工
定尺寸刀具 法加工
2. 形状精度：
1) 轨迹法：利用切削运动中刀具刀尖的运动轨迹形成被加工表面的 形状。这种方法的所能达到的精度，主要取决于这种成形运动的 精度。
2)成形法；利用成形刀具切削刃的几何形状切出工件的形状。这种 方法所能达到的精度， 主要取决于切削刃的形状精度和刀具的装 夹精度。
找正法 3、获得位置精度 夹具
机床装夹面
1.直接找正；
工件的定位过程可以由操作者直接在机床上利用千分表、划线盘等工具， 找正某些有相互位置要求的表面，然后夹紧工件，称之为直接找正安装。
2.划线找正（钳工手工作业）
是指按图纸要求在工件表面上划出位置线以及加工线和找正线，安装工件时，先在机床 上按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。例如：要在长方形工件上镗孔，可先在划 线平台上划出孔的十字中心线，再画出加工线和找正线（加工线和找正线之间的距离一 般为5毫米）。然后将工件安放在四爪单动卡盘上轻轻夹紧，转动四爪单动卡盘，用划 针检查找正线，找正后夹紧工件。 特点：划线安装不需要其它专门设备，通用性好，生产率低，精度不高 （一般划线找正的对线精度为0.1mm左右），适于单件、小批量生产中复杂铸件或者 铸件精度较低的粗加工工序。
2）定尺寸刀具法：具有一定尺寸精度的刀具（如铰刀、扩孔钻、钻头等） 来保证被加工工件尺寸精度的方法；
3）调整法（刀尖）：利用机床上的定程装置、对刀装置或预先调整好的刀架， 使刀具相对机床或夹具满足一定的位置精度要求，然后加工一批工件。这种 方法需要采用夹具来实现装夹，加工后工件精度的一致性好。
4）自动控制法：使用一定的装置，在工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。 分为自动测量和数字控制两种，前者机床上具有自动测量工件尺寸的装置， 在达到要求时，停止进刀；后者是根据预先编制好的机床数控程序实现进刀的。
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
1、主轴回转精度的概念 ①回转动态过程 ➢ 理想回转中心：在主轴的任一界面上有一点O其速度 始终为V＝0 ➢ 瞬时回转中心：实际存在的一个变动的回转中心 ➢ 瞬时回转轴线：各瞬时回转中心连线
与理想几何参数的符合程度。 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
（它是具体的误差大小）。
• 机床Байду номын сангаас分类概述
• 机床的传统分类方法：按加工性质和所用的刀具进行分类。
• 目前我国机床分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床 、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床、其它机床、特 种加工机床。
§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 (几何精度)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
§ 5.1 机械加工精度的基本概念 （一）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、位置）
四爪单动卡盘 1-卡盘体 2-卡爪 3-丝杆
三、影响加工精度的因素
1、原理误差：采用近似加工原理或近似刀具切削刃形 状
2、安装误差：定位误差、夹紧误差、夹具本身误差 原始误差 3、调整误差：调整方法与调整时的测量误差等
4、测量误差：量具本身、方法、温度 5、工艺系统的制造精度和磨损 6、工艺系统的受力变形
成形运动法
成形法
线成形运动法
展成法
零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。 1.尺寸精度：
1）试切法（刀尖）：即先试切出很小一部分加工表面，测量试切所得的尺寸， 按照加工要求适当调整刀具 切削刃相对工件的位置，再试切，再测量， 如此经过二三次试切和测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加 工面（适合单件小批）；
3) 展成法（包络）：利用刀具与工件作展成切削运动，切削刃在被 加工面上的包络面形成的成形表面。这种加工方法所能达到的精 度，主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度。
轨迹法加工 成形法加工
展成法加工
找正法 3、获得位置精度 夹具
机床装夹面
• 例：用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面
• 母线—渐开线，展成法，需一个复合成形运动，分解为滚刀旋转B11和 工件旋转B12，它们之间保持严格的相对运动关系：滚刀每转1/K（K 滚刀头数）转（B11），工件转过1/Z（Z齿轮齿数）转即一个齿（B12 ）；
第五章 机械加工精度
学习目的与要求
（1）掌握机械加工精度的概念以及加工精度与加工误差的关 系
（2）熟悉工艺系统的原始误差种类及其对加工精度的影响， （3）掌握加工误差问题的综合分析与解决 （4）掌握加工误差的基本计算方法 （5）熟悉提高和保证加工精度的途径、常用方法
主要内容
第5章 机械加工精度 5.1 机械加工精度概述 5.2 工艺系统的制造精度和磨损对工件精度的影响 5.3 工艺系统的受力变形及其对工件精度的影响 5.4 工艺系统的热变形及其对工件精度的影响 5.5 保证和提高加工精度的途径 5.6 加工误差的统计分析法 5.7 点图分析法 5.8 质量管理图
普通车床CA6140
卧式铣床
立式铣床
立式钻床
摇臂钻床
卧式镗床外形
牛头刨床(Horizontal Shaper)
插齿(Gear Shaping)机
特种加工机床
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、获得形状精度
非成形运动法：刮、研和对磨
点成形运动法：轨迹法
• 导线—直线，相切法，需2个独立的成形运动，即滚刀旋转运动和滚刀 沿工件轴向移动A2。其中滚刀的旋转运动与展成运动的一部分B11重 合；
• （滚刀旋转B11是主运动，工件旋转B12和滚刀沿工件轴向移动A2 都是进给运动）
•
故成形运动的总数只有2个：一个是复合成形运动（B11和B12），
另一个是简单成形运动A2。
试切法加工
调整法加工
定尺寸刀具 法加工
2. 形状精度：
1) 轨迹法：利用切削运动中刀具刀尖的运动轨迹形成被加工表面的 形状。这种方法的所能达到的精度，主要取决于这种成形运动的 精度。
2)成形法；利用成形刀具切削刃的几何形状切出工件的形状。这种 方法所能达到的精度， 主要取决于切削刃的形状精度和刀具的装 夹精度。
找正法 3、获得位置精度 夹具
机床装夹面
1.直接找正；
工件的定位过程可以由操作者直接在机床上利用千分表、划线盘等工具， 找正某些有相互位置要求的表面，然后夹紧工件，称之为直接找正安装。
2.划线找正（钳工手工作业）
是指按图纸要求在工件表面上划出位置线以及加工线和找正线，安装工件时，先在机床 上按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。例如：要在长方形工件上镗孔，可先在划 线平台上划出孔的十字中心线，再画出加工线和找正线（加工线和找正线之间的距离一 般为5毫米）。然后将工件安放在四爪单动卡盘上轻轻夹紧，转动四爪单动卡盘，用划 针检查找正线，找正后夹紧工件。 特点：划线安装不需要其它专门设备，通用性好，生产率低，精度不高 （一般划线找正的对线精度为0.1mm左右），适于单件、小批量生产中复杂铸件或者 铸件精度较低的粗加工工序。
2）定尺寸刀具法：具有一定尺寸精度的刀具（如铰刀、扩孔钻、钻头等） 来保证被加工工件尺寸精度的方法；
3）调整法（刀尖）：利用机床上的定程装置、对刀装置或预先调整好的刀架， 使刀具相对机床或夹具满足一定的位置精度要求，然后加工一批工件。这种 方法需要采用夹具来实现装夹，加工后工件精度的一致性好。
4）自动控制法：使用一定的装置，在工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。 分为自动测量和数字控制两种，前者机床上具有自动测量工件尺寸的装置， 在达到要求时，停止进刀；后者是根据预先编制好的机床数控程序实现进刀的。