影响加工精度因素

第二节 影响加工精度的因素
原始误差—— 引起加工误差的根本原因是工艺系统存在
着误差，将工艺系统的误差称为原始误差。
原始误差分类
与工艺系统原始状 态有关的原始误差 (几何误差)
原始 误差
ຫໍສະໝຸດ Baidu与工艺过程有关的 原始误差(动误差)
原理误差 定位误差 调整误差 刀具误差
工件相对于刀具静止状态下 的误差
机床误差
主轴回转误差 工件相对于
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一、原理误差
一、原理误差
1、定义 由于采用近似的加工运动、近似的刀具 轮廓和近似的加工方法所产生的加工误差，为加 工原理误差。
2、产生原因：
①采用理论上完全正确的加工方法有时会使机床 及刀具的结构极为复杂，以致制造困难；
②由于环节过多增加了机构运动中的误差，反而 得不到高的加工精度，所以实际生产中常采用近 似的加工原理进行加工。
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一、原理误差
（二）近似成形运动加工
在数控电火花线切割机床上加工模具的曲线轮廓 表面时，工件的曲线轮廓由机床x，y工作台分别依 次提供微小脉冲进给而合成，曲线实际上是微小折 线构成的，即存在着由于采用近似成形运动而产生 的原理误差。
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一、原理误差
在车床上车削模数蜗杆
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③主轴回转误差对加工精度的影响
• 不同形式的主轴回转误差对加工精度的影响是不 同的。同一形式的主轴回转误差对于不同类型的 机床其影响也不同。因此，要根据具体情况进行 具体分析。
• 机床可分为工件回转类(如车床、磨床)和刀具回 转类机床(如镗床)。在加工过程中，对工件回转 类机床，其切削力的方向不变，而刀具回转类机 床，其切削力的方向是周期性地变化的。所以主 轴的回转误差对加工精度的影响也不同。
分析主轴回转运动误差对加工表面形状的影响应着重 分析误差敏感方向上的影响。
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（一）机床的几何误差
1）主轴回转误差
（4）影响主轴回转 精度的主要因素
轴承本身误差、轴 承间隙、轴承间同轴 度误差，主轴各段轴 颈、轴孔的同轴度误 差、主轴系统的刚度 和热变形等。
但它们对主轴回转 精度的影响大小随加 工方式而不同
采用滑动轴承时的影响因素
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（一）机床的几何误差
对于车削：影响主轴精度的主要因素是滚动体的形 状误差、内外环的同轴度误差、主轴轴颈的形状误差 和外环内表面的形状误差。
对于镗削：影响因素为内环的形状误差，滚动体的 形状误差和内外环的同轴度误差。
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（5）减少主轴回转误差影响的措施
• 设计与制造高精度的主轴部件；
• 对高速运动的系统进行动平衡；
• 使回转误差不反映到被加工的工件上，即采用工 件的定位与运动传递分开的结构。例如磨外圆， 工件采用死顶尖；镗箱体上的孔系，采用镗模镗 孔，主轴与镗杆采用浮动连接；磨削机床主轴前 端的锥孔，工件与机床主轴间用弹性连接，主轴 只起传动作用，以减小主轴回转误差对加工精度 的影响。
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第二节 影响加工精度的因素
二、工艺系统的几何误差（机床、刀具、夹具等的制造误差和磨损 ） （一）机床的几何误差 1.机床的误差
（1）主轴回转误差 ① 主轴回转误差概念
主轴回转时实际回转轴线相对于平均回转轴线在径向 的变动量 。
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（一）机床的几何误差
（1）主轴回转误差 ②主轴回转误差的基本形式： a. 径向圆跳动 b. 角度摆动 c.轴向圆跳动
加工螺纹时，产生单个螺距的周期误差。
纯角度摆动误差对加工精度的影响
车外圆时会产生圆柱度误差（锥体）；
镗孔时，孔将成椭圆形。
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（一）机床的几何误差
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（一）机床的几何误差
分析可知：
车削加工中，主轴回转轴线径向跳动的水平分量最为敏 感，主要影响工件的圆度和圆柱度，对端面无影响； 主轴回转轴线的轴向跳动主要影响被加工工件端面的形 状精度，对圆柱面无影响； 主轴回转轴线的摆动对圆柱面和端面形状均有影响； 对于刀具回转型机床，误差敏感方向随主轴的转动而改 变，始终为刀尖处切削表面的法线方向。
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（一）机床的几何误差
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（一）机床的几何误差
主轴轴向窜动误差对加工精度的影响
对内外圆加工没有影响；
加工的端面与内外圆轴线不垂直，主轴每转一周，就 沿轴向窜动一次，向前窜动的半周内形成右螺旋面， 向后窜动的半周内形成左螺旋面，最后切出如同端面 凸轮一样的形状，并在中心附近出现一个凸台；
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（一）机床的几何误差
主轴纯径向跳动误差对加工精度的影响 镗床上镗孔：设由于主轴的纯径向跳动使轴心线在Y坐 标方向上作间谐直线运动，其频率与主轴转速相同，其幅 值为A；再设主轴中心偏移最大（A）时，镗刀尖正好通 过水平位置。所以当镗刀转过一个角度时，刀尖的轨迹方 程为：
车削时：处于水平位置切出的半径一侧小一个振幅A， 一侧大一个振幅，工件各处直径相等，工件表面接近一个 真圆，但中心偏移一个振幅。
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一、原理误差
（一）使用近似刀具进行加工 1、原理：用成形刀具加工复杂形面时，往往采用圆弧、直线等简
单线形代替理论轮廓，或用一种线形刃带的刀具加工多种形面。
2、举例：
用齿轮模数铣刀铣齿轮，若要获得理想齿形，必须对每一种齿数 的齿轮制造一把铣刀，对刀具的制造、管理和使用极为不变。因 此为每一模数制造一组铣刀（每组8把、15把或26把）来铣不同 齿数的齿轮。对于中小模数铣刀，每一模数为8把一组，其中4号 铣刀加工齿数范围为21-25齿，其刃带形状是按齿数为23的齿形 设计制造的，因此当加工21、22、24、25齿数齿轮时产生误差。 再如，用齿轮滚刀加工渐开线齿轮时，由于制造困难，采用阿基 米德基本蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线蜗杆。
导轨导向误差 刀具运动状
传动误差
态下的误差
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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第二节 影响加工精度的因素
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。