机械制造工程学 第四章 机械加工精度PPT课件
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4.加工经济精度
指在正常加工条件下(采用符合质量标准的加工设备、 工艺装备和标准技术等级的工人）所能保证的加工精度 和表面质量。
图4-1 加工成本与加工误差之间的关系 7
4.1.2 获得加工精度的方法
➢ 零件的加工精度包括 尺寸精度、形状精度、位置精度
通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高
➢ 获得加工精度的方法
根据敏感方向的特点，可将机床分为两大类： 一类是敏感方向固定的机床，如车床。因刀具是 固定的，切削时其切削平面固定不变，故其敏感方向 保持不变。 另一类是敏感方向变化的机床，如镗床。因刀具 是回转的，切削时其切削平面将随刀尖的旋转而变化 的，故其敏感方向是变化的。因此对这类机床的主轴 回转精度要求要严格一些。
第4章 机械加工精度 4.1 概述 4.2 工艺系统的几何误差 4.3 工艺系统的受力变形 4.4 工艺系统受热变形引起的误差 4.5 内应力对加工精度的影响 4.6 加工误差的统计分析法 4.7 提高加工精度的途径
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
13
4.1.4 研究机械加工精度的方法
分析计算法是在掌握各原始误差对加工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一个或哪几个 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，进而通过估算来确定工件的加工误差的大小， 再通过试验测试来加以验证。
统计分析法是对具体加工条件下加工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。分析计算法主要是在对单项原始误差进行分析计算 的基础上进行的，统计分析法则是对有关的原始误差进行 综合分析的基础上进行的。
• 再如，用齿轮滚刀加工齿轮时，滚刀也 是采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓蜗 杆代替渐开线蜗杆
16
影响加工精度的因素及其分析
➢近似的加工方法带来的误差 • 例如，用尖车刀车外圆，也不是
光滑的圆柱面，而是一个螺旋面
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影响加工精度的因素及其分析
➢近似的刀具和工件的运动联系所带来 的加工误差
• 例如车模数螺纹时，
（1）获得尺寸精度的方法
1）试切法
用于单件小批生产
2）调整法
用于成批大量生产
3）定尺寸刀具法
生产率高，刀具制造复杂
4）自动控制法
切削测量补偿调整
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获得尺寸精度的方法
1．试切法 2．调整法 3．定尺寸刀具法 4．自动控制法
调整法可以分为静调整法（静调整法又称样件法）和动调整法（按试切 零件进行调整，直接测量试切零件的尺寸）两类。
千分表
V型块 镗刀 镗刀杆
工件
加工面
铣刀 厚薄规尺寸
车刀
对刀块 加工要求尺寸
试切法
镗孔时的静调整法对刀
Βιβλιοθήκη Baidu
铣削时的静调整法对刀
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千分表
支架
工件
砂轮
主动测量法
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（2）获得形状精度的方法
1）轨迹法
利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状
2）成形刀具法 由刀刃的形状形成工件表面形状
3）仿形法
刀具按照仿形装置进给对工件进行加工
传动比I
= 工件螺距P1
机床丝杆螺距P
=
z1z3 z2z4
• 只要能保证加工精度和零件的使用性 能，一定的原理误差是允许的。这种 误差不应超过相应公差的10~15%。
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4.2.2 机床误差
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与理想回转轴线的偏移量
三种基本形式： a. 纯径向跳动 b.纯角度摆动 c.轴向窜动
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② 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，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
20
主轴采用滑动轴承的车床类，主轴受力方向一定，主轴颈 圆度误差影响较大，轴承内径圆度误差没影响
镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化轴承孔误差影响大
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4.2 工艺系统的几何误差
4.2.1 加工原理误差 加工原理误差（理论误差） 原理误差——即在加工中采用了近 似的加工运动、近似的刀具轮廓和 近似的加工方法而产生的原始误差
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影响加工精度的因素及其分析
➢近似的刀具轮廓带来的误差
• 例如用模数铣刀铣齿轮，由于：铣刀的 成形面不是纯粹的渐开线；模数相同而 齿数不同的渐开线齿轮齿形是不同的， 一把铣刀铣一组齿数的齿轮，故存在原 理误差
3
3. 误差敏感方向的概念
原始误差对加工误差的影响程度，主要取决于 原始误差是否作用在加工误差的敏感方向上。所谓敏 感方向是指切削平面的法线方向，即法向分量。
作用在敏感方向上的原始误差将以1:1的关系转 化为加工误差。它对加工误差影响最大。其它方向的 原始误差对加工误差的影响都不同程度地减小。
4
5
4）展成法
由切削刃包络面形成工件表面形状
（3）获得相互位置精度的方法
主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证
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4.1.3 原始误差的概念及种类
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺 系统 (简称工艺系统) 会有各种各样的误差产生，这 些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同 的方式 (或扩大、或缩小) 反映为工件的加工误差。 工艺系统的误差是“因”，是根源；工件的加工误差 是 “果”，是表现；因此，我们把工艺系统的误差 称为原始误差。
2
4.1 概述
4.1.1 加工精度与加工误差的概念 1.加工精度与加工误差
所谓加工精度是指零件加工后的实际几何参 数 (尺寸、形状和位置) 与理想几何参数的符合 程度。实际值愈接近理想值，加工精度就愈高。
实际加工不可能把零件做得与理想零件完全 一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实 际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加 工误差。
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原始误差可由施行方法、机械实体、切削过程三个 部分组成，即原始误差可分为三大类十二项：
施行方法误差包括以下四项原始误差： 原理误差、安装误差、调整误差、测量误差 机械实体误差包括以下四项原始误差： 机床误差、夹具误差、刀具误差、毛坯误差 切削过程误差包括以下四项原始误差： 工艺系统受力变形误差、工艺系统受热变形误差、 工艺系统磨损误差、内应力变形误差
4.加工经济精度
指在正常加工条件下(采用符合质量标准的加工设备、 工艺装备和标准技术等级的工人）所能保证的加工精度 和表面质量。
图4-1 加工成本与加工误差之间的关系 7
4.1.2 获得加工精度的方法
➢ 零件的加工精度包括 尺寸精度、形状精度、位置精度
通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高
➢ 获得加工精度的方法
根据敏感方向的特点，可将机床分为两大类： 一类是敏感方向固定的机床，如车床。因刀具是 固定的，切削时其切削平面固定不变，故其敏感方向 保持不变。 另一类是敏感方向变化的机床，如镗床。因刀具 是回转的，切削时其切削平面将随刀尖的旋转而变化 的，故其敏感方向是变化的。因此对这类机床的主轴 回转精度要求要严格一些。
第4章 机械加工精度 4.1 概述 4.2 工艺系统的几何误差 4.3 工艺系统的受力变形 4.4 工艺系统受热变形引起的误差 4.5 内应力对加工精度的影响 4.6 加工误差的统计分析法 4.7 提高加工精度的途径
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第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
13
4.1.4 研究机械加工精度的方法
分析计算法是在掌握各原始误差对加工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一个或哪几个 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，进而通过估算来确定工件的加工误差的大小， 再通过试验测试来加以验证。
统计分析法是对具体加工条件下加工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。分析计算法主要是在对单项原始误差进行分析计算 的基础上进行的，统计分析法则是对有关的原始误差进行 综合分析的基础上进行的。
• 再如，用齿轮滚刀加工齿轮时，滚刀也 是采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓蜗 杆代替渐开线蜗杆
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影响加工精度的因素及其分析
➢近似的加工方法带来的误差 • 例如，用尖车刀车外圆，也不是
光滑的圆柱面，而是一个螺旋面
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影响加工精度的因素及其分析
➢近似的刀具和工件的运动联系所带来 的加工误差
• 例如车模数螺纹时，
（1）获得尺寸精度的方法
1）试切法
用于单件小批生产
2）调整法
用于成批大量生产
3）定尺寸刀具法
生产率高，刀具制造复杂
4）自动控制法
切削测量补偿调整
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获得尺寸精度的方法
1．试切法 2．调整法 3．定尺寸刀具法 4．自动控制法
调整法可以分为静调整法（静调整法又称样件法）和动调整法（按试切 零件进行调整，直接测量试切零件的尺寸）两类。
千分表
V型块 镗刀 镗刀杆
工件
加工面
铣刀 厚薄规尺寸
车刀
对刀块 加工要求尺寸
试切法
镗孔时的静调整法对刀
Βιβλιοθήκη Baidu
铣削时的静调整法对刀
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千分表
支架
工件
砂轮
主动测量法
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（2）获得形状精度的方法
1）轨迹法
利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状
2）成形刀具法 由刀刃的形状形成工件表面形状
3）仿形法
刀具按照仿形装置进给对工件进行加工
传动比I
= 工件螺距P1
机床丝杆螺距P
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z1z3 z2z4
• 只要能保证加工精度和零件的使用性 能，一定的原理误差是允许的。这种 误差不应超过相应公差的10~15%。
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4.2.2 机床误差
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与理想回转轴线的偏移量
三种基本形式： a. 纯径向跳动 b.纯角度摆动 c.轴向窜动
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② 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，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
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主轴采用滑动轴承的车床类，主轴受力方向一定，主轴颈 圆度误差影响较大，轴承内径圆度误差没影响
镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化轴承孔误差影响大
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4.2 工艺系统的几何误差
4.2.1 加工原理误差 加工原理误差（理论误差） 原理误差——即在加工中采用了近 似的加工运动、近似的刀具轮廓和 近似的加工方法而产生的原始误差
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影响加工精度的因素及其分析
➢近似的刀具轮廓带来的误差
• 例如用模数铣刀铣齿轮，由于：铣刀的 成形面不是纯粹的渐开线；模数相同而 齿数不同的渐开线齿轮齿形是不同的， 一把铣刀铣一组齿数的齿轮，故存在原 理误差
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3. 误差敏感方向的概念
原始误差对加工误差的影响程度，主要取决于 原始误差是否作用在加工误差的敏感方向上。所谓敏 感方向是指切削平面的法线方向，即法向分量。
作用在敏感方向上的原始误差将以1:1的关系转 化为加工误差。它对加工误差影响最大。其它方向的 原始误差对加工误差的影响都不同程度地减小。
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4）展成法
由切削刃包络面形成工件表面形状
（3）获得相互位置精度的方法
主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证
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4.1.3 原始误差的概念及种类
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺 系统 (简称工艺系统) 会有各种各样的误差产生，这 些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同 的方式 (或扩大、或缩小) 反映为工件的加工误差。 工艺系统的误差是“因”，是根源；工件的加工误差 是 “果”，是表现；因此，我们把工艺系统的误差 称为原始误差。
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4.1 概述
4.1.1 加工精度与加工误差的概念 1.加工精度与加工误差
所谓加工精度是指零件加工后的实际几何参 数 (尺寸、形状和位置) 与理想几何参数的符合 程度。实际值愈接近理想值，加工精度就愈高。
实际加工不可能把零件做得与理想零件完全 一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实 际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加 工误差。
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原始误差可由施行方法、机械实体、切削过程三个 部分组成，即原始误差可分为三大类十二项：
施行方法误差包括以下四项原始误差： 原理误差、安装误差、调整误差、测量误差 机械实体误差包括以下四项原始误差： 机床误差、夹具误差、刀具误差、毛坯误差 切削过程误差包括以下四项原始误差： 工艺系统受力变形误差、工艺系统受热变形误差、 工艺系统磨损误差、内应力变形误差