工艺系统刚度及误差..
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对卧式车床ΔR ≈Δ22/D 若设Δ2= 0.1mm,D=40mm，则
ΔR =0.00025mm，影响可忽略不计。 而对平面磨床、龙
门刨床误差将直接反映在工件上。
3）导轨在垂直面内的直线度的特殊情况为斜坡状，
加工的工件轴向形状为鞍形。
4） 前后导轨的平行度（扭曲）
卧式车床或外圆磨床若前后导轨存在平行度误差时， 刀具和工件之间相对位置发生变化，刀尖运动轨迹是一
• 径向跳动--瞬时回转轴线 沿平均回转轴线的径向跳 动运动。 • 轴向窜动--瞬时回转轴线 沿平均回转轴线方向的轴 向运动。 • 角度摆动--瞬时回转轴线 与平均回转轴线成一倾斜 角，但其交点位置是固定 不变的运动。
图7-1
2、 主轴回转运动误差的影响因素
轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，各段轴
条空间曲线，使工件产生形状误差。
若扭曲误差为Δ3,工件误差ΔR≈(H/B)Δ3 ，一般车床 H/B≈2/3，外圆磨床H/B≈1，误差对加工精度影响很大 2、影响因素及提高精度的措施
除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量， 也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降
的主要原因之一。
可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导 轨导轨表面淬火等措施。
Δφ∑= ∑Δφwi= ∑Ki Δφi
减少传动链误差的措施：
① 尽可能缩短传动链，减少传动元件数目；
② 尽量采用降速传动，误差被缩小；
机床传动链误差
概念：指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的 误差 一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因 是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。 若传动齿轮 i 在某一时刻产生转角误差为Δφi，则它所
造成传动链末端元件的转角误差：Δφwi =Ki Δφi
Ki 为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数， 若Ki大于1则误差被扩大；反之，若Ki小于1误差被缩小。 各传动件对工件精度影响的总和为：
机械加工工艺系统刚度及误差
技术部 201304
零件加工精度相关常识
• 工艺系统：机床、夹具、刀具和工 件组成的一个系统。 • 零件的加工精度高，则加工成本高， 生产效率低。 • 零件的尺寸、几何形状和表面间相 对位置的形成，取决于工件和刀具 在切削运动过程中相互位置的关系。
刀具 工件 夹具 机床
研究加工精度的目的
纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔
时，若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。
提高主轴及支承座孔的加工精度，选用高精度轴承，提高 主轴部件装配精度、预紧和平衡等，提高主轴回转精度。
3、主轴回转精度的测量 （1）静态测量法 （2）动态测量法 4、提高主轴回转精度的措施
（1）提高主轴支承轴承的精度并进行精细的调整安 装。 （2）如使用精密滚动轴承、或液体、气体静压轴承； 主轴部件装配时，应合理地确定各相关零件的精度， 采用轴颈与轴承圈误差抵消法或角度选配法精细的 调整安装并尽量消除轴承间隙，即可保证和提高主 轴的回转精度。 （3）采用双死顶尖装夹工件，可减小机床主轴回转 误差对工件加工精度的影响 （4）采用误差转移法
加工误差来源和原始误差
• 工艺系统：机床，夹具，刀具，工件 • 原始误差：工艺系统误差。 • 原始误差来源： • 工艺系统本身 → 加工原理误差； 机床、夹具、刀具等工装制造误差； 工件装夹误差； 加工过程中出现→力、热、振动、磨损等干扰误差。
加工误差来源和原始误差
原始误差的分类
原理误差 定位误差 调整误差 刀具误差 夹具误差
除轴承本身精度外，与配合件精度有很大关系如主轴轴 颈、支承座孔等精度
产生轴向窜动主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面
对主轴回转轴线有垂直度误差。
主轴不同形式的回转误差引起的加工误差不同
车床上加工外圆内孔时，主轴径向跳动引起工件圆度和 圆柱度误差，对工件端面无影响； 轴向窜动对圆柱表面影响不大，对端面垂直度平面度影 响大，车削螺纹时会造成导程的周期性误差； 纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔 时，会使镗出的孔为椭圆形。
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
主轴采用滑动轴承的车床类，主轴受力方向一定，主轴颈 圆度误差对加工影响较大，轴承孔圆度误差对加工没影响
镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化其轴承孔误差对加 工影响大
滚动轴承结构复杂，影响主轴精度因素也较复杂
机械加工工艺系统定常误差分析
机床主轴的回转运动误差
机械加工工艺系统的几何误差包括：机床、夹具、刀具的 误差；是由制造误差、安装误差以及磨损引起的误差等。
1、主轴回转运动误差的概念和形式
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
机床导轨误差
1、机床导轨误差的形式 导轨精度要求主要有以下三方面：
1） 在水平面内的直线度（以卧式车床为例）
Δ1将直接反映在工件加工表面法线方向（误差敏感方向）
上，误差ΔR =Δ1 ，对加工精度影响最大。 刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。
2） 在垂直面内的直线度
Δ２对工件的尺寸和形状误差影响比Δ1小得多
• 弄清各种原始误差的物理、力学本质; • 它们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; • 需要时能找出进一步提高加工精度的途 径。
影响机械加工精度的因素
1 装夹 设计基准与定位基准不重合、夹紧误差、间隙 引起的定位误差等等 2 调整 调整误差、机床、刀具、夹具本身的制造误差 3 加工 切削力、切削热和摩擦等，引起工件和刀具之 间的相对位置，造成种种加工误差。 4 还有测量、热、力、近似成形方法、内应力及 原理误差等等。
与工艺系统原始状 态有关的原始误差 (定常几何误差)
工件相对于刀具静止状态下 的误差
原始 误差
与工艺过程有关的 原始误差 (随机误差)
主轴回转误差 工件相对于 机床误差 导轨导向误差 刀具运动状 态下的误差 传动误差 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
对卧式车床ΔR ≈Δ22/D 若设Δ2= 0.1mm,D=40mm，则
ΔR =0.00025mm，影响可忽略不计。 而对平面磨床、龙
门刨床误差将直接反映在工件上。
3）导轨在垂直面内的直线度的特殊情况为斜坡状，
加工的工件轴向形状为鞍形。
4） 前后导轨的平行度（扭曲）
卧式车床或外圆磨床若前后导轨存在平行度误差时， 刀具和工件之间相对位置发生变化，刀尖运动轨迹是一
• 径向跳动--瞬时回转轴线 沿平均回转轴线的径向跳 动运动。 • 轴向窜动--瞬时回转轴线 沿平均回转轴线方向的轴 向运动。 • 角度摆动--瞬时回转轴线 与平均回转轴线成一倾斜 角，但其交点位置是固定 不变的运动。
图7-1
2、 主轴回转运动误差的影响因素
轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，各段轴
条空间曲线，使工件产生形状误差。
若扭曲误差为Δ3,工件误差ΔR≈(H/B)Δ3 ，一般车床 H/B≈2/3，外圆磨床H/B≈1，误差对加工精度影响很大 2、影响因素及提高精度的措施
除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量， 也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降
的主要原因之一。
可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导 轨导轨表面淬火等措施。
Δφ∑= ∑Δφwi= ∑Ki Δφi
减少传动链误差的措施：
① 尽可能缩短传动链，减少传动元件数目；
② 尽量采用降速传动，误差被缩小；
机床传动链误差
概念：指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的 误差 一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因 是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。 若传动齿轮 i 在某一时刻产生转角误差为Δφi，则它所
造成传动链末端元件的转角误差：Δφwi =Ki Δφi
Ki 为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数， 若Ki大于1则误差被扩大；反之，若Ki小于1误差被缩小。 各传动件对工件精度影响的总和为：
机械加工工艺系统刚度及误差
技术部 201304
零件加工精度相关常识
• 工艺系统：机床、夹具、刀具和工 件组成的一个系统。 • 零件的加工精度高，则加工成本高， 生产效率低。 • 零件的尺寸、几何形状和表面间相 对位置的形成，取决于工件和刀具 在切削运动过程中相互位置的关系。
刀具 工件 夹具 机床
研究加工精度的目的
纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔
时，若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。
提高主轴及支承座孔的加工精度，选用高精度轴承，提高 主轴部件装配精度、预紧和平衡等，提高主轴回转精度。
3、主轴回转精度的测量 （1）静态测量法 （2）动态测量法 4、提高主轴回转精度的措施
（1）提高主轴支承轴承的精度并进行精细的调整安 装。 （2）如使用精密滚动轴承、或液体、气体静压轴承； 主轴部件装配时，应合理地确定各相关零件的精度， 采用轴颈与轴承圈误差抵消法或角度选配法精细的 调整安装并尽量消除轴承间隙，即可保证和提高主 轴的回转精度。 （3）采用双死顶尖装夹工件，可减小机床主轴回转 误差对工件加工精度的影响 （4）采用误差转移法
加工误差来源和原始误差
• 工艺系统：机床，夹具，刀具，工件 • 原始误差：工艺系统误差。 • 原始误差来源： • 工艺系统本身 → 加工原理误差； 机床、夹具、刀具等工装制造误差； 工件装夹误差； 加工过程中出现→力、热、振动、磨损等干扰误差。
加工误差来源和原始误差
原始误差的分类
原理误差 定位误差 调整误差 刀具误差 夹具误差
除轴承本身精度外，与配合件精度有很大关系如主轴轴 颈、支承座孔等精度
产生轴向窜动主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面
对主轴回转轴线有垂直度误差。
主轴不同形式的回转误差引起的加工误差不同
车床上加工外圆内孔时，主轴径向跳动引起工件圆度和 圆柱度误差，对工件端面无影响； 轴向窜动对圆柱表面影响不大，对端面垂直度平面度影 响大，车削螺纹时会造成导程的周期性误差； 纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔 时，会使镗出的孔为椭圆形。
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
主轴采用滑动轴承的车床类，主轴受力方向一定，主轴颈 圆度误差对加工影响较大，轴承孔圆度误差对加工没影响
镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化其轴承孔误差对加 工影响大
滚动轴承结构复杂，影响主轴精度因素也较复杂
机械加工工艺系统定常误差分析
机床主轴的回转运动误差
机械加工工艺系统的几何误差包括：机床、夹具、刀具的 误差；是由制造误差、安装误差以及磨损引起的误差等。
1、主轴回转运动误差的概念和形式
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
机床导轨误差
1、机床导轨误差的形式 导轨精度要求主要有以下三方面：
1） 在水平面内的直线度（以卧式车床为例）
Δ1将直接反映在工件加工表面法线方向（误差敏感方向）
上，误差ΔR =Δ1 ，对加工精度影响最大。 刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。
2） 在垂直面内的直线度
Δ２对工件的尺寸和形状误差影响比Δ1小得多
• 弄清各种原始误差的物理、力学本质; • 它们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; • 需要时能找出进一步提高加工精度的途 径。
影响机械加工精度的因素
1 装夹 设计基准与定位基准不重合、夹紧误差、间隙 引起的定位误差等等 2 调整 调整误差、机床、刀具、夹具本身的制造误差 3 加工 切削力、切削热和摩擦等，引起工件和刀具之 间的相对位置，造成种种加工误差。 4 还有测量、热、力、近似成形方法、内应力及 原理误差等等。
与工艺系统原始状 态有关的原始误差 (定常几何误差)
工件相对于刀具静止状态下 的误差
原始 误差
与工艺过程有关的 原始误差 (随机误差)
主轴回转误差 工件相对于 机床误差 导轨导向误差 刀具运动状 态下的误差 传动误差 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