《机械制造工艺学》第二版机械制造工艺学几何精度

1、机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 一、一、加工原理误差加工原理误差 二、调整误差二、调整误差 三、机床误差三、机床误差 四、夹具的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 加工原理误差是指采用了近似加工原理误差是指采用了近似 的成形运动或近似的刀刃轮廓的成形运动或近似的刀刃轮廓 进行加工而产生的误差。进行加工而产生的误差。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 一、加工原理误差一、加工原理误差 二、二、调整误差调整误差 三、机床误差三、机床误差 四、夹具的制造误差与磨损四、夹具的制

2、造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 在机械加工的每一个工序中，总是要对工在机械加工的每一个工序中，总是要对工 艺系统进行调整工作。调整不可能绝对地艺系统进行调整工作。调整不可能绝对地 准确，因而产生调整误差。准确，因而产生调整误差。 工艺系统的调整有两种基本方式。不同的工艺系统的调整有两种基本方式。不同的 调整方式有不同的误差来源。调整方式有不同的误差来源。 （一）试切法调整（一）试切法调整 （二）调整法（二）调整法 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 单件、小批生产中普遍采用试切法加工单件、小批生产中普遍采用

3、试切法加工: 加工时先在工件上试切加工时先在工件上试切 根据测得的尺寸与要求尺寸的差值，用进给机构根据测得的尺寸与要求尺寸的差值，用进给机构 调整刀具与工件的相对位置调整刀具与工件的相对位置 然后再进行试切、测量、调整然后再进行试切、测量、调整 引起调整误差的因素是：引起调整误差的因素是： 测量误差测量误差 量具本身的精度、测量方法。量具本身的精度、测量方法。 机床进给机构的位移误差机床进给机构的位移误差 当试切最后一刀时，当试切最后一刀时， 要按刻度盘的显示值来微量调整刀架的进给量，要按刻度盘的显示值来微量调整刀架的进给量， 这时会出现进给机构的这时会出现进给机构的爬行爬行现象，使刀具的实现

4、象，使刀具的实 际位移与刻度盘显示值不一致。际位移与刻度盘显示值不一致。 1.试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 在成批、大量生产中，广泛采用试切法（或样件样在成批、大量生产中，广泛采用试切法（或样件样 板）预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批板）预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批 零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所 要求的零件尺寸要求的零件尺寸 影响调整精度的因素还有影响调整精度的因素还有 定程机构误差定程机构误差 在大批大量生产中广泛采用行

5、程挡块、在大批大量生产中广泛采用行程挡块、 靠模、凸轮等机构保证加工尺寸靠模、凸轮等机构保证加工尺寸,以及与它们配合使用以及与它们配合使用 的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度 样件或样板的误差样件或样板的误差 测量有限试件造成的误差测量有限试件造成的误差 试切加工的工件数（称为抽试切加工的工件数（称为抽 样件数）不可能太多样件数）不可能太多,因而造成误差因而造成误差 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 一、加工原理误差一、加工原理误差 二、调整误差二、调整误差 三、三、机床误差机床误差 四、夹具的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损 五、刀具的

6、制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 引起机床误差的原因引起机床误差的原因是是机床的制造误差、安机床的制造误差、安 装误差和磨损。装误差和磨损。 这里着重分析对工件加工精度影响较大的这里着重分析对工件加工精度影响较大的: （一）机床导轨导向误差（一）机床导轨导向误差 （二）机床主轴的回转误差（二）机床主轴的回转误差 （三）机床传动链的传动误差（三）机床传动链的传动误差 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 导轨导向精度是指机床导轨副的运导轨导向精度是指机床导轨副的运 动件实际运动方向与理想运动方向动件实际运动方向与理想运动方向 的符合程度

7、，这两者之间的偏差值的符合程度，这两者之间的偏差值 则称为导向误差则称为导向误差。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 l）导轨在水平面内的直线度上）导轨在水平面内的直线度上 y （弯（弯 曲）；曲）； 2）导轨在垂直面内的真线度）导轨在垂直面内的真线度 z（弯曲）；（弯曲）； 3）前后导轨的平行度）前后导轨的平行度 （扭曲）。（扭曲）。 4）导轨对主轴回转轴线的平行度）导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直或垂直 度）。度）。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 l机床安装不正确引起的导轨误差，往往远大于机床安装不正确引起的导轨误差，往往远大于 制造误差制造误差 l特别是床身导

8、轨是一种细长的结构的特别是床身导轨是一种细长的结构的(如龙门刨如龙门刨 床、龙门铣床等床、龙门铣床等) ，刚性差，在自重的作用下就，刚性差，在自重的作用下就 容易变形。如果安装不正确，或者地基不良，容易变形。如果安装不正确，或者地基不良， 都会造成导轨弯曲变形（严重的可达都会造成导轨弯曲变形（严重的可达23mrn） l因此，机床在安装时应有良好的基础。并严格因此，机床在安装时应有良好的基础。并严格 进行测量和校正，而且在使用期间还应定期复进行测量和校正，而且在使用期间还应定期复 校和调整校和调整 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 使用程度不同及受力不均，导轨沿全长上使用程度不同及受

9、力不均，导轨沿全长上 各段的磨损量不等，并且在同一横截面上各段的磨损量不等，并且在同一横截面上 各导轨面的磨损量也不相等。导轨磨损会各导轨面的磨损量也不相等。导轨磨损会 引起床鞍在水平面和垂直面内发生位移，引起床鞍在水平面和垂直面内发生位移， 且有倾斜，从而造成刀刃位置误差。且有倾斜，从而造成刀刃位置误差。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 l机床设计与制造时，应从结构、材料、润滑、机床设计与制造时，应从结构、材料、润滑、 防护装置等方面采取措施以提高导向精度防护装置等方面采取措施以提高导向精度 l机床安装时，应校正好水平和保证地基质量

10、机床安装时，应校正好水平和保证地基质量 l使用时，要注意调整导轨配合间隙，同时保证使用时，要注意调整导轨配合间隙，同时保证 良好的润滑和维护。良好的润滑和维护。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 机床主轴是用来装夹工件或刀具并传递主要切机床主轴是用来装夹工件或刀具并传递主要切 削运动的重要零件。削运动的重要零件。 回转误差产生原因：回转误差产生原因： 理论上：主轴回转时，回转轴线的空间位置应理论上：主轴回转时，回转轴线的空间位置应 该固定不变。该固定不变。 实际上：由于主轴部件中轴承、轴颈、轴承座实际上：由于主轴部件中轴承、轴颈、轴承座 孔等的制造误差和配合质量、润滑条件，以及孔等

11、的制造误差和配合质量、润滑条件，以及 回转时的动力因素的影响，往往瞬时回转轴线回转时的动力因素的影响，往往瞬时回转轴线 的空间位置都在周期性地变化。的空间位置都在周期性地变化。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对主轴回转误差是指主轴实际回转轴线对 其理想回转轴线的漂移。其理想回转轴线的漂移。 主轴回转轴线的运动误差可以分解为主轴回转轴线的运动误差可以分解为: 径向圆跳动径向圆跳动 端面圆跳动端面圆跳动 倾角摆动倾角摆动 三种基本型式。三种基本型式。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 对圆柱面的加工精度没有影响对圆柱面的加工精度没有影响

12、加工端面时，导致端面与圆柱面不垂直加工端面时，导致端面与圆柱面不垂直 如果主轴回转一周，来回跳动一次，则加工如果主轴回转一周，来回跳动一次，则加工 近似为螺旋面近似为螺旋面 加工螺纹时，使得螺距产生周期误差加工螺纹时，使得螺距产生周期误差 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 使工件产生圆度误差，但加工方法不同（使工件产生圆度误差，但加工方法不同（ 如车削和镗削），影响程度也不尽相同。如车削和镗削），影响程度也不尽相同。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 当主轴几何轴线具有倾角摆动时，可区分为两当主轴几何轴线具有倾角摆动时，可区分为两 种情况：种情况： 一种是几何轴线相对于

13、平均线在空间成一定锥一种是几何轴线相对于平均线在空间成一定锥 角角 的圆锥轨迹的圆锥轨迹 另外一种是几何轴线在某一平面内作角摆动另外一种是几何轴线在某一平面内作角摆动 车外圆：形成车外圆：形成锥度锥度 镗削内孔时，在垂直于主轴平均轴线的各个截面内镗削内孔时，在垂直于主轴平均轴线的各个截面内 都形成椭圆，就工件内表面整体来说，镗削出来的都形成椭圆，就工件内表面整体来说，镗削出来的 是一个是一个椭圆柱椭圆柱。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 l轴承的误差（滑动轴承、滚动轴承）轴承的误差（滑动轴承、滚动轴承） l轴承间隙轴承间隙 l与轴承配合零件的误差与轴承配合零件的误差 l主轴转速对

14、主轴回轴误差也有影响主轴转速对主轴回轴误差也有影响 l主轴系统的径向不等刚度和热变形主轴系统的径向不等刚度和热变形 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 l轴承误差的影响轴承误差的影响 主轴采用滑动轴承时，轴承误差主要指 主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度。 注意：对于刀具回转类机床和工件回转 类机床的影响不同。 主轴采用滚动轴承时，由于滚动轴承是 由内圈、外圈和滚动体等组成，影响的 因素更多。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 l轴承间隙的影响 如轴承间隙过大，当工作条件（载荷、转速 等）变化时，油楔厚度变化较大，主轴轴线 漂移量增加。 l与轴承配合的零件误差的影响。 由于

15、轴承内、外圈或轴瓦和薄，受力后容易 变形。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 l主轴转速的影响主轴转速的影响 由于主轴部件质量不平衡、机床各种随 机振动以及回转轴线的不稳定随主轴转 速增加而增加，使主轴在某个转速范围 内的回转精度较高。超过这个范围，误 差就较大。 l主轴系统的径向不等刚度和热变形主轴系统的径向不等刚度和热变形 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 （1）提高主轴部件的制造精度）提高主轴部件的制造精度 （2）对滚动轴承进行预紧）对滚动轴承进行预紧 （3）使主轴的回转误差不反映到工件上）使主轴的回转误差不反映到工件上 直接保证工件在加工过程中的回转精直接保证工

16、件在加工过程中的回转精 度而不依赖于主轴，是保证工件形状精度度而不依赖于主轴，是保证工件形状精度 的最简单而又有效的方法。的最简单而又有效的方法。 图图2-18、2-19 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 1传动链精度分析传动链精度分析 传动链的传动误差是指内联系的传动链中首传动链的传动误差是指内联系的传动链中首 末两端传动元件之间相对运动的误差。它是末两端传动元件之间相对运动的误差。它是 螺纹、齿轮、蜗轮以及其它按展成原理加工螺纹、齿轮、蜗轮以及其它按展成原理加工 时，影响加工精度的主要因素。时，影响加工精度的主要因素。 由于所有的传动件都存在误差，因此，各传由于所有的传动件都存

17、在误差，因此，各传 递件对工件精度影响总和递件对工件精度影响总和 为各传动元件所为各传动元件所 引起末端元件转角误差的迭加：引起末端元件转角误差的迭加： j n j j n j jn k 11 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 传动件数越少，传动链越短，传动件数越少，传动链越短， 就越小，因而传动精就越小，因而传动精 度就高度就高 传动比传动比i小，降速传动小，降速传动 特别是传动链末端传动副的特别是传动链末端传动副的 传动比小，则传动链中其余各传动元件误差对传动传动比小，则传动链中其余各传动元件误差对传动 精度的影响就越小精度的影响就越小 传动链中各传动件的加工、装配误差对传动精

18、度均传动链中各传动件的加工、装配误差对传动精度均 有影响，但影响的大小不同，最后的传动件（末端有影响，但影响的大小不同，最后的传动件（末端 件）的误差影响最大件）的误差影响最大 采用校正装置采用校正装置 校正装置加入误差，大小与传动链校正装置加入误差，大小与传动链 本身的误差相等而方向相反，从而使之相互抵消。本身的误差相等而方向相反，从而使之相互抵消。 机械制造工艺学第二版机械制 造工艺学几何精度 一、加工原理误差一、加工原理误差 二、调整误差二、调整误差 三、机床误差三、机床误差 四、四、夹具的制造误差与磨损夹具的制造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损 机械制造工艺

19、学第二版机械制 造工艺学几何精度 l1）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具 体等的制造误差。体等的制造误差。 l2）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对 尺寸误差。尺寸误差。 l3）夹具在使用过程中工作表面的磨损）夹具在使用过程中工作表面的磨损 在设计夹具时，凡影响工件精度的尺寸应严格控在设计夹具时，凡影响工件精度的尺寸应严格控 制其制造误差制其制造误差 精加工用夹具一般可取工件上相应尺寸或位置精加工用夹具一般可取工件上相应尺寸或位置 公差的公差的1213 粗加工用夹具则可取为粗加工用夹具则可取为 15110 机械制造工艺学第二版机械