机械制造工程原理第六章

1、第六章第六章 机械加工精度机械加工精度6.1 机械加工精度的概念机械加工精度的概念6 6.1.1 .1.1 机械加工精度的含义及内容机械加工精度的含义及内容精度与误差的关系（1 1）尺寸精度）尺寸精度（2 2）几何形状精度）几何形状精度（3 3）相互位置精度）相互位置精度6 6.1.2 .1.2 机械加工误差分类机械加工误差分类（1 1）系统误差与随机误差）系统误差与随机误差（2 2）静态误差与切削状态误差）静态误差与切削状态误差 加工精度是指加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几加工精度是指加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。何参数与图纸要

2、求的理想几何参数的符合程度。 加工误差是指加工后零件实际尺寸、形状、位置三种几何参数加工误差是指加工后零件实际尺寸、形状、位置三种几何参数与理想几何参数的偏离数值。与理想几何参数的偏离数值。加工精度用公差等级衡量，等级值加工精度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高，加工误差用数值表示，数值越大，其误差越越小，其精度越高，加工误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度高，就是加工误差小，反之亦然。大。加工精度高，就是加工误差小，反之亦然。6.2 6.2 获得加工精度的方法获得加工精度的方法（1 1）试切法）试切法（2 2）调整法）调整法（3 3）定尺寸刀具法）定尺寸刀具法6.2 6.2 获

3、得加工精度的方法获得加工精度的方法（4 4）主动测量法）主动测量法6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素6 6.3.1 .3.1 原理误差原理误差6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素6 6.3.2 .3.2 工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响（1 1）机床的制造精度和磨损）机床的制造精度和磨损1）导轨误差2）主轴误差6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（2 2）刀具的制造精度和尺寸磨损）刀具的制造精度和尺寸磨损6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（3 3）刀具的制造精度和尺寸磨损）刀具的

4、制造精度和尺寸磨损6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素6 6.3.3 .3.3 工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响（1 1）刚度的概念）刚度的概念6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素6 6.3.3 .3.3 工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响（2 2）刚度曲线及影响刚度的因素）刚度曲线及影响刚度的因素1）工艺系统的变形曲线6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素2）影响工艺系统刚度的因素接触面的表面质量系统存在薄弱环节-刚度较差的零件连接件夹紧

5、力的影响6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素摩擦力的影响间隙的影响3）工艺系统刚度及其组成（3 3）工艺系统受力变形对加）工艺系统受力变形对加 工精度的影响工精度的影响1）切削力对加工精度的影响 夹具工件刀具机床系统夹具工件刀具机床系统KKKKKGGGGG111116.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素2）传动力对加工精度的影响6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素3）惯性力对加工精度的影响6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素4）夹紧力对加工精度的影响6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素5）重力对加工精度的影响6.3

6、6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（4 4）内应力对加工精度的影响）内应力对加工精度的影响1）毛坯制造中产生的内应力6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（4 4）内应力对加工精度的影响）内应力对加工精度的影响2）冷校直带来的内应力6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（5 5）提高工艺系统刚度的措施）提高工艺系统刚度的措施1）提高机床构件自身刚度2）提高工件安装时刚度3）提高加工时刀具刚度6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（5 5）提高工艺系统刚度的措施）提高工艺系统刚度的措施4）提高零件表面质量5）减少接触面6）加预紧力6.3 6.3

7、 影响加工精度的因素影响加工精度的因素6 6.3.4.3.4工艺系统受热变形对加工精度的影响工艺系统受热变形对加工精度的影响（1 1）工艺系统的热源）工艺系统的热源切削热传动系统的摩擦热和能量损耗外部热源（2 2）工件的热变形）工件的热变形工件比较均匀地受热工件不均匀受热6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（3 3）刀具的热变形）刀具的热变形6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（4 4）机床的热变形）机床的热变形6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素（5 5）减少热变形对加工精度影响的措施）减少热变形对加工精度影响的措施减少热源的能量用热补偿方法改

8、善机床结构保持工艺系统的热平衡控制环境温度6.3 6.3 影响加工精度的因素影响加工精度的因素6 6.3.5.3.5调整误差调整误差（1 1）试切法调整）试切法调整度量误差加工余量的影响微进给误差（2 2）按定程机构调整）按定程机构调整（3 3）按样件或样板调整）按样件或样板调整6 6.3.6.3.6度量误差度量误差度量方法和度量仪器的选择测量力引起的变形误差度量环境的影响6.4 6.4 加工误差的分析与控制加工误差的分析与控制（1）正态分布曲线的）正态分布曲线的函数表达式函数表达式： 2)xx(2121y 磨削外径为磨削外径为 数据表数据表序号序号尺寸尺寸序号序号尺寸尺寸序号序号尺寸尺寸序号

9、序号尺寸尺寸19.61699.658179.636259.63629.629109.647189.641269.63239.621119.628199.624279.63849.636129.644209.634289.63159.640139.639219.631299.62869.644149.646229.636309.64379.658159.647239.642319.63689.657169.631249.644329.63200.049.65mm尺寸分散范围尺寸分散范围: 9.658- 9.616=0.042: 9.658- 9.616=0.042设分组数为设分组数为:8 :8

10、则尺寸间隔大小则尺寸间隔大小( (区间宽度区间宽度)=0.042/8=0.00525mm)=0.042/8=0.00525mm平均尺寸平均尺寸:9.638mm :9.638mm 公差带中心尺寸公差带中心尺寸:9.63mm:9.63mm直方的高都与频数成正比。数据取多分组密直方图就趋近一条光滑曲线直方的高都与频数成正比。数据取多分组密直方图就趋近一条光滑曲线正态分布曲线的特性正态分布曲线的特性随机变量出现在随机变量出现在66以外的概率仅以外的概率仅0.27%,0.27%,可以认为正态分布的随可以认为正态分布的随机变量的分散范围是机变量的分散范围是66 （2 2）正态分布曲线的特点：）正态分布曲线

11、的特点： 曲线对称于曲线对称于 ，以，以 为中点的正负偏差概率相等。为中点的正负偏差概率相等。 曲线与曲线与X X轴之间所围成的面积等于轴之间所围成的面积等于1 1。 为正态分布随机变量总体的算术平均值。代表了为正态分布随机变量总体的算术平均值。代表了一批工件加工尺寸的算术平均值，决定了一批工件加工尺一批工件加工尺寸的算术平均值，决定了一批工件加工尺寸的分布中心及其坐标位置。寸的分布中心及其坐标位置。 为正态分布随机变量的均方差。决定了正态分布为正态分布随机变量的均方差。决定了正态分布曲线的形状和分散范围。曲线的形状和分散范围。 n1iixn1xn)xx(n1i2i xxx不同不同 特征参数下

12、的正态分布特征参数下的正态分布 （2 2）非正态分布曲线）非正态分布曲线xy0a）双峰分布双峰分布双峰分布：两次调整下加工的工件或两次调整下加工的工件或两台机床加工的工件混在一起（图两台机床加工的工件混在一起（图a a） xy0b）平顶分布xy0c）偏向分布平顶分布平顶分布：工件瞬时尺寸分布呈正态工件瞬时尺寸分布呈正态，其算术平均值近似成线性变化（如刀具，其算术平均值近似成线性变化（如刀具和砂轮均匀磨损）（图和砂轮均匀磨损）（图b b）偏向分布偏向分布：如工艺系统存在显著的热变：如工艺系统存在显著的热变形，或试切法加工孔时宁小勿大，加工外形，或试切法加工孔时宁小勿大，加工外圆时宁大勿小（图圆时

13、宁大勿小（图c c）图4-46 几种非正态分布 6.4 6.4 加工误差的分析与控制加工误差的分析与控制6 6.4.1 .4.1 分布曲线法分布曲线法（2 2）利用分布曲线研究加工精度）利用分布曲线研究加工精度1）工艺验证-工艺能力系数2）误差分析（3 3）运用分布曲线研究加工精度）运用分布曲线研究加工精度 所存在的问题所存在的问题 无法区分变值系统误差与随机误差及其变化趋势。无法区分变值系统误差与随机误差及其变化趋势。 不能在加工过程中对工件加工误差进行监控。不能在加工过程中对工件加工误差进行监控。 以样本估算母体，其准确度取决于样本的大小。以样本估算母体，其准确度取决于样本的大小。6TCp

14、28.004-27.992=0.012Cp=0.015/0.012 =1.25估算废品率及不可修复废品率估算废品率及不可修复废品率xxxxxxdxeydxA222)(21x例题1：零件上轴的尺寸要求是 mm，在车床上加工轴。加工一批零件后，实测各零件经整理得知：其尺寸分散范围基本上符合正态分布，其中 =9.95mm; =0.04mm。请问：这种加工方法的随机性误差？常值系统误差？ 废品率是多少？可否修复？ 怎样消除系统误差？消除系统误差后，还存在随机性误差吗？此时的废品情况如何？请分析说明。 这种加工方法工艺能力是否够？02 . 010附：正态分布面积曲线函数XX 1.201.251.301.

15、52.02.5A0.38490.3944 0.40320.43320.4772 0.493821maxY（2）根据 查表 A0.3944废品率Q废品率0.5-A=0.5-0.39440.1056 即：范围内的轴均为废品，所以这部分轴做大了（Q废品率0.1056），故属可修复废品。25. 104. 095. 910aixx（3）为清除系统误差，可调整车刀的径向位置（车刀前伸0.05mm）；消除系统误差后，还存在随机误差；此时废品情况分析如下 ：查表 A0.4938 废品率Q2（0.50.4938）0.0124 5 . 204. 09 . 910 xxi其中：范围内的轴虽然大于dmax，但可修复，其概率为0.0062；范围内的轴小于dmin，不可修复，概率为0.0062。（4）工艺能力数： 属于三级，工艺能力不够，可能出少量废品。可换一台精度较高的车床或增加该车床的刚度，调整主轴误差、导轨误差、安装误差 02.1010ad833. 024. 02 . 06TCp6.4 6.4 加工误差的分析与控制加工误差的