机械制造工艺学第二章

1、整理课件 2-1概述概述 产品性能与零件加工质量和产品装配质量有关，而零产品性能与零件加工质量和产品装配质量有关，而零件加工质量是保证产品质量的基础，零件加工质量包括件加工质量是保证产品质量的基础，零件加工质量包括机械机械加工精度和表面质量加工精度和表面质量。 一、机械加工精度一、机械加工精度 零件加工表面的尺寸、形状和位置都是通过机械加工零件加工表面的尺寸、形状和位置都是通过机械加工方法获得的，实际加工时获的尺寸、形状和位置不可能的绝方法获得的，实际加工时获的尺寸、形状和位置不可能的绝对准确，与理想零件或多或少存在有差异。对准确，与理想零件或多或少存在有差异。 1、加工精度：加工精度： 零件

2、加工后，实际几何参数与理想几何参数的接近程度。零件加工后，实际几何参数与理想几何参数的接近程度。实际值越接近理想值，加工精度越高。实际值越接近理想值，加工精度越高。 在满足使用性能前提在满足使用性能前提下，下，允许实际几何参数与理想参数的偏差就是公差允许实际几何参数与理想参数的偏差就是公差。整理课件 2、加工误差、加工误差 在加工中由于受各种因素的影响，不可能也不必要把在加工中由于受各种因素的影响，不可能也不必要把零件做得绝对准确，总有大小不同的偏差。零件做得绝对准确，总有大小不同的偏差。加工误差指零加工误差指零件加工后实际几何参数与理想几何参数的偏离程度件加工后实际几何参数与理想几何参数的偏

3、离程度。 加工精度和加工误差是从两个不同角度评价零件加工加工精度和加工误差是从两个不同角度评价零件加工后几何参数。后几何参数。加工精度的高低通过加工误差的大小来表示加工精度的高低通过加工误差的大小来表示。保证和提高加工精度，就是限制和降低加工误差。保证和提高加工精度，就是限制和降低加工误差。加工精度：加工精度：包括尺寸精度、形状精度和位置精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度 1）尺寸精度：实际尺寸与理想零件尺寸之间符合程度。）尺寸精度：实际尺寸与理想零件尺寸之间符合程度。 2）形状精度：实际形状与理想零件各表面形状之间的符）形状精度：实际形状与理想零件各表面形状之间的符合程度。合程度。 3）位

4、置精度：各表面实际位置与理想位置的符合程度。）位置精度：各表面实际位置与理想位置的符合程度。整理课件 三者之间相互联系。三者之间相互联系。通常形状公差限制在位置公差通常形状公差限制在位置公差之内，位置公差限制在尺寸公差之内之内，位置公差限制在尺寸公差之内。 尺寸精度要求很高时，形状精度和位置精度要求也尺寸精度要求很高时，形状精度和位置精度要求也高。但形状精度要求很高时，位置精度和尺寸精度不高。但形状精度要求很高时，位置精度和尺寸精度不一定要求很高。一定要求很高。 对于一个零件，加工后的尺寸、形状和位置误差如对于一个零件，加工后的尺寸、形状和位置误差如果在图纸规定公差范围内，则加工精度满足要求，

5、即果在图纸规定公差范围内，则加工精度满足要求，即为合格品，如超出公差范围则为不合格品。为合格品，如超出公差范围则为不合格品。 研究加工精度的目的：研究加工精度的目的：弄清各种原始误差对加工精弄清各种原始误差对加工精度的影响规律。掌握控制加工误差的方法，达到进一度的影响规律。掌握控制加工误差的方法，达到进一步提高加工精度的目的。步提高加工精度的目的。整理课件 为什么会产生加工误差？引起零件产生加工误差的因为什么会产生加工误差？引起零件产生加工误差的因素较多，如机床、刀具、夹具、工件本身。素较多，如机床、刀具、夹具、工件本身。 造成零件加工误差的因素称原始误差造成零件加工误差的因素称原始误差。 原

6、始误差有两个方面：原始误差有两个方面：1）工艺系统的原有误差：工艺系统的原有误差：加工前已存在。如机床误差、刀加工前已存在。如机床误差、刀具误差、夹具误差、定位误差、测量误差，以及定位和调具误差、夹具误差、定位误差、测量误差，以及定位和调整误差。工艺系统本身存在的误差会不同程度的反映到被整误差。工艺系统本身存在的误差会不同程度的反映到被加工零件上去。加工零件上去。2）工艺系统的动误差：）工艺系统的动误差：在加工过程中，工艺系统的受力变在加工过程中，工艺系统的受力变形、受热变形、磨损和残余应力等。这些因素破坏工艺系形、受热变形、磨损和残余应力等。这些因素破坏工艺系统原有精度。统原有精度。整理课件

7、1、装夹误差、装夹误差2、调整误差、调整误差3、加工误差、加工误差整理课件 （一）概念：（一）概念： 一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径达到长期成功的管理途径。 强调组织的所有职能均纳入质量管理的范畴，一个强调组织的所有职能均纳入质量管理的范畴，一个组织必须以质量为中心。组织必须以质量为中心。（二）基本观点：（二）基本观点：1）质量第一的观点）质量第一的观点 产品质量的好坏关系到企业的生存和发展。产品质量的好坏关系到企业的生存和

8、发展。2）一切为顾客服务的观点）一切为顾客服务的观点 顾客的要求就是产品质量的目标，也是检验产品质顾客的要求就是产品质量的目标，也是检验产品质量好坏的客观标准。量好坏的客观标准。 全面质量管理将这一思想推广，企业后续工序是前全面质量管理将这一思想推广，企业后续工序是前道工序的顾客。企业的每个人要明确自己的下道工序。道工序的顾客。企业的每个人要明确自己的下道工序。整理课件3）质量形成于生产全过程的观点）质量形成于生产全过程的观点 与产品全生命周期的每个阶段有关，包括设计、原与产品全生命周期的每个阶段有关，包括设计、原材料、设备、工艺和加工等。产品质量不是检验出来材料、设备、工艺和加工等。产品质量

9、不是检验出来的，是制造出来的。的，是制造出来的。4）质量好坏凭数据说话的观点）质量好坏凭数据说话的观点 质量分析时要有准确的数据。质量分析时要有准确的数据。5）预防为主，防检结合的观点）预防为主，防检结合的观点 将质量管理的工作重点从事后把关转移到事前预将质量管理的工作重点从事后把关转移到事前预防，从对产品结果的控制转移到对质量形成因素的控防，从对产品结果的控制转移到对质量形成因素的控制。（三检制，持证上岗）制。（三检制，持证上岗）6）是一种以人为本的管理）是一种以人为本的管理 充分调动人的积极性，发挥人的创造性。产品质量充分调动人的积极性，发挥人的创造性。产品质量不仅要让顾客满意，而且要让本

10、组织每个职工满意。不仅要让顾客满意，而且要让本组织每个职工满意。7）是一种突出质量改进的动态性管理）是一种突出质量改进的动态性管理整理课件一、加工原理误差一、加工原理误差 加工原理误差：加工原理误差：是指用近似的成形运动和近似刀具轮是指用近似的成形运动和近似刀具轮廓而产生的加工误差。廓而产生的加工误差。 由于一般数控铣床只具有空间直线插补功能，会产由于一般数控铣床只具有空间直线插补功能，会产生原理误差。用球头铣刀铣球面时会出现近似运动生原理误差。用球头铣刀铣球面时会出现近似运动,数控数控插补加工平面曲线也是由折线逼近而成。插补加工平面曲线也是由折线逼近而成。 另外另外,在车床上加工外圆在车床上

11、加工外圆,由螺旋线构成圆柱面由螺旋线构成圆柱面. S= 8RhRsh整理课件 齿轮滚刀齿轮滚刀,为便于制造为便于制造,常用阿基米德蜗杆常用阿基米德蜗杆代替渐开代替渐开线蜗杆线蜗杆,存在理论误差存在理论误差,另外另外,由于由于滚刀齿数有限模数铣滚刀齿数有限模数铣刀铣齿刀铣齿也是近似刀具轮廓也是近似刀具轮廓. 采用近似成形运动和近似刀具轮廓采用近似成形运动和近似刀具轮廓,虽然会带来原虽然会带来原始误差始误差,但可简化机床结构但可简化机床结构,刀具形状刀具形状,有时会大大提高有时会大大提高生产效率生产效率,因此只要其误差不超过规定的精度要求因此只要其误差不超过规定的精度要求,在生在生产中仍能得到广泛

12、应用产中仍能得到广泛应用.二、调整误差二、调整误差 在加工过程中，总是要对工艺系统进行调整，由在加工过程中，总是要对工艺系统进行调整，由于调整不可能绝对准确，因而产生调整误差。于调整不可能绝对准确，因而产生调整误差。 不同的调整方式有不同的误差来源。不同的调整方式有不同的误差来源。整理课件 先试切小部分加工表面，测量所得尺寸，再按要求的先试切小部分加工表面，测量所得尺寸，再按要求的尺寸调整刀具，然后再试切再测量，在满足尺寸要求后，尺寸调整刀具，然后再试切再测量，在满足尺寸要求后，再切削整个待加工表面。再切削整个待加工表面。 特点：生产率低，只适用于单件小批生产。特点：生产率低，只适用于单件小批

13、生产。试切法可以试切法可以获得很高的加工精度，但与工人的技术水平有关。获得很高的加工精度，但与工人的技术水平有关。 引起调整误差的因素主要有三个：引起调整误差的因素主要有三个： 1、测量误差。、测量误差。 1）测量工具本身精度的影响测量工具本身精度的影响 测量工具本身不可能做得绝对准确测量工具本身不可能做得绝对准确整理课件2）测量部位，目测和估计不准的影响测量部位，目测和估计不准的影响22)2(4rrd22DD 由此可以看出，当由此可以看出，当一定时，一定时，D越大，则测量误差越大越大，则测量误差越大整理课件3）测量过程所使用的对比标准、其它测量工具的精测量过程所使用的对比标准、其它测量工具的

14、精度和数学运算精度的影响度和数学运算精度的影响。如果精密量块、三针和弓高弦长规有误差，则影如果精密量块、三针和弓高弦长规有误差，则影响测量精度。计算公式如果精度不同，也会影响响测量精度。计算公式如果精度不同，也会影响测量结果。测量结果。HLHd4222)2sin11 (02actgPadMd整理课件 影响进给精度的因素主要是进给机构的爬行影响进给精度的因素主要是进给机构的爬行爬行爬行:使刀具的实际位移与刻度盘显示值不一至。使刀具的实际位移与刻度盘显示值不一至。 ）整理课件n 切削过程中切削刀具的刃口半径不同，其最小切削层切削过程中切削刀具的刃口半径不同，其最小切削层厚度也不一样。切削厚度太小，

15、会产生打滑，失去切厚度也不一样。切削厚度太小，会产生打滑，失去切削能力，也会产生加工误差。另外，切削厚度不同，削能力，也会产生加工误差。另外，切削厚度不同，切削力大小也不同，产生的切削变形也不一样，从而切削力大小也不同，产生的切削变形也不一样，从而影响刀具和工件的相对位置，同样会引进加工误差。影响刀具和工件的相对位置，同样会引进加工误差。n 精加工外圆时，实际加工尺寸比试切尺寸要小；精加工外圆时，实际加工尺寸比试切尺寸要小；n 粗加工外圆时，实际加工尺寸比试切尺寸要大。粗加工外圆时，实际加工尺寸比试切尺寸要大。整理课件 按试切好的工件尺寸、标准件或对刀块调整刀具位置，按试切好的工件尺寸、标准件

16、或对刀块调整刀具位置，使其相对于工件定位基准的位置准确，然后加工一批工件。使其相对于工件定位基准的位置准确，然后加工一批工件。 特点：生产率高，适用于成批或大量生产。特点：生产率高，适用于成批或大量生产。 由于调整法也是以试切为依据，所以影响试切法的因素对由于调整法也是以试切为依据，所以影响试切法的因素对调整法同样有影响。调整法同样有影响。 影响调整精度的因素还有：影响调整精度的因素还有： 1）定程机构误差）定程机构误差 刀具的弹性变形和行程挡块受力变形刀具的弹性变形和行程挡块受力变形 2）样件或样板的误差）样件或样板的误差 样件本身的制造误差、安装误差和对刀误差样件本身的制造误差、安装误差和

17、对刀误差 3）测量有限试件所造成的误差）测量有限试件所造成的误差 工艺系统调整以后，一般需要试切几个工件取其平均值工艺系统调整以后，一般需要试切几个工件取其平均值作为调整依据，由于试切件数有限，也会造成误差。作为调整依据，由于试切件数有限，也会造成误差。整理课件 机床误差主要包括机床制造误差、安装误差和磨损。机床误差主要包括机床制造误差、安装误差和磨损。 机床误差中对加工精度影响较大的误差主要包括：导轨机床误差中对加工精度影响较大的误差主要包括：导轨误差、主轴回转误差和传动链误差。误差、主轴回转误差和传动链误差。（一）机床导轨误差（一）机床导轨误差1、机床导轨误差对形状精度的影响、机床导轨误差

18、对形状精度的影响导轨精度主要有以下几方面要求：导轨精度主要有以下几方面要求：导轨在水平面内的直线度导轨在水平面内的直线度导轨在垂直面内的直线度导轨在垂直面内的直线度导轨间在垂直面内的平行度导轨间在垂直面内的平行度导轨与主轴轴线的平行度导轨与主轴轴线的平行度整理课件 对于普通机床对于普通机床,其直线度公差和平行度公差均为其直线度公差和平行度公差均为1000:0.02。接触精度为每平方寸不少于。接触精度为每平方寸不少于16个接触斑点；个接触斑点； 对于精密机床对于精密机床,其直线度公差和平行度公差均为其直线度公差和平行度公差均为1000:0.01。接触精度为每平方寸不少于。接触精度为每平方寸不少于

19、20个接触斑点个接触斑点整理课件 1）车床导轨误差对加工精度的影响）车床导轨误差对加工精度的影响 a、导轨在水平面内的直线度误差：、导轨在水平面内的直线度误差：发生在被加工表面的发生在被加工表面的法线方向上（误差敏感方向），对加工精度影响大法线方向上（误差敏感方向），对加工精度影响大。 b、导轨在垂直面内的直线度误差：、导轨在垂直面内的直线度误差：发生在被加工表面的发生在被加工表面的切线方向上（非误差敏感方向）对零件加工精度影响小切线方向上（非误差敏感方向）对零件加工精度影响小。可见导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响小。可见导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响小。 c、在垂直面内的平

20、行度误差：、在垂直面内的平行度误差：前向导轨扭曲，刀架产生前向导轨扭曲，刀架产生摆动摆动，刀尖成形运动轨迹成空间曲线使工件产生形状误差，刀尖成形运动轨迹成空间曲线使工件产生形状误差.车床和外圆磨床车床和外圆磨床此误差不可忽略此误差不可忽略整理课件2）刨床导轨误差对加工精度的影响）刨床导轨误差对加工精度的影响 误差敏感方向为垂直方向，导轨在误差敏感方向为垂直方向，导轨在垂直面内的垂直面内的直线度误差，对加工精度影响大。引起加工表面直直线度误差，对加工精度影响大。引起加工表面直线度和平面度误差。线度和平面度误差。3）平面磨床导轨误差对形状精度的影响）平面磨床导轨误差对形状精度的影响 砂轮架和工作台

21、导轨在砂轮架和工作台导轨在垂直面内的直线度误差垂直面内的直线度误差及平行度误差，发生在被加工面的法线方向（误差及平行度误差，发生在被加工面的法线方向（误差敏感方向），对加工精度影响大，敏感方向），对加工精度影响大，而在水平面内的而在水平面内的直线度误差（非误差敏感方向）对加工精度影响小。直线度误差（非误差敏感方向）对加工精度影响小。整理课件 4）镗床导轨误差对加工精度的影响）镗床导轨误差对加工精度的影响 由于其误差敏感方向随主轴回转而变化，因此在水由于其误差敏感方向随主轴回转而变化，因此在水平面内和垂直面内的直线度误差对加工精度均有影响。平面内和垂直面内的直线度误差对加工精度均有影响。 当镗床

22、用镗杆进给时，导轨不直或与主轴轴线不平当镗床用镗杆进给时，导轨不直或与主轴轴线不平行，会引起孔的轴线与基准产生位置误差，但不会产生行，会引起孔的轴线与基准产生位置误差，但不会产生孔的形状误差。孔的形状误差。 如果用工作台进给，当导轨不直时，如果用工作台进给，当导轨不直时，会引起加工孔的轴线不直。会引起加工孔的轴线不直。 如果导轨与主轴轴线不平行时，则加工出的孔呈椭如果导轨与主轴轴线不平行时，则加工出的孔呈椭圆形。圆形。a/b=cosa整理课件 2、其他因素对导轨精度的影响、其他因素对导轨精度的影响1）机床的安装）机床的安装 因安装不正确而引起的导轨误差远远大于制因安装不正确而引起的导轨误差远远

23、大于制造误差，特别是重型机床造误差，特别是重型机床(龙门刨、落地镗），在龙门刨、落地镗），在自重的作用下引起的变形很大，对地基有严格的自重的作用下引起的变形很大，对地基有严格的要求要求2）导轨的磨损）导轨的磨损 磨损是造成导轨误差的另一个重要因素，车磨损是造成导轨误差的另一个重要因素，车床前导轨每年的磨损量床前导轨每年的磨损量0.04-0.05mm,如果是粗加如果是粗加工，磨损量可达每年工，磨损量可达每年0.1-0.2mm,如果加工铸铁如果加工铸铁,磨磨损更大损更大.整理课件 设计时，要从结构、材料、润滑和防护方面采取措设计时，要从结构、材料、润滑和防护方面采取措施提高导轨精度；安装时校正好水

24、平，保证地基质量；施提高导轨精度；安装时校正好水平，保证地基质量；使用时及时调整导轨间隙，润滑良好及时维护。使用时及时调整导轨间隙，润滑良好及时维护。a、选择合理的导轨形状和导轨组合形式选择合理的导轨形状和导轨组合形式，增加工作台增加工作台与导轨的配合长度与导轨的配合长度。 导轨形状有：矩形、三角形、燕尾形导轨；导轨形状有：矩形、三角形、燕尾形导轨； 导轨的组合方式有：双矩形道轨、双三角形或矩导轨的组合方式有：双矩形道轨、双三角形或矩形与三角形组合。形与三角形组合。 采用采用 900的双三角形导轨，其直线运动精度高，的双三角形导轨，其直线运动精度高，而且精度的保持性好而且精度的保持性好。 增加

25、配合长度，可起到均化误差的作用。增加配合长度，可起到均化误差的作用。3 3、提高导轨精度的主要措施、提高导轨精度的主要措施整理课件b、提高导轨制造精度提高导轨制造精度 提高导轨直线运动精度的关键在于提高导轨直线运动精度的关键在于提高导轨提高导轨的加工精度和配合面的接触精度的加工精度和配合面的接触精度。故应采用高精。故应采用高精度的导轨磨床。度的导轨磨床。c、采用静压导轨采用静压导轨 由于静压导轨，在工作台和床身间存在一层由于静压导轨，在工作台和床身间存在一层压力油压力油(或压缩空气），或压缩空气），既可均化导轨的直线度误既可均化导轨的直线度误差，同时又可以防止导轨在使用过程中发生磨损差，同时又

26、可以防止导轨在使用过程中发生磨损，从而提高导轨直线运动精度和精度保持性。从而提高导轨直线运动精度和精度保持性。导轨导向误差的理论分析方法导轨导向误差的理论分析方法整理课件 （1）回转误差的概念）回转误差的概念 机床主轴用于安装刀具或工件，因此机床机床主轴用于安装刀具或工件，因此机床主轴的回转主轴的回转精度直接影响工件的形状精度、位置精度和表面粗糙度精度直接影响工件的形状精度、位置精度和表面粗糙度。理论上主轴轴线是固定的，但实际上由于受多种因素的影理论上主轴轴线是固定的，但实际上由于受多种因素的影响主轴轴线是漂移的。响主轴轴线是漂移的。 主轴回转误差：主轴回转误差：是指主轴的实际回转轴线相对于理

27、想是指主轴的实际回转轴线相对于理想回转轴线的变动量。回转轴线的变动量。 由于理想回转轴线无法确定其位置，常用平均回转轴由于理想回转轴线无法确定其位置，常用平均回转轴线代替。线代替。整理课件1）径向圆跳动：）径向圆跳动：主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量；径向的变动量；2）轴向圆跳动：）轴向圆跳动：主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在轴线方向的变动量；轴线方向的变动量；3）倾角摆动：）倾角摆动：主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线成一主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线成一定角度的运动。定角度的运动。整理课件不同加

28、工方法，不同主轴回转误差所引起的加工误差不同。不同加工方法，不同主轴回转误差所引起的加工误差不同。1）主轴轴向圆跳动）主轴轴向圆跳动加工外圆：轴向圆跳动对圆柱面的加工精度没有影响加工外圆：轴向圆跳动对圆柱面的加工精度没有影响,加工端面：会使加工的端面与轴线不垂直。如果回转一周，加工端面：会使加工的端面与轴线不垂直。如果回转一周，跳动一次，则加工出的端面近似为螺旋面。跳动一次，则加工出的端面近似为螺旋面。 tan=A/R整理课件2)主轴径向圆跳动主轴径向圆跳动 使工件产生圆度误差。加工方法不同，影响程度不同。使工件产生圆度误差。加工方法不同，影响程度不同。镗床上镗孔情况：镗床上镗孔情况： Z=R

29、sin Y=h+Rcos=(A+R)cos这为椭圆的参数方程这为椭圆的参数方程加工出的孔为椭圆形，圆度误差为加工出的孔为椭圆形，圆度误差为A车床上镗孔的情况，公式见书，车出的工件表面接近正圆车床上镗孔的情况，公式见书，车出的工件表面接近正圆精密车床的主轴径向圆跳动误差在精密车床的主轴径向圆跳动误差在0.005mm以内。以内。整理课件3）倾角摆动误差）倾角摆动误差 分两种情况：分两种情况： A：几何轴线相对于平均轴线在空间成一个锥角的圆：几何轴线相对于平均轴线在空间成一个锥角的圆锥轨迹。锥轨迹。无论是车还是镗都得到一个正圆锥无论是车还是镗都得到一个正圆锥 B：几何轴线在某个平面内作角摆动：几何轴

30、线在某个平面内作角摆动对车而言，在垂直于轴线的横截面内都是正圆，整个表面对车而言，在垂直于轴线的横截面内都是正圆，整个表面是一个圆柱。是一个圆柱。对镗孔而言，在垂直于轴线的横截面内，形成椭圆，整个对镗孔而言，在垂直于轴线的横截面内，形成椭圆，整个表面则为一个椭圆柱。表面则为一个椭圆柱。 实际加工出来的零件是上述三个误差的合成，既影实际加工出来的零件是上述三个误差的合成，既影响圆柱面的形状精度，也影响端面的形状精度。响圆柱面的形状精度，也影响端面的形状精度。整理课件（1）轴承误差的影响）轴承误差的影响 A：对于主轴采用滑动轴承的情况，对于主轴采用滑动轴承的情况，轴承误差主要是主轴颈和轴承内孔的圆

31、轴承误差主要是主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度度误差和波度i 工件类回转机床（车床）工件类回转机床（车床） 切削力方向不变，主轴颈以不同部切削力方向不变，主轴颈以不同部位与轴孔的固定部位接触，回转精度取位与轴孔的固定部位接触，回转精度取决于轴颈的形状精度（圆度、波度），决于轴颈的形状精度（圆度、波度），而轴承孔的精度影响较小。而轴承孔的精度影响较小。如主轴颈存如主轴颈存在椭圆误差，则主轴回转一周，径向跳在椭圆误差，则主轴回转一周，径向跳动两次。动两次。影响主轴轴线漂移的因素有：主轴精度、轴承精度、床影响主轴轴线漂移的因素有：主轴精度、轴承精度、床头箱主轴孔精度、轴承的间隙等。头箱主轴孔精度、轴

32、承的间隙等。整理课件ii ii 刀具类回转机床（镗床）刀具类回转机床（镗床） 作用在主轴上的力作用在主轴上的力, ,其大小和方向不断变化，主其大小和方向不断变化，主轴颈以固定部位与轴承孔的不同部位接触，因此主轴轴颈以固定部位与轴承孔的不同部位接触，因此主轴孔的精度对主轴回转精度影响大，而轴颈的精度对回孔的精度对主轴回转精度影响大，而轴颈的精度对回转精度影响较小，转精度影响较小，如果轴承孔有椭圆误差则主轴回转如果轴承孔有椭圆误差则主轴回转一周，轴线跳动一次。一周，轴线跳动一次。整理课件i 滚道误差：滚道误差：对于工件类回转机床（车）：对于工件类回转机床（车）： 轴承内环外滚道的圆度轴承内环外滚道

33、的圆度误差对回转精度影响大误差对回转精度影响大。对于刀具类回转机床（镗）：对于刀具类回转机床（镗）：轴承外环内滚道的圆度轴承外环内滚道的圆度误差对回转精度影响大误差对回转精度影响大。ii 滚动体尺寸误差：滚动体尺寸误差：滚动体的尺寸误差引起主轴径向滚动体的尺寸误差引起主轴径向跳动跳动，当最大滚动体通过承载区主轴回转轴线跳动，当最大滚动体通过承载区主轴回转轴线跳动一次。一次。iii 滚道有波纹：内外环滚道有滚道有波纹：内外环滚道有波纹会引起主轴产生高波纹会引起主轴产生高频振动频振动.iiii 前后轴承内环滚道与内孔偏心不会影响主轴的回转前后轴承内环滚道与内孔偏心不会影响主轴的回转精度，但精度，但

34、会造成加工面与基准面的位置误差会造成加工面与基准面的位置误差。配合零件和装配质量也影响主轴的回转精度。配合零件和装配质量也影响主轴的回转精度。整理课件（2）轴承间隙的影响）轴承间隙的影响 轴承间隙过大，会使主轴工作时油膜厚度增大，油膜轴承间隙过大，会使主轴工作时油膜厚度增大，油膜承载能力降低。承载能力降低。当载荷变化时，油膜厚度变化大，主轴轴当载荷变化时，油膜厚度变化大，主轴轴线的漂移增大。线的漂移增大。（3）与轴承配合零件误差的影响）与轴承配合零件误差的影响 由于轴承内由于轴承内外圈和轴瓦都是薄壁零件，受力后容易变外圈和轴瓦都是薄壁零件，受力后容易变形，因此对轴颈和箱体孔的精度要求较高形，因

35、此对轴颈和箱体孔的精度要求较高。 与轴承圈端面配合的零件与轴承圈端面配合的零件,如轴肩、过渡套、端盖和螺如轴肩、过渡套、端盖和螺母的端面与轴线的垂直度均有要求，如果不垂直，轴承圈母的端面与轴线的垂直度均有要求，如果不垂直，轴承圈倾斜，会造成主轴的径向跳动和轴向跳动。前后轴承孔的倾斜，会造成主轴的径向跳动和轴向跳动。前后轴承孔的同轴度也有要求。同轴度也有要求。整理课件（4）主轴转速的影响）主轴转速的影响 由于主轴部件质量和不平衡，由于主轴部件质量和不平衡，机床的各种随机振机床的各种随机振动，随主轴转速增高而增大动，随主轴转速增高而增大。机床只在某个转速范。机床只在某个转速范围内精度较高。围内精度

36、较高。（5）主轴系统径向不等刚度和热变形）主轴系统径向不等刚度和热变形 主轴系统的刚度在不同的方位不同，当所受外主轴系统的刚度在不同的方位不同，当所受外力方向变化时，变形不一样，从而使主轴产生漂移。力方向变化时，变形不一样，从而使主轴产生漂移。 机床工作时，机床工作时，主轴系统温度升高，使主轴产生主轴系统温度升高，使主轴产生径向和轴向位移径向和轴向位移.整理课件（1）提高主轴部件的制造精度）提高主轴部件的制造精度 提高轴承的回转精度，提高轴承的回转精度，采用高精度的滚动轴承采用高精度的滚动轴承，或，或采用高精度的多油楔动压轴承或静压轴承。提高轴承采用高精度的多油楔动压轴承或静压轴承。提高轴承孔

37、及相关零件的制造精度，或通过进行误差补偿。孔及相关零件的制造精度，或通过进行误差补偿。（2）对滚动轴承预紧）对滚动轴承预紧。预紧不仅可消除轴承间隙、而且。预紧不仅可消除轴承间隙、而且可以提高轴承刚度。可以提高轴承刚度。 改进滑动轴承结构改进滑动轴承结构，采用短三瓦自位轴承，减小轴，采用短三瓦自位轴承，减小轴承间隙提高回转精度。承间隙提高回转精度。 用于外圆磨床。用于外圆磨床。整理课件 （3）使主轴回转误差不体现在工件上）使主轴回转误差不体现在工件上 1）采用固定顶尖加工（即死顶尖）采用固定顶尖加工（即死顶尖） 用固定顶尖定位，用固定顶尖定位，可保证加工时零件的瞬时回转可保证加工时零件的瞬时回转

38、轴线不变轴线不变。使工件的回转精度不再受主轴回转精度的使工件的回转精度不再受主轴回转精度的影响影响。要求两顶尖孔形状精度高且两固定顶尖同轴。要求两顶尖孔形状精度高且两固定顶尖同轴。 因此，在零件加工前应先研磨顶尖孔，在成批生因此，在零件加工前应先研磨顶尖孔，在成批生产中采用专用的铣端面打顶尖孔机床。产中采用专用的铣端面打顶尖孔机床。 整理课件 加工精密零件时，其形状精度要求有时加工精密零件时，其形状精度要求有时超出了现有设备的加工能力，采用无心磨削超出了现有设备的加工能力，采用无心磨削 无心磨削使工件的回转精度不再受主轴回无心磨削使工件的回转精度不再受主轴回转精度的影响转精度的影响。如磨削轴承

39、的内外圈，活塞销。如磨削轴承的内外圈，活塞销等等砂轮导轮托板工件整理课件 对于平面、园柱面、锥面及球面，其成形过程对各成对于平面、园柱面、锥面及球面，其成形过程对各成形运动间的速度关系没有严格要求，但对于复杂面如螺纹、形运动间的速度关系没有严格要求，但对于复杂面如螺纹、齿面，在成形过程中，要求各成形运动具有准确的速度关齿面，在成形过程中，要求各成形运动具有准确的速度关系，这种速度关系的保证靠机床传动链。系，这种速度关系的保证靠机床传动链。 1、传动链精度分析、传动链精度分析 传动链传动误差是指内联系传动链中首末传动元件之间传动链传动误差是指内联系传动链中首末传动元件之间相对运动的误差。相对运动

40、的误差。是影响螺纹、齿轮精度的主要因素。是影响螺纹、齿轮精度的主要因素。 例如加工螺纹时，除要求刀具和工件本身的运动精度例如加工螺纹时，除要求刀具和工件本身的运动精度及相对位置关系外，要求工件回转一周刀具移动一个导程，及相对位置关系外，要求工件回转一周刀具移动一个导程，否则产生螺纹误差。否则产生螺纹误差。 cdpndnpvv22工刀整理课件如滚齿时，必须保证滚刀与工件两个如滚齿时，必须保证滚刀与工件两个回转运动之间的速度关系不变。滚回转运动之间的速度关系不变。滚刀转一周，工件转一个齿。即：刀转一周，工件转一个齿。即：9614646232323231664分差刀iin 由于刀具和工件的速度关系由

41、机床由于刀具和工件的速度关系由机床内联系传动链内联系传动链精度精度来保证，所以机床内传动键中每个元件来保证，所以机床内传动键中每个元件(齿轮齿轮蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆丝杆丝杆螺母螺母) 对传动精度都有影响。对传动精度都有影响。 传动链传动误差可用传动链末端传动元件的转角误差传动链传动误差可用传动链末端传动元件的转角误差来衡量来衡量。处于不同位置的元件，其误差影响程度不同。处于不同位置的元件，其误差影响程度不同。 如果装在齿轮滚刀轴上的齿轮如果装在齿轮滚刀轴上的齿轮Z1有转角误差有转角误差1，则，则工件产生的转角误差为工件产生的转角误差为11119614646232323231664kiin分差整理课

42、件 k1为为Z1到末端传动件传动比到末端传动件传动比.也称该元件的误差传递系也称该元件的误差传递系数数. 若传动链中第若传动链中第 j个元件有转角误差个元件有转角误差j， 则传至工作台产生的转角误差为：则传至工作台产生的转角误差为： 在齿轮加工机床中，带动工件台转动用蜗轮蜗杆机构，在齿轮加工机床中，带动工件台转动用蜗轮蜗杆机构，加大降速比，可以减小传动元件误差对加工精度的影响。加大降速比，可以减小传动元件误差对加工精度的影响。 如分度蜗轮本身有误差，全部传递到工件上如分度蜗轮本身有误差，全部传递到工件上 即即kn=1 传动链中传动元件的位置不同，对加工精度的影响不传动链中传动元件的位置不同，对

43、加工精度的影响不同。其中末端传动副的转角误差对加工精度影响最大，加同。其中末端传动副的转角误差对加工精度影响最大，加大蜗轮齿数可减小其他传动元件对滚齿精度的影响大蜗轮齿数可减小其他传动元件对滚齿精度的影响。 每个传动元件的制造误差都影响齿轮加工精度，传动链每个传动元件的制造误差都影响齿轮加工精度，传动链的总误差为各元件误差转化为工作台误差的总误差为各元件误差转化为工作台误差jn之和。之和。jjjnknjjn1整理课件 提高内传动链的传动精度有两种方法：一是减少或消提高内传动链的传动精度有两种方法：一是减少或消除误差来源，二是进行误差补偿。主要措施有：除误差来源，二是进行误差补偿。主要措施有：1

44、）缩短传动链缩短传动链 传动元件越少传动元件越少,误差来源越少误差来源越少.传动精度越高传动精度越高.如螺纹加如螺纹加工机床，采用更换挂轮进行各种规格的螺纹加工。工机床，采用更换挂轮进行各种规格的螺纹加工。2）采用降速传动采用降速传动,加大末端传动副的降速比加大末端传动副的降速比 传动比越小，特别是末端传动副的传动比小，则传动传动比越小，特别是末端传动副的传动比小，则传动链中其余传动件的误差对加工精度的影响就越小。链中其余传动件的误差对加工精度的影响就越小。3）提高机床内联系传动链中各元件的加工和装配精度提高机床内联系传动链中各元件的加工和装配精度。 内传动链中的传动齿轮一般采用内传动链中的传

45、动齿轮一般采用6级或更高级的精度。级或更高级的精度。控制主轴、丝杆和分度蜗轮的制造精度，减小其径向、控制主轴、丝杆和分度蜗轮的制造精度，减小其径向、轴向跳动。轴向跳动。4）采用校正装置采用校正装置,补偿传动误差补偿传动误差整理课件整理课件 夹具误差主要包括夹具误差主要包括：1）定位元件、刀具导向元件、分度机构和）定位元件、刀具导向元件、分度机构和夹具体等制造误差；夹具体等制造误差；2）夹具装配后，以上元件的工作面间的相）夹具装配后，以上元件的工作面间的相对尺寸误差。对尺寸误差。3）夹具在使用过程中的磨损。）夹具在使用过程中的磨损。 夹具误差直接影响工作的位置精度和夹具误差直接影响工作的位置精度

46、和尺寸精度。图尺寸精度。图2-25 夹具对加工表面的位置误差影响最大。夹具对加工表面的位置误差影响最大。设计时，凡影响工作精度的尺寸应严格控设计时，凡影响工作精度的尺寸应严格控制尺寸。制尺寸。夹具尺寸公差一般取工件相应尺夹具尺寸公差一般取工件相应尺寸的寸的1/2至至1/3，粗加工时取，粗加工时取1/5至至1/10整理课件1、刀具误差对加工精度的影响、刀具误差对加工精度的影响 刀具种类不同其影响程度不同刀具种类不同其影响程度不同1）用定尺寸刀具加工）用定尺寸刀具加工 如钻头、铰刀、键槽铣刀和拉刀等，刀具的制造如钻头、铰刀、键槽铣刀和拉刀等，刀具的制造精度和磨损直接影响零件的加工精度。精度和磨损直

47、接影响零件的加工精度。2）成形刀具加工）成形刀具加工 如成形车刀、成形铣刀和成形砂轮，刀具的形状如成形车刀、成形铣刀和成形砂轮，刀具的形状精度直接影响工件的尺寸精度。精度直接影响工件的尺寸精度。如果刀具存在安装误如果刀具存在安装误差也会影响形状精度。差也会影响形状精度。3）展成刀具）展成刀具 如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀，其切削刃的形状如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀，其切削刃的形状必须是加工表面的共轭曲线，切削刃的形状误差直接必须是加工表面的共轭曲线，切削刃的形状误差直接影响加工表面的形状精度。影响加工表面的形状精度。 4）一般刀具）一般刀具 如：车刀、铣刀、镗刀，其制造精度对加如：车刀、铣刀、

48、镗刀，其制造精度对加工精度无直接影响，这类刀具寿命低，容易磨损。工精度无直接影响，这类刀具寿命低，容易磨损。整理课件整理课件 在在切削原理中，刀具磨损主要指后刀面磨损切削原理中，刀具磨损主要指后刀面磨损。当刀具。当刀具磨损到一定程度后失去切削能力。即当磨损到一定程度后失去切削能力。即当磨磨过大，刀具后角过大，刀具后角a=0，刀具将无法切削。，刀具将无法切削。 在加工精度中，刀具磨损主要是前刀面磨损。当磨损到在加工精度中，刀具磨损主要是前刀面磨损。当磨损到一定程度后，将影响零件加工精度，称尺寸磨损一定程度后，将影响零件加工精度，称尺寸磨损尺磨尺磨。 刀具在使用过程中，不可避免存在磨损。成形刀具磨

49、刀具在使用过程中，不可避免存在磨损。成形刀具磨损直接反映在工件上，造成加工表面的形状误差和尺寸误损直接反映在工件上，造成加工表面的形状误差和尺寸误差；加工大件时，刀具的磨损影响工件的形状精度；用调差；加工大件时，刀具的磨损影响工件的形状精度；用调整法加工时，刀具磨损会扩大工件的尺寸范围。整法加工时，刀具磨损会扩大工件的尺寸范围。 刀具磨损分三个阶段：初期磨损、正常磨损和急剧磨损。刀具磨损分三个阶段：初期磨损、正常磨损和急剧磨损。2、刀具磨损、刀具磨损整理课件一、基本概念工艺系统加工中受到的力有：切削力传动力惯性力夹紧力重力等 工艺系统在这些力的作用下，将产生相应的变形。这种变形将破坏切削刃和工

50、件之间已调整好的正确的位置关系，从而产生加工误差。整理课件（2）在内圆磨床上用横向切入磨孔时，磨出的孔会产生带有锥度的圆柱度误差.（1）车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变形，加工后会产生鼓形的圆柱度误差（a）（b） 工艺系统受力变形，不仅影工艺系统受力变形，不仅影响加工精度，同时还影响表面质响加工精度，同时还影响表面质量、限制生产效率的提高。量、限制生产效率的提高。整理课件（2）在内圆磨床上用横向切入磨孔时，磨出的孔会产生带有锥度的圆柱度误差.（1）车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变形，加工后会产生鼓形的圆柱度误差（a）（b） 工艺系统受力变形，不仅影工艺系统受力变形，不仅影响加工

51、精度，同时还影响表面质响加工精度，同时还影响表面质量、限制生产效率的提高。量、限制生产效率的提高。整理课件整理课件 工艺系统受力变形主要是工艺系统受力变形主要是弹性变形弹性变形,工艺系统抵抗弹工艺系统抵抗弹性变形的能力称工艺系统的刚度。性变形的能力称工艺系统的刚度。 刚度：刚度：作用在物体上的力作用在物体上的力P、与由该力引起的在力的方、与由该力引起的在力的方向上的变形向上的变形Y之比。之比。 K=P/y（N/mm） 工艺系统的刚度：工艺系统的刚度：作用于工件加工表面的法向分力作用于工件加工表面的法向分力Fp与与在该力作用下，刀具在此方向上相对工件的变形在该力作用下，刀具在此方向上相对工件的变

52、形y之比之比 K系系=Fp/y Y包括其它方向分力所引起的变形，是包括其它方向分力所引起的变形，是Ff Fp Fc综合作综合作用的结果。用的结果。整理课件工艺系统的刚度：工艺系统的刚度：yxt=yjc+yjj+yd+yg而：gdjjjckkkkk11111 机床、刀具、夹具和工件在各种外力的作用下，都机床、刀具、夹具和工件在各种外力的作用下，都会产生变形。工艺系统的变形为各组成部分的变形之会产生变形。工艺系统的变形为各组成部分的变形之和。和。yFky整理课件 对于简单工件和刀具，可用材料力学的公式对于简单工件和刀具，可用材料力学的公式计算刚度计算刚度 计算刚度时，根据具体情况简化计算刚度时，根

53、据具体情况简化，如车外圆，如车外圆时，刀具的变形小，对加工误差的影响小，可忽时，刀具的变形小，对加工误差的影响小，可忽略；镗孔时，镗杆的变形对加工精度影响大，而略；镗孔时，镗杆的变形对加工精度影响大，而工件的变形很小，可忽略工件的变形很小，可忽略整理课件 （一）切削力作用点位置变化引起的加工误差（一）切削力作用点位置变化引起的加工误差 在加工过程中，机床、刀具、夹具和工件在切削在加工过程中，机床、刀具、夹具和工件在切削力作用下，都存在不同程度的变形，使刀具和被加工力作用下，都存在不同程度的变形，使刀具和被加工表面相对位置发生变化，因而产生加工误差。表面相对位置发生变化，因而产生加工误差。 1、

54、机床的变形、机床的变形 在车床上加工外圆时，刀具处在不同部位时工艺在车床上加工外圆时，刀具处在不同部位时工艺系统的刚度为：系统的刚度为： K系系=Fy/y系系整理课件工架头尾头工机系yyLxyyyyyy)(工架尾头系yyyLxyLxy)()1 ()1 (LxKFyy头头)(LxKFyy尾尾架架KFyy223)()(3LxLLxEJLFyy工22322)()(31111/1LxLLxEJLFKLxKLxKyFKyy架尾头系系整理课件尾头KKa 在不考虑工件变形的情况下221111LxKLxaKKFyy尾尾架系上式对x 求导，并令导数为零，求得最小变形为设aLx1aayKKFy1min11头架系尾

55、架系KKFyy11max架尾头系系KLxKLxKyFKy1111/122整理课件 由此可以看出，由此可以看出，工艺系统的刚度随刀具加工位置的工艺系统的刚度随刀具加工位置的不同而不同，因此会使加工出的工件尺寸不同而造成不同而不同，因此会使加工出的工件尺寸不同而造成形状误差（形状误差（如锥度、腰鼓形、鞍形）如锥度、腰鼓形、鞍形） 在车床上加工外圆表面时，如果主轴部件的径向刚度在车床上加工外圆表面时，如果主轴部件的径向刚度在主轴一转中的各个部位不等，加工后将造成圆度误差。在主轴一转中的各个部位不等，加工后将造成圆度误差。整理课件 在加工过程中，如果余量变化就会引起切削变化，在加工过程中，如果余量变化

56、就会引起切削变化，从而引起工艺系统的变形发生变化，致使产生加工误从而引起工艺系统的变形发生变化，致使产生加工误差。对一批工件，因余量不同，在用调整法加工时会差。对一批工件，因余量不同，在用调整法加工时会引起尺寸分数。引起尺寸分数。 假定工件的刚性很好，毛坯为椭圆形，加工后仍假定工件的刚性很好，毛坯为椭圆形，加工后仍然存在椭圆误差，该现象称误差复印然存在椭圆误差，该现象称误差复印 计算公式见书整理课件 称为误差复印系数称为误差复印系数 由此可见系统刚度越大，复印系数越小，即前道由此可见系统刚度越大，复印系数越小，即前道工序的误差复印到工件上的部分越小。当加工过程分工序的误差复印到工件上的部分越小

57、。当加工过程分几次走刀时，设每次走刀的误差复印系数为几次走刀时，设每次走刀的误差复印系数为1 、2 、3 . 总的复印系数为总的复印系数为 总总 = 1 2 3 . 由于误差复印系数一般是小于由于误差复印系数一般是小于1的，故增加走刀的，故增加走刀次数可减小复印误差提高加工精度。这是为什么切削次数可减小复印误差提高加工精度。这是为什么切削时要进行多次走刀的原因。时要进行多次走刀的原因。mmkCaakCppg)(21整理课件（三）夹紧力重力引起的加工误差（三）夹紧力重力引起的加工误差 1、夹紧力的影响、夹紧力的影响 由于工件或夹具的刚度过低，或夹紧位置不当，由于工件或夹具的刚度过低，或夹紧位置不

58、当，会引起工件变形而产生加工误差。会引起工件变形而产生加工误差。整理课件整理课件整理课件 1、传动力的影响、传动力的影响 采用单爪拔盘带动采用单爪拔盘带动工件回转时，传动力方工件回转时，传动力方向不断变化，工件的瞬向不断变化，工件的瞬时回转中心不再是中心时回转中心不再是中心孔。整个工件在空间作孔。整个工件在空间作圆锥运动，后顶点为圆圆锥运动，后顶点为圆锥角的顶点，前顶尖带锥角的顶点，前顶尖带着工件在空间画一个圆。着工件在空间画一个圆。加工出来的工件是一个加工出来的工件是一个正圆柱，并不产生加工正圆柱，并不产生加工误差。误差。以前有心脏线形以前有心脏线形状误差的说法状误差的说法。整理课件2、惯性

59、力的影响、惯性力的影响: 高速回转时，如质量不平衡高速回转时，如质量不平衡,则产生离心力，与则产生离心力，与传动力一样，其方向也不断变化传动力一样，其方向也不断变化,引起工件产生形引起工件产生形状误差。状误差。 周期性变化的惯性力会引起系统的强迫振动。周期性变化的惯性力会引起系统的强迫振动。 为消除离心力的影响，通常采用配重的方式加为消除离心力的影响，通常采用配重的方式加工解决，必要进要降低转速。工解决，必要进要降低转速。整理课件 四、机床部件的刚度四、机床部件的刚度（一）机床部件刚度的测定（一）机床部件刚度的测定 对于刀具和工件来说，因结构简单可通过简化并对于刀具和工件来说，因结构简单可通过

60、简化并应用力学公式直接计算；但对于机床来说，由于组成应用力学公式直接计算；但对于机床来说，由于组成零件数目多，计算复杂且不准确，通常用实验测定。零件数目多，计算复杂且不准确，通常用实验测定。1、静态测量法、静态测量法. 在非工作状态下，模拟切削时的受力情况，施加在非工作状态下，模拟切削时的受力情况，施加静载并测量变形。静载并测量变形。其计算刚度为246000N/mm，实测刚度为30000 N/mm，相差8倍，主要是由于有关零件本身的变形和接触变形。整理课件机床刚度曲线的特点:1)变形与作用力不是线性关系,说明不单独存在弹性变形。2)加载和卸载曲线不重合,两曲线包容的面积代表加载和卸载过程中的能