第er章 机械加工质

1、2022-3-291第二章第二章 机械加工精度机械加工精度 保证机械产品质量是机械制造人员的首保证机械产品质量是机械制造人员的首要任务。产品的制造质量包括零件的制造质要任务。产品的制造质量包括零件的制造质量和产品的装配质量两个方面。零件的制造量和产品的装配质量两个方面。零件的制造质量将直接影响产品的性能、效率、寿命及质量将直接影响产品的性能、效率、寿命及可靠性等质量指标，它是保证产品制造质量可靠性等质量指标，它是保证产品制造质量的基础。的基础。 了解各种因素对加工精度的影响规律，找出了解各种因素对加工精度的影响规律，找出提高加工精度的途径，以保证零件的加工质量。提高加工精度的途径，以保证零件的

2、加工质量。2022-3-292 尺寸精度形状精度位置精度表面粗糙度波度纹理方向伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）加工精度表面质量表面几何形状精度表面缺陷层表层加工硬化表层金相组织变化表层残余应力第二章第二章 机械加工精度机械加工精度2022-3-293第一节 机械加工精度的概念第二节 影响加工精度的因素第三节 加工误差的综合分析与研究第四节 提高加工精度的途径第二章第二章 机械加工精度机械加工精度2022-3-294第一节 机械加工精度的概念（1）加工精度：零件在加工以后，在几何尺寸、形状和相互位置方面与理想零件的符合程度。（2）任何加工方法都不可能把零件加工得绝对准确，总会存在一定的加工误差，加工误

3、差越小，加工精度越高。一、加工精度与加工误差一、加工精度与加工误差 2022-3-295二、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度 定义：尺寸精度是指构成零件的各几何要素本身及其相互之间在尺寸方面的精度要求。 举例：轴类零件各部分的直径与长度尺寸；箱体零件的孔径、孔心距；槽的深度、宽度、长度尺寸等。 二、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度2022-3-296 获得尺寸精度的方法(一)试切法1 1、步骤：、步骤：通过试切工件测量比较调整刀具再试切再调整，直至获得要求的尺寸的方法。2.2.影响加工精度的因素：影响加工精度的因素：工人技术水平；测量精度； 刀具调整精度；材料的切削性能。3 3、特点：、特点：

4、 能达到较高精度； 须经过多次调整、试切、测量，费时较长。4 4、应用：应用：适用于单件小批量生产。 二、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度2022-3-297二、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度2022-3-298（二）调整法1 1、方法：、方法：按试切好的工件尺寸、标准件或对刀块等调整确定刀具相对工件定位基准的准确位置，并在保持此准确位置不变的条件下，对一批工件进行加工的方法。2 2、影响加工精度的因素：、影响加工精度的因素：调整精度和测量精度。3 3、举例、举例二、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度2022-3-299调整法调整法二、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度2022-3-2910二、

5、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度（三）定尺寸刀具法 1 1、原理、原理：在加工过程中采用具有一定尺寸的刀具或组合刀具，以保证被加工零件尺寸精度的一种方法。 2 2、应用：、应用：一般多用于封闭或半封闭表面的加工。如铰拉孔等。 3 3、特点、特点：生产率高，尺寸精度较稳定，几乎与操作技术水平无关。 4 4、影响尺寸精度的因素：、影响尺寸精度的因素：刀具本身的尺寸精度、磨损和安装精度。 2022-3-2911二、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度（四）自动控制法1 1、原理：、原理：通过由测量装置、进给装置和切削机构以及控制系统组成的控制加工系统，把加工过程中的尺寸测量、刀具调整和切削加工等工作自动

6、完成，从而获得所要求的尺寸精度的一种加工方法。2 2、举例：、举例： 在无心磨床上磨削轴承环外圆时，通过测量装置控制导轮架进行微量的补偿进给，保证被加工工件的尺寸精度；如在数控机床上，通过数控装置、测量装置及伺服驱动机构，控制加工位置，从而获得零件的尺寸精度。2022-3-2912自动控制法自动控制法二、零件的尺寸精度二、零件的尺寸精度2022-3-2913三、零件的几何形状精度三、零件的几何形状精度 1 1、定义：、定义：指构成零件的各几何要素在几何形状方面的精度要求。 2 2、六项指标：、六项指标： 3 3、形状精度的获得方法：、形状精度的获得方法： 在机械加工中，主要依靠成形运动法，即依

7、靠刀具和工件作相对成形运动，获得零件表面形状，可主要归纳为： 三、零件的几何形状精度三、零件的几何形状精度 （1）轨迹法；（2）成形法；（3）展成法。即圆度、圆柱度、直线度、平面度、线轮廓度和面轮廓度。2022-3-2914（1）轨迹法1 1）原理：）原理：利用刀具的运动轨迹形成要求的表面几何形状。也称作点（刀尖）成形运动法。2 2）举例：）举例： 用工件的回转运动和车刀的直线走刀运动车削圆锥孔； 工件的回转和刀具按模板作仿形曲线运动加工特殊形状回转表面； 刀具作圆弧走刀运动合成车削球面成形运动。3 3）影响加工精度的因素：）影响加工精度的因素：各成形运动的精度三、零件的几何形状精度三、零件的

8、几何形状精度2022-3-2915三、零件的几何形状精度三、零件的几何形状精度轨迹法2022-3-2916三、零件的几何形状精度三、零件的几何形状精度（2）成形法1 1）原理：）原理：使用成形刀具代替普通刀具来获得要求的几何形状的表面。其刃带形状与零件表面或其在基面上的投影形状相同。2 2）举例说明：）举例说明： 用成形车刀或成形砂轮加工回转曲面； 用成形铣刀铣削型面； 车螺纹时，螺纹的牙形即为刀具的刃带形状。2022-3-2917三、零件的几何形状精度三、零件的几何形状精度成形法2022-3-2918三、零件的几何形状精度三、零件的几何形状精度（3）展成法1 1）原理：）原理：在采用成形刀具

9、的条件下，刀具相对工件做展成啮合成形运动，可加工出更复杂的表面。2 2）举例：）举例：如各种花键表面和齿形表面的滚切加工。3 3）分析：）分析：刀具相对工件做展成啮合运动，加工后的表面即为刀刃在成形运动中的包络面。 总结：成形法和展成法加工也称线成形运动法。他们的形状精度不仅取决于各成形运动本身的精度，还取决于各成形运动间的相互关系（位置和速度关系）的准确性和刀具刃带的形状精度。2022-3-2919三、零件的几何形状精度三、零件的几何形状精度展成法2022-3-2920三、零件的位置精度1 1、定义：、定义：零件上各有关几何要素之间在位置方面的精度要求。2 2、八项指标：、八项指标：3 3、

10、位置精度获得的方法：、位置精度获得的方法：三、零件的位置精度平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动。直接找正法，划线找正法和用夹具定位。2022-3-2921第二节第二节 影响加工精度的因素影响加工精度的因素 引起加工误差的根本原因是工艺系统存在着误差，将工艺系统的误差称为原始误差。原始误差与工艺系统原始状态有关的原始误差(几何误差)与工艺过程有关的原始误差(动误差)原理误差定位误差调整误差刀具误差夹具误差机床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工件相对于刀具静止状态下的误差工件相对于刀具运动状态下的误差主轴回转误差

11、导轨导向误差传动误差2022-3-2922第二节第二节 影响加工精度的因素影响加工精度的因素2022-3-2923一、原理误差1 1、定义、定义 由于采用近似的加工运动、近似的刀具轮廓和近似的加工方法所产生的加工误差，为加工原理误差。 2 2、产生原因：、产生原因： 采用理论上完全正确的加工方法有时会使机床及刀具的结构极为复杂，以致制造困难； 由于环节过多增加了机构运动中的误差，反而得不到高的加工精度，所以实际生产中常采用近似的加工原理进行加工。一、原理误差2022-3-2924一、原理误差（一）使用近似刀具进行加工（一）使用近似刀具进行加工1 1、原理：、原理：用成形刀具加工复杂形面时，往往

12、采用圆弧、直线等简单线形代替理论轮廓，或用一种线形刃带的刀具加工多种形面。2 2、举例：、举例： 用齿轮模数铣刀铣齿轮，若要获得理想齿形，必须对每一种齿数的齿轮制造一把铣刀，对刀具的制造、管理和使用极为不变。因此为每一模数制造一组铣刀（每组8把、15把或26把）来铣不同齿数的齿轮。对于中小模数铣刀，每一模数为8把一组，其中4号铣刀加工齿数范围为21-25齿，其刃带形状是按齿数为23的齿形设计制造的，因此当加工21、22、24、25齿数齿轮时产生误差。2022-3-2925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。（二）近似成形运动加工（二）近似成形运

13、动加工 在数控电火花线切割机床上加工模具的曲线轮廓表面时，工件的曲线轮廓由机床x，y工作台分别依次提供微小脉冲进给而合成，曲线实际上是微小折线构成的，即存在着由于采用近似成形运动而产生的原理误差。一、原理误差2022-3-2926一、原理误差在车床上车削模数蜗杆2022-3-2927第二节第二节 影响加工精度的因素影响加工精度的因素 一、工艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差 （2 2）机床的误差机床的误差 1）主轴回转误差）主轴回转误差 主轴回转误差概念主轴回转误差概念 主轴回转时实际回转轴线主轴回转时实际回转轴线相对于平均回转轴线在径向相对于平均回

14、转轴线在径向的变动量的变动量 。 2022-3-2928主轴回转误差的基本主轴回转误差的基本形式：形式： a. 径向圆跳动径向圆跳动 b. 角度摆动角度摆动 c.轴向圆跳动轴向圆跳动 （一）机床的几何误差（一）机床的几何误差1）主轴回转误差）主轴回转误差2022-3-2929 主轴回转误差对加工精度的影响 从零件表面形状的成型过程来看，回转运动误差沿刀具与工件接触点法线方向的分量对其精度影响最大，切向影响最小，可忽略。现以车外圆时，车床主轴的径向跳动为例加以说明。如图 ，分别求水平和垂直分量对瞬时切削半径误差的影响并加以比较。 水平方向的影响： 垂直分量的影响：rx 212yrr1210.01

15、,100.010.0000052xyrrxyrr 当时，（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差12222111122221112122rrrrrryrrryrr rrryyrrr 因很小，忽略二次项可得：2022-3-2931（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差主轴纯径向跳动误差对加工精度的影响镗床上镗孔：设由于主轴的纯径向跳动使轴心线在Y坐标方向上作间谐直线运动，其频率与主轴转速相同，其幅值为A；再设主轴中心偏移最大（A）时，镗刀尖正好通过水平位置。所以当镗刀转过一个角度时，刀尖的轨迹方程为：车削时：处于水平位置切出的半径一侧小一个振幅A，一侧大一个振幅，工件各处直径相等，工件表面接近

16、一个真圆，但中心偏移一个振幅。2022-3-2932（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差2022-3-2933（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差主轴轴向窜动误差对加工精度的影响对内外圆加工没有影响；加工的端面与内外圆轴线不垂直，主轴每转一周，就沿轴向窜动一次，向前窜动的半周内形成右螺旋面，向后窜动的半周内形成左螺旋面，最后切出如同端面凸轮一样的形状，并在中心附近出现一个凸台；加工螺纹时，产生单个螺距的周期误差。纯角度摆动误差对加工精度的影响车外圆时会产生圆柱度误差（锥体）；镗孔时，孔将成椭圆形。2022-3-2934（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差2022-3-2935分析可

17、知：车削加工中，主轴回转轴线径向跳动的水平分量最为敏感，主要影响工件的圆度和圆柱度，对端面无影响；主轴回转轴线的轴向跳动主要影响被加工工件端面的形状精度，对圆柱面无影响；主轴回转轴线的摆动对圆柱面和端面形状均有影响；对于刀具回转型机床，误差敏感方向随主轴的转动而改变，始终为刀尖处切削表面的法线方向。 分析主轴回转运动误差对加工表面形状的影响应着重分析误差敏感方向上的影响。（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差2022-3-2936（4）影响主轴回转）影响主轴回转精度的主要因素精度的主要因素 轴承本身误差、轴轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴承间隙、轴承间同轴度误差，度误差，主轴主轴各段轴各段

18、轴 颈、轴孔的同轴度误颈、轴孔的同轴度误差、主轴系统的刚度差、主轴系统的刚度和热变形等。和热变形等。 但它们对主轴回转但它们对主轴回转精度的影响大小随加精度的影响大小随加工方式而不同工方式而不同（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差1）主轴回转误差）主轴回转误差采用滑动轴承时的影响因素2022-3-2937（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差对于车削：影响主轴精度的主要因素是滚动体的形状误差、内外环的同轴度误差和内环的形状误差。对于镗削：影响因素为内环的形状误差，滚动体的形状误差和内外环的同轴度误差。2022-3-2938（5）机床主轴回转精度的测量表测法 有2个缺点：不能反映主轴在工作

19、转速下的精度；不能把主轴回转的径向跳动与试棒轴线相对主轴回转轴线偏心所引起的径向跳动区分开来。（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差2022-3-2939（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差记录仪示波器放大器放大器654312测试系统 实验内容，如图所示1.基准圆球 2.电容传感器3.摇摆杆 4.调整螺钉 5.调整球 6.固定心轴2022-3-2940（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差 如果主轴绕固定的轴心回转，则回转误差等于零，而只存在钢球对回转中心的偏心造成的跳动，其值为两传感器所测间隙变化的矢量和。此时相互垂直的两传感器分别输出的信号与间隙变化成正比： ex=ecost, e

20、y=esin t; 将它们通过DWY-3振动位移测试仪放大后输入示波器的x轴和y轴，荧光屏上的光点将按运动方程描绘出一个正圆图形，该圆半径即代表e的大小。记录仪示波器放大器放大器6543122022-3-2941（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差如果主轴回转过程中也存在轴线的径向误差，这个误差信号将迭加到偏心运动信号上，使示波器荧光屏上的光点描绘出一个非圆的实际李沙育图形，如图为主轴回转数转后，各转误差曲线迭加而成的李沙育图形。 图中曲线圆的外切圆与其内切圆的半径差R即为主轴回转轴线的径向运动误差，它影响工作的圆度。图形轮廓线的宽度B表示随机径向变动量，它影响工作的表面粗糙度。 这种方法

21、不能用来测量工件回转型机床主轴的回转精度，因为主轴径向跳动的垂直分量所引起的加工形状误差为二次小量，主要是水平分量起作用。因此只有在与车刀位置相同的误差敏感方向上测量，才能正确地反映车床类主轴的回转运动精度及加工形状误差，通常用单点测量法在车削敏感方向上进行测量。2022-3-2942（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差2 2导轨误差导轨误差 机床导轨的精度指标 机床上移动部件的直线运动精度主要取决于导轨精度及部件与导轨的配合精度。对导轨有如下要求：在水平面内的直线度 在垂直面内的直线度前后导轨的平行度一般机床公差为：1000：0.02，精密机床：1000：0.01 导轨面的配合精度一般机

22、床接触斑点16点/25x25mmxmm，精密机床为： 20点/25x25mmxmm2022-3-29432导轨误差导轨误差 (1) 导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响 R =y（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差 可使刀尖的运动轨迹产生同样程度的弯曲误差，将直接反映在被加工工件表面的法线方向（加工误差的敏感方向）上，对加工精度的影响最大。由此产生的工件各截面上的半径误差等于导轨在水平面内相应点的弯曲误差。2022-3-29442导轨误差导轨误差(2) 导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响

23、设设z = 0.1mm， R = 20 mm，则则R = 0.01/40 mm = 0.00025 mm。 R(z)2/(2R)（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差 同样使刀尖运动轨迹产生弯曲误差，但这种误差发生在被加工面切线方向上，对加工形状的影响很小。 但对于龙门刨床、龙门铣床及导轨磨床，导轨在垂直面内的直线度将直接反映到工件上。如图2-142022-3-2945（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差2022-3-2946 导轨在垂直平面内的直线度误差对加导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度影响很小，一般可忽略不计。工精度影响很小，一般可忽略不计。 y 误差敏感方向误差敏感方向z

24、非误差敏感方向非误差敏感方向 导轨在水平面内的直线度误差将直接导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被加工工件表面的法线方向（误差反映在被加工工件表面的法线方向（误差敏感方向）上，对加工精度的影响最大。敏感方向）上，对加工精度的影响最大。 结论：结论：（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差2022-3-2947 (3) 导轨间的平行度误差对加工精度的影响导轨间的平行度误差对加工精度的影响 y（H /B）l3 （一）机床的几何误差（一）机床的几何误差车床车床H/B2/3，外圆磨床，外圆磨床H/B12022-3-2948 除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装

25、质量，也是造成导轨误差的重要因素。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。动导轨导轨表面淬火等措施。（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差2022-3-29493导轨与主轴回转轴线位置误差对加工精度的影响导轨与主轴回转轴线位置误差对加工精度的影响（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差XZLfdddxa）(1)导轨在水平面内倾斜在车削外圆时使工件产生锥形误差2022-3-2950（一）机床的几何误差（一）机床

26、的几何误差HyR0fb）(2)导轨垂直面内倾斜产生鞍形（双曲面）误差2022-3-2951定义：传动链始末两端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。 3传动链误差传动链误差（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差影响因素：（1）传动链中传动元件的制造误差；（2）装配误差；（3）使用过程中的磨损；2022-3-2952 消除传动间隙；消除传动间隙；采用误差补偿机构或自动补偿装置。采用误差补偿机构或自动补偿装置。减少传动链误差的措施：减少传动链误差的措施：（一）机床的几何误差（一）机床的几何误差jnjjnjjnK11减少传动元件数目，尽可能缩短传动链；减少传动元件数目，尽

27、可能缩短传动链； 尽量采用降速传动；尽量采用降速传动； 提高传动元件、特别是末端元件的制造和装配精度；提高传动元件、特别是末端元件的制造和装配精度；2022-3-2953 一、工艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差 （二）刀具的几何误差（二）刀具的几何误差 定尺寸刀具定尺寸刀具 刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度 成形刀具成形刀具 刀具形状精度直接影响工件形状精度刀具形状精度直接影响工件形状精度 一般刀具一般刀具 制造精度对工件加工精度无直接影响制造精度对工件加工精度无直接影响n刀具的误差包括：刀具切削部分、装夹部分的制造误差及刀具安装误差。例如：精车螺纹表面时

28、，若车刀安装偏高、偏低或倾斜，也都会带来螺纹面的形状误差。2022-3-2954（二）刀具的几何误差（二）刀具的几何误差 刀具的尺寸磨损刀具的尺寸磨损NB NB 在被加工表面的法线方向上测量在被加工表面的法线方向上测量 NB0 初期磨损量初期磨损量KNB斜率，相对磨损表示每切削斜率，相对磨损表示每切削10001000米路程刀具的尺寸磨损量，单位为米路程刀具的尺寸磨损量，单位为m /km 刀具的尺寸磨损量可用下式计算刀具的尺寸磨损量可用下式计算10001000000lKNBllKNBNBNBNB2022-3-2955选用新型耐磨刀具材料；选用新型耐磨刀具材料；合理选用刀具几何参数和切削用量；合理

29、选用刀具几何参数和切削用量；正确刃磨刀具；正确刃磨刀具；正确采用冷却润滑液等；正确采用冷却润滑液等；采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。 （二）刀具的几何误差（二）刀具的几何误差 减少刀具的尺寸磨损的途径减少刀具的尺寸磨损的途径2022-3-2956（三）（三） 夹具的几何误差夹具的几何误差 一、工艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差 内容：工件的定位误差、夹紧变形误差、夹具的安装误差、分度误差和夹具的磨损等。影响：主要影响工件被加工表面的位置精度，其次影响尺寸精度和形状精度。2022-3-2957（三）（三） 夹具的几何误差夹具的几何误差 一、工

30、艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差 夹具上直接影响夹具上直接影响工件加工精度的有关工件加工精度的有关尺寸的制造公差一般尺寸的制造公差一般取为工件上相应尺寸取为工件上相应尺寸公差的公差的1/21/21/51/5。 夹具的几何误差对工件的加工精度的影响夹具的几何误差对工件的加工精度的影响 夹具元件磨损将使夹具的误差增大。夹具元件磨损将使夹具的误差增大。 2022-3-2958二、装夹误差二、装夹误差（一）定位误差（一）定位误差 因定位不准确而引起因定位不准确而引起的误差称为定位误差的误差称为定位误差，以以dw 表示。表示。 1 1）定位基准与工序基准不重合定位基准与工序基准不重合1、定位误差产

31、生的原因、定位误差产生的原因2）定位副制造不准确定位副制造不准确直接影响工件的位置尺寸精度和位置精度直接影响工件的位置尺寸精度和位置精度2022-3-29592、定位误差的组成、定位误差的组成1 1）基准不重合误差）基准不重合误差 jb dbjbdw二、装夹误差二、装夹误差其大小等于工序基准相对定位基准在工序尺寸方向其大小等于工序基准相对定位基准在工序尺寸方向上的变动量。上的变动量。定位基准与工序基准不重合所产生的定位误差。定位基准与工序基准不重合所产生的定位误差。2）定位副制造不准确误差）定位副制造不准确误差 db其大小等于定位基准在工其大小等于定位基准在工序序尺寸方向上的变动量。尺寸方向上

32、的变动量。定位元件制造不准确所产生的定位误差。定位元件制造不准确所产生的定位误差。2022-3-2960二、装夹误差二、装夹误差（二）夹紧误差（二）夹紧误差 工件或夹具工件或夹具刚度过低或夹紧刚度过低或夹紧力作用方向、作力作用方向、作用点选择不当，用点选择不当，都会使工件或夹都会使工件或夹具产生变形，造具产生变形，造成加工误差。成加工误差。 2022-3-2961 （四）测量误差 零件尺寸精度的提高常受到尺寸测量精度的限制。目前，有些零件从加工工艺手段来看，完全可以加工的相当精确，但由于尺寸测量精度不高而无法分辨。例如，常见滚动轴承的滚珠，采用磨滚和滚研方法加工可达到很高精度，但因没有相应的测

33、量手段，不能进行高精度测量和分类。0.1m误差与0.5 m误差的滚珠相比较，加工方法并没有改变，主要是尺寸测量精度的提高而实现的。 （四）测量误差2022-3-2962 （一）量具和测量方法的精度 各量具本身的制造误差 量具测量方法的不同（二)测量选择量具的方法： 测量前先将被测尺寸的公差乘以适当的测量精度系数，以所得乘积作为允许的测量误差，然后根据这个允许误差来选择可以保证这一精度的量具。 （三） 测量条件的影响 冷却后测量与加工后马上测量尺寸有变化（温度的影响）； 测量力的变化也引起测量尺寸的变化。 （四）测量误差2022-3-2963测量精度系数被测尺寸精度等级IT5IT6IT7IT8I

34、T9IT10IT11-IT16测量精度系数0.3250.300.2750.250.20.150.10 （四）测量误差2022-3-2964三、工艺系统受力变形的影响 机械加工过程中，机床、刀具、夹具、工件所组成的工艺系统并非纯粹刚体，在切削力、夹紧力 、传动力、重力、惯性力等外力作用下产生变形，从而破坏已经调整好的刀具和工件之间的相对位置，产生加工误差。 例如细长轴的车削，在切削力作用下使工件产生弯曲变形，车完后工件呈鼓形（两头小中间大）；磨削内孔时，砂轮轴弹性变形，使工件内孔出现锥度误差。三、工艺系统受力变形引起的误差三、工艺系统受力变形引起的误差 2022-3-2965三、工艺系统受力变形

35、引起的误差三、工艺系统受力变形引起的误差 2022-3-2966三、工艺系统受力变形引起的误差三、工艺系统受力变形引起的误差 (一一) 工艺系统刚度工艺系统刚度1.工艺系统刚度工艺系统刚度 垂直作用于工件加工表面的径向切削分力垂直作用于工件加工表面的径向切削分力 Fp 与工与工艺系统在该方向上的变形艺系统在该方向上的变形 y 的比值，称为工艺系统刚的比值，称为工艺系统刚度度 k系系（N/mm）。）。 k系系 = Fp / yfCPFFFyyyy式中式中2022-3-2967工件夹具刀具机床系yyyyy工件夹具刀具机床系kkkkk11111 工艺系统在某一位置受力作用产生的变形量等于工艺系统在某

36、一位置受力作用产生的变形量等于工艺系统各组成环节在此位置受该力作用产生的变形工艺系统各组成环节在此位置受该力作用产生的变形量的代数和，即量的代数和，即 工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度。工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度。 工艺系统刚度的倒数等于系统各组成环节刚度的工艺系统刚度的倒数等于系统各组成环节刚度的倒数之和，即倒数之和，即 (一一) 工艺系统刚度工艺系统刚度 工艺系统刚度的计算工艺系统刚度的计算2022-3-2968(一一) 工艺系统刚度工艺系统刚度2. 机床刚度机床刚度 工艺系统的变形工艺系统的变形)21尾座主轴刀架系（yyyy由刚度定义由刚度定义 尾座主轴刀架系kFkFkFk

37、FPPPP2221尾座主轴刀架机床kkkk414111 机床刚度取决于其组成机床刚度取决于其组成部件的刚度，并主要取决于部件的刚度，并主要取决于薄弱部件的刚度，提高机床薄弱部件的刚度，提高机床刚度要从提高弱刚度部件的刚度要从提高弱刚度部件的刚度入手。刚度入手。 2022-3-29693. 机床部件刚度机床部件刚度 (一一) 工艺系统刚度工艺系统刚度1 1）变形与载荷）变形与载荷 不成线性关系；不成线性关系；2 2）加载曲线和卸载）加载曲线和卸载 曲线不重合，卸曲线不重合，卸 载曲线滞后于加载曲线滞后于加 载曲线；载曲线；3 3）有残余变形，）有残余变形， 反复加载卸载后反复加载卸载后 残余变形

38、残余变形00；4 4）部件实测刚度远比按实体结构估算值小。）部件实测刚度远比按实体结构估算值小。图中第一次加载时刀架的平均刚度值约为图中第一次加载时刀架的平均刚度值约为 4.64.6103 N/mm103 N/mm，相当于一个相当于一个 30mm30mm30mm30mm200mm 200mm 的铸铁悬臂梁的刚度。的铸铁悬臂梁的刚度。2022-3-29702022-3-29711加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差 （二）工艺系统刚度对加工精度的影响（二）工艺系统刚度对加工精度的影响lxyyyyyyyx主轴尾座主轴刀架刀架系lxlFFP主轴lx

39、FFP尾座 22111lxklxlkkFyyyPx尾座主轴刀架刀架系假设加工精度只受系统刚度变化的影响，且工件为绝对刚体。2022-3-2972 ymin尾座主轴刀架系kkFkFmax尾座刀架系kFkFypppp尾座主轴尾座系系kkFkFyyPPminmax由于工艺系统刚度随刀架位置变化产生的加工误差由于工艺系统刚度随刀架位置变化产生的加工误差 1加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差 2022-3-2973 012xy x0341由此可见:头架(或尾座)顶尖最大位移量决定了工件轴线的最大位移量；( )工件轴线的最小位移量发生在处，令 ( )=

40、 求得；（ ）工件轴线的最大位移量与最小位移量之差为由于两顶尖受力变形位移而产生的圆柱度误差；（ ）当头架与尾座刚度相同即：当时，误差最小，可见机床各部分刚度大体相近是减少几何形状误差的重要途经之一。1加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差 2022-3-29742022-3-2975工件变形引起的加工误差工件变形引起的加工误差lxxlEJFyP223工1加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的误差 lJExxllxklxlkkyFkP311112222尾座主轴刀架系系 工艺系统刚度在工件全长上的差别

41、越大，工艺系统刚度在工件全长上的差别越大，则工件在轴截面内的几何形状误差也越大。则工件在轴截面内的几何形状误差也越大。 2022-3-29762022-3-29772由于切削力变化引起的误差由于切削力变化引起的误差 （二）工艺系统刚度对加工精度的影响（二）工艺系统刚度对加工精度的影响ap1 y1ap2 y2毛坯外形工件外形误差复映现象：由于工件毛误差复映现象：由于工件毛坯加工余量或材料硬度的变化，坯加工余量或材料硬度的变化，引起切削力和工艺系统受力变引起切削力和工艺系统受力变形的变化，因而产生工件的尺形的变化，因而产生工件的尺寸误差和形状误差。寸误差和形状误差。误差复映系数误差复映系数由于毛坯

42、存在圆度误差毛ap1-ap2，因而引起了工件的圆度误差工y1-y2， 毛愈大，工愈大，工与毛之比值称为误差复映系数，它是误差复映程度的度量。2022-3-2978)(21212121ppPPppaakFFaayy系待加工面已加工面系系kCaakaaCpppp)()(2121 与与k k系系成反比；这表明工艺系统刚度愈大，误差复成反比；这表明工艺系统刚度愈大，误差复映系数愈小，加工后复映到工件上的误差值就愈小。映系数愈小，加工后复映到工件上的误差值就愈小。 （二）工艺系统刚度对加工精度的影响（二）工艺系统刚度对加工精度的影响2022-3-2979321总n 系系kCaakaaCpppp)()(2

43、121 与与k k系系成反比；这表明工艺系统刚度愈大，误差复成反比；这表明工艺系统刚度愈大，误差复映系数愈小，加工后复映到工件上的误差值就愈小。映系数愈小，加工后复映到工件上的误差值就愈小。 多次切削总的复映系数多次切削总的复映系数 2由于切削力变化引起的误差由于切削力变化引起的误差 （二）工艺系统刚度对加工精度的影响（二）工艺系统刚度对加工精度的影响2022-3-29802022-3-2981例：一个工艺系统，其误差复映系数为例：一个工艺系统，其误差复映系数为0.25，工件在本工序前的圆度误差，工件在本工序前的圆度误差0.5mm，为保证本工序为保证本工序0.01mm的形状精度，本工的形状精度

44、，本工序最少走刀几次？序最少走刀几次？（二）工艺系统刚度对加工精度的影响（二）工艺系统刚度对加工精度的影响解：解：0.5(0.25)n0.01 解得解得 n=32022-3-2982 3.传动力、惯性力、夹紧力、重力对加工精度的影响（1）由传动力引起的误差 在车床或磨床上加工轴类零件时，常用单爪拨盘带动工件旋转，传动力在拨盘的每一转中经常改变方向，其在y向的分力有时和切削力同向，有时相反，造成圆度误差。 3.传动力、惯性力、夹紧力、重力对加工精度的影响2022-3-2983(2)重力引起的加工误差 在工艺系统中，由于零部件的自重也会产生变形。如龙门铣床、龙门刨床刀架横粱的变形，铣镗床镗杆伸长而

45、下垂变形等，都会造成加工误差。 3.传动力、惯性力、夹紧力、重力对加工精度的影响2022-3-2984(3 ) 惯性力引起的加工误差惯性力引起的加工误差 在高速切削时，如果工艺系统中有不平衡的高速在高速切削时，如果工艺系统中有不平衡的高速旋转的构件存在，就会产生离心力。离心力在工件旋转的构件存在，就会产生离心力。离心力在工件的每一转中不断变更方向，当不平衡质量的离心力的每一转中不断变更方向，当不平衡质量的离心力大于切削力时，车床主轴轴颈和轴套内孔表面的接大于切削力时，车床主轴轴颈和轴套内孔表面的接触点就会不停地变化，轴套孔的圆度误差将传给工触点就会不停地变化，轴套孔的圆度误差将传给工件的回转轴

46、心。其规律与单爪拨盘传动时传动力的件的回转轴心。其规律与单爪拨盘传动时传动力的影响相似。影响相似。如图示为车削一个不平衡工件时的情况。如图示为车削一个不平衡工件时的情况。 3.传动力、惯性力、夹紧力、重力对加工精度的影响 工件质量中心距理想回转中心距离为工件质量中心距理想回转中心距离为，当离心力，当离心力Q正好与切削力正好与切削力Py反向时，把工件推向刀具，工件中心反向时，把工件推向刀具，工件中心o偏离理想中心偏离理想中心o，增加了实际切深。工件回转，增加了实际切深。工件回转180后，后，离心力离心力Q正好与切削力正好与切削力Py同向，把工件推离刀具，工件同向，把工件推离刀具，工件中心又变到中

47、心又变到o”点，减小了实际切深，从而产生工件的圆点，减小了实际切深，从而产生工件的圆度误差和相互位置误差。度误差和相互位置误差。2022-3-2986(4)夹紧力引起的加工误差 被加工工件在装夹过程中，由于刚度较低或着力点不当，都会引起工件的变形，造成加工误差。特别是薄壁套、薄板等零件，易于产生加工误差。 3.传动力、惯性力、夹紧力、重力对加工精度的影响2022-3-2987 3.传动力、惯性力、夹紧力、重力对加工精度的影响2022-3-2988（三）工艺系统刚度的实验测定2022-3-2989（三）（三） 减小工艺系统受力变形的途径减小工艺系统受力变形的途径 (1) 设计机械制造装备时应切实

48、保证关键零部件的刚度设计机械制造装备时应切实保证关键零部件的刚度 在在机床和夹具中应保证支承件（如床身、立柱、横梁、夹具体机床和夹具中应保证支承件（如床身、立柱、横梁、夹具体等）、主轴部件和传动件有足够的刚度。等）、主轴部件和传动件有足够的刚度。(2) 提高接触刚度提高接触刚度 提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。减少组成件数，提高接触面的表面质量，均可减少接触变形，减少组成件数，提高接触面的表面质量，均可减少接触变形，提高接触刚度。提高接触刚度。提高工艺系统薄弱环节的刚度，能取得事半功倍的效果。提高工艺系统薄弱环节的刚度，能取得事半功倍的效果。 1.

49、提高工艺系统刚度提高工艺系统刚度 2减小切削力及其变化减小切削力及其变化 (3) 采用合理的装夹方式和加工方法采用合理的装夹方式和加工方法 提高工件的装夹刚度，提高工件的装夹刚度，应从定位和夹紧两个方面采取措施。应从定位和夹紧两个方面采取措施。工艺系统在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力的作用下，产生相应的变形和振动，将会破坏刀具和工件之间的成形运动的位置关系和速度关系，影响切削运动的稳定性，从而产生各种加工误差和表面粗糙度。1切削过程中受力点位置变化引起的加工误差。切削过程中，工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化，引起系统变形的差异，使零件产生加工误差。 （1）在两顶尖车削粗而短

50、的光轴时，由于工件刚度较大，在切削力作用下的变形，相对机床、夹具和刀具的变形要小得多，故可忽略不计。此时，工艺系统的总变形完全取决于机床头、尾架（包括顶尖）和刀架（包括刀具）的变形。工件产生的误差为双曲线圆柱度误差。 （2）在两顶尖间车削细长轴时，由于工件细长，刚度小，在切削力作用下，其变形大大超过机床、夹具和刀具的受力变形。因此，机床、夹具结合刀具承受力变形可忽略去不计，工艺系统的变形完全取决于工件的变形。工件产生腰鼓形园柱度误差。2切削力大小变化引起的加工误差误差复映工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状，但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不

51、断发生变化，从而导致切削力的变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。当然工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多。这种现象称为“误差复映规律”，所引起的加工误差称为“复映误差”。除切削力外，传动力、惯性重力、夹紧力等其它作用力也会使工艺系统的变形发生变化，从而引起加工误差，影响加工质量。思考题例题：工艺系统受力变形对加工精度有何影响？2022-3-29912022-3-29922022-3-2993四、工艺系统受热变形引起的误差四、工艺系统受热变形引起的误差 在精密加工和大件加工中，工艺系统热变形引起的加工误差占总误差的约4070%。 热平衡

52、单位时间内，系统传入的热量与传出的热量相等时，系统各部分温度保持一相对稳定的数值。工艺系统热源内部热源外部热源切削热摩擦热环境热源辐射热能量损耗2022-3-2994圆柱类工件热变形 5 5级丝杠螺距累积误差全长级丝杠螺距累积误差全长5m5m (二二) 工艺系统热变形对加工精度的影响工艺系统热变形对加工精度的影响 切削热、辐射热（精密零件）切削热、辐射热（精密零件）工件产生热变形的热源工件产生热变形的热源aLL=1.1710-54001 mm =0.0047 mm 2022-3-2995板类工件单面加工时的热变形平面加工热变形 f/ 4LH此值已大于精密导轨直线度要求例例：高600mm，长20

53、00mm的床身， 若上表面温升为3，则变形量为： (二二) 工艺系统热变形对加工精度的影响工艺系统热变形对加工精度的影响 HaLf82842LtgLfHaL2022-3-2996减小工件热变形对加工精度影响的措施在切削区施加充分的切削液；提高切削速度或进给量，以减少传入工件的热量；粗、精加工分开，使粗加工的余热不带到精加工工序中；刀具和砂轮不要等到磨钝了才进行刃磨和修正，以减少切削热和磨削热；使工件在夹紧状态下有伸缩自由（如采用弹簧后顶尖等）。(二二) 工艺系统热变形对加工精度的影响工艺系统热变形对加工精度的影响 2022-3-2997热源热源-切削热切削热特点变形曲线（图）max1ce式中

54、热伸长量； max 达到热平衡热伸长量； 切削时间； c 时间常数（热伸长量为热平衡热伸长量约63%的时间，常取34分钟）。(min)车刀热变形曲线连续切削升温曲线冷却曲线间断切削升温曲线（m）maxb0c0.63max (二二) 工艺系统热变形对加工精度的影响工艺系统热变形对加工精度的影响 2022-3-2998(二二) 工艺系统热变形对加工精度的影响工艺系统热变形对加工精度的影响 减小刀具热变形对加工精度的影响的措施减小刀具伸出长度；改善散热条件；改进刀具角度减小切削热；合理选用切削用量；加工时加冷却液使刀具充分冷却。2022-3-2999v热源热源-摩擦热、传动热和外界热源传入的热量摩擦

55、热、传动热和外界热源传入的热量 v体积大，热容量大，温升不高，达到热平衡时间长v 结构复杂，温度场和变形不均匀，对加工精度影响显著运转时间 / h0 1 2 3 450150100200位移 /m20406080温升 / Y前轴承温升车床受热变形形态b） 温升与变形曲线四、工艺系统受热变形引起的误差四、工艺系统受热变形引起的误差 3机床热变形对加工精度的影响机床热变形对加工精度的影响2022-3-29100v 立铣a）铣床受热变形形态b）外圆磨床受热变形形态c）导轨磨床受热变形形态v 外圆磨v 导轨磨四、工艺系统受热变形引起的误差四、工艺系统受热变形引起的误差 3机床热变形对加工精度的影响机床

56、热变形对加工精度的影响2022-3-29101例例1：平面磨床床身导轨的温平面磨床床身导轨的温度高于底部。度高于底部。解决：解决：在床身底部配置热补偿在床身底部配置热补偿油沟。油沟。 例例2：立式平面磨床立柱前壁温度高，产生后倾。解决：解决：采用热空气加热立柱后壁。均衡立柱前后壁温度场v 减少切削热和磨削热v 充分冷却和强制冷却v 隔离热源(三三) 减小工艺系统热变形的途径减小工艺系统热变形的途径平面磨床床身底部用回油加温平面磨床床身底部用回油加温 温差降至温差降至1 122，中凸量，中凸量由由0.027mm0.027mm降至降至0.005mm0.005mm。 2022-3-29102 在没有

57、外力作用下或去除外力作用后残留在工件在没有外力作用下或去除外力作用后残留在工件内部的应力，亦称残余应力。内部的应力，亦称残余应力。 五、工件内应力重新分布引起的误差五、工件内应力重新分布引起的误差1内应力内应力 内应力处于一种高能位的不稳定平衡状态，当带内应力处于一种高能位的不稳定平衡状态，当带有内应力的工件受到力或热的作用而失去原有的平衡时，有内应力的工件受到力或热的作用而失去原有的平衡时，它将向新的平衡状态转变它将向新的平衡状态转变新的平衡新的平衡变形（加工误变形（加工误差差 ）2022-3-291032内应力产生的原因内应力产生的原因 (1) 热加工中产生的内应力热加工中产生的内应力 工

58、件壁厚不均、冷却不均或金相组织转变工件壁厚不均、冷却不均或金相组织转变等原因，都会使工件产生内应力。等原因，都会使工件产生内应力。 五、工件内应力重新分布引起的误差五、工件内应力重新分布引起的误差2022-3-29104(2) 冷校直产生的内应力冷校直产生的内应力 冷校直引起的内应力冷校直引起的内应力 五、工件内应力重新分布引起的误差五、工件内应力重新分布引起的误差2022-3-29105五、工件内应力重新分布引起的误差五、工件内应力重新分布引起的误差内应力重新分布引起的工件变形内应力重新分布引起的工件变形 2022-3-291062022-3-29107(1)合理设计零件结构合理设计零件结构

59、 壁厚均匀、结构对称，以减小内应力的产生。壁厚均匀、结构对称，以减小内应力的产生。(2) 合理安排工艺过程合理安排工艺过程 铸、件、焊接件机械加工前，应安排退火、回火等热铸、件、焊接件机械加工前，应安排退火、回火等热处理工序；处理工序； 重要零件，在粗加工之后尚需适当安排时效工序；重要零件，在粗加工之后尚需适当安排时效工序； 重要表面的粗、精加工工序宜分阶段安排。重要表面的粗、精加工工序宜分阶段安排。 4减小或消除内应力变形误差的途径减小或消除内应力变形误差的途径五、工件内应力重新分布引起的误差五、工件内应力重新分布引起的误差2022-3-291081调整误差调整误差 六、六、 其它误差其它误

60、差由于调整不准确产生的误差，称为调整误差。由于调整不准确产生的误差，称为调整误差。 引起调整误差的因素引起调整误差的因素 调整时所用刻度盘、样板或样件等的制造误差，测调整时所用刻度盘、样板或样件等的制造误差，测量用的仪表、量具本身的误差等。量用的仪表、量具本身的误差等。试切法调整度量误差：试切调整过程中由于度量失误或不准而引起误差加工余量影响：最小切屑厚度太小，以致刀刃打滑，不起切削作用微量进给误差：最后一刀容易出现爬行2022-3-29109各机构调整机构的制造精度机构的制造精度机构的灵敏度机构的灵敏度调整的准确性调整的准确性 样件或样板调整 大批量，多刀加工时采用样板本身的误差样板本身的误