2.1机械加工精度

第二章机械加工质量

加工精度-宏观机器质量：加工质量表面质量-微观装配质量2.1机械加工精度加工精度的基本概念：--指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状、位置）与理想几何参数相符合的程度；它们之间的差异称为加工误差，包括：1）尺寸精度：2）形状精度：3）位置精度：一、加工原理误差1）采用近似的加工运动造成的误差如用尖车刀车外圆，也不是光滑的圆柱面，而是一个螺旋面；导程t=∏m2）采用近似的刀具轮廓带来的误差再如加工齿轮的滚刀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、机床、刀具、夹具的制造误差与磨损1.主轴误差1).主轴回转运动误差主轴回转误差：实际轴线相对于理论轴线的偏移。回转精度取决于其回转中心相对刀具或工件的位置精度。主轴回转误差有三种：轴向窜动、纯径向跳动、纯角度摆动122.导轨误差导轨是主要部件的运动基准，各项误差直接影响被加工工件的精度包括：1）水平面内导轨直线度影响（误差敏感方向）

2）垂直面内导轨直线度影响

3.传动链误差传动链误差产生的原因传动元件的制造误差、传动元件的装配误差、使用过程中的磨损采取措施：1)缩短传动链2)提高传动链的制造精度和装配精度3)设法消除传动链的间隙4)采用误差校正机构提高传动精度(二）刀具的制造误差1.刀具的制造误差刀具的制造误差因种类不同影响不同。定尺寸刀具以刀具尺寸误差为主（钻头、铰刀）；成形刀具以刀具形状误差为主

2.刀具的磨损刀具磨损直接影响刀具相对被加工表面的位置，造成被加工零件的尺寸误差（三）夹具的制造误差与磨损包括定位误差、夹紧误差、安装误差、对刀误差等夹具的磨损主要是定位元件和导向元件的磨损为减少夹具误差对加工精度的影响:

夹具的制造误差≤工件的公差；及时更换易损件。夹具的磨损会引起工件的定位误差。三、工艺系统受力变形及其对加工精度的影响

（一）工艺系统的刚度刚度——工艺系统受外力作用后抵抗变形的能力加工过程中的力：切削力、传动力、夹紧力、重力、惯性力等，工艺系统在各种力的作用下，将产生弹、塑性变形和振动，破坏刀具和工件间的正确位置而形成加工误差，并使加工表面的表面粗糙度恶化。（1）工件的刚度（2）刀具的刚度（3）夹具的刚度（4）机床刚度

(二）误差复映规律

毛坯的形状误差、尺寸误差在加工后仍然保留在零件外形上的现象

三、工艺系统受力变形及其对加工精度的影响（二）误差复映规律误差复映——由毛坯加工余量和材料硬度的变化引起切削力和工艺系统受力变形的变化，因而产生工件的尺寸、形状误差的现象。误差复映系数ε：定量反映毛坯误差经过加工后减少的程度。=当加工过程有多次走刀时，每次走刀的复映系数为ε1、ε2、ε3…，则总复映系数ε总=ε1ε2ε3…

可简化为ε总≈（ε1）n三、工艺系统受力变形及其对加工精度的影响由于ε＜1，所以经过多次走刀，则可能使毛坯误差复映到工件上的误差减少到公差带允许值的范围内例：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0.5mm，为保证本工序0.01mm的形状精度，本工序最少走刀几次？解：0.5×(0.25)n≤0.01解得n=3三、工艺系统受力变形及其对加工精度的影响

（三)惯性力、重力和夹紧力所引起的加工误差（1）惯性力引起的加工误差（2）重力引起的加工误差（3）夹紧力引起的加工误差夹紧力引起的加工误差四、工艺系统受热变形及其对加工精度的影响工艺系统受热升温而使工件、刀具及机床的许多部分会因温度升高而产生复杂变形：改变了工件、刀具、机床间的相互位置破坏刀具与工件间相互运动的正确性改变已调整好的加工尺寸引起切削深度和切削力改变破坏传动链的精度（1）工艺系统的热源：

1）内部热源：切削热（弹、塑性变形）摩擦热（齿轮副、导轨副）派生热源（切削液、润滑油传递）

2）外部热源环境温度：热辐射

阳光、暖气机床、工件、刀具的热变形对加工精度有很大影响。工艺系统的热平衡：当机床各点温度都达到稳定值时，则被认为处于热平衡。四、工艺系统受热变形及其对加工精度的影响

（2）机床热变形1）主要热源来自机床的主传动系统2）主要热源来自机床导轨的摩擦3）主要热源来自液压系统（3）刀具热变形1）刀具连续工作时的热变形引起的加工误差2）刀具间歇工作车刀的热变形曲线四、工艺系统受热变形及其对加工精度的影响

（4）工件热变形引起的加工误差1）工件均匀受热（长轴用弹簧顶尖）2）工件不均匀受热（铣、刨、磨单边受热）3）控制温度变化，均衡温度场工件受热不均引起的热变形五、工件内应力引起的变形

内应力——当外载荷去除后，仍残留在工件内部的应力。1.内应力产生的原因：（1）毛坯制造中产生的内应力：铸造、锻造、焊及热处理加工过程中，由于工件个部分热胀冷缩不均匀以及金相组织转变时的体积变化，使毛坯内部产生了相当大的内应力。（2）冷校直产生的内应力（反复校直）（3）切削加工中的产生的内应力（精粗加工分开）切削加工，强烈的塑性变形引起表层应力，破坏了原有的内应力平衡铸件内应力的形成及变形冷校直引起的内应力2.减少或消除内应力的措施（1）采取时效处理—自然时效、人工时效、振动时效（2）合理安排的工艺路线（3）合理设计零件结构六、调整误差工艺系统的调整问题有：机床的调整、夹具的调整、刀具的调整不同的调整方式，有不同的误差来源。1.试切法调整:

（1）测量误差：试切调整过程中由于度量失误或不准而引起误差（2）切削厚度影响：最小切屑厚度太小，以致刀刃打滑，不起切削作用（3）微量进给误差：最后一刀容易出现爬行2.按定程机构调整机构的制造精度机构的灵敏度调整的准确性3.用样件或样板调整大批量，多刀加工时采用样板本身的误差（制造和安装误差）对刀误差三、加工误差的综合分析

选学内容，加工误差的综合分析一、加工误差的性质（一）系统性误差当连续加工一批零件时，误差的大小和方向或是保持不变，或是按一定规律变化。前者称为常值系统性误差，后者称为变值系统性误差。常值系统性误差有：原理误差，刀具、夹具、量具、机床的制造误差，调整误差，系统受力变形变值系统性误差有：工艺系统热变形，刀具、夹具、量具、机床磨损（二）随机性误差加工一批零件时，其误差的大小和方向无规律地变化，这类误差称为随机性误差随机性误差有：复映误差，定位误差，夹紧误差，多次调整引起的误差，内应力引起的误差。二、加工误差的数理统计法（一）分布曲线法

1.实际分布曲线将零件按尺寸大小以一定的间隔范围分成若干组，同一尺寸间隔内的零件数称为频数mI，零件总数n；频率为mi/n。以频数或频率为纵坐标，以零件尺寸为横坐标，画出直方图，进而画成一条折线，即为实际分布曲线.2.正态分布曲线实践证明，当被测量的一批零件（机床上用调整法一次加工出来的一批零件）的数目足够大而尺寸间隔非常小时，则所绘出的分布曲线非常接近“正态分布曲线”正态分布曲线的方程为：利用正态分布曲线可以分析产品质量；可以判断加工方法是否合适；可以判断废品率的大小，从而指导下一批的生产。

零件出现的概率已达99.73%，在此尺寸范围之外（）的零件只占0.27%如果代表零件的公差T，则99.73%就代表零件的合格率，0.27%就表示零件的废品率因此，=T时，加工一批零件基本上都是合格品了，即时，产品无废品。提高加工精度的工艺措施一、直接消除和减少误原始差法例如车细长轴的三条措施：采用反向走刀（进给）切削采用大进给量和大主偏角（90~93°）车刀在卡盘一端车出一个缩颈二、补偿或抵消原始误差人为地制造出一种新的或者利用原有的一种原始误差去抵消另一种原始误差例如预加载荷精加工磨床床身导轨；用校正机构提高丝杆车床传动链精度三、转移误差或转移误差将工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等转移到不影响加工精度的方向去例如，镗模镗孔，主