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1、第6章 机械加工精度机械加工精度的概念获得加工精度的方法影响加工精度的因素加工误差的分析与控制主要内容6.1 机械加工精度的概念6.1.1机械加工精度的含义及内容1.机械加工精度的含义加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及 各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度， 而它们之间的偏差程度则称为加工误差。精度与误差的关系：精度越高，误差越小，生产成本 越高；精度越低，误差越大，生产成本越低。6.1 机械加工精度的概念6.1.1机械加工精度的含义及内容2.机械加工精度的内容（1）尺寸精度。限制加工表面与其基准间尺寸误差不 超过一定的范围，用公差来表示。（2）几何形状精度。限制加工表
2、面宏观几何形状误差 ，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。（3）相互位置关系。限制加工表面与其基准间的相互 位置误差，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。6.1 机械加工精度的概念6.1.2机械加工误差分类1.系统误差与随机误差（1）系统误差。具有确定性规律的误差，分为常值系 统误差和变值系统误差。（2）随机误差。具有统计分布规律的误差。6.1 机械加工精度的概念6.1.2机械加工误差分类2.静态误差与切削状态误差（1）静态误差。工艺系统在不切削状态下所出现的误 差。（2）切削状态误差。工艺系统在切削状态所出现的误 差。6.1 机械加工精度的概念6.2 获得加工精度的方法1.试切法特点：生产率低
3、，要求工人的技术水平较高，否则质 量不易保证，因此多用于单件、小批量生产。6.2 获得加工精度的方法2.调整法先按规定尺寸调整好机床、夹具、刀具和工件的相对 位置及进给行程，从而保证在加工时自动获得尺寸。特点：这种方法使得生产率大大提高，但精度低些， 主要取决于机床、夹具的精度和调整误差。分类：静调整法（样件法，精度较低）、动调整法（ 尺寸调整法，精度较高）。6.2 获得加工精度的方法3.定尺寸刀具法大多利用定尺寸的孔加工刀具等来加工孔。4.主动测量法（在线检测）加工过程中，边加工边测量加工尺寸，达到要求时就 立即停止加工。特点：这种方法在大批量生产中精度高，质量稳定， 生产率高。注意：前一工
4、序加工精度有一定的要求。6.2 获得加工精度的方法6.3 影响加工精度的因素加工精度与工艺系统密切相关。工艺系统误差是因， 是根源；加工误差是果，是表现。因此，把工艺系统误差 称之为原始误差。6.3 影响加工精度的因素6.3.1原理误差原理误差是由于采用了近似的加工运动或者近似的刀 具轮廓而产生的。增加滚刀的刀齿数和减少滚刀的头数可减小这种原理误差。6.3 影响加工精度的因素6.3.1原理误差 用成形刀具加工复杂的曲线表面时，采用圆弧、直线等简单、 近似的线型。 对于每种模数，只用一套模数铣刀来分别加工在一定齿数范围 内的所有齿轮。 齿形误差，也是一种原理误差。误差的大小可以从有关刀具设 计的
5、资料中查得。6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响1.机床的制造精度和磨损（1）导轨误差导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运 动的基准，它的各项误差直接影响被加工工件的精度。导轨在垂直平面内的弯曲对加工精度的影响就不大一 样，小到可以忽略不计的程度。6.3 影响加工精度的因素l 误差敏感方向6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响1.机床的制造精度和磨损（2）主轴误差回转精度：在运转的过程中能保持轴心线的位置稳定 不变。主轴部件：主轴轴颈的圆度误差轴颈的同轴度误 差轴承本身的各种误差轴承之间的同轴度误差主轴 的挠度和支承端面对轴颈轴心线
6、的垂直度误差。6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响1.机床的制造精度和磨损（2）主轴误差回转误差：纯径向跳动纯角度摆动纯轴向窜动 轴心飘移。6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响1.机床的制造精度和磨损6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响1.机床的制造精度和磨损6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响1.机床的制造精度和磨损6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响1.机床的制造精度和磨损6.3 影响加工精度
7、的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响2.刀具的制造精度和尺寸磨损钻头、扩孔钻、饺刀、镗刀块和圆孔拉刀等定尺寸刀 具，其制造精度将直接影响加工尺寸精度。通用刀具如车刀、立铣刀、镗刀等，其制造精度不会 影响加工尺寸，主要靠刀具位置的调整(即对刀)来保证。 但是这些刀具的尺寸磨损将对加工精度产生影响。6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响2.刀具的制造精度和尺寸磨损6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响2.刀具的制造精度和尺寸磨损砂轮的磨损比一般金属切削刀具要大得多，砂轮的磨 损与其硬度有关。在外圆磨床上
8、，砂轮的磨损对工件尺寸精度、形状精 度影响较小。对于内圆磨床，砂轮磨损对工件精度的影响 就比较大。因此在精密外圆磨床、精密内圆磨床、齿轮磨 床及花键磨床上多有砂轮补偿机构。6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响2.刀具的制造精度和尺寸磨损减少刀具尺寸磨损对加工精度影响的措施：1) 进行尺寸补偿。2) 降低切削速度，增长刀具寿命。3) 选用耐磨性较高的刀具材料，或在高速钢上进 行多元合金共渗，在硬质合金上进行镀膜等措施来提高刀 具的耐用度。6.3 影响加工精度的因素6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响3.夹具的制造精度和磨损夹具的制造精度：对于
9、IT5-IT7级精度的零件，夹具 精度一般是零件精度的1/2-1/3。对于IT8级以下精度的零 件，夹具精度可为零件精度的1/5-1/10。夹具的制造精度主要表现在定位元件、对刀装置、导 向元件和夹具体等本身的精度以及它们之间的相对位置精 度。因此，夹具中定位元件、对刀装置和导向元件的磨损 会直接影响加工精度。6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响1.刚度的概念刚度是物体受力后抵抗外力的能力，也就是物体在受 力方向上产生单位弹性变形所需要的力，用K表示。柔度是物体受单位力时在受力方向的变形，它是刚度 的倒数，用G表示。6.3 影响加工精度的因素6.3.
10、3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响1.刚度的概念复合变形、接触刚度。6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响1.刚度的概念 -工艺系统刚度6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响总结工艺系
11、统的变形曲线，可以得到以下结论：变形曲线是非线性的，有凸形和凹形两种。可根据 曲线求瞬时刚度和平均刚度。加载变形曲线与卸载变形曲线不重合，且不回到起 始点。多次重复加卸载，变形曲线不重合，随着重复次数 的增加，变形曲线逐渐接近。单件零件的变形曲线与一个机器或部件的变形曲线 相差很大。6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响影响工艺系统刚度的因素：（5个）（1）接触面的表面质量（2）系统存在薄弱环节-刚度较差的零件（3）连接件夹紧力的影响（4）摩擦力的影响（5）间隙的影响 6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响（1
12、）接触面的表面质量6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响（2）系统存在薄弱环节-刚度较差的零件6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响（3）连接件夹紧力的影响当外加载荷方向与螺钉的夹紧力方向相反时，开始载 荷小于螺钉所形成的夹紧力，这时变形较小，刚度较高； 当载荷大于螺钉所形成的夹紧力时，螺钉将变形，因此变 形较大，刚度较差，所以有连接件的一些结构中，多出现 凸形变形曲线。为提高刚度和接触刚度，采用加预紧力的措施，当载 荷超过预紧力时就会有较大的变形，因此变形曲线也是凸 形的。6.3 影响加工精度的因素6.3.3
13、工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响（4）摩擦力的影响在加载时，外摩擦力阻碍零件的间隙位移，内摩擦力 阻碍变形增加；在卸载时，外摩擦力阻碍零件的间隙恢复 ，内摩擦力阻止变形减小。但是摩擦力总是会造成能量的 消耗，因此使得加载曲线与卸载曲线不重合。如果在加载和卸载的过程中加以振动，这时零件的变 形和位移是断续跳跃进行，有时没有摩擦力的作用，因此 “磁滞”较小。6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响（4）摩擦力的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响（5）间隙的影响 正向加载，由于间隙，当载荷大于零件间
14、的摩擦力时 ，就会产生位移。反向加载也一样。因而造成正向加载曲 线的起始点与反向卸载曲线的终结点不重合。接触变形会加大间隙量，使得间隙对刚度的影响更为 严重，这种变形主要是塑性残留变形造成的。在结构上应 考虑减小间隙。6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应
15、力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素l 在车床、磨床上加工轴类零件时，往往用顶尖孔定位，通过装 在主轴上的拨盘、传动销拨动装 在工件左端的夹头使工件回转。 l 拨盘上的传动销拨动装在工件上的夹头，使工件回转的力称为 传动力。6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度
16、的影响6.3 影响加工精度的因素l 在精加工时，为了避免单爪拨盘传动力的影响，一般 采用双爪拨盘传动结构。6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素l 为了消除惯性力对加工精度的影响，常采用加配重来 进行平衡的方法。6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素l 加大爪的接触面积l 用开口垫套6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素l 导轨中凸6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素l 导轨中凸l 提高刚度6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.3工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.4工艺系统受热变形对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.4工艺系统受热变形对加工精度的影响6.3 影响加工精度的因素6.3.4工艺系
