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1、第第2 2章章 机械加工精度及其控制机械加工精度及其控制本章要点本章要点影响加工误差的因素影响加工误差的因素工艺系统几何误差工艺系统几何误差工艺系统受力变形工艺系统受力变形工艺系统热变形工艺系统热变形加工误差的统计分析加工误差的统计分析提高加工精度途径提高加工精度途径1机械制造工艺学机械制造工艺学 第第2 2章章 机械加工精度及其控制机械加工精度及其控制 Analysis and Control of Analysis and Control of Machining PrecisionMachining Precision2.12.1 概述概述Introduction to Machinin
2、g Introduction to Machining PrecisionPrecision22.1.1 2.1.1 机械加工精度机械加工精度 尺寸精度形状精度位置精度（通常形状误差限制在位置公差内，位 置公差限制在尺寸公差内）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加工质量加工质量加工质量包含的内容32.1.1 2.1.1 机械加工精度机械加工精度 qq 加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数（尺 寸、形状和表面间的相互位置）符合程度。qq 加工误差：零件的实际几何参数与理想几何参数的偏差。qq
3、 加工精度内容： 尺寸精度尺寸精度 形状精度形状精度 位置精度位置精度qq 尺寸精度、形状精度和位置精度三者之间关系： 通常形状公差限制在位置公差内，而位置误差一般限制在尺寸公差 之内。当尺寸精度要求高时，相应的位置精度、形状精度也要求高 。但形状精度或位置精度要求高时，相应的尺寸精度不一定要求高 ，这要根据零件的功能要求来决定。 4工件相对于 刀具运动状 态下的误差主轴回转误差 导轨导向误差 传动误差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。2.1.2 2.1.2 影响加工精度的原始误差及分类影响加工精度的原始误差及分类 原始 误差与工艺系统原始状 态有关的
4、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 的误差原始误差原始误差原始误差分类原始误差分类原始误差构成52.1.2 2.1.2 影响加工精度的原始误差及分类影响加工精度的原始误差及分类 活塞销孔精镗工序中的原始误差定位误差 F设计基准定位基准热变形对刀误差夹紧误差菱形销导轨误差62.1.3 2.1.3 误差敏感方向误差敏感方向 qq 图中图中：RYRRR =X显然：qq 工艺系统原始误差方向不同工艺系统原始
5、误差方向不同 ，对加工精度的影响程度也不，对加工精度的影响程度也不 同。对加工精度影响最大的方同。对加工精度影响最大的方 向，称为误差敏感方向。向，称为误差敏感方向。qq 误差敏感方向一般为已加工误差敏感方向一般为已加工 表面过切削点的法线方向。表面过切削点的法线方向。误差敏感方向YR0Xa）YR0Xb）72.1.4 2.1.4 研究加工质量的方法研究加工质量的方法 理论方法：运用物理学和力学原理，分析研究某一个 或某几个因素对加工精度或表面质量的影响。 试验方法：通过试验或测试，确定影响各因素与加工 质量指标之间的关系。 统计分析方法：运用数理统计原理和方法，根据被 测质量指标的统计性质，对
6、工艺过程进行分析和控制。物理方法物理方法数学方法数学方法X X 实际生产中上述两种方法常常结合起来应用。实际生产中上述两种方法常常结合起来应用。82.1.5 2.1.5 全面质量管理（全面质量管理（TQMTQM） 一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，通过让顾一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，通过让顾 客满意和本组织成员及社会受益而达到长期成功的管理客满意和本组织成员及社会受益而达到长期成功的管理 途径。途径。 质量第一质量第一 一切为用户服务一切为用户服务 质量形成于生产全过程质量形成于生产全过程 质量好坏凭数据说话质量好坏凭数据说话 预防为主，防检结合预防为主，防检结合 以人为本以
7、人为本 动态管理动态管理全面质量管理概念全面质量管理概念全面质量管理基本观点全面质量管理基本观点92.1.5 2.1.5 全面质量管理（全面质量管理（TQMTQM） ISO9000ISO9000质量标准质量标准ISO9000族质量标准相互关系指导性文件认证标准基础性文件名词术语ISO9000ISO9002ISO9001ISO9003ISO9004ISO8402 ISO9000ISO9000是国际标准化组织（是国际标准化组织（ISOISO）制定的质量标准体制定的质量标准体 系，它由一系列质量标准组成，其中最主要和应用最广系，它由一系列质量标准组成，其中最主要和应用最广 泛的有泛的有6 6项标准，
8、各项质量标准之间的关系如图所示。项标准，各项质量标准之间的关系如图所示。 102.1.5 2.1.5 全面质量管理（全面质量管理（TQMTQM） ISO9000ISO9000质量体系认证可以对质量体系认证可以对 ISO9001ISO9001、ISO9002ISO9002和和 ISO9003ISO9003中任意一个进行认证。这中任意一个进行认证。这3 3个认证标准在内容上个认证标准在内容上 是逐次包容的。是逐次包容的。设 计合 同采 购管 理 职 责文 件培 训统 计服 务质 量 系 统内 部 产 品标 记 跟 踪检 测 试 验检 验 装 置检 验 记 录不 合 格 品处 理 交 货质 量 记
9、录内 部 控 制改 进 活 动过 程 控 制ISO9001（20项）ISO9001、ISO9002、ISO9003之间的关系ISO9002（18项）ISO9003（12项）11机械制造工艺学机械制造工艺学 2.22.2 工艺系统几何精度对工艺系统几何精度对 加工精度的影响加工精度的影响Geometric Precisions of Technological Geometric Precisions of Technological System and its influence to machining System and its influence to machining Preci
10、sionPrecision第第2 2章章 机械加工精度及其控制机械加工精度及其控制 Analysis and Control of Analysis and Control of Machining PrecisionMachining Precision12qq 加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃 轮廓进行加工而产生的误差。轮廓进行加工而产生的误差。2.2.1 2.2.1 加工原理误差加工原理误差 式中 R 球头刀半径；h 允许的残留高度。 又如用阿基米德蜗杆滚刀滚切又如用阿基米德蜗杆滚刀滚切 渐开线齿轮渐开线齿轮 例如在数控铣床
11、上采用球头刀铣削复杂形面零件（见图）例如在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件（见图）SRh空间曲面数控加工加工原理误差加工原理误差 采了近的成型运动或近的刀刃轮廓，常常可以简化机床结构或刀具采了近的成型运动或近的刀刃轮廓，常常可以简化机床结构或刀具 形状，或可提高生产率，有时还可得到较高加工精度。故在生产中广形状，或可提高生产率，有时还可得到较高加工精度。故在生产中广 泛采用，其前提是原理误差不超过规定精度要求（通常原理误差不超泛采用，其前提是原理误差不超过规定精度要求（通常原理误差不超 过过10101515工件公差）。工件公差）。132.2.2 2.2.2 调整误差调整误差 测量误差测量误
12、差 试切时与正式切削时切削厚度试切时与正式切削时切削厚度 不同造成的误差不同造成的误差 机床进给机构的位移误差机床进给机构的位移误差 定程机构误差定程机构误差 样件或样板误差样件或样板误差 测量有限试件造成的误差测量有限试件造成的误差 和试切法有关的误差和试切法有关的误差a）b）试切法与调整法试切法试切法（图 a）调整法调整法（图 b）14 导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差 包括：导轨在水平面内的直线度，导轨在垂直面内的直线度，前后包括：导轨在水平面内的直线度，导轨在垂直面内的直线度，前后 导轨平行度（扭曲），导轨与主轴回转轴线的平行度（
13、或垂直度）等导轨平行度（扭曲），导轨与主轴回转轴线的平行度（或垂直度）等qq 导轨导向误差对加工精度的影响 导轨水平面内直线度误差：误导轨水平面内直线度误差：误 差敏感方向，影响显著差敏感方向，影响显著 导轨垂直面内直线度误差：误导轨垂直面内直线度误差：误 差非敏感方向，影响小差非敏感方向，影响小 导轨扭曲：对加工精度的影响导轨扭曲：对加工精度的影响 显著（图）显著（图）导轨扭曲引起的加工误差HRDBXYX2.2.3 2.2.3 机床误差机床误差 导轨导向误差导轨导向误差 qq 导轨导向误差概念15 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2.2.3
14、 2.2.3 机床误差机床误差 成形运动间位置误差对外圆和端面车削的影响fZzzc）HyR0fXZLfdDdxa）b）16 机床坐标系：机床坐标系：O Oi i, , j j, , k k，床鞍坐标系：，床鞍坐标系：O O1 1i i1 1, , j j1 1, , k k1 1 ，工件坐标系：工件坐标系：O O2 2i i2 2, , j j2 2, , k k2 2 ，P P 为工件上一点为工件上一点 若无导向误差，床鞍在若无导向误差，床鞍在 x x 处，处， P P点坐标：点坐标：（ x x2 2, , y y2 2, , z z2 2 ） （ x x1 1, , y y1 1, , z
15、 z1 1 ） （ x x1 1 + +x x, , y y1 1, , z z1 1 ） 若存在导向误差若存在导向误差 （绕（绕 i i 转角），转角）， P P点坐标：点坐标：2.2.3 2.2.3 机床误差机床误差 qq 导轨导向误差理论分析方法也可写成：也可写成：式中式中 为变换矩阵，同理可为变换矩阵，同理可 得到绕得到绕 i i 转转 角、绕角、绕 k k 转转 角的角的 变换矩阵，最后有：变换矩阵，最后有：导轨导向误差分析jik k1, k2i1, i2j1, j2OO1, O2Px172.2.3 2.2.3 机床误差机床误差 由于由于 、 、 数值很小，有：sin = = ， sin = = ， sin = = ，coscos = = coscos = = coscos =1
