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1、 机械加工精度机械加工精度机械加工精度机械加工精度 产品质量是企业的生命线产品质量是企业的生命线 按现代质量观它包括按现代质量观它包括设计质量、制造质量和服务质量设计质量、制造质量和服务质量 零件制造质量是保证产品质量的基础零件制造质量是保证产品质量的基础一、一、加工精度的基本概念加工精度的基本概念 加工质量指标分加工质量指标分加工精度加工精度和和加工表面质量加工表面质量 加工精度加工精度指零件加工后实际几何参数指零件加工后实际几何参数( (尺寸、形状和位尺寸、形状和位置置) )与理想几何参数相符的程度。符合程度愈高，加工精与理想几何参数相符的程度。符合程度愈高，加工精度愈高。实际值与理想值之
2、差称为加工误差。度愈高。实际值与理想值之差称为加工误差。 零件的加工精度包括零件的加工精度包括 尺寸精度、形状精度、位置精度尺寸精度、形状精度、位置精度 通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高常用加工误差的大小来评价加工精度的高低常用加工误差的大小来评价加工精度的高低加工误差越小，加工精度越高加工误差越小，加工精度越高 获得加工精度的方法获得加工精度的方法 （1 1）获得尺寸精度的方法）获得尺寸精度的方法 1 1）试切法）试切法 用于单件小批生产用于单件小批生产 2 2）调整法）调整法 用于成批大量生产用于成批大量生产 3 3）定尺寸刀具法）定尺寸刀具法 生产
3、率高，刀具制造复杂生产率高，刀具制造复杂 4 4）自动控制法）自动控制法 切削测量补偿调整切削测量补偿调整（2 2）获得形状精度的方法）获得形状精度的方法 1 1）轨迹法）轨迹法 利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状 2 2）成形刀具法）成形刀具法 由刀刃的形状形成工件表面形状由刀刃的形状形成工件表面形状 3 3）展成法）展成法 由切削刃包络面形成工件表面形状由切削刃包络面形成工件表面形状（3 3）获得相互位置精度的方法）获得相互位置精度的方法 主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证 本章学习目的：本章学习目的：
4、 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，以保证零件的加工质量。二、影响加工精度的因素二、影响加工精度的因素1. 1. 原始误差原始误差 零件加工的误差是由于工件与刀具在切削过程零件加工的误差是由于工件与刀具在切削过程中相互位置发生变动而造成。工件和刀具安装在中相互位置发生变动而造成。工件和刀具安装在夹具和机床上，工件、刀具、夹具、机床构成了夹具和机床上，工件、刀具、夹具、机床构成了一个完整的工艺系统。工艺系统的种种误差，是一个完整的工艺系统。工艺系统的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之
5、为造成零件加工误差的根源，故称之为原始误差原始误差。 原原始始误误差差加工前误差加工前误差加工中误差加工中误差加工后误差加工后误差调整误差调整误差机床误差机床误差刀具制造误差刀具制造误差夹具误差夹具误差加工原理误差加工原理误差工件装夹误差工件装夹误差工艺系统受力变形工艺系统受力变形刀具磨损刀具磨损残余应力引起变形残余应力引起变形测量误差测量误差工艺系统热变形工艺系统热变形 （1 1）加工原理误差）加工原理误差 近似的成形运动或刃形所产生的误差，多为形状误差近似的成形运动或刃形所产生的误差，多为形状误差（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
6、概念 主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量 三种基本形式：三种基本形式： a. 纯径向跳动纯径向跳动 b.b.纯角度摆动纯角度摆动 c.c.轴向窜动轴向窜动 影响主轴回转精度的主要因素影响主轴回转精度的主要因素 轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，各段轴轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，各段轴 颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等。颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等。 但它们对主轴回转精度的影响大小随加工方式而不同但它们对主轴回转精度的影响大小随加工方式而不同主轴采用滑动轴承的车床类，主轴受力方向一定，主轴颈主
7、轴采用滑动轴承的车床类，主轴受力方向一定，主轴颈圆度误差影响较大，轴承内径圆度误差没影响圆度误差影响较大，轴承内径圆度误差没影响镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化轴承孔误差影响大镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化轴承孔误差影响大滚动轴承结构复杂，影响主轴精度因素也较复杂滚动轴承结构复杂，影响主轴精度因素也较复杂除轴承本身精度外，与配合件精度有很大关系如主轴轴除轴承本身精度外，与配合件精度有很大关系如主轴轴颈、支承座孔等精度颈、支承座孔等精度产生产生轴向窜动主要原因轴向窜动主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。对主轴回转轴线有垂直度误差。主轴
8、主轴不同形式的不同形式的回转误差引起的加工误差不同回转误差引起的加工误差不同 车床上加工外圆内孔时，车床上加工外圆内孔时，主轴径向跳动主轴径向跳动引起工件圆度和引起工件圆度和圆柱度误差，对工件端面无影响；圆柱度误差，对工件端面无影响； 轴向窜动轴向窜动对圆柱表面影响不大，对端面垂直度平面度影对圆柱表面影响不大，对端面垂直度平面度影响大，车削螺纹时会造成导程的周期性误差；响大，车削螺纹时会造成导程的周期性误差； 纯角度摆动纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔时，会使镗出的孔为椭圆形。时，会使镗出的孔为椭圆形。纯角度摆动纯角度摆动会造成车削外圆或内
9、孔的锥度误差；在镗孔会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔时，若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。时，若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。提高主轴及支承座孔的加工精度，选用高精度轴承，提高提高主轴及支承座孔的加工精度，选用高精度轴承，提高主轴部件装配精度、预紧和平衡等，提高主轴回转精度。主轴部件装配精度、预紧和平衡等，提高主轴回转精度。2 2）机床导轨误差）机床导轨误差 导轨精度要求主要有以下三方面：导轨精度要求主要有以下三方面： 在水平面内的直线度在水平面内的直线度（以卧式车床为例）（以卧式车床为例）1将直接反映在工件加工表面法线方向（误差敏感方向）将直接反映在工件加工表面法线方向（误差敏感方向）上
10、，误差上，误差R =1 ，对加工精度影响最大。对加工精度影响最大。刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。 在垂直面内的直线度在垂直面内的直线度 对工件的尺寸和形状误差影响比对工件的尺寸和形状误差影响比1小得多小得多对卧式车床对卧式车床R 22/D 若设若设2= = mm, ,D=40=40mm，则则R mm，影响可忽略不计。影响可忽略不计。 而对平面磨床、龙而对平面磨床、龙门刨床误差将直接反映在工件上。门刨床误差将直接反映在工件上。导轨在垂直面内的直线度的特殊情况为斜坡状，导轨在垂直面内的直线度的特殊情况为斜坡状，加工的工件轴向形状为鞍形。
11、加工的工件轴向形状为鞍形。 前后导轨的平行度（扭曲）前后导轨的平行度（扭曲） 卧式车床或外圆磨床若前后导轨存在平行度误差时，卧式车床或外圆磨床若前后导轨存在平行度误差时，刀具和工件之间相对位置发生变化，刀尖运动轨迹是一刀具和工件之间相对位置发生变化，刀尖运动轨迹是一条空间曲线，使工件产生形状误差。条空间曲线，使工件产生形状误差。 若扭曲误差为若扭曲误差为3,工件误差工件误差R(H/B)3 ，一般车床一般车床H/B2/3，外圆磨床外圆磨床H/B1，误差对加工精度影响很大误差对加工精度影响很大除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也是造成导轨
12、误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降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。可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴的主要原因之一。可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导轨导轨表面淬火等措施。塑导轨、滚动导轨导轨表面淬火等措施。）机床传动链误差）机床传动链误差 指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的误差，指机床内传动链始末两端的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。产生的原因一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因 是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。若传动齿轮若
13、传动齿轮 i 在某一时刻产生转角误差为在某一时刻产生转角误差为i，则它所则它所造成传动链末端元件的转角误差：造成传动链末端元件的转角误差：wi =Ki i Ki 为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数，为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数，若若Ki大于大于1 1则误差被扩大；反之，若则误差被扩大；反之，若Ki小于小于1 1误差被缩小。误差被缩小。各传动件对工件精度影响的总和为：各传动件对工件精度影响的总和为： = wi= Ki i 减少传动链误差的措施：减少传动链误差的措施： 尽可能缩短传动链，减少传动元件数目；尽可能缩短传动链，减少传动元件数目； 尽量尽量采用降速传动，误差被缩
14、小；采用降速传动，误差被缩小； 提高传动元件、特别是末端元件的制造和提高传动元件、特别是末端元件的制造和 装配精度；装配精度； 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。（3 3）刀具的几何误差）刀具的几何误差 包括刀具切削部、装夹部的制造误差及刀具安装误差包括刀具切削部、装夹部的制造误差及刀具安装误差 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 展成刀具展成刀具 刀刃形状精度会影响工件加工精度刀刃形状精度会影响工件加
15、工精度 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（4 4）夹具的几何误差）夹具的几何误差 包括夹具制造误差、安装误差及磨损包括夹具制造误差、安装误差及磨损 对工件尺寸精度和位置精度影响很大对工件尺寸精度和位置精度影响很大（5 5）定位误差）定位误差 包括基准不重合误差、定位副制造不准确误差包括基准不重合误差、定位副制造不准确误差 直接影响工件的尺寸精度和位置精度直接影响工件的尺寸精度和位置精度（6 6）调整误差）调整误差 在工序在工序的调整工作中所存在的误差即调整误差的调整工作中所存在的误差即调整误差 一次调整后存在的误差对这一批零件的影响是不变的。一
16、次调整后存在的误差对这一批零件的影响是不变的。 但但大批量加工中存在多次调大批量加工中存在多次调 整，不可能每次完全相同。整，不可能每次完全相同。 对全部零件来说，每次调整对全部零件来说，每次调整 误差为偶然性误差。机床调误差为偶然性误差。机床调 整误差可理解为零件尺寸分整误差可理解为零件尺寸分 布曲线中心的最大偏移量。布曲线中心的最大偏移量。加工中不产生废品的加工中不产生废品的条件：条件：fb+ +tT（1 1）基本概念）基本概念（2）零件刚度）零件刚度 若零件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，其变形若零件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，其变形 对加工精度影响比较大，最大变形量按材料力学公式估算。对加工精度影响比较大，最大变形量按材料力学公式估算。长轴两顶尖装夹按简支梁计算，三爪卡盘装夹按悬臂梁计算长轴两顶尖装夹按简支梁计算，三爪卡盘装夹按悬臂梁计算（1）工艺系统刚度）工艺系统刚度工艺系统抵抗变形的能力可用工艺系统刚度工艺系统抵抗变形的能力可用工艺系统刚度 k系系来描述。来描述。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Fy与工艺系统在与工艺系
