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1、摘要数控机床因其精度高、高度柔性自动化及适合加工复杂零件的特征 在机械制造企业的应用愈加广泛。而在机械加工不可避免的会出现加工 误差和加工精度问题，需要综合运用高等数学 理论力学 材料力学 机械 制图 金属工艺学 金属材料及热处理 互换性原理与技术测量算法语言 等课程的基本知识，来解决机械加工精度中常见的问题。我国机械加工 水平与世界先进水平还有些差距，因此在机械加工技术水平中仍需继续 努力。影响机械加工精度的因素主要有加工精度、误差。本文针对数控 机床在机械加工中出现的加工精度问题和误差，如何减小误差，提高机 械加工精度提出了自己的观点。关 键 词：数控机床、机械加工精度、加工误差 误差分析
2、目录绪论1 一概述 1（一）加工精度于误差1（二）加工经济精度2（三）原始误差3（四）研究机械加工精度的方法3二、 工艺系统集合误差3（）机床的几何误差31. 主轴回转误差32. 导轨误差43. 传动链误差5（二）刀具的几何误差5三、定位误差5（一）基准不重合误差5（二）定位副制造不准确误差5四、工艺系统受力变形引起的误差6（-）基本概念6（二）工件刚度6（三）刀具刚度6（四）机床部件刚度6（五）工艺系统刚度及其对加工精度的影响6（六）减小工艺系统受力变形的途径7五、工艺系统受热变形引起的误差7（一）工艺系统的热源一一内部热源和外部热源7（二）减小工艺系统热变形的途径7六、内应力重新分布引起的
3、误差7（）基本概念8（二）内应力的产生8（三）减小内应力变形误差的途径8七、提高加工精度的措施8（一）减小原始误差9（二）转移原始误差9（三）均分原始误差9（四）强化原始误差9（五）误差补偿9八、 实例分析91 刀尖圆弧引起的误差112误差消除方法123 结束语13 参考文献 致谢数控机床机械加工中误差分析及解决办法绪论在时数控机床集合了电子计算机、伺服系统、自动控制系统、精密 测量控制系统及新型机构等先进技术。能够加工外形复杂、精密、小批 量零件，并且具有加工精度高、生产速率高、适应性强等特点。随着我 国机械制造业的快速发展，数数控机床在机械制造业已经得到广泛的应 用，而且对数控机床的精度也
4、求也越来越高。在机械加工过程中，往往 有很多因素影响工件的最终加工质量，如何使工件的加工达到质量要求 如何减少各种加工精度的影响，就成文加工前必须考虑的事情。要对影 响机械加工精度的因素进行分析和提高机械加工精度，需要综合运用高 等数学 理论力学 材料力学 机械制图 金属工艺学 金属材料及热处理 互换性原理与技术测量算法语言等课程的基本知识，来解决机械加工精 度中常见的问题。一、概述（一）加工精度与加工误差1. 精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想 几何参数的符合程度。理想的几何参数，对尺寸而言，就是平均尺寸； 对表面几何形状而言，就是绝对的圆、圆柱、平面、锥面和直线等；
5、对 表面之间的相互位置而言，就是绝对的平行、垂直、同轴、对称等。际 加工不可能做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，零件加 工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。加工精度 用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工误差用数值表示，数 值越大，其误差越大。加工精度高，就是加工误差小，反之亦然。何加 工方法所得到的实际参数都不会绝对准确，从零件的功能看，只要加工 误差在零件图要求的公差范围内，就认为保证了加工精度。2. 械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置） 与理想几何参数相符合的程度。它们之间的差
6、异称为加工误差。加工误 差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低，误差越小加 工精度越高。3. 加工精度内容：尺寸精度 指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相 符合程度。形状精度 指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状 的相符合程度。位置精度 指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想坐标值的 符合程度。（二）加工经济精度指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备， 使用标准技术等级的工人、不延长加工时间），一种加工方法所能 保证的加工精度和表面粗糙度。加工经济精度是机械加工中经常用的一个概念。一个零件从设 计到加工都要注意其经济性，因为经济效益是工厂存
7、在下去的依据。 加工精度等级的高低是根据使用要求决定的。所以说所谓经济精度就是在满足使用要求的条件下最低的精度，成本最低，从而达到追 求利益最大化的目的。在加工过程中有很多因素影响加工精度，所以同一种加工方法在不 同的工作条件下所能达到的精度是不同的。某种加工方法的加工经济精 度不应理解为某一个确定值，而应理解为一个范围，在这个范围内都可 以说是经济的。（三）原始误差由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统（简称工艺系统） 会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会 以各种不同的方式（或扩大、或缩小）反映为工件的加工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定
8、位误差、工艺 系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差 工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。（四）研究机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。二、工艺系统集合误差（一）机床的几何误差加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此， 工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件 加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床 的磨损将使机床工作精度下降。1. 主轴回转误差机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀 具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差是指主轴各瞬间
9、的实际回转轴线相对其平均回转轴线 的变动量。它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。 产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴 承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。但它们对主 轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同。譬如，在采用滑动轴承结构为主轴的车床上车削外圆时，切削力F 的作用方向可认为大体上时不变的，见右图，在切削力F的作用下，主 轴颈以不同的部位和轴承内径的某一固定部位相接触，此时主轴颈的圆 度误差对主轴径向回转精度影响较大，而轴承内径的圆度误差对主轴径 向回转精度的影响则不大；在镗床上镗孔时，由于切削力 F 的作用方向 随着
10、主轴的回转而回转，在切削力F的作用下，主轴总是以其轴颈某一 固定部位与轴承内表面的不同部位接触，因此，轴承内表面的圆度误差 对主轴径向回转精度影响较大，而主轴颈圆度误差的影响则不大。产生轴向窜动的主要原因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。不同的加工方法，主轴回转误差所引起的的加工误差也不同。在车 床上加工外圆和内孔时，主轴径向回转误差可以引起工件的圆度和圆柱 度误差，但对加工工件端面则无直接影响。主轴轴向回转误差对加工外 圆和内孔的影响不大，但对所加工端面的垂直度及平面度则有较大的影 响。在车螺纹时，主轴向回转误差可使被加工螺纹的导程产生周期性误 差。 适当提高主轴及箱
11、体的制造精度，选用高精度的轴承，提高主轴部 件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等，均 可提高机床主轴的回转精度。2. 导轨误差导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。除 了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也使造成导轨误差的重 要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。3. 传动链误差传动链误差是指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。（二）刀具的几何误差刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。采用定尺寸 刀具成形刀具展成刀具加工时，刀具的制造误差会直接影响工件的加工 精度；而
12、对一般刀具（如车刀等），其制造误差对工件加工精度无直接影 响。夹具的几何误差:夹具的作用时使工件相当于刀具和机床具有正确 的位置，因此夹具的制造误差对工件的加工精度（特别是位置精度）有很 大影响。三、定位误差（一）基准不重合误差在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基 准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据 的基准称为工序基准。一般情况下，工序基准应与设计基准重合。在机 床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位 基准（或测量基准），如果所选用的定位基准（或测量基准）与设计基准不重 合，就会产生基准不重合误差。基准不重合误差等于定位
13、基准相对于设 计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差，只有在采 用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。（二）定位副制造不准确误差工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。基准不 重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差 取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。四、工艺系统受力变形引起的误差（一）基本概念机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等的 作用下，会产生相应的变形，从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对 位置，使工件的加工精度下降。（二）工件刚度工艺系统中如果工件刚度相对于机床
14、、刀具、夹具来说比较低，在 切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就 比较大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。（三）刀具刚度夕卜圆车刀在加工表面法线（y）方向上的刚度很大，其变形可以忽略不 计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就 有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算.（四）机床部件刚度1 机部件刚度:机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无 合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。2 影响机床部件刚度的因素:结合面接触变形的影响 ,摩擦力的影响,低刚度零件的影响,间隙的 影响。（五）工艺系统刚度及其对加工精度的影响1. 由于工艺系统刚度变化引起的误差2. 由于切削力变化引起的误差: 加工过程中，由于工件的加工余量发生变化工件材质不均等因素引起的切削力变化，使工艺系统变形发生变化，从而产生加工误差。3. 由于夹紧变形引起的误差:工件在装夹过程中，如果工件刚度较低 或夹紧力的方向和施力点选择不当，将引起工件变形，造成
