【正文】 第三章第三章 機(jī)械加工精度及其控制機(jī)械加工精度及其控制 尺寸精度形狀精度位置精度（通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位置公差限制在尺寸公差內(nèi)）表面粗糙度波度紋理方向傷痕 （劃痕、裂紋、砂眼等）加工精度表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面缺陷層表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力加工質(zhì)量加工質(zhì)量加工質(zhì)量包含的內(nèi)容 1167。3－ 1 概述概述 一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度 ：加工精度：零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù) 接近程度 。符合程度越高，加工精度越高，實(shí)際生產(chǎn)中零件不可能與理想的要求完全符合。 加工誤差： 指加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸，形狀和表面間的相互位置）對理想幾何參數(shù)的 偏離程度 ，從保證產(chǎn)品使用性能分析允許有一定的加工誤差。 兩者關(guān)系： 兩者從不同角度來評(píng)定加工零件的幾何參數(shù)。 加工精度的高低是由加工誤差的小大來表示的 ，保證和提高加工精度問題，實(shí)際上是限制和降低加工誤差問題。2 加工精度的合理制定： 一般加工精度越高則加工成本相對越高 ，生產(chǎn)效率則相對越低，因此設(shè)計(jì)人員 應(yīng) 根據(jù)零件的使用要求， 合理規(guī)定零件的加工精度 ，并 盡量提高生產(chǎn)率和降低成本 工藝系統(tǒng)： 在機(jī)械加工時(shí)，機(jī)床、刀具，夾具和工件構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，為工藝系統(tǒng)。原始誤差 ：工藝系統(tǒng)的各種誤差叫原始誤差。研究加工精度的 目的 ，就是要 弄清各種原始誤差 的物理，力學(xué) 本質(zhì) ，以及他們對加工精度影響的 規(guī)律 ，掌握控制加工誤差的方法 ，獲得預(yù)期的加工精度，需要時(shí)找出進(jìn)一步提高加工精度的途徑。3原始誤差分類、原始誤差分類工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差 )與工藝過程有關(guān)的原始誤差 (動(dòng)誤差 )原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差傳動(dòng)誤差原始誤差構(gòu)成二、影響機(jī)械加工精度的因素二、影響機(jī)械加工精度的因素 4誤差敏感方向、誤差敏感方向 （ 41）（ 42）顯然：216。工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對加工精度的影響程度也不，對加工精度的影響程度也不同。同。 對加工精度影響最大的方對加工精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。向，稱為誤差敏感方向。216。誤差敏感方向一般為已加工誤差敏感方向一般為已加工表面過切削點(diǎn)的法線方向。表面過切削點(diǎn)的法線方向。216。如圖所示車刀加工如圖所示車刀加工ΔRΔYRＯYR0ya）誤差敏感方向RΔR =ΔyＯYR0yb）5三、研究加工精度的方法三、研究加工精度的方法 運(yùn)用物理學(xué)和力學(xué)原理， 分析研究某一個(gè)或某幾個(gè)因素對加工精度的影響 。 通常分析、計(jì)算、測試、實(shí)驗(yàn)，得出單因素與加工誤差間的關(guān)系 。以生產(chǎn) 一批工件 的實(shí)例結(jié)果為基礎(chǔ)， 運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。用以控制工藝過程的正常進(jìn)行 ，當(dāng)發(fā)生質(zhì)量問題是可以從中判斷誤差性質(zhì)，找出誤差出現(xiàn)的規(guī)律。單因素分析法、單因素分析法統(tǒng)計(jì)分析法、統(tǒng)計(jì)分析法 實(shí)際生產(chǎn)中，兩種方法常常結(jié)合應(yīng)用。先用統(tǒng)計(jì)分析法尋找誤差的出現(xiàn)規(guī)律，初步判斷加工誤差的可能原因，再適用單因素等分析，試驗(yàn)，以便迅速有效地找出影響加工精度的主要原因。 6 是指采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。167。3－ 2 工藝系統(tǒng)的幾何精度對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的幾何精度對加工精度的影響 式中 R —— 球頭刀半徑；h —— 允許的殘留高度。S—— 行間距例 1： 在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復(fù)雜形面零件SRh空間曲面數(shù)控加工一、加工原理誤差一、加工原理誤差7例 2： 用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開線齒輪采用阿基米德蝸桿或法向直廓蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造型誤差。 由于滾刀刀齒有限，實(shí)際加工出的尺形是一條有微小折線組成的曲線，和理論的光滑漸開線有差異。8二二 、 調(diào)整誤差調(diào)整誤差 216。測量誤差。測量誤差。216。機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位移誤差。機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位移誤差。216。定程機(jī)構(gòu)誤差。定程機(jī)構(gòu)誤差。216。樣件或樣板誤差。樣件或樣板誤差。216。測量有限試件造成的誤差。測量有限試件造成的誤差。a）b）試切法與調(diào)整法試切法、試切法 （圖 a）：用于 單件小批生產(chǎn)調(diào)整法、調(diào)整法 （ 圖 b）：用于 大批大量生產(chǎn)9三三 、機(jī)床誤差、機(jī)床誤差 （一）機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差（一）機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差 導(dǎo)軌導(dǎo)向精度及其對加工精度的影響216。 導(dǎo)軌導(dǎo)向精度 ： 機(jī)床導(dǎo)軌副的 運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向 和 理想運(yùn)動(dòng)方向 的 符合程度 。兩者之間的偏差值 稱為導(dǎo)向誤差 。 導(dǎo)軌是 機(jī)床中確定主要部件相對位置的基準(zhǔn)，也是 運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn) ，它的各項(xiàng)誤差直接影響被加工工件的精度。216。包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度， 前后導(dǎo)軌平行度（扭曲），導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度（或垂直度）等。10.111）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度（彎曲） 對于車床和外圓磨床由于刀尖相對于工件回轉(zhuǎn)軸線在加工表面徑向方向的變化屬敏感方向，故其對零件的形狀精度影響很大。 車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)有彎曲后，縱向進(jìn)給中刀具相對工件軸線不能平行。因而工件表面上形成形狀誤差。 當(dāng)導(dǎo)軌向后凸時(shí)，工件 產(chǎn)生鞍形誤差 。當(dāng)導(dǎo)軌向前凸時(shí)，工件 產(chǎn)生 鼓形誤差。 122） 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度（彎曲） 垂直面內(nèi)直線度誤差 對車床的影響較小，可以忽略不計(jì)。 但對于龍門刨床、龍門銑床及導(dǎo)軌磨床來說，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差將直接反映到工件上。 133）前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲） δ一般車床：磨床：以車床為例14導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的影響因素 1）導(dǎo)軌的制造誤差 2）導(dǎo)軌的安裝誤差 ：對長度較長的龍門刨床、龍門銑床和導(dǎo)軌磨床。他們的床身導(dǎo)軌為一細(xì)長結(jié)構(gòu)、剛性較差，在本身自重作用下就容易變形，若安裝不正確或地基不良，都會(huì)造成導(dǎo)軌彎曲變形。 3)導(dǎo)軌的磨損 ：由于使用程度不同及受力不均，機(jī)床使用一段時(shí)間后，導(dǎo)軌全長上各段的磨損量不等。并且在同一橫截面上個(gè)導(dǎo)軌面的磨損量也不相等。15提高導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的措施制造誤差 —— 機(jī)床 設(shè)計(jì)制造時(shí) ，應(yīng)從結(jié)構(gòu)、潤滑、防護(hù)裝置、采取措施提高導(dǎo)向精度。安裝誤差 —— 機(jī)床 安裝時(shí) ，應(yīng) 校正好 水平和保證地基質(zhì)量。磨損誤差 —— 使用時(shí)，注意 調(diào)整 導(dǎo)軌 配合間隙 ，同時(shí)保證良好的潤滑和維護(hù)。16（二）主軸的回轉(zhuǎn)誤差（二）主軸的回轉(zhuǎn)誤差 1．回轉(zhuǎn)精度： 機(jī)床主軸在回轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對理想回轉(zhuǎn)軸線的相 符合 程度。 回轉(zhuǎn)誤差： 機(jī)床主軸在回轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對理想回轉(zhuǎn)軸線的 漂移 。 機(jī)床主軸是用來裝加工件或刀具，并傳遞主要切削運(yùn)動(dòng)的重要零件，其回轉(zhuǎn)精度 主要影響 零件加工表面的 幾何形狀精度，位置精度和表面粗糙度 。2．誤差產(chǎn)生原因： 由于 主軸部件中 軸承、軸頸、軸承座孔等的 制造誤差和配合質(zhì)量 ，潤滑條件，以及回轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)力因素的影響。瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的空間位置在周期性變化。3．理想回轉(zhuǎn)軸線： 客觀存在，但無法確定，通常是以平均回轉(zhuǎn)軸線來代替。174．分類：b）端面圓跳動(dòng)a）徑向圓跳動(dòng)c）傾角擺動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式徑向圓跳動(dòng) 端面圓跳動(dòng) 傾角擺動(dòng)18★★ 主軸徑向圓跳動(dòng) 對加工精度的影響 （鏜孔）考慮最簡單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在 y方向上作簡諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為 2e。則刀尖的坐標(biāo)值為：e徑向跳動(dòng)對鏜孔精度影響式中 R—— 刀尖回轉(zhuǎn)半徑；φ—— 主軸轉(zhuǎn)角。顯然， 鏜出的孔為一橢圓 。1920徑向跳動(dòng)對車外圓精度影響12345678仍考慮最簡單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在 y方向上作簡諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為 2e。則 刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡接近于正圓。216。 結(jié)論： 主軸 徑向跳動(dòng)對車外圓時(shí)，基本不影響加工表面的加工誤差e★★ 主軸徑向圓跳動(dòng) 對加工精度的影響 （車外圓）2122★★ 主軸端面圓跳動(dòng)對加工精度的影響216。被加工端面不平，與圓柱面不垂直；被加工端面不平，與圓柱面不垂直；216。加工螺紋時(shí)，產(chǎn)生螺距周期性誤差。加工螺紋時(shí)，產(chǎn)生螺距周期性誤差。23★★ 主軸傾角擺動(dòng)對加工精度的影響216。幾何軸線相對與平均軸線幾何軸線相對與平均軸線 在空間在空間 成一定錐角的成一定錐角的 圓錐運(yùn)動(dòng)圓錐運(yùn)動(dòng) 。 若沿與平均軸線垂直的各個(gè)截面來看，相當(dāng)于幾何軸線若沿與平均軸線垂直的各個(gè)截面來看，相當(dāng)于幾何軸線繞平均軸心做偏心運(yùn)動(dòng)，只是各截面的偏心量不同。因此，繞平均軸心做偏心運(yùn)動(dòng)，只是各截面的偏心量不同。因此，無論車削還是鏜削都能無論車削還是鏜削都能 獲得一個(gè)正圓柱獲得一個(gè)正圓柱 。216。幾何軸線幾何軸線 在某一平面內(nèi)在某一平面內(nèi) 作角度擺動(dòng)作角度擺動(dòng) 若頻率和主軸回轉(zhuǎn)頻率一致，沿與平均回轉(zhuǎn)軸線垂直的若頻率和主軸回轉(zhuǎn)頻率一致，沿與平均回轉(zhuǎn)軸線垂直的各個(gè)截面看，各個(gè)截面看， 車削表面是一個(gè)圓，整體為一圓柱車削表面是一個(gè)圓，整體為一圓柱 （相當(dāng)于是（相當(dāng)于是主軸徑向跳動(dòng)）主軸徑向跳動(dòng)） ， 鏜孔時(shí)鏜孔時(shí) ，在垂直于主軸平均軸線的各個(gè)截，在垂直于主軸平均軸線的各個(gè)截面內(nèi)面內(nèi) 都形成橢圓，整體加工出橢圓柱都形成橢圓，整體加工出橢圓柱 。24AB 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素圖 1軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動(dòng)★★ 滑動(dòng)軸承216。鏜床類鏜床類 機(jī)床機(jī)床 （圖（圖 2）） ———— 切削力切削力隨主軸回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，主軸徑總是隨主軸回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，主軸徑總是以固定部位與軸承孔內(nèi)表面的不以固定部位與軸承孔內(nèi)表面的不同部位接觸，同部位接觸， 因此因此 軸承孔的圓度軸承孔的圓度對主軸回轉(zhuǎn)精度影響最大，軸頸對主軸回轉(zhuǎn)精度影響最大，軸頸圓度影響不大。圓度影響不大。 圖 2軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng)216。車床類車床類 機(jī)床（圖機(jī)床（圖 1））