【正文】 第四章 機械加工精度 ? 生產(chǎn)任何一種機械產(chǎn)品，都要求在保證質(zhì)量的前提下，做到高效率、低消耗。 優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗是企業(yè)發(fā)展的必由之路。 ? 優(yōu)質(zhì)就是高的產(chǎn)品質(zhì)量。 ? 高產(chǎn)就是生產(chǎn)效率高。 ? 低消耗就是成本低。 ? 產(chǎn)品的質(zhì)量是第一位的，沒有質(zhì)量，高效率、低成本就失去了意義。 ? 產(chǎn)品質(zhì)量是指用戶對產(chǎn)品的滿意程度。 20233 1 ? 產(chǎn)品質(zhì)量有三層含意： 一是產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量；二是產(chǎn)品的制造質(zhì)量；三是服務(wù)。 ? 以往強調(diào)較多的往往是制造質(zhì)量 ， 現(xiàn)代的質(zhì)量觀 ， 主要站在用戶的立場上衡量 。 ? ? 當今 ， 服務(wù)也占據(jù)越來越重要的地位 。 20233 2 ? 制造質(zhì)量 ，它主要指產(chǎn)品的制造與設(shè)計的符合程度。 ? 設(shè)計質(zhì)量 ，主要反映所設(shè)計的產(chǎn)品，與用戶 (顧客 ) 的期望之間的符合程度。 ? 服務(wù) 主要包括售前的服務(wù)，售后的培訓、維修、安裝等。 20233 3 ? 產(chǎn)品的制造質(zhì)量主要與零件制造質(zhì)量 、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量有關(guān) ， 零件的制造質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ) 。 ? 零件的機械制造質(zhì)量包括 零件幾何精度 和零件表面層的 物理機械性能 兩個方面。 20233 4 零件的 幾何誤差 包括尺寸誤差、幾何形狀誤差和位置誤差。幾何形狀誤差又可分為宏觀幾何形狀誤差、波度和微觀幾何形狀誤差，參見圖 51。 圖 51 微觀幾何形狀誤差、波度與宏觀幾何形狀誤差 20233 5 ? 表面粗糙度 是加工表面的微觀幾何形狀誤差 ， 其波距與波高之比一般小于 50。 ? 波距與波高之比在 50~1000范圍內(nèi)的幾何形狀誤差 ， 稱為 波度 。 ? 波距與波高之比大于 1000的幾何形狀誤差 ，稱為 宏觀幾何形狀誤差 。 20233 6 ? 零件表面層物理機械性能方面的質(zhì)量主要是指表面層材料的冷作硬化 、 金相組織的變化 、 殘余應(yīng)力 。 ? 機械制造質(zhì)量分成 加工精度 和 表面質(zhì)量兩個方面來研究 。 ? 前者包括尺寸精度 、 宏觀幾何形狀精度和位置精度； ? 后者包括表面粗糙度 、 波度和表面層材料物理機械性能 。 20233 7 一、加工精度與加工誤差 理想幾何參數(shù) ?表面 —— 絕對平面、圓柱面等； ?位置 —— 絕對平行、垂直、同 軸等； ?尺寸 —— 位于公差帶中心 。 第一節(jié) 機械加工精度概 述 20233 8 20233 9 有關(guān)加工精度與加工誤差的理解， 應(yīng)注意以下幾個方面內(nèi)容： ? (1) “ 理想幾何參數(shù) ” 的正確含義即 ， 對于尺寸是圖紙規(guī)定尺寸的平均值；對于形狀和位置 ， 則是絕對正確的形狀和位置 ， 如絕對的圓和絕對的平行等等 。 ? (2) 加工精度是由零件圖紙或工藝文件以公差 T 給定的 ， 而加工誤差則是零件加工后的實際測得的偏離值 。 一般說 ， 當T 時 ， 就保證了加工精度 。 ? 一批零件的加工誤差是指一批零件加工后 ,其幾何參數(shù)的分散范圍 。 ? (3)零件三個方面的幾何參數(shù)，就是加工精度和加工誤差的三個方面的向容。即，加工精度包括 尺寸精度 、 形狀精度 和 位置精度 。 ? 在精密加工中，形狀精度往往占主導地位。 20233 10 （ 3）經(jīng)濟加工精度 ? 由于在加工過程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達到的精度是不同的。 ? 加工經(jīng)濟精度 指的是，在正常加工條件下所能保證的加工精度。 ? 某種加工方法的加工經(jīng)濟精度應(yīng)理解為一個范圍 。 20233 11 ?加工誤差與加工成本 C成反比關(guān)系。 ?用同一種加工方法，如欲獲得較高的精度 ，成本就要提高；反之亦然。 圖 52 加工成本與加工誤差之間的關(guān)系 20233 12 ? 但上述關(guān)系只是在一定范圍內(nèi)才比較明顯，如圖中之AB 段。 ? A 點左側(cè)之曲線幾乎與縱坐標平行，即使成本提高的很多，但精度提高得卻很少乃至不能提高。 ? 相反， B 點右側(cè)曲線幾乎與橫坐標平行，即使工件精度要求很低，也必須耗費一定的最低成本。 20233 13 二、尺寸、形狀和位置精度間的關(guān)系 20233 14 三、獲得加工精度的方法 試切法 定尺寸刀具法 調(diào)整法 自動控制法 20233 15 2. 獲得形狀精度的方法 刀尖軌跡法 成形刀具法 展成法 3. 獲得位置精度的方法 直接找正 劃線找正 夾具定位 20233 16 四、原始誤差 原始誤差的種類 ?工藝系統(tǒng)的幾何誤差 ?工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 ?工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差 ?工件的殘余應(yīng)力引起的誤差 ?伺服進給系統(tǒng)位移誤差等 20233 17 原始誤差是產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括： 工藝系統(tǒng)靜誤差 ?主軸回轉(zhuǎn)誤差 ?導軌誤差 ?傳動鏈誤差 ?一般刀具 ?定尺寸刀具 ?成形刀具 ?展成法刀具 ? 試切法 ?調(diào)整法 ?外力作用點變化 ?外力方向變化 ?外力大小變化 機床幾何誤差 工藝系統(tǒng)幾何誤差 原理誤差 調(diào)整誤差 測量誤差 定位誤差 工藝系統(tǒng)動誤差 工藝系統(tǒng)力變形 工藝系統(tǒng)熱變形 工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形 刀具幾何誤差 夾具幾何誤差 ?機床熱變形 ?工件熱變形 ?刀具熱變形 20233 18 ? 一般將工藝系統(tǒng)的原始誤差劃分為工藝系統(tǒng) 靜誤差 和工藝系統(tǒng) 動誤差 。 ? 如果按加工工作進程劃分為，工藝系統(tǒng)的原始誤差又可劃分為 加工前就存在的 、 加工進行中產(chǎn)生的 和 加工后才出現(xiàn)的 三類。 20233 19 誤差敏感方向 ? 工藝系統(tǒng)的原始誤差會造成工件與刀刃間的相對位置發(fā)生改變，從而引起了加工誤差。 ? 加工誤差的大小，則決定于原始誤差的大小和方向。 圖 53 由 引起的加工誤差 z?20233 20 ? 由此可見，原始誤差所引起的刀刃與工件間的相對位移，如果產(chǎn)生在加工表面的法線方向，則對加工誤差有直接的影響； ? 如果產(chǎn)生在加工表面的切線方向上，就可以忽略不計。 ? 我們把加工表面的法向稱之為 誤差的敏感方向 。 ? 在無特殊說明的情況下， Y 向為誤差敏感方向， Z 向則為誤差非敏感方向。 20233 21 20233 22 四、 研究機械加工精度的方法 分析計算法 統(tǒng)計分析法 是在掌握各種原始誤差對加工精度影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析工件加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一種或哪幾種主要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的影響關(guān)系，通過估算來確定工件加工誤差的大小，再通過試驗測試來加以驗證。 是對具體加工條件下得到的幾何參數(shù)進行實際測量，然后運用數(shù)理統(tǒng)計學方法對這些測試數(shù)據(jù)進行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，進而控制加工質(zhì)量。 20233 23 對 比： ?分析計算法 主要是在對單項原始誤差進行分析計算的基礎(chǔ)上進行的， ?統(tǒng)計分析法 則是對有關(guān)的原始誤差進行綜合分析的基礎(chǔ)上進行的。 ?分析計算法 主要是分析各項誤差單獨的變化規(guī)律； ?統(tǒng)計分析法 主要是研究各項誤差綜合時變化規(guī)律，只適用于大批大量的生產(chǎn)條件。 20233 24 ? 兩種方法常常結(jié)合起來應(yīng)用， ? 可先用統(tǒng)計分析法尋找加工誤差產(chǎn)生的規(guī)律，初步判斷產(chǎn)生加工誤差的可能原因； ? 然后運用計算分析法進行分析、試驗，找出影響工件加工精度的主要原因。 20233 25 ? 加工精度 ?尺寸精度 ?形狀精度 ?位置精度 ? 加工誤差 ?與理想零件的偏離 ?加工精度的另一描述 ? 工藝系統(tǒng) ?機床 ?刀具 ?夾具 ?工件 ? 原始誤差 ?工藝系統(tǒng)的誤差 ?產(chǎn)生加工誤差的根源 ?包括工藝系統(tǒng)靜誤差、動誤差 ? 研究加工精度方法 ?分析計算法 ?統(tǒng)計分析法 20233 26 第二節(jié) 工藝系統(tǒng)的幾何誤差 一、原理誤差 20233 27 二、機床幾何誤差 ? 加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。 ? 機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。 20233 28 機床幾何誤差的來源 ?機床制造 ?磨損 ?安裝 機床幾何誤差的組成 ①主軸回轉(zhuǎn)誤差 ②導軌誤差 ③傳動鏈誤差 20233 29 機床的幾何誤差組成 機床幾何誤差 機床傳動鏈誤差 機床主軸回轉(zhuǎn)誤差 機床導軌誤差 ?軸向竄動 ?徑向跳動 ?角度擺動 ?水平面內(nèi)直線度 ?垂直面內(nèi)直線度 ?前后導軌的平行度 ?內(nèi)聯(lián)傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動誤差 20233 30 機床導軌誤差 機床導軌誤差的基本形式 ?水平面內(nèi)的直線度 ?垂直面內(nèi)的直線度 ?前后導軌的平行度（扭曲） 現(xiàn)以臥式車床為例，說明導軌誤差是怎樣影響工件的加工精度的。 20233 31 （ 1） 導軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響 當導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為△ y時 ,引起工件在半徑方向的誤差為（ 圖 5－ 9）： △ R=△ y ΔY ΔY o D ΔR 水平面 導軌水平面內(nèi)直線度 圖 5－ 9 導軌在水平面內(nèi)直線度誤差 20233 32 20233 33 （ 2） 導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響 設(shè)：△ Z=△ Y= ， R=50mm ， 則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差 △ R= △ Y =, 由于切向原始誤差產(chǎn)生的加工誤差 △ R ≈△ Z2/d = 此值完全可以忽略不計。由于△ Z2數(shù)值很小，因此該誤差對工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。 20233 34 垂直平面 導軌垂直面直線度 ΔZ d ΔR ΔZ 圖 5－ 10 導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差 R d/2 20233 35 對平面磨床，龍門刨床及銑床等，導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差會引起工件相對于砂輪（刀具）產(chǎn)生法向位移，其誤差將直接反映到被加工工件上，造成形狀誤差（圖）。 結(jié)論： 圖 龍門刨床導軌垂直面 內(nèi)直線度誤差 1－刨刀 2－工件 3－工作臺 4－床身導軌 20233 36 （ 3）前后 導軌平行度誤差的影響 床身前后導軌有平行度誤差（扭曲）時，會使車床溜板在沿床身移動時發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對工件產(chǎn)生偏移，使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。 從 圖 511可知，車床前后導軌扭曲的最終結(jié)果反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差△ y。 從幾何關(guān)系中可得出： △ y≈H △ /B 一般車床 H≈2B/3 ， 外圓磨床 H≈B ， 因此該項原始誤差△對加工精度的影響很大。 20233 37 圖 5－ 11 車床導軌扭曲對工件形狀精度影響 20233 38 ? 除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導軌誤差的重要因素。 ? 導軌磨損 是機床精度下降的主要原因之一。 ? 可采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導軌、貼塑導軌、滾動導軌、導軌表面淬火等措施提高導軌的耐磨性。 20233 39 機床主軸回轉(zhuǎn)誤差 （ 1）機床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念 主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 ? 軸向竄動 ? 純徑向跳動 ? 純角度擺