【正文】 45 正態(tài)分布曲線 μ ( z = 0 ) x(z) 0 z σ +σ 56 ◆ 非正態(tài)分布 x y 0 a） 雙峰分布 ? 雙峰分布： 兩次調(diào)整下加工的工件或兩臺(tái)機(jī)床加工的工件混在一起 （ 圖 446a） x y 0 b） 平頂分布 x y 0 c） 偏向分布 ? 平頂分布： 工件瞬時(shí)尺寸分布呈正態(tài) ， 其算術(shù)平均值近似成線性變化 （ 如刀具和砂輪均勻磨損 ） （ 圖 446b） ? 偏向分布： 如工藝系統(tǒng)存在顯著的熱變形 ， 或試切法加工孔時(shí)寧小勿大 ， 加工外圓時(shí)寧大勿小 （ 圖 446c） 圖 446 幾種非正態(tài)分布 分布圖分析法 57 ◆ 形位誤差的分布 ? 差數(shù)模分布： 正態(tài)分布大于零的部分與小于零的部分對(duì)零軸線映射后的迭加 （ 圖 447） ， 如對(duì)稱度 、 直線與平面的平行度 、 相鄰周節(jié)誤差等 ? 瑞利分布： 二維正態(tài)分布 ， 在只考慮平面向量模情況下轉(zhuǎn)換成為一維分布 （ 圖 448） ,如同軸度、 直線與直線平行度 、 端面圓跳動(dòng)誤差等 （ 不考慮系統(tǒng)誤差 ） x y 0 圖 447 差數(shù)模分布 ? 瑞利綜合分布： 上述誤差在考慮系統(tǒng)誤差的情況下 ， 其誤差分布接近瑞利綜合分布 圖 448 瑞利分布 x z y 0 分布圖分析法 58 ◆ 判斷加工性質(zhì) ? 判斷是否存在明顯變值系統(tǒng)誤差； ? 判斷是否存在常值系統(tǒng)誤差 ， 及常值系統(tǒng)誤差的大小 。 ◆ 如毛坯余量或硬度不均 ， 引起切削力的隨機(jī)變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差；殘余應(yīng)力引起的變形等 。如機(jī)床 、 夾具 、 刀具在熱平衡前的熱變形 ， 刀具磨損等因素引起的加工誤差 。 減少熱源發(fā)熱和隔離熱源 均衡溫度場(chǎng) 48 圖 443 支承距影響熱變形 L1 L2 ? 熱對(duì)稱結(jié)構(gòu) ? 熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu) （ 圖 442， 主軸熱補(bǔ)償 ） 圖 442 雙端面磨床主軸熱補(bǔ)償 1— 主軸 2— 殼體 3— 過(guò)渡套筒 熱伸長(zhǎng)方向 ? 合理選擇裝配基準(zhǔn) （ 圖 443） ?高速空運(yùn)轉(zhuǎn) ?人為加熱 ? 恒溫 ? 人體隔離 采用合理結(jié)構(gòu) 減小熱變形對(duì)加工精度影響的措施 加速達(dá)到熱平衡 控制環(huán)境溫度 49 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 加工誤差統(tǒng)計(jì)分析 Statistic Analysis of Machining Errors 50 加工誤差的性質(zhì) 系統(tǒng)誤差 在順序加工一批工件中 ， 其大小和方向均不改變 ， 或按一定規(guī)律變化的加工誤差 。 解決 ： 采用熱空氣加熱立柱后壁 （ 圖 441） 。 η(min) 圖 438 車(chē)刀熱變形曲線 連續(xù)切削升溫曲線 冷卻曲線 間斷切削升溫曲線 ξ（ μm） ξmax ηb 0 ηc 刀具熱變形 45 ◆ 圓柱類(lèi)工件熱變形 5級(jí)絲杠累積誤差全長(zhǎng) ≤5μm，可見(jiàn)熱變形的嚴(yán)重性 10 400 1 10 ( )( )L L tmmm????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??式中 ΔL， ΔD —— 長(zhǎng)度和直徑熱變形量； L， D —— 工件原有長(zhǎng)度和直徑； α—— 工件材料線膨脹系數(shù)； Δt —— 溫升 。 1 2 3 n? ? ? ? ?? ? ? ? ????（ 415） 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來(lái)表示 ， 誤差復(fù)映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比 。 221 1 1jc ptj w z djL Z ZXFk L k L k???? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ???（ 49） 圖 421 變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律 X tj X wz ΔX Fp A A′ B B′ C C′ Z L FA FB X z 切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差 29 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 ? 工件加工后成鞍形（圖 422） 圖 422 機(jī)床受力變形引起的加工誤差 （ 510） ? ? 2 23pgF L Z ZXE J L??????◆ 工件變形引起的加工誤差 式中 Xg —— 工件變形； E —— 工件材料彈性模量； J —— 工件截面慣性矩； Fp， L， Z —— 含義同前 。 a） b） 圖 420 試切法與調(diào)整法 試切法 （ 圖 420 a） 調(diào)整法 （ 圖 420 b） 25 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 工藝系統(tǒng)受力變形對(duì) 加工精度的影響 Static Stiffness of Technological System and its influence to machining Precision 26 在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力與變形量之比 基本概念 工藝系統(tǒng)剛度 pFkX??（ 47） 式中 k—— 工藝系統(tǒng)剛度； Fp—— 吃刀抗力； ΔX —— 藝系統(tǒng)位移 （切削合力作用下的位移 ） 。 ?定程機(jī)構(gòu)誤差。 ? 與夾具有關(guān)的影響位置誤差因素包括： ? 通常要求定位誤差和夾具制造誤差不大于工件相應(yīng)公差的 1/3。 17 ◎ 導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理想運(yùn)動(dòng)方向的偏差 ◎ 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 。 則刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡接近于正圓 （ 圖 49） 。 b）端面圓跳動(dòng) a）徑向圓跳動(dòng) c）傾角擺動(dòng) 圖 47 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 主軸回轉(zhuǎn)誤差 11 機(jī)床誤差 ◆ 主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響 ★ 主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（鏜孔） 考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在 X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為 2e。 物理方法 數(shù)學(xué)方法 8 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 工藝系統(tǒng)幾何精度對(duì) 加工精度的影響 Geometric Precisions of Technological System and its influence to machining Precision 9 加工原理誤差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。 圖 44 誤差敏感方向 Ｏ Y X a） Ｏ Y X b） 誤差敏感方向 6 引起加工誤差的根本原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差 ， 將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差 。第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 本章要點(diǎn) 機(jī)械加工中的振動(dòng) 影響加工誤差的因素 影響機(jī)械加工表面質(zhì)量的因素 工藝系統(tǒng)幾何誤差 工藝系統(tǒng)受力變形 工藝系統(tǒng)熱變形 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 1 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 概述 Introduction to Machining Quality 2 機(jī)械加工質(zhì)量 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 圖 41 加工質(zhì)量包含的內(nèi)容 3 機(jī)械加工質(zhì)量 ◆ 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。 ? 誤差敏感方向一般為已加工表面過(guò)切削點(diǎn)的法線方向。 ◆ 統(tǒng)計(jì)分析方法： 運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法，根據(jù)被測(cè)質(zhì)量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行分析和控制。 ? 為便于研究，可將主軸回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)和傾角擺動(dòng)三種基本型式（圖 47）。 12 圖 49 徑向跳動(dòng)對(duì)車(chē)外圓精度影響 1 3 機(jī)床誤差 仍考慮最簡(jiǎn)單的情況 ， 主軸回轉(zhuǎn)中心在 X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng) ， 其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同 ， 幅值為 2e。 14 A B 機(jī)床誤差 ◆ 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 內(nèi)外滾道圓度誤差 、 滾動(dòng)體形狀及尺寸誤差 圖 410 軸徑不圓引起車(chē)床主軸徑向跳動(dòng) ★ 滑動(dòng)軸承 ?鏜床（圖 411） —— 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng) 圖 411 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng) ★ 滾動(dòng)軸承 ?車(chē)床（圖 410） —— 軸徑不圓引起車(chē)床主軸向跳動(dòng)（注意其頻率特性） ?靜壓軸承 —— 對(duì)軸承孔或軸徑圓度誤差起 均化 作用 15 機(jī)床誤差 ◆ 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 ★ 推力軸承 滾道端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差 （ 圖 412） ★ 其他因素 軸承孔 、 軸徑圓度誤差；軸承孔同軸度誤差；軸肩 、 隔套 端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差；裝配質(zhì)量等 a） b） Δ≈0 Δ 圖 412 止推軸承端面誤差對(duì)主軸軸向竄動(dòng)的影響 16 機(jī)床誤差 ★ 傳統(tǒng)測(cè)量方法存在問(wèn)題： ◆ 主軸回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量 圖 413 傳統(tǒng)測(cè)量方法 a) b) 圖 414 主軸回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量法 1 — 擺動(dòng)盤(pán) 2， 4 — 傳感器 3 — 精密測(cè)球 5 — 放大器 6 —