加工質(zhì)量分析和控制

1、機械加工質(zhì)量分析與控制一、內(nèi)容概述本章將機械制造質(zhì)量分成加工精度和表面質(zhì)量兩個方面來研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和 市場競爭的加劇， 對零件機械加工質(zhì)量的要求也越來越高， 因此， 對機械加工質(zhì)量的深入 研究與解決，不僅已成為機械制造工藝師的首要任務(wù)，而且是機械制造工藝學(xué)的核心內(nèi)容， 機械加工質(zhì)量分析與控制就成為本課程內(nèi)容中十分重要的一章。二、本章重點1在加工誤差的單因素分析中，著重掌握機床誤差、工藝系統(tǒng)受力變形、 熱變形及工件殘余應(yīng)力等原始誤差對加工誤差的影響； 2在加工誤差的統(tǒng)計分析中，著重掌握分布圖在誤差分析中的應(yīng)用。三、課時分配本章課時：講課： 16 學(xué)時，實驗： 4 學(xué)時第一節(jié) 概述（ 1

2、 學(xué)時） 加工誤差的來源，原始誤差和加工誤差的關(guān)系。第二節(jié) 影響加工精度的因素（ 8 學(xué)時）一、原理誤差二、機床的幾何誤差三、工藝系統(tǒng)其它幾何誤差四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差 工藝系統(tǒng)剛度、部件剛度及其特點、切削力作用點位置變化對加I：誤差的影響、誤差復(fù)映五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差六、工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形 第三節(jié) 加工誤差的統(tǒng)計分析（ 3 學(xué)時） 第四節(jié)機械加工表面質(zhì)量（ 4 學(xué)時） 第四節(jié) 機械加工中的振動（ 4 學(xué)時）四、授課方式多媒體教學(xué)五、實驗 三向剛度測定法 加工誤差統(tǒng)計分析1 / 21六、習(xí)題與思考題4 1 試分析在臥式車床上加工時，產(chǎn)生下述誤差的原因：1）在臥式車床上

3、鏜孔時，引起被加工孔圓度誤差和圓柱度誤差。2）在臥式車床 （用三爪自定心卡盤 ）上鏜孔時，引起內(nèi)孔與外圓同軸度誤差、端面與外 圓的垂直度誤差的原因。4-1a、 b、c 所示的誤差4 2 在臥式車床上用兩頂尖裝夾工件車削細長軸時，出現(xiàn)圖 是什么原因，分別采用什么辦法來減少或消除 ?圖 4 14 3 設(shè)已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為025，工件在本工序前有圓度誤差 045mm，若本工序形狀精度規(guī)定允差 0Olmm ，試問至少要走刀幾次方能使形狀精度合格?4 4 在車床上加工絲杠，工件總長為2650mm，螺紋部分的長度 L=200mm ，工件材料和母絲杠材料都是 45 鋼，加工時室溫為 20，加工后

4、工件溫度升至 45 ，母絲杠溫升至 30。試求工件全長上由于熱變形引起的螺距累積誤差。4-5 試說明磨削外圓時，采用死頂尖磨削的目的是什么?哪些因素引起外圓的圓度和錐度誤差（ 4 2）圖 4 24 6 在車床或磨床上加工相同尺寸及相同精度的內(nèi)外圓柱表面時，加工內(nèi)孔表面的走 刀次數(shù)往往多于外圓面，試分析其原因。4 7 在臥式銑床上銑削鍵槽 （圖 4-3），經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)靠工件兩端深度大于中間，且都比調(diào) 整的深度尺寸小。試分析這一現(xiàn)象的原因。4 8 在車床上加工一批工件的孔，經(jīng)測量實際尺寸小于要求的尺寸而必須返修的工件2 / 21數(shù)占 224，大于要求的尺寸而不能返修的占14，若孔的直徑公差 T=0

5、2mm，整批工件尺寸服從正態(tài)分布，試確定該工序的標(biāo)準(zhǔn)差 并判斷車刀的調(diào)整誤差是多少 ?圖 4 369 在自動機上加工一批尺寸要求為 8009mm 的零件，機床調(diào)整后試切 50 件， 測得尺寸如下 （表 4-1） ：表 4-14 10 機械加工表面質(zhì)量包括哪幾方面內(nèi)容 ?表面質(zhì)量對機器使用性能有哪些影響 ?411 高速精鏜 45鋼工件的內(nèi)孔時， 采用主偏角 kr=75 、副偏角 kr=15的鋒利尖刀， 當(dāng)加工表面粗糙度要求 Rx=3.2 63mm 時，問：（1）在不考慮工件材料塑性變形對表面粗糙度影響的條件下，進給量應(yīng)選擇多大合 適?（ 2）分析實際加工表面粗糙度與計算值是否相同，為什么?（ 3

6、）進給量 f 越小，表面粗糙度值是否越小 ?4 12 為什么切削加工中一般都會產(chǎn)生冷作硬化現(xiàn)象?4 13 磨削外圓表面時，如果同時提高工件和砂輪的速度，為什么能夠減輕燒傷且又 不會增大表面粗糙度 ?414 機械加工中， 為什么工件表面層金屬會產(chǎn)生殘余應(yīng)力?磨削加工工件表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因與切削加工產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因是否相同?為什么 ?3 / 21615 一長方形薄板鋼件 （假設(shè)加工前工件的上、 下面是平直的 ），當(dāng)磨削平面 A 后， 工 件產(chǎn)生彎曲變形 （圖 4 4），試分析工件產(chǎn)生中凹變形的原因。4 / 21第四章 機械加工質(zhì)量分析與控制產(chǎn)品質(zhì)量是指用戶對產(chǎn)品的滿意程度。 它有三層含義：

7、 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)。 以往企業(yè)質(zhì)量管理中，強調(diào)較多的往往是制造質(zhì)量，它主要指產(chǎn)品 的制造與設(shè)計的符合程度?，F(xiàn)代的質(zhì)量觀，主要站在用戶的立場上衡量。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。設(shè)計質(zhì)量是質(zhì)量的重要組成部分。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。 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。機械加工精度主要介紹影響加工精度的各種因素及加工誤差的統(tǒng)計分析方法； 通過分 析原始誤差與加工誤差的關(guān)系， 使學(xué)生掌握單因素原

8、始誤差對加工誤差的影響規(guī)律； 通過 加工誤差統(tǒng)計分析方法的學(xué)習(xí)， 使學(xué)生掌握產(chǎn)生加工誤差的綜合因素進行分析； 因此在學(xué)習(xí) 本章后， 應(yīng)著重讓學(xué)生掌握影響零件加工質(zhì)量的因素及其分析方法， 能對具體的： 工藝問題 進行分析，并提出改進產(chǎn)品質(zhì)量工藝途徑。第一節(jié) 機械加工精度概述一、加工精度與加工誤差1加工精度的概念加工精度 是指零件加工后的實際幾何參數(shù) （尺寸、 形狀和位置） 與理想幾何參數(shù)的符合 程度。2加工精度與加工誤差的關(guān)系 在機械加工中，由于工藝系統(tǒng)中各種因素影響，使加工出的零件不可能與理想的要求 完全符合。 零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度， 稱為 加工誤差 。其符合 程度

9、愈高，加工誤差愈小，即加工精度愈高；偏離程度愈大，加工誤差愈大。由此可見，加 工精度和加工誤差是從兩個不同的角度來評定加工零件的幾何參數(shù)。應(yīng)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時抓住以下要點：（1）必須切實弄清“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(dāng) T 時，就保證了加工精度。（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方面的內(nèi)容。即，加工 精度（誤差）包括尺寸精度（誤差） 、形狀精度（誤差）和相互位置精

10、度（誤差） 。5 / 21從保證機器使用性能出發(fā)， 機械零件應(yīng)具有足夠的加工精度， 但沒有必要把每個零件都 做得絕對準(zhǔn)確。 設(shè)計時應(yīng)根據(jù)零件在機器上的功用， 將加工精度規(guī)定在一定范圍內(nèi)是完全允 許的。即加工精度的規(guī)定均以相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值標(biāo)注在零件圖上， 加工時只要零件的加工 誤差未超過其公差范圍，就能保證零件的加工精度要求和工作要求。二、原始誤差 零件加工精度主要取決于工件和刀具在切削過程中相互位置的準(zhǔn)確程度。 由于多種因素 的影響，由機床、夾具、刀具和工件構(gòu)成的工藝系統(tǒng)中的各種誤差，在不同的條件下，以不 同的方式反映為加工誤差。工藝系統(tǒng)的誤差是“因” ，是根源；加工誤差是“果” ，是表現(xiàn)。

11、 因此，把工藝系統(tǒng)的誤差稱之為原始誤差。加工中可能產(chǎn)生的原始誤差綜合如下：原始誤差原理誤差工件安裝誤差機床誤差夾具誤差刀具誤差調(diào)整誤差工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損工件內(nèi)力引起的變形測量誤差三、研究機械加工精度的方法 加工誤差的研究方法，通常分為：分析計算法（又稱因素分析法）和統(tǒng)計分析法兩種。 分析計算法， 是分別研究各原始誤差對加工精度的影響。 研究某一確定因素時， 一般不 考慮其它因素的同時作用。通過分析、計算或?qū)嶒?、測試， 得出該因素與加工誤差之間的關(guān)系，即找出它們之間的變化規(guī)律。統(tǒng)計分析法， 是對某一具體加工條件下加工的一批工件， 進行實際測量， 然后以數(shù)理統(tǒng) 計學(xué)為基礎(chǔ)來處

12、理、分析誤差的性質(zhì)和變化規(guī)律?？梢?， 前一種方法主要是分析各項誤差單獨的變化規(guī)律，后一種方法主要是研究各項誤差綜合的變化規(guī)律，且只適用于大批大量的生產(chǎn)條件。在實際生產(chǎn)中， 這兩種方法往往要結(jié)合起來應(yīng)用。 一般先用統(tǒng)計分析法找出誤差的出現(xiàn) 規(guī)律， 初步推斷產(chǎn)生加工誤差的可能原因， 然后，運用分析計算法找出影響加工誤差的關(guān)鍵 因素，再進行實驗驗證。第二節(jié) 影響加工精度的因素一、原理誤差原理誤差作一般了解 加工原理誤差是因采用了近似的加工運動或近似的刀刃輪廓而產(chǎn)生的。 舉例：滾切漸開線齒輪有兩種原始誤差： 用阿基米德基本蝸桿滾刀或法向直廓基本6 / 21由于蝸桿滾刀，代替漸開線基本蝸桿滾刀，由于滾刀

13、刀刃形狀誤差會引起的加工誤差； 滾刀刀刃數(shù)有限，滾切出的齒形不是連續(xù)光滑的漸開線，而是由若干短線組成的折線。在生產(chǎn)實際中， 采用近似的加工方法， 可以簡化機床結(jié)構(gòu)和刀具的形狀， 并能提高生產(chǎn) 率，降低加工成本。 因此， 只要把原理誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，采用近似的加工方法是完 全允許的。二、機床的幾何誤差 機床誤差是最基本的原始誤差之一。分析和研究機床誤差及其對加工精度的影響，無 論在理論上或是實際應(yīng)用上都具有重要的意義。 因此，這一節(jié)是本章的重點， 必修切實掌握。機床誤差是由機床的制造誤差、安裝誤差和磨損等引起的。它是保證工件加工精度的 基礎(chǔ)， 機床誤差的項目很多， 下面著重分析對工件加工精

14、度影響較大的誤差： 如導(dǎo)軌導(dǎo)向誤 差、主軸回轉(zhuǎn)誤差和傳動鏈誤差等。1機床主軸回轉(zhuǎn)誤差機床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)， 并將運動和動力傳給工件或刀具， 主軸回轉(zhuǎn)誤差將 直接影響被加工工件的精度。 主軸回轉(zhuǎn)誤差不僅對加工表面的形狀和位置精度影響較大， 而 且對加工表面的粗糙度和波度影響亦較大。 尤其是在精密加工中， 它是決定工件圓度的主要 因素。主軸回轉(zhuǎn)誤差討論的內(nèi)容包括： 1）主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念； 2）主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 及其產(chǎn)生的加工誤差； 3）主軸回轉(zhuǎn)誤差的來源； 4）減少主軸回轉(zhuǎn)誤差及其對加工精度影響 的措施；（ 1）主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念 正確的理解和掌握主軸回轉(zhuǎn)誤差的概 念，是討論其它

15、問題的機床，因此必須首 先切實弄清有關(guān)軸線的概念。即，主軸幾 何軸線、主軸實際回轉(zhuǎn)軸線、主軸理想回 轉(zhuǎn)軸線和主軸平均回轉(zhuǎn)軸線等的概念及其 相互關(guān)系。所謂 主軸回轉(zhuǎn)誤差 是指主軸實際回轉(zhuǎn) 軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移量。通常把 主軸的回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向跳動、軸向竄 動和角度擺動三種基本形式。如圖 4 1（2）主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響對于不同的加工，不同形式的主軸回轉(zhuǎn)圖 4 11）主軸的純徑向跳動影響程度不盡相同。誤差對加工精度的影響是不同的。 這里應(yīng)讓學(xué)生注意掌握相同 （不同） 形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差， 對不同機床和加工表面將產(chǎn)生不同（相同）形式的加工誤差。它會使工件產(chǎn)生圓度誤差， 但加工方法不同

16、 （如車削和鏜削） 鏜孔情況（圖 4 2）設(shè)因主軸純徑向跳動而使軸線在 y 坐標(biāo)方向上作簡諧直線運動，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相7 / 21A ），當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過某一 同，振幅為 A ；設(shè)刀尖處于水平位置時，主軸中心偏移最大（等于 角時，此時刀尖軌跡的水平和垂直分量分別是：y = Acos +Rcos （ A+R ） cos ；22y 2 z2 1。這是一個橢圓方程式，表明鏜出的R A 2 R2z = Rcos將上兩式平方相加可得： 孔是一個橢圓孔。圖 4 2 鏜孔時純徑向跳動對圓度的影響圖 4 3 車削時純徑向跳動對圓度的影響 車削外圓情況（圖 4 3）工件 1 處的切出半徑比在 2、 4 處小一個振幅

17、 A ，而在工件 3 處的切出半徑則比 2、4 處大一個振幅 A 。這樣在工件的上述四點直徑都相等， 在其它各點處的直徑誤差也甚小， 故 車削出的工件表面接近于一個真圓。2）主軸的純軸向竄動 它對內(nèi)外圓加工沒有影響，但當(dāng)加工端面時，會使車出的端面與圓柱面不垂直（圖44），端面對軸線的垂直誤差隨切削半徑的減小而增大。加工螺紋時， 軸向竄動會產(chǎn)生螺距周期性誤差。圖 4 4 主軸端面跳動引起的加工誤差a）工件端面跳動 （b）螺距周期誤差3）主軸的純角度擺動8 / 21主軸回轉(zhuǎn)時的純角度擺動， 在車削外圓時仍然可以得到一個圓形工件， 但工件是一個圓 錐體。在鏜床上鏜孔時，鏜出的孔則為橢圓形（圖4 5）

18、圖 4 5 純角度擺動對鏜孔的影響O 工件孔軸心線； Om主軸回轉(zhuǎn)軸心線（3）影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要因素在眾多影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的因素中， 最主要的是： 主軸支承軸頸、 軸承孔、 滾動軸承滾 道等的圓度誤差； 主軸支承軸頸的軸肩、 止推滾動軸承的滾道與軸線的垂直誤差； 以及軸承 的間隙等。當(dāng)主軸采用滑動軸承時，主軸回轉(zhuǎn)精度，主要是受到主軸頸和軸承內(nèi)孔的圓度誤差和 波度的影響（圖 4 6）。當(dāng)主軸采用滾動軸承時，主軸回轉(zhuǎn)精度不僅取決于滾動軸承本身的 精度（包括內(nèi)、 外圈滾道的圓度誤差， 滾動體的形狀、 尺寸誤差），而且還與軸承配合件 （主 軸頸、軸承座孔）的精度密切相關(guān)（圖4 7）。圖 4 6圖

19、4 79 / 21圖 4 7（4）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施1）提高主軸部件的制造精度首先應(yīng)提高軸承的回轉(zhuǎn)精度，如選用高精度的滾動軸承，或采用高精度動壓滑動軸承（多油楔）和靜壓軸承等。其次是提高配合表面（如箱體支 承孔、主軸軸頸）的加工精度。實際生產(chǎn)中，常采用定向裝配和分組選配，使誤差相互補償 或抵消，以減小軸承誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響。2）對滾動軸承進行預(yù)緊適當(dāng)預(yù)緊可以消除間隙，并產(chǎn)生微量過盈，提高軸承的接觸剛度，并對軸承內(nèi)外圈滾道和滾動體的誤差起均化作用，從而提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。3）使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上直接使工件在加工過程中的回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸，是保證工件形狀精度的最簡單而又有效的

20、方法。如在外圓磨床上磨削外圓柱面時， 為避免工件頭架主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響， 工件由頭架和尾架的兩個固定頂尖支承， 頭架主軸只 起傳動作用， 工件的回轉(zhuǎn)精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀精度、同軸度。 在鏜床上加工箱體類零件上的孔時， 可采用鏜模加工， 刀桿與主軸為浮動聯(lián)接， 則刀桿的回轉(zhuǎn)精度與機床 主軸回轉(zhuǎn)精度無關(guān)，工件的加工精度僅由刀桿和導(dǎo)套的配合質(zhì)量決定。2機床導(dǎo)軌誤差 機床導(dǎo)軌是機床各主要部件相對位置和運動的基準(zhǔn)，它的精度直接影響機床成形運動 之間的相互位置關(guān)系。因此，它是產(chǎn)生工件形狀誤差和位置誤差的主要因素之一。機床導(dǎo)軌誤差的項目包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的直線度誤差； 前后導(dǎo)軌 在垂

21、直面內(nèi)的平行度（扭曲度）誤差。（1）車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差它使刀具在水平面內(nèi)產(chǎn)生位移 y（圖 4 8），造成工件在半徑方向上的誤差 R=y。 當(dāng)車削長工件時，還會使工件表面產(chǎn)生圓柱度誤差。圖 4 8 車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差對加工精度的影響（2）車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差此項誤差使刀具在垂直平面內(nèi)產(chǎn)生位移 Z（圖 49），會引起工件在半徑方向的誤差R=Z2（2R）。由于 Z 很小， Z2更小，一般可忽略不計。但對平面磨床龍門刨床及 銑床等，導(dǎo)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10 / 21差將直接反映到被加工：工件上，造成形狀誤差（圖

22、410）圖 4 9 車床導(dǎo)軌垂直面內(nèi)的直線度誤差對加工精度的影響圖 4 10 龍門刨床導(dǎo)軌垂直面內(nèi)的直線度誤差對加工精度的影響由此可見： 原始誤差所引起的刀刃與工件間的相對位移， 若產(chǎn)生在加工表面的法線方向， 則對加工精度有直接影響； 若產(chǎn)生在切線方向， 就可以忽略不計。 這個概念在分析加工精度 問題時經(jīng)常要用到它。 例如：若原始誤差所引起的刀刃與工件之間在加工表面的法線方向產(chǎn) 生 y 的相對位移，則工件在半徑方向上的誤差為 R= y（圖 4 11a）；。而在切線方向產(chǎn)生 Z 的相對位移時 （圖 411b），產(chǎn)生的加工誤差為 R=Z2（2R）。設(shè)：Z= y0.01mm， R=50mm ，則由于

23、法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差R= 0.01mm ，由于切向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差 R= 0.000001mm ，此值完全可以忽略不計。 一般把原始誤差對加工精度影響最 大的那個方向 （即通過刀刃的加工表面的法線方向） 稱為誤差敏感方向。 分析各種原始誤差 對加工精度的影響時，應(yīng)著重分析在誤差敏感方向的影響。圖 4 11 刀具相對工件在不同方向的位移對加工精度的影響11 / 21（ 3）車床前后導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的平行度（扭曲度）誤差 平行度（扭曲度）誤差，會使則導(dǎo)軌產(chǎn)生扭曲（圖 4 12），使刀尖相對于工件在水平 和垂直兩個方向上產(chǎn)生偏移。設(shè)車床中心高為 H，導(dǎo)軌寬度為 B，則導(dǎo)軌扭曲量 引起工

24、件 半徑的變化量 R 為：RH B；RHB。般車床 H （2 3）B，外圓磨床 H=B ，可見此項誤差對加工精度影響很大。圖 4 12 導(dǎo)軌扭曲對加工精度的影響分析導(dǎo)軌誤差及其對加工精度的影響時，總結(jié)以下幾點：（ 1）車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差，是1：1 的直接反映到工件的半徑上去，即R=y；而在垂直面內(nèi)的直線度誤差產(chǎn)生的加工誤差，則為二次小誤差， 即 R= Z2/（2R）可忽略不計。在此應(yīng)注意，不是各種機床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差所引起的加工誤差，都可以忽 略不計。例如， 臥軸矩臺平面磨床床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差， 就不能忽略不計。由 此引出的“誤差敏感方向”的概念十分有意義。所

25、謂“誤差敏感方向”是指通過刀刃的加工 表面的法線方向。 即，產(chǎn)生加工誤差最大的那個方向。 要會應(yīng)用這一概念來解釋為什么對某 些機床， 分析導(dǎo)軌誤差對加工精度的影響時， 就不分水平和垂直兩個方向？還應(yīng)會運用它來 改變裝刀方位減小加工誤差。（2）判斷導(dǎo)軌誤差產(chǎn)生的工件形狀誤差，對于初學(xué)者來說，往往是比較困難的。分析 判斷時， 首先要弄清楚導(dǎo)軌誤差項目、 所在平面及彎曲方向或不平行與不垂直的方向，以及導(dǎo)軌全長各點處的誤差值； 然后， 再查明工件被加工表面所對應(yīng)的導(dǎo)軌部位和長度段。這樣才能最終斷定加工后的工件，是鼓形、鞍形或雙曲面體形。（3）機床導(dǎo)軌誤差，對不同的機床、不同的加工方式和加工對象，其產(chǎn)生

26、的加工誤差 的形式是不同的。3機床傳動鏈誤差傳動鏈誤差討論的內(nèi)容包括： 1）傳動鏈誤差的概念； 2）傳動鏈誤差的傳遞； 3）傳動 鏈誤差的估算及傳動鏈誤差對加工精度的影響；4）減少傳動鏈誤差的措施。12 / 211）傳動鏈誤差的概念 傳動鏈誤差是指內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中首、 末兩端傳動件之間相對運動的誤差。 當(dāng)加工工件表面如 螺紋（車削） 、齒輪（滾齒、插齒、磨齒）時，通過機床上的復(fù)合運動實現(xiàn)，即主軸（工件 或滾刀）和刀架（車刀）或工作臺（被加工齒輪）間為內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，該傳動鏈的誤差是影 響加工精度的主要因素。2）傳動鏈誤差的傳遞z1 z3 z5 z7S T i1i2i3i4T iT z2z4z6z8

27、傳動鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。它的大小對車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨 齒）齒輪等加工會影響分度精度， 造成加工表面的形狀誤差， 如螺距精度、 齒距精度等。 例 如，車螺紋時，要求主軸與傳動絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示） ，即i12z112z2若齒輪 Z1 有轉(zhuǎn)角誤差傳到絲杠上的轉(zhuǎn)角誤差為2 i121，造成 Z2 1n ，即：Z2 21的轉(zhuǎn)角誤差為： 12i12 1Z1 11n=i1n1 2n=i 2n 2 Znnnnnji jnj1nn=i nn n 在任一時刻，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差反映到絲杠的總誤差為：傳動鏈誤差是由傳動鏈 中各傳動件的制造誤差、 裝配誤差、 加工過程中由于力和熱而產(chǎn)生變形以及

28、磨損引起的。 各 傳動件在傳動鏈中的位置不同， 影響程度不同， 其中末端元件的誤差對傳動鏈的誤差影響最 大。各傳動件的轉(zhuǎn)角誤差將通過傳動比反映到工件上。 當(dāng)傳動鏈為升速傳動時， 則傳動件的 轉(zhuǎn)角誤差將擴大，反之為降速傳動時，其轉(zhuǎn)角誤差將縮小。3）減少傳動鏈誤差的措施 為減小傳動鏈誤差對加工精度的影響，可以采取下列措施：1）盡量縮短傳動鏈 , 即減少傳動元件的數(shù)量，以減少誤差來源。2）采用降速傳動（ u1，u 為機床中的傳動比） ，如滾齒機的展成鏈末端傳動副，即傳13 / 21動工作臺的蝸桿蝸輪副采用大降速比（u=1/72 ）。能有效地減小傳動誤差。3）提高傳動元件，尤其是末端傳動元件的加工精度

29、和裝配精度。4）采用校正裝置（圖 413）以及微機控制的傳動誤差自動補償裝置等。圖 4 13三、工藝系統(tǒng)其它幾何誤差1刀具誤差該部分內(nèi)容只作一般介紹， 主要讓學(xué)生了解刀具誤差對加工精度的影響， 隨刀具種類的 不同而不同。（1）一般刀具如普通車刀、 單刃鏜刀和面銑刀等） 的制造誤差對加工精度沒有直接影響， 但磨損后對 工件尺寸或形狀精度有一定影響（圖414）。（2）定尺寸刀具定尺寸刀具 （如鉆頭、 鉸刀、 圓孔拉刀等） 的尺寸誤差直接影響被加工工件的尺寸精度。 刀具的安裝和使用不當(dāng)，也會影響加工精度。（3）成形刀具成形刀具（如成形車刀、 成形銑刀、 盤形齒輪銑刀等）的誤差主要影響被加工面的形狀

30、精度。（4）展成法刀具14 / 21刀刀工的有會展成法 具（如齒輪滾 插齒刀等） 加 齒輪時， 刀刃 幾何形狀及 關(guān)尺寸精度 直接影響齒 加工精度。圖 4 14 車刀的尺寸磨損及車刀磨損過程 2夾具誤差和工件安裝誤差 夾具的誤差主要是指：1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機構(gòu)、夾具體等零件的制造誤差。2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對尺寸誤差。3）夾具在使用過程中工作表面的磨損。 （圖例） 工件的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。具體內(nèi)容在機械制造裝備課程中講述。 夾具誤差和工件安裝誤差可通過圖415 的夾具實例說明對加工精度的影響。圖 4 1615 / 213測量誤差 （ 1）量具、量儀

31、和測量方法本身的誤差（2）環(huán)境條件的影響（溫度、振動等）（ 3）測量人員主觀因素的影響（視力、測量力大小等） （ 4）正確選擇和使用量具，以 保證測量精度4調(diào)整誤差（ 1）試切法調(diào)整 ?測量誤差?進給機構(gòu)位移誤差（爬行現(xiàn)象）?加工余量的影響（余量很小時，刀刃打滑） （ 2）定程機構(gòu)調(diào)整 大批量生產(chǎn)時常采用行程擋塊、 靠模、 凸輪作為定程機構(gòu)， 其制造精度和調(diào)整精度產(chǎn)生 調(diào)整誤差 （ 3）樣板、樣件調(diào)整樣件、樣板的制造精度和安裝精度、對刀精度產(chǎn)生調(diào)整誤差（ 4）夾具安裝調(diào)整影響工件在機床上占有正確的加工位置四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象 通過兩個實例來說明工藝系統(tǒng)受力變形

32、對零件加工精度的影響。圖 4 17受力變形對工件精度的影響a） 車長軸 b） 磨內(nèi)孔由此看來， 為了保證和提高工件的加工精度， 就必須深入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng) 及其有關(guān)組成部分的變形。（一）工藝系統(tǒng)的剛度1工藝系統(tǒng)剛度的概念工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為：背向力 Fp （舊標(biāo)準(zhǔn)中為徑向切削分力 Fy）與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形 yxt 的比值， 即:kxt = Fp/yxt注意： 這里變形 yxt 是總切削力的三個分力 Fc、Fp、Ff（舊標(biāo)準(zhǔn)中為 Fz、 Fy、Fx）綜合 作用的結(jié)果。要向?qū)W生交代清楚引起 yxt 變化外力的含義。負剛度現(xiàn)象 （簡要介紹， 只向?qū)W生說明負剛度現(xiàn)象

33、產(chǎn)生的原因及對加工的影響） 若出現(xiàn) 變形方向與 Fp 方向不一致的情況，如 Fp 與 yxt 方向相反，工藝系統(tǒng)就處于負剛度狀態(tài) 。16 / 21?刀架系統(tǒng)在 Fp 力作用下引起同向變形 y（圖 a）；?在 Fc力作用下引起的變形 y與Fp方向相反（圖 b）。負剛度現(xiàn)象對保證加工質(zhì)量是不 利的，此時車刀的刀尖將扎入工件（扎刀）的外圓表面，引起刀具的破損和振動，應(yīng)盡量避 免。2系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度 工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定的。工藝 系統(tǒng)的總變形量為：yxt= yjc+ydj+yjj+ygjkxt=Fp/yxt, kjc= F p/yjc ， kdj= Fp/ydj , k j

34、j= Fp/y jj ， kgj= Fp/ygj 工藝系統(tǒng)剛度的一般式為：kxt= 1/（1/k jc+1/ kdj+1/ kj+1/ kgj）（71）若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度（即環(huán)節(jié)剛度） ，就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。 3機床部件的剛度及其特點 機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成的零部件多，各零部件之間有不同的 聯(lián)接和運動方式，因而機床部件的剛度問題就比較復(fù)雜。它的計算至今還沒有合適的方法， 需要通過實驗來測定。圖 4-18 是單向加載時車床剛度測定示意圖。主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表 2、3和 6 讀出。這種方法測得的 y方向位移是背向力 Fp 作用下引起的變形。圖 4 18圖 4 19

35、 車床刀架部件剛度的實測曲線 圖 4 19 為用實驗方法測得車床刀架部件剛度曲線，其特點為： 1）變形與作用力不是線性關(guān)系，表明部件的變形不純粹是彈性變形。 2）加載與卸載曲線不重合，表明在加載卸載值環(huán)中有能量損失。3）卸載后曲線不能回到原點。說明有殘留變形。4）部件的實際剛度遠比按實體可能估算的小。 造成部件剛度具有上述特點的原因主要有以下幾個方面： 連接表面間的接觸變形圖 4 20 連接表面間的接觸變形 薄弱零件本身的變形圖 4 21 機床部件剛度的薄弱環(huán)節(jié)18 / 21 間隙的影響 摩擦的影響 （二）工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響 1切削力大小變化對加工精度的影響 加工過程中，由于工件

36、的加工余量發(fā)生變化工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化， 使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。若毛坯 A 有橢圓形狀誤差（如右圖） 。 讓刀具調(diào)整到圖上雙點劃線位置，由圖可 知，在毛坯橢圓長軸方向上的背吃刀量為 ap1，短軸方向的背吃刀量為 ap2。由于背吃 刀量不同，切削力不同，工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的讓 刀變形也不同，對應(yīng)于 ap1 產(chǎn)生的讓刀為 y1， 對應(yīng)于 ap2 產(chǎn)生的讓刀為 y2,故加工出來的工 件 B 仍然存在橢圓形狀誤差。由于毛坯存在 圓度誤差 毛 ap1-ap2，因而引起了工件的圓 度誤差 工 y1 -y 2，且毛愈大， 工愈大，這 種現(xiàn)象稱為加工過程中的 毛坯誤差復(fù)映現(xiàn)象 。 工與 毛之比值 稱為誤差復(fù)映系數(shù)， 它是誤wm 稱為誤差復(fù)映系數(shù)， 1差復(fù)映程度的度量。尺寸誤差 （包括尺寸分散） 和形狀誤差都存在復(fù)映現(xiàn)象。 如果我們知道了某加工工序的 復(fù)映系數(shù)，就可以通過測量毛坯的誤差值來估算加工后工件的誤差值。討論： 增加走刀次數(shù) ,可減小誤差復(fù)映 ,提高加工精度 ,但生產(chǎn)率降低了。 提高工藝系統(tǒng)剛度，對減小誤差復(fù)映系數(shù)具有重要意義。 毛坯的各種形狀誤差（圓度、圓柱度、同軸度、平面度等）都