第七章機(jī)械加工精度

1、第七章第七章 機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度本章主要介紹以下內(nèi)容：本章主要介紹以下內(nèi)容：引言引言7.17.1機(jī)械加工精度的基本概念機(jī)械加工精度的基本概念 7.27.2影響機(jī)械加工精度的因素影響機(jī)械加工精度的因素 7.37.3加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 7.47.4提高加工精度的途徑提高加工精度的途徑 重點(diǎn)：重點(diǎn)：影響機(jī)械加工精度的因素, 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析難點(diǎn)：難點(diǎn)：加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 隨著機(jī)器速度、負(fù)載的增高以及自動化生產(chǎn)的需要，對機(jī)器性能的要求也不斷提高，因此保證機(jī)器零件具有更高的加工精度也越顯得重要。我們在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到和需要解決的工藝問題，多數(shù)也是加工精度問題。 研究機(jī)械加工精

2、度的目的研究機(jī)械加工精度的目的是研究加工系統(tǒng)中各種誤差的物理實(shí)質(zhì)，掌握其變化的基本規(guī)律，分析工藝系統(tǒng)中各種誤差與加工精度之間的關(guān)系，尋求尋求提高加工精度的途徑，以保征零件的機(jī)械加工質(zhì)量提高加工精度的途徑，以保征零件的機(jī)械加工質(zhì)量。返回返回7.17.1機(jī)械加工精度概述機(jī)械加工精度概述一、加工精度與加工誤差一、加工精度與加工誤差1 1、加工精度、加工精度是指零件加工后的實(shí)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。符合程度越高，加工精度越高。一般機(jī)械加工精度是在零件工作圖上給定的，其包括： 1 1） 零件的尺寸精度零件的尺寸精度：加工后零件的實(shí)際尺寸與零件理想尺寸相符的程度。 2 2）

3、 零件的形狀精度零件的形狀精度：加工后零件的實(shí)際形狀與零件理想形狀相符的程度。 3） 零件的位置精度零件的位置精度：加工后零件的實(shí)際位置與零件理想位置相符的程度。2 2、獲得加工精度的方法：、獲得加工精度的方法：1 1） 試切法：試切法：即試切-測量-再試切-直至測量結(jié)果達(dá)到圖紙給定要求的方法。2 2） 定尺寸刀具法：定尺寸刀具法：用刀具的相應(yīng)尺寸來保證加工表面的尺寸。3 3） 調(diào)整法：調(diào)整法：按零件規(guī)定的尺寸預(yù)先調(diào)整好刀具與工件的相對位置來保證加工表面尺寸的方法。4 4）自動控制法：）自動控制法：使用一定的裝置(自動測量或數(shù)字控制)，在工件達(dá)到要求尺寸時(shí)，自動停止加工。 3 3、加工誤差：、

4、加工誤差：實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工后的實(shí)零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。誤差。4 4、 誤差的敏感方向誤差的敏感方向： 加工誤差對加工精度影響加工誤差對加工精度影響最大的方向，為誤差的敏感方向。最大的方向，為誤差的敏感方向。 例如：車削外圓柱面，加工誤差敏感方向?yàn)橥鈭A的直徑方向。二、研究機(jī)械加工精度的方法二、研究機(jī)械加工精度的方法 因素分析法：因素分析法：通過分析、計(jì)算或?qū)嶒?yàn)、測試等方法，研究某一確定因素對加工精度的影響。一般不考慮其它因素的同時(shí)作用，主要是分析各項(xiàng)誤差主要是

5、分析各項(xiàng)誤差單獨(dú)的變化規(guī)律。單獨(dú)的變化規(guī)律。 統(tǒng)計(jì)分析法：統(tǒng)計(jì)分析法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對生產(chǎn)中一批工件的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正常進(jìn)行。主要是研究各項(xiàng)誤差綜合的變化規(guī)律，主要是研究各項(xiàng)誤差綜合的變化規(guī)律，只適合于大批、大量的生產(chǎn)條件。只適合于大批、大量的生產(chǎn)條件。三、原始誤差三、原始誤差 工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的工藝系統(tǒng)中凡是能直接引起加工誤差的因素都稱為因素都稱為原始誤差原始誤差。工藝系統(tǒng)的。工藝系統(tǒng)的原始誤差原始誤差主要有：主要有：1 1、加工前的誤差、加工前的誤差（加工原理誤差、調(diào)整誤（加工原理誤差、調(diào)整誤差、工藝系統(tǒng)誤差、定位誤差）差、工藝系統(tǒng)誤差、定位誤差

6、）2 2、加工過程中的誤差、加工過程中的誤差（工藝系統(tǒng)的受力變（工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差）起的加工誤差）3 3、加工后的誤差、加工后的誤差（工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引（工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及測量誤差）等。起的變形以及測量誤差）等。返回返回7.2 7.2 影響加工精度的因素影響加工精度的因素一、一、 加工前存在的誤差加工前存在的誤差（一）（一） 加工原理誤差：加工原理誤差： 定義：定義：由于采用近似的加工運(yùn)動或近似的刀具輪由于采用近似的加工運(yùn)動或近似的刀具輪廓所產(chǎn)生的加工誤差，為加工原理誤差。廓所產(chǎn)生的加工誤差，

7、為加工原理誤差。 （1） 采用近似的刀具輪廓形狀： 例如：模數(shù)銑刀銑齒輪。 （2） 采用近似的加工運(yùn)動： 例如：加工蝸桿時(shí)，由于蝸桿螺距Pg=m，而=3.1415926，是無理數(shù)，所以螺距值只能用近似值代替。因而，刀具與工件之間的螺旋軌跡是近似的加工運(yùn)動。（二）（二） 機(jī)床調(diào)整誤差：機(jī)床調(diào)整誤差： 機(jī)床調(diào)整：是指使刀具的切削刃與定位基準(zhǔn)保持機(jī)床調(diào)整：是指使刀具的切削刃與定位基準(zhǔn)保持正確位置的過程。正確位置的過程。（1 1） 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的調(diào)整誤差：進(jìn)給機(jī)構(gòu)的調(diào)整誤差：主要指進(jìn)刀位置誤差；（2 2） 定位元件的位置誤差定位元件的位置誤差：使工件與機(jī)床之間的位置不正確，而產(chǎn)生誤差；（3 3） 模板（或

8、樣板）的制造誤差模板（或樣板）的制造誤差：使對刀不準(zhǔn)確。（三）（三） 裝夾誤差：裝夾誤差： 定義：定義：工件在裝夾過程中產(chǎn)生的誤差，為裝夾誤差。 裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差 。 定位誤差定位誤差是指一批工件采用調(diào)整法加工時(shí)因定位不正確而引起的尺寸或位置的最大變動量。定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差造成。 夾緊誤差：夾緊誤差：如夾緊力忽大忽小引起的誤差。 （四）工藝系統(tǒng)誤差（四）工藝系統(tǒng)誤差 1 1、機(jī)床誤差、機(jī)床誤差 工件的加工精度在很大程度上取決于機(jī)床的精度。機(jī)床的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(dǎo)軌誤差和傳動鏈誤差。1 1）主軸回轉(zhuǎn)誤差）主軸回轉(zhuǎn)誤差 機(jī)

9、床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)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)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量。相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量。它可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式。 2 2）導(dǎo)軌誤差）導(dǎo)軌誤差 導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動的基準(zhǔn)。車床導(dǎo)軌的精度要求主要有以下三個(gè)方面：在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度；前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）。 a a） 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差：臥式車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差1將直

10、接反映在被加工工件表面的法線方向（加工誤差的敏感方向）上，對加工精度的影響最大。 b b） 導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差：臥式車床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差2，使刀尖運(yùn)動軌跡產(chǎn)生直線度誤差Z，由于是誤差非敏感方向，零件的加工誤差可忽略不計(jì)。 c)c)前后導(dǎo)軌存在平行度誤差（扭曲）前后導(dǎo)軌存在平行度誤差（扭曲） 刀架運(yùn)動時(shí)會產(chǎn)生擺動，刀尖的運(yùn)動軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。由圖可見，當(dāng)前后導(dǎo)軌有了扭曲誤差3之后，由幾何關(guān)系可求得y（H/B）3。d)d)導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差 ： 若車床若車床導(dǎo)軌導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面

11、內(nèi)有平行度與主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)有平行度誤差，車出的內(nèi)外圓柱面就產(chǎn)生錐度；誤差，車出的內(nèi)外圓柱面就產(chǎn)生錐度； 若車床若車床導(dǎo)軌導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線在垂直面內(nèi)有平行度與主軸回轉(zhuǎn)軸線在垂直面內(nèi)有平行度誤差，則圓柱面成雙曲線回轉(zhuǎn)體。誤差，則圓柱面成雙曲線回轉(zhuǎn)體。因是非誤差敏感方向，故可略。 除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。3 3）傳動鏈誤差）傳動鏈誤差 傳動鏈誤差傳動鏈誤差是指機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運(yùn)動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。 減少傳動鏈傳動誤差的措施：減少傳動鏈傳動誤差的措

12、施： 1） 減少傳動件的數(shù)目，縮短傳動鏈：傳動元件越少，傳動累積誤差就越小，傳動精度就越高。2）傳動比越小，傳動元件的誤差對傳動精度的影響就越?。禾貏e是傳動鏈尾端的傳動元件的傳動比越小，傳動鏈的傳動精度就越高。 二、二、 加工過程中存在的誤差加工過程中存在的誤差（一）工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差（一）工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1、基本概念（見P199） 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。 垂直作用于工件加工表面（加工誤差敏感方向加工誤差敏感方向）的徑向切削分力Fy與工藝系統(tǒng)在該方向上

13、的變形y之間的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度k k系系, k系=Fy/y 式中的變形y不只是由徑向切削分力Fy所引起，垂直切削分力Fz與走刀方向切削分力Fx也會使工藝系統(tǒng)在y方向產(chǎn)生變形，故y=yFx+yFy+yFz2 2、工件剛度、工件剛度 工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機(jī)床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。3 3、刀具剛度、刀具剛度 外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計(jì)。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力

14、學(xué)有關(guān)公式估算。 4 4、機(jī)床部件剛度、機(jī)床部件剛度 1 1）機(jī)床部件剛度）機(jī)床部件剛度 機(jī)床部件由許多零件組成，機(jī)床部件剛度迄今尚無合適的簡易計(jì)算方法，目前主要還是用實(shí)驗(yàn)方法來測定機(jī)床部件剛度。分析實(shí)驗(yàn)曲線可知，機(jī)床部件剛度具有以下特點(diǎn)：（1）變形與載荷不成線性關(guān)系；（2）加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形功；（3）第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點(diǎn)，這說明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到零；（4）機(jī)床部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比我們按

15、實(shí)體估算的要小。2 2）影響機(jī)床部件剛度的因素）影響機(jī)床部件剛度的因素 （1）結(jié)合面接觸變形的影響（2）摩擦力的影響（3）低剛度零件的影響（4）間隙的影響5 5、工藝系統(tǒng)剛度、工藝系統(tǒng)剛度 工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于其各組成部分剛度的倒數(shù)和。 工藝系統(tǒng)受力對加工精度的影響主要有以下幾種情況： 1) 1)由于切削過程中力作用位置變化引起的誤差由于切削過程中力作用位置變化引起的誤差 工藝系統(tǒng)的剛度隨受力點(diǎn)位置的變化而變化。 例如：用三爪卡盤夾緊工件車削外圓的加工， 隨懸壁長度的增加，剛度將越來越小。 2)2)由于切削力變化引起的誤差由于切削力變化引起的誤差 加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化、工件

16、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（如圖如圖）。讓刀具調(diào)整到圖上雙點(diǎn)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，短軸方向上的背吃刀量為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-y2，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)象毛坯誤差復(fù)映現(xiàn)象。工與毛之比值稱為誤差誤差復(fù)映系數(shù)復(fù)映系數(shù)，它是誤差復(fù)映程度的度量。

17、 尺寸誤差（包括尺寸分散）和形狀誤差都存在復(fù)尺寸誤差（包括尺寸分散）和形狀誤差都存在復(fù)映現(xiàn)象。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。3)3)由于夾緊變形引起的誤差由于夾緊變形引起的誤差 工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點(diǎn)選擇不當(dāng)，將引起工件變形，造成相應(yīng)的加工誤差。 6 6、減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑、減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑 由前面對工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應(yīng)提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。具體如下：1 1）提高工藝系統(tǒng)剛度）提高工藝系統(tǒng)剛度（1）提高工件和刀具的剛度，

18、減小刀具、工件的懸伸長度，以提高工藝系統(tǒng)的剛度；（2）減小機(jī)床間隙，提高機(jī)床剛度：采用預(yù)加載荷，使有關(guān)配合產(chǎn)生預(yù)緊力，而消除間隙。（3）采用合理的裝夾方式和加工方式2 2）減小切削力及其變化）減小切削力及其變化 合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對工件材料進(jìn)行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。 （二）工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差（二）工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差 工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的40%70%。 1 1、工藝系統(tǒng)的熱源、工藝系統(tǒng)的熱源內(nèi)部熱源和外部熱源內(nèi)部熱源和外部熱源 內(nèi)部熱源內(nèi)

19、部熱源：如系統(tǒng)內(nèi)部的摩擦熱（由軸承副、齒輪副等產(chǎn)生）、切削熱等； 外部熱源外部熱源：如外部環(huán)境溫度的變化、陽光輻射等。2 2、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差：、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差：1 1） 工件受熱變形：工件受熱變形： 工件受熱溫度升高后，熱伸長量L為： L=L L=Lt t 式中：為工件材料的熱膨脹系數(shù)； L為工件長度； t為工件的溫升。 例如：死頂尖裝夾工件時(shí)，熱變形將造成工件彎曲。在磨床上為消除熱變形的影響，而采用彈簧頂尖。 3 3、減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑、減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑1.1.減少發(fā)熱和隔離熱源減少發(fā)熱和隔離熱源 2.2.改善散熱條件改善散熱條件 3. 3.均衡溫均衡溫

20、度場度場 4.4.改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu) 5. 5. 保持工藝系統(tǒng)的熱平衡保持工藝系統(tǒng)的熱平衡 6.6.控制環(huán)境溫度控制環(huán)境溫度（三）（三） 刀具的磨損引起的誤差：刀具的磨損引起的誤差： 刀具在切削過程中，由于摩擦，刀具將產(chǎn)生磨損，使刀具尺寸發(fā)生變化，而造成加工誤差。三、三、 加工后存在的誤差：加工后存在的誤差：（一）工件殘余應(yīng)力引起的誤差（一）工件殘余應(yīng)力引起的誤差1.1.基本概念基本概念 沒有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力，稱為殘殘余應(yīng)力余應(yīng)力（又稱內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力）。 工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從

21、而使工件喪失原有的加工精度。 絲杠一類的細(xì)長軸經(jīng)過車削以后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，產(chǎn)生彎曲，如圖示如圖示。 冷校直就是在原有變形的相反方向加力冷校直就是在原有變形的相反方向加力F F，使工件向反方向彎曲，產(chǎn)生塑性變形，以達(dá)到使工件向反方向彎曲，產(chǎn)生塑性變形，以達(dá)到校直的目的。校直的目的。 3 3、減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑、減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑 改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件時(shí)，盡量做到壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對稱，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。 增設(shè)消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序增設(shè)消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序 合理安排工藝過程合理安排工藝過程粗加工和精加工宜分階段進(jìn)行，使工件在粗加工后有一定的時(shí)間來松弛內(nèi)

22、應(yīng)力。（二）（二） 測量誤差：測量誤差：1、量具本身的制造誤差；2、測量條件引起的誤差： 1） 冷卻后測量與加工后馬上測量尺寸有變化； 2） 測量力的變化也引起測量尺寸的變化。返回返回7.3 7.3 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析而實(shí)際生產(chǎn)中影響加工精度是多因素的、是錯(cuò)綜復(fù)雜的。用單因素估算法去分析因果關(guān)系是難以說明的。為此，生產(chǎn)中常采用統(tǒng)計(jì)分析法，通過對一批工件進(jìn)行檢查測量，將所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，找出誤差分布與變化的規(guī)律，從而找出解決問題的途徑。 前面對影響加工精度的各種主要因素進(jìn)行了討論，從分析方法上來講，這是屬于局部的、單因素的。一、一、 加工誤差的分類加工誤差的分類 加工

23、誤差按其性質(zhì)的不同，可分為系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差和隨機(jī)誤差（也稱偶然誤差）。1 1、 系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差： 包括常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差 。（1 1） 常值系統(tǒng)誤差：常值系統(tǒng)誤差： 定義：定義：在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變或基本不變的系統(tǒng)誤差，稱為常值系統(tǒng)誤差。 例如：例如：如鉸刀的直徑偏大0.02mm，加工后一批孔的尺寸也都偏大0.02mm。特點(diǎn)特點(diǎn)：與加工（順序）時(shí)間無關(guān)；預(yù)先可以估計(jì)；較易完全消除；不會引起工件尺寸波動（常值系統(tǒng)誤差對于同批工件的影響是一致的，不會引起各工件之間的差異）；不影響尺寸分布曲線形狀。（2 2） 變值系統(tǒng)誤差：變值系統(tǒng)誤差： 定義

24、：定義：在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差，稱為變值系統(tǒng)誤差。 例如：例如：刀具的正常磨損引起的加工誤差，其大小隨加工時(shí)間而有規(guī)律地變化，屬于變值系統(tǒng)誤差。特點(diǎn)特點(diǎn)：與加工（順序）時(shí)間有關(guān)；預(yù)先可以估計(jì)；較難完全消除；會造成工件尺寸的增大或減小（變值系統(tǒng)誤差雖然會引起同批工件之間的差異，但是按照一定的規(guī)律而依次變化的，不會造成忽大忽小的波動）；影響尺寸分布曲線形狀。 注意注意1 1：工藝系統(tǒng)的熱變形，在溫升過程中，一般工藝系統(tǒng)的熱變形，在溫升過程中，一般將引起變值系統(tǒng)誤差，在達(dá)到熱平衡后，則又引起常將引起變值系統(tǒng)誤差，在達(dá)到熱平衡后，則又引起常值系統(tǒng)誤差。值系

25、統(tǒng)誤差。2 2、 隨機(jī)誤差：隨機(jī)誤差： 定義：定義：在連續(xù)加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向是無規(guī)則地變化著的，這樣的誤差稱為隨機(jī)誤差。 例如：例如：毛坯誤差的復(fù)映、定位誤差、夾緊誤差（夾緊力時(shí)大時(shí)小）、工件內(nèi)應(yīng)力等因素都是變化不定的，都是引起隨機(jī)誤差的原因。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：預(yù)先不能估計(jì)到；較難完全消除，只能減小到最小限度；工件尺寸忽大忽小，造成一批工件的尺寸分散。 注意注意2 2：隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的劃分也不是絕對的，隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的劃分也不是絕對的，它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。 例如：加工一批零件時(shí)，如果是在機(jī)床一次調(diào)整中完成的，則機(jī)床的調(diào)整誤差引起常值系統(tǒng)誤

26、差；如果是經(jīng)過若干次調(diào)整完成的，則調(diào)整誤差就引起隨機(jī)誤差了。 注意注意3 3：誤差性質(zhì)不同，解決的途徑也不同。：誤差性質(zhì)不同，解決的途徑也不同。 對于常值系統(tǒng)誤差，若能掌握其大小和方向。就可以通過調(diào)整消除； 對于變值系統(tǒng)誤差，若能掌握其大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律，則可通過自動補(bǔ)償消除； 唯對隨機(jī)誤差，只能縮小它們的變動范圍，而不唯對隨機(jī)誤差，只能縮小它們的變動范圍，而不可能完全消除?？赡芡耆?。二、二、 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 常用的統(tǒng)計(jì)分析法有兩種：分布曲線法和點(diǎn)圖法。（一）（一） 分布曲線法分布曲線法1 1、 實(shí)際分布曲線（直方圖）：實(shí)際分布曲線（直方圖）：1 1）樣本和樣

27、本容量：）樣本和樣本容量： 樣本：樣本：采用調(diào)整法成批加工某種零件，隨機(jī)抽取其中一定數(shù)量（50100）進(jìn)行測量，抽取的這批零件稱為樣本。 樣本容量樣本容量：樣本的件數(shù)稱為樣本容量。用n表示。2 2）尺寸分散與尺寸分散范圍：）尺寸分散與尺寸分散范圍： 由于隨機(jī)誤差和變值系統(tǒng)誤差的存在，這些零件加工尺寸的實(shí)際數(shù)值是各不相同的，這種現(xiàn)象稱為尺尺寸分散寸分散。 樣本尺寸的最大值Xmax與最小值Xmin之差，稱為尺尺寸分散范圍寸分散范圍。3 3）分組及組距）分組及組距d d： 將樣本尺寸按大小順序排列，分成k組，則組距d為：d=（Xmax-Xmin）/k， 分組數(shù)k的選定表如下：4 4）頻數(shù)）頻數(shù)m m

28、：同一尺寸間隔的零件數(shù)量，稱為頻數(shù)，用m表示。5 5）頻率）頻率f f：頻數(shù)m與樣本容量n之比，稱為頻率。用f表示。 即：f=m/n6 6）實(shí)際分布曲線（直方圖）：）實(shí)際分布曲線（直方圖）： 以工件尺寸（或誤差）為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)或頻率作縱坐標(biāo)，即可作出該批零件加工尺寸的等寬直方圖。再連接直方圖中每一直方寬度的中點(diǎn)(組中值)得到一條折線，即實(shí)際分布曲線。2 2、 正態(tài)分布曲線：正態(tài)分布曲線：實(shí)踐和理論分析表明，當(dāng)用調(diào)整實(shí)踐和理論分析表明，當(dāng)用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，其尺寸誤差是由很多相互獨(dú)立的法加工一批工件時(shí)，其尺寸誤差是由很多相互獨(dú)立的因素綜合作用的結(jié)果，如果其中沒有一個(gè)因素起決定因素綜合作用的

29、結(jié)果，如果其中沒有一個(gè)因素起決定作用，則加工后零件的尺寸分布服從正態(tài)分布曲線作用，則加工后零件的尺寸分布服從正態(tài)分布曲線( (又又稱高斯曲線稱高斯曲線) ) （1 1）正態(tài)分布的曲線方程：）正態(tài)分布的曲線方程：式中 Y正態(tài)分布的概率密度； 正態(tài)分布曲線的均值； 正態(tài)分布曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差(均方根偏差) （2）正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)：）正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)：1）均值）均值決定正態(tài)分布曲線的中心位置，且在其左右決定正態(tài)分布曲線的中心位置，且在其左右對稱對稱。當(dāng)X=時(shí)，是曲線Y的最大值。在X=處曲線有拐點(diǎn)；曲線以X軸為漸近線，曲線成鐘形。2）標(biāo)準(zhǔn)偏差）標(biāo)準(zhǔn)偏差是決定曲線形狀的參數(shù)。是決定曲線形狀的參數(shù)。值增大

30、，則Ymax減小，曲線將趨于平坦，尺寸分散性越大；相反，值越小，則曲線瘦高，尺寸分散性越小。故值表明了一批工件加工精度的高低(值小，值小，Ymax值大，加工精度高值大，加工精度高)。3）分布曲線下所包含的全部面積代表一批加工零件，）分布曲線下所包含的全部面積代表一批加工零件，即即100%零件的實(shí)際尺寸都在這一分布范圍內(nèi)。零件的實(shí)際尺寸都在這一分布范圍內(nèi)。 如圖中，C點(diǎn)代表規(guī)定的最小極限尺寸Xmin，CD代表零件的公差帶，在曲線下面C、D兩點(diǎn)之間的面積代表加工零件的合格率。曲線下面其余部分的面積則為廢品率。 在加工外圓時(shí)，圖上左邊無陰影線部分相當(dāng)于不可修復(fù)的廢品，右邊的無陰影線部分則為可修復(fù)的廢

31、品；加工內(nèi)孔情況如何？對于正態(tài)分布曲線來說，由對于正態(tài)分布曲線來說，由到到X曲線下的面積由曲線下的面積由下式?jīng)Q定：下式?jīng)Q定：當(dāng)X-=3時(shí)，則：2A=0.9973=99.73%，即工件尺寸在3以外的頻率只占0.27，可以忽略不計(jì)。因此，一般都取正態(tài)分布曲線的分散范圍為土因此，一般都取正態(tài)分布曲線的分散范圍為土33。所以，若工件公差為 ，則 若分布中心與公差帶中心重合，則不產(chǎn)若分布中心與公差帶中心重合，則不產(chǎn)生廢品的條件是生廢品的條件是66，反之便有廢品產(chǎn)生。，反之便有廢品產(chǎn)生。廢品率：廢品率：Q Q廢廢=0.5-A=0.5-A 若分布中心與公差帶中心不重合，則不若分布中心與公差帶中心不重合，則不

32、產(chǎn)生廢品的條件為：產(chǎn)生廢品的條件為：66十十2 2常常 用有限的樣本平均值X和樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差S作為理論均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值。其計(jì)算計(jì)算公式如下公式如下：式中式中X工件的尺寸；工件的尺寸；樣本平均值樣本平均值,即工件的平均尺寸；即工件的平均尺寸；Xi第第i個(gè)工件的尺寸；個(gè)工件的尺寸；S樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差，其值表示工件尺寸的樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差，其值表示工件尺寸的分散程度；分散程度；n樣本容量。樣本容量。3 3、 分布曲線的應(yīng)用分布曲線的應(yīng)用1 1） 判別加工誤差的性質(zhì)判別加工誤差的性質(zhì) 實(shí)際分布曲線與正態(tài)分布曲線基本相符，說明加工過程中沒有變； 根據(jù)平均值X是否與公差帶中心重合，來判斷是否存在常：平均值X與公

33、差帶中心重合，說明不存在常；平均值X與公差帶中心不重合，說明存在常。 常僅影響平均值X，即只影響分布曲線的位置。 符合正態(tài)分布；6；且尺寸分布中心與公差帶中心重合。 說明：加工條件正常、系幾乎不存在，隨小，加工過程中無廢品出現(xiàn)，工序精度滿足要求。 符合正態(tài)分布；符合正態(tài)分布；66；但尺寸分布中心與公差帶中；但尺寸分布中心與公差帶中心不重合，存在心不重合，存在常。常。 說明：說明：變幾乎不存在，變幾乎不存在，隨小，有突出的隨小，有突出的常存在。常存在。它主要是由于刀具安裝調(diào)整不準(zhǔn)而造成的。在這種情況下，它主要是由于刀具安裝調(diào)整不準(zhǔn)而造成的。在這種情況下，即使出現(xiàn)了廢品也是可以通過調(diào)整加以避免的即

34、使出現(xiàn)了廢品也是可以通過調(diào)整加以避免的( (調(diào)整刀具起始調(diào)整刀具起始加工位置，消除加工位置，消除常常) )。 符合正態(tài)分布，符合正態(tài)分布，66，且尺寸分布中心與公差帶中，且尺寸分布中心與公差帶中心不重合。心不重合。 說明：說明：變幾乎不存在，存在突出的變幾乎不存在，存在突出的常，常，隨較大。隨較大。即使通過刀具調(diào)整消除了即使通過刀具調(diào)整消除了常，也不能完全避免廢品的產(chǎn)生。常，也不能完全避免廢品的產(chǎn)生。工序精度不能滿足工件加工精度的要求。應(yīng)換用一種比現(xiàn)用工序精度不能滿足工件加工精度的要求。應(yīng)換用一種比現(xiàn)用工序更精密的加工方法來完成加工工序更精密的加工方法來完成加工( (即減小工序即減小工序值值)

35、 )。例如。例如將車削加工換成磨削加工，將擴(kuò)孔加工換成鉸孔等。將車削加工換成磨削加工，將擴(kuò)孔加工換成鉸孔等。 實(shí)際分布曲線不符合正態(tài)分布時(shí)，如出現(xiàn)的實(shí)際分布曲線不符合正態(tài)分布時(shí)，如出現(xiàn)的分布曲線呈分布曲線呈平頂分布、雙峰分布或偏態(tài)分布平頂分布、雙峰分布或偏態(tài)分布時(shí)，時(shí)，說明加工過程中有突出的說明加工過程中有突出的變存在。變存在。 平頂分布平頂分布 在影響機(jī)械加工中的諸多誤差因素中，如果刀具線性磨損的影響顯著，則工件的尺寸誤差將呈現(xiàn)平頂分布。平頂誤差分布曲線可以看成是隨時(shí)間而平移的眾多正態(tài)誤差分布曲線組合的結(jié)果。 雙峰分布雙峰分布 同一工序的加工內(nèi)容中，由兩臺機(jī)床來同時(shí)完成，由于這兩臺機(jī)床的調(diào)整

36、尺寸不盡相同，兩臺機(jī)床的精度狀態(tài)也有差異，若將這兩臺機(jī)床所加工的工件混在一起，則工件的尺寸誤差就呈雙峰分布。 偏態(tài)分布偏態(tài)分布 在用試切法車削軸徑或孔徑時(shí)，由于操作者為了盡量避免產(chǎn)生不可修復(fù)的廢品，主觀地(而不是隨機(jī)地)使軸頸加工得寧大勿小，則它們得尺寸誤差就呈偏態(tài)分布。2 2） 確定工藝能力及其等級確定工藝能力及其等級）工藝能力：）工藝能力：是指工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，加工誤差正常波動的幅度。 例如：加工尺寸服從正態(tài)分布時(shí)，其尺寸分散范圍應(yīng)是6，所以工藝能力就是6。）工藝能力等級：）工藝能力等級：以工藝能力系數(shù)Cp來表示，Cp代表了工藝能滿足加工精度的程度。 其值按下式計(jì)算：Cp =/6Cp =

37、/6 式中：為工件尺寸公差。 根據(jù)工藝能力系數(shù)的大小，將工藝能力分成5級，其值見教材其值見教材P209P209。 注：一般情況下，工藝能力不應(yīng)低于二級。1.Cp1.67為特級，說明工藝能力過高，不一定經(jīng)濟(jì)； 2.1.67Cp2.1.67Cp1.331.33為一級，說明工藝能力足夠，可以為一級，說明工藝能力足夠，可以允許一定的波動；允許一定的波動； 3.1.33CP1.00為二級，說明工藝能力勉強(qiáng)，必須密切注意； 4.1.00Cp0.67為三級，說明工藝能力不足，可能出少量不合格品； 5.Cp0.67為四級，說明工藝能力不行，必須加以改進(jìn)。實(shí)測結(jié)果分析：實(shí)測結(jié)果分析：部分工件的尺寸超出了公差范圍

38、，有17.47%的廢品（實(shí)際分布曲線圖中陰影部分）。但這批工件的分散范圍0.012mm比公差帶0.015mm小，也就是說實(shí)際加工能力比圖紙要求的要高，只是由于有常0.0054的存在而產(chǎn)生廢品。 如果能夠設(shè)法將分散中心調(diào)整到公差范圍中心（見上圖紅色曲線），（見上圖紅色曲線），工件就完全合格。由于鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。所以具體的調(diào)整方法是將鏜刀的伸出量調(diào)短些，提高鏜刀桿剛度，以減少鏜刀受力變形產(chǎn)生的加工誤差。3.3.分布曲線法存在的問題分布曲線法存在的問題 分布曲線法屬于事后分析，不能在加工過程中防止廢品的產(chǎn)生； 不能把變和隨區(qū)分出來； 費(fèi)時(shí)、不經(jīng)濟(jì)

39、。 采用點(diǎn)圖法可以彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)。（二）工藝過程的點(diǎn)圖分析（二）工藝過程的點(diǎn)圖分析 點(diǎn)圖分析法所采用的樣本是順序小樣本順序小樣本，即每隔一定時(shí)間抽取樣本容量n510的一個(gè)小樣本，計(jì)算出各小樣本的算術(shù)平均值算術(shù)平均值X和極差極差R。1.點(diǎn)圖法的幾種形式1)1)單件點(diǎn)圖單件點(diǎn)圖 是按加工順序逐個(gè)地測量一批工件的尺寸，以工件的加工順序號碼為橫坐標(biāo)，以工件尺寸(尺寸誤差或形位誤差)作為縱坐標(biāo)而繪制出的一種點(diǎn)圖。單件點(diǎn)圖反映了零件加工尺寸的變化與加工順序(或加工時(shí)間)的關(guān)系。(2)(2)分組點(diǎn)圖分組點(diǎn)圖 是將一批零件依次按每M個(gè)為一組進(jìn)行分組，以橫坐標(biāo)代表分組順序號，以縱坐標(biāo)代表零件的實(shí)際尺寸而繪制出的點(diǎn)圖。分組點(diǎn)圖的長度跟單件點(diǎn)圖相比大為縮短，從中能看出各個(gè)瞬間的尺寸分散情況。(3)X(3)X點(diǎn)圖點(diǎn)圖 是以分組順序號為橫坐標(biāo)，以每組零件的平均尺寸X為縱坐標(biāo)繪制的。它能看出工件尺寸平均值的變化趨勢(突出了變變的影響)。(4)