第一機(jī)械加工精度

第一機(jī)械加工精度第一頁，共九十五頁，2022年，8月28日認(rèn)識機(jī)械制造機(jī)械制造是一門有著悠久歷史的學(xué)科，是國家建設(shè)和社會發(fā)展的支柱學(xué)科之一。傳統(tǒng)機(jī)械制造指機(jī)械加工。如今機(jī)械制造已發(fā)展成集機(jī)械、電子、光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、激光學(xué)、管理學(xué)等最新成就為一體的新興技術(shù)。第二頁，共九十五頁，2022年，8月28日

1工藝是一種人為規(guī)定的使事物按照一定的規(guī)律、次序和方法進(jìn)行演變的過程。

2機(jī)械制造工藝使各種原材料、半成品成為機(jī)械產(chǎn)品的過程。

3機(jī)械制造工藝學(xué)的研究對象（1）科學(xué)地、最優(yōu)地生產(chǎn)各種機(jī)械裝備、機(jī)械產(chǎn)品。（2）在機(jī)械制造(廣義機(jī)械制造包括：鑄造、鍛、焊、熱處理、機(jī)械加工、機(jī)械裝配）過程中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗地生產(chǎn)機(jī)械裝備的原理和方法。

課程研究的對象第三頁，共九十五頁，2022年，8月28日

4本課程的任務(wù)

（1）掌握工藝的基本理論、工藝規(guī)程制定的原則、步驟和方法，能結(jié)合具體條件制定出工藝上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的工藝規(guī)程；（2）了解影響加工質(zhì)量的各項(xiàng)因素，學(xué)會分析加工質(zhì)量的方法；（3）掌握機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的原理和方法；（4）了解當(dāng)前制造技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生分析、總結(jié)實(shí)際生產(chǎn)中的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，吸收國內(nèi)外新技術(shù)、新工藝和新方法，并應(yīng)用于解決實(shí)際問題的能力；（5）培養(yǎng)學(xué)生對具體工藝問題進(jìn)行綜合分析和試驗(yàn)的能力，并能針對具體零件提出保證或改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品成本的工藝路線。

課程的任務(wù)第四頁，共九十五頁，2022年，8月28日課程的特點(diǎn)

現(xiàn)場實(shí)踐性

分析對比性

技術(shù)測量性

結(jié)構(gòu)工藝性

第五頁，共九十五頁，2022年，8月28日參考文獻(xiàn)1孫正烈，機(jī)械制造工藝學(xué).中國地質(zhì)大學(xué)2汪太平，機(jī)械制造基礎(chǔ)，安徽工程科技學(xué)院2王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué).哈爾濱工業(yè)大學(xué)3王先逵，機(jī)械制造工藝學(xué)，清華大學(xué)4候書林，機(jī)械制造基礎(chǔ)，北京大學(xué)5李旦，機(jī)床專用夾具圖冊，哈爾濱工業(yè)大學(xué)6趙家齊，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，機(jī)械工業(yè)出版社7李旦，機(jī)械制造工藝學(xué)試題精選與答題技巧，哈爾濱工業(yè)大學(xué)8中國第一汽車集團(tuán)公司生產(chǎn)實(shí)習(xí)教程，哈爾濱工業(yè)大學(xué)第六頁，共九十五頁，2022年，8月28日第1章加工精度1.1加工精度概述1.2工藝系統(tǒng)幾何誤差及原理誤差1.3工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差1.4工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差1.5工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差1.6提高加工精度的工藝措施1.7加工誤差的綜合分析第七頁，共九十五頁，2022年，8月28日1.1加工精度概述

1.1.1加工精度與加工質(zhì)量

1.1.2獲得加工精度的方法

1.1.3研究加工精度的方法

1.1.4加工誤差的來源第1章加工精度第八頁，共九十五頁，2022年，8月28日

1加工精度與加工誤差

加工精度：零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符合程度。

加工誤差：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。

2質(zhì)量內(nèi)容

(1)設(shè)計(jì)質(zhì)量

(2)制造質(zhì)量

(3)服務(wù)質(zhì)量

1.1.1加工精度與加工質(zhì)量返回第1章加工精度第九頁，共九十五頁，2022年，8月28日

1獲得尺寸精度的方法

（1）試切法（圖1-1）：邊加工邊測量，直到達(dá)到加工精度要求。

①

多次走刀、停車、測量，生產(chǎn)率低。

②

加工精度取決于操作者水平，用于單件小批生產(chǎn)。（2）調(diào)整法（圖1-2）：也叫定程法，先用試切法或用樣板、樣件、對刀元件等確定刀具、夾具與工件之間的位置。

①

安裝、加工簡單，生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量易于保證。

②

對操作者技術(shù)水平要求不高，用于大批量生產(chǎn)。1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-1試切法返回1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-2調(diào)整法1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日（3）定尺寸刀具法（圖1-3）采用一定精度的定尺寸刀具進(jìn)行加工。工件精度取決于刀具本身的精度。（4）自動獲得法（自動測量法）（圖1-4）

①

把檢測、調(diào)整、切削等機(jī)構(gòu)組成一個(gè)系統(tǒng),控制工件尺寸。

②

數(shù)字控制把進(jìn)刀量、工作臺位移量數(shù)字脈沖化，以信號控制切削過程?？膳c流水線、自動線配合，加工精度與生產(chǎn)率高。1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-3定尺寸刀具法

返回1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-4數(shù)字控制示意圖

1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日

2獲得形狀精度的方法

（1）軌跡法:依靠刀具與工件之間的相對運(yùn)動軌跡獲得工件的形狀。如車外圓、車錐體（圖1-5）、刨削、端銑、靠模仿形加工等。

圖1-5軌跡法車錐體圖1-6用成形車刀車球面1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度（2）成形法:利用刀具刃口形狀獲得工件的形狀精度。如利用成形車刀車球面（圖1-6），利用成形刨刀刨工件的成形面，拉削成形面，切螺紋等。

第十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日

（3）展成法:利用刀具與工件之間嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動形成的包絡(luò)線形成工件的形狀。如滾齒、插齒等，見圖1-7。圖1-7展成法加工齒輪1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日

（1）一次安裝法

一次安裝中把位置精度要求高的表面加工出來，見圖1-8。

3獲得位置精度的方法圖1-8一次安裝法

1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-9多次安裝法

（2)多次安裝法

在多次安裝中完成各個(gè)表面的加工，如圖1-9所示。返回1.1.2獲得加工精度的方法第1章加工精度第十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日

1誤差因素分析法

利用因果圖進(jìn)行測試、分析、計(jì)算，找出導(dǎo)致誤差的主要因素。如圖1-10所示。

2統(tǒng)計(jì)分析法

(1)分布曲線法一批工件加工完后進(jìn)行測量，利用測量數(shù)據(jù)作出分布曲線，對加工精度進(jìn)行分析，求出合格率和廢品率及中心偏移量，見圖1-11。

(2)點(diǎn)圖法邊加工、邊間歇抽樣檢測，以抽樣組平均尺寸為縱座標(biāo)，以組序號為橫座標(biāo)作出工件尺寸的分布點(diǎn)，可建立無廢品系統(tǒng)，見圖1-12

。1.1.3研究加工精度的方法第1章加工精度圖1-11分布曲線法

第二十頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-10誤差因素分析法

第1章加工精度1.1.3研究加工精度的方法返回第二十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日第1章加工精度1.1.3研究加工精度的方法圖1-12點(diǎn)圖法

第二十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日（1）

找出主要致差因素后，可按下式進(jìn)行合成求出系統(tǒng)綜合誤差：（2）當(dāng)各個(gè)因素呈現(xiàn)函數(shù)關(guān)系時(shí)可對各誤差因素求偏導(dǎo)數(shù)，以全微分表示誤差的關(guān)系：

3誤差合成計(jì)算公式1.1.3研究加工精度的方法第1章加工精度返回第二十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日

1產(chǎn)品的制造過程

（圖1-13）

2十大原始誤差：在機(jī)械加工中，機(jī)床、夾具、刀具和工件組成了工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差稱為原始誤差。歸納起來可分為十大誤差：加工原理誤差；工件安裝誤差；機(jī)床制造誤差與磨損；夾具誤差；刀具制造誤差與磨損；工藝系統(tǒng)受力變形；工藝系統(tǒng)受熱變形；工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形；度量誤差；調(diào)整誤差。1.1.4加工誤差的來源第1章加工精度返回第二十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日第1章加工精度1.1.4加工誤差的來源圖1-13產(chǎn)品的制造過程返回第二十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日1.2工藝系統(tǒng)幾何誤差及原理誤差

1.2.1原理誤差

1.2.2機(jī)床幾何誤差

1.2.3工藝系統(tǒng)其它幾何誤差第1章加工精度第二十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日

例1銑制齒輪（圖1-14）

模數(shù)銑刀銑齒輪時(shí)，齒形是基圓半徑的函數(shù)，同模數(shù)，齒數(shù)不同，漸開線形狀也不一樣。實(shí)際中不可能實(shí)現(xiàn)每種模數(shù)、每種齒數(shù)都有對應(yīng)的銑刀。圖1-14銑制齒輪1.2.1原理誤差第1章加工精度

利用近似的加工運(yùn)動或近似的刀具輪廓進(jìn)行加工，形成的誤差稱為原理誤差，又稱理論誤差。

第二十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日

例2滾切齒輪（圖1-15）

漸開線齒形理想表面為連續(xù)的漸開線，滾刀刀齒不連續(xù)齒形實(shí)際上是一系列的折線組成的。圖1-15滾切齒輪1.2.1原理誤差第1章加工精度第二十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日

例3車制蝸桿（圖1-16)

在車床上車制蝸桿時(shí)，機(jī)床掛輪比：i=i1*i2*i3=P/T=πm/T

其中：P—工件蝸桿導(dǎo)程

m—蝸輪模數(shù)

T—車床絲桿螺距圖1-16車制蝸桿返回1.2.1原理誤差第1章加工精度第二十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-17機(jī)床幾何誤差分類機(jī)床幾何誤差機(jī)床傳動鏈誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床導(dǎo)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(dǎo)軌的平行度內(nèi)聯(lián)傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運(yùn)動誤差1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第三十頁，共九十五頁，2022年，8月28日

1機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動誤差

（1）主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動誤差的概念

理想回轉(zhuǎn)中心：在主軸的任一截面，主軸回轉(zhuǎn)時(shí)只有一點(diǎn)速度始終為零。瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心：主軸在實(shí)際回轉(zhuǎn)過程中，在一個(gè)位置或某時(shí)刻的回轉(zhuǎn)中心，稱為瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心。主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動誤差：主軸的瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線在規(guī)定測量平面內(nèi)的變動量。1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度圖1-18主軸回轉(zhuǎn)中心與主軸回轉(zhuǎn)精度第三十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日

端面跳動（軸向漂移）——瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的軸向運(yùn)動。影響端面形狀和軸向尺寸精度。

徑向跳動（徑向漂移）——瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線始終平行于平均回轉(zhuǎn)軸線方向的徑向運(yùn)動。影響圓柱面的精度。

角度擺動（角向漂移）——瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線成一傾斜角度，但其交點(diǎn)位置固定不變的運(yùn)動。影響圓柱面與端面加工精度。

注意：實(shí)際中常是這幾種誤差的合成。（2）主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動誤差的形式

1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度圖1-19主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動誤差a軸向漂移b徑向漂移c角向漂移第三十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日

工件回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類誤差敏感方向不變鏜床

車床加工時(shí)誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化（3）主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第三十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日

車床加工：工件回轉(zhuǎn)刀具移動

圖1-20車削時(shí)純徑向跳動對加工精度的影響①主軸的純徑向跳動對車削和鏜削加工精度的影響1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第三十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日AARφOm11，AcosφO234ORsinφ(A+R）cosφ

圖1-21鏜孔時(shí)純徑向跳動對加工精度的影響鏜削加工：鏜刀回轉(zhuǎn)工件不轉(zhuǎn)1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第三十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日②軸向竄動對車、鏜削加工精度影響圖1-22軸向竄動對端面的影響圖1-23螺距誤差

加工端面時(shí)，會使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。另外主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動一次，使得切出的端面產(chǎn)生平面度誤差，見圖1-22。當(dāng)加工螺紋時(shí)，會產(chǎn)生螺距誤差，見圖1-23。

1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第三十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體），車端面：產(chǎn)生平面度誤差，鏜孔時(shí)：由于主軸的純角度擺動使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺導(dǎo)軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，見圖1-24所示。

圖1-24主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度③角度擺動對車、鏜削加工精度影響第三十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日主軸的誤差軸承的誤差軸承的間隙與軸承配合零件的誤差主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等（4）影響主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動誤差的主要因素不同類型的機(jī)床，影響因素也不相同（5）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施①

提高主軸部件的制造精度提高軸承的回轉(zhuǎn)精度選用高精度的滾動軸承采用高精度的多油楔動壓軸承采用高精度的靜壓軸承提高軸承組件的接觸剛度提高箱體支承孔的加工精度主軸軸頸的加工精度與軸承相配合表面的加工精度1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第三十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日

②

對滾動軸承進(jìn)行預(yù)緊：可消除間隙；增加軸承剛度；均化滾動體的誤差。③

使主軸的回轉(zhuǎn)精度不反映到工件上：兩個(gè)固定頂尖支承，工件的回轉(zhuǎn)精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差，如圖1-25。又如圖1-26鏜孔時(shí)把誤差轉(zhuǎn)移到鏜模上。圖1-25用固定頂尖支承磨外圓圖1-26用鏜模鏜孔1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第三十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日ΔYΔYoDΔR水平面導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度圖1－27導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差

2機(jī)床導(dǎo)軌誤差

（1）機(jī)床導(dǎo)軌誤差的各種形式①導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響

△R=△y

1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第四十頁，共九十五頁，2022年，8月28日垂直平面導(dǎo)軌垂直面直線度ΔZΔRΔZ圖1－28導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差DRD/2②導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差設(shè)：△Z=△Y=0.01mm，R=50mm，法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差△R=△Y=0.01mm,切向原始誤差產(chǎn)生的加工誤差△R≈△Z2/d=0.000001mm此值完全可以忽略不計(jì)。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。第1章加工精度第四十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日結(jié)論：原始誤差引起工件相對于刀具產(chǎn)生相對位移。如平面磨床，龍門刨床及銑床等，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差會引起工件相對砂輪（刀具）產(chǎn)生法向位移（誤差敏感方向），對加工精度有直接影響；如在切向方向（誤差非敏感方向），可忽略不計(jì)。1－刨刀2－工件3－工作臺4－床身導(dǎo)軌圖1-29龍門刨床導(dǎo)軌垂直面內(nèi)直線度誤差1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第四十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日第1章加工精度1.2.2機(jī)床幾何誤差③前后導(dǎo)軌平行度誤差使車床溜板在沿床身移動時(shí)發(fā)生偏斜，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）圖1-30車床導(dǎo)軌扭曲對工件形狀精度影響圖1-30車床前后導(dǎo)軌扭曲產(chǎn)生了加工誤差△y：

△y≈H△/B車床H≈2B/3，外圓磨床H≈B，因此該項(xiàng)原始誤差△對加工精度的影響很大。第四十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日水平面不平行

垂直面內(nèi)不平a車成錐體

b車成雙曲線體圖1-31車削時(shí)導(dǎo)軌誤差對工件的影響導(dǎo)軌與主軸不平行

1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第四十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日

機(jī)床導(dǎo)軌的形狀很多，如矩形、三角形、燕尾形等；導(dǎo)軌的組合形式也很多，如雙矩形、雙三角形、矩形與三角形等，見圖1-32。（2）提高機(jī)床導(dǎo)軌精度的措施

圖1-32導(dǎo)軌形狀和組合形式

1.2.2機(jī)床幾何誤差①選擇合理導(dǎo)軌形狀和組合形式第1章加工精度②提高機(jī)床導(dǎo)軌的制造精度和配合件接觸精度。③均化誤差、防止導(dǎo)軌磨損，如圖1-33靜壓導(dǎo)軌或貼塑導(dǎo)軌（聚四氟乙烯）。圖1-33靜壓導(dǎo)軌第四十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日

3機(jī)床傳動鏈誤差

（1）機(jī)床的傳動鏈誤差的影響

保持工件與刀具嚴(yán)格的運(yùn)動關(guān)系，嚴(yán)格控制傳動鏈?zhǔn)啄┒思南鄬\(yùn)動誤差，特別是末端件的精度。如車螺紋、銑螺旋槽、滾齒、插齒等。1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第四十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日例如：在車床上加工絲桿，若第一齒輪有轉(zhuǎn)角誤差△Φ1，試分析對工件螺距誤差的影響,見圖1-34。解：

i=Z1/Z2=Φ1/Φ2=n2/n1

△Ф5=i4×i3×i2×i1×△φ1

T/2π=△P/△φ5∴△P=T/2π(i4×i3×i2×i1×△φ1)（2）減少傳動鏈誤差的措施

①傳動比i<1，即采用降速設(shè)計(jì)，最大降速比應(yīng)放在最后，以便減少誤差。

②傳動鏈愈短愈好。

③提高傳動元件的精度，特別是末端件的精度。

④采用誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。式中：T——機(jī)床絲桿螺距；

△P——工件螺距誤差；

i——傳動比。圖1-34傳動鏈誤差返回1.2.2機(jī)床幾何誤差第1章加工精度第四十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日刀具誤差一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成刀具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

尺寸誤差直接影響工件的尺寸精度。影響被加工面的形狀精度刀刃的幾何形狀及有關(guān)尺寸精度直接影響零件加工精度1.2.3工藝系統(tǒng)其它幾何誤差第1章加工精度第四十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日

（1）刀具制造誤差對加工精度的影響

可調(diào)刀具

——磨損后可調(diào)整進(jìn)刀量進(jìn)行補(bǔ)償。

不可調(diào)刀具——

定尺寸刀具、成形刀具、展成法刀具的制造誤差對加工精度都有直接影響。

（2）刀具磨損誤差對加工精度的影響

無論是可調(diào)刀具還是不可調(diào)刀具，對加工精度都有影響，見圖1-35。

1刀具誤差

1.2.3工藝系統(tǒng)其它幾何誤差第1章加工精度圖1-35磨損曲線第四十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日

2夾具誤差（制造誤差與磨損）（1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)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。例：圖1-36以鉆模套作刀具導(dǎo)引件，引導(dǎo)鉆頭加工孔，保證兩孔的位置精度與孔距精度。

圖1-36鉆孔加工1.2.3工藝系統(tǒng)其它幾何誤差第1章加工精度第五十頁，共九十五頁，2022年，8月28日（1）量具、量儀和測量方法本身的誤差（2）環(huán)境條件的影響（3）測量人員主觀因素的影響（4）正確選擇和使用量具（5）單次測量的誤差3測量誤差測量誤差1.2.3工藝系統(tǒng)其它幾何誤差第1章加工精度4調(diào)整誤差試切法調(diào)整定程機(jī)構(gòu)調(diào)整樣板、樣件調(diào)整安裝調(diào)整調(diào)整誤差返回第五十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日工藝系統(tǒng)：機(jī)床、夾具、工件、刀具外力：切削力、傳動力、慣性力、夾緊力、重力產(chǎn)生加工誤差破壞了刀具、工件間相對位置1.3工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差第1章加工精度第五十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日1.3工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差

1.3.1工藝系統(tǒng)的剛度

1.3.2工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響第1章加工精度第五十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日

工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。即：作用在物體上的外力Fp與由此引起的該方向上的位移yxt的比值，即kxt=Fp/yxt負(fù)剛度現(xiàn)象a刀架系統(tǒng)在Fp力作用下引起同向變形y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(fù)剛度狀態(tài)，見圖1-37。b在Fc力作用下引起的變形y與Fp方向相反

1工藝系統(tǒng)剛度的概念圖1-37負(fù)剛度現(xiàn)象1.3.1工藝系統(tǒng)的剛度第1章加工精度第五十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日

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（位移）變形量為：yxt=yjc+ydj+yjj+ygjkxt=Fp/yxt，kjc=Fp/yjc，kdj=Fp/ydj,kjj=Fp/yjj，kgj=Fp/ygj

工藝系統(tǒng)剛度的一般式為：kxt=1/(1/kjc+1/

kdj+1/kj+1/

kgj)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。2系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度1.3.1工藝系統(tǒng)的剛度第1章加工精度第五十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日（1）機(jī)床部件剛度的特點(diǎn)(1)外力Fp與刀架變形ydj非線性。(2)加載曲線與卸載曲線不重合。(3)加載曲線與卸載曲線不封閉。(4)部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)的估計(jì)值小。Ⅰ－次加載，Ⅱ－二次加載，Ⅲ－三次加載圖1-38車床刀架部件的剛度曲線

圖1-38中是以Fp為縱坐標(biāo)，刀架變形ydj為橫坐標(biāo)的某車床刀架部件的剛度實(shí)測曲線。進(jìn)行了三次加載—卸載循環(huán)，機(jī)床部件的剛度曲線有以下特點(diǎn)：1.3.1工藝系統(tǒng)的剛度第1章加工精度第五十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日（2）影響機(jī)床部件剛度的因素圖1-40機(jī)床部件剛度的薄弱環(huán)節(jié)

圖1-39兩零件結(jié)合面間的接觸情況a溜板中的楔鐵b軸承套①連接表面間的接觸變形，見圖1-39②薄弱零件本身的影響，見圖1-40③接合面間的間隙④接合面間摩擦力的影響返回1.3.1工藝系統(tǒng)的剛度第1章加工精度第五十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日

1切削力作用位置變化引起的加工誤差（1）車短軸工藝系統(tǒng)的總變形完全取決于主軸箱、尾座(包括頂尖)和刀架的變形，見圖1-41。（2）車細(xì)長軸在切削力作用下細(xì)長軸變形大大超過機(jī)床、夾具和刀具所產(chǎn)生的變形，見圖1-42。圖1-41車短軸圖1-42車削細(xì)長軸1.3.2工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響第1章加工精度第五十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日2切削力大小變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映）圖1-43切削時(shí)誤差復(fù)映1.3.2工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響第1章加工精度第五十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日3切削過程中受力方向變化引起的加工誤差（1）傳動力引起的誤差

圖1-44單爪撥盤傳動下工件的受力分析（2）慣性力引起的誤差

高速切削時(shí)，有不平衡的高速旋轉(zhuǎn)構(gòu)件存在時(shí)。可采用配重平衡的方法來消除，必要時(shí)適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)速，減小離心力的影響。1.3.2工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響第1章加工精度第六十頁，共九十五頁，2022年，8月28日4工藝系統(tǒng)其它外力作用引起的加工誤差

（1）機(jī)床部件或工件本身重量及它們在移動中位置變化引起的誤差，見圖1-45。

圖1-45機(jī)床部件自重引起地橫梁變形1.3.2工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響第1章加工精度第六十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日

Ⅰ－工件Ⅱ－開口過渡環(huán)圖1-47套筒夾緊引起變形誤差

（2）由于夾緊力引起的加工誤差a毛坯翹曲b電磁工件臺吸緊c磨后松開，工件翹曲d磨削凸面e磨削凹面f磨后松開，工件平直圖1-48薄片工件的磨削圖1-46夾緊力的作用點(diǎn)選擇1.3.2工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響第1章加工精度第六十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日提高導(dǎo)軌等結(jié)合面的刮研質(zhì)量、形狀精度，增加接觸面積，有效地提高接觸剛度。加工細(xì)長軸時(shí)，采用中心架或跟刀架來提高工件的剛度。采用導(dǎo)套、導(dǎo)桿等輔助支承來加強(qiáng)刀架的剛度。對剛性較差的工件選擇合適夾緊方法，能減小夾緊變形，提高精度。

采用塑料滑動導(dǎo)軌，其摩擦特性好，有效防止低速爬行，定位精度高，具有良好的耐磨性、減振性和工藝性。（1）提高接觸剛度（2）提高零部件剛度減小受力變形（3）合理安裝工件減小夾緊變形（4）減少摩擦防止微量進(jìn)給時(shí)的“爬行”5減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（5）合理使用機(jī)床（6）合理安排工藝，粗精分開（7）轉(zhuǎn)移或補(bǔ)償彈性變形（8）減少工藝系統(tǒng)受力變形返回第六十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日1.4工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差

1.4.1概述

1.4.2機(jī)床熱變形對加工精度的影響

1.4.3工件熱變形對加工精度的影響

1.4.4刀具熱變形對加工精度的影響

1.4.5減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑第1章加工精度第六十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的40%~70%。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴(yán)重地影響加工精度，而且還影響加工效率的提高。實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進(jìn)行補(bǔ)償，全靠機(jī)床自動控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。

1.4.1概述第1章加工精度第六十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日電機(jī)、軸承、齒輪、油泵等工件、刀具、切屑、切削液氣溫、室溫變化、冷、熱風(fēng)等熱源切削熱摩擦熱外部熱源內(nèi)部熱源環(huán)境溫度熱輻射日光、照明、暖氣、體溫等圖1-49工藝系統(tǒng)的熱源返回1.4.1概述第1章加工精度第六十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日1車、銑、鉆、鏜類機(jī)床主軸箱中的齒輪、軸承摩擦發(fā)熱、潤滑油發(fā)熱。

機(jī)床熱變形會使機(jī)床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響加工精度，其中主軸部件、床身、導(dǎo)軌、立柱、工作臺等部件的熱變形，對加工精度影響最大。圖1-50車、銑、鉆、鏜床類熱變形1.4.2機(jī)床熱變形對加工精度的影響第1章加工精度第六十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日2龍門刨床、牛頭刨床、立式車床類機(jī)床導(dǎo)軌副的摩擦熱3各種磨床主要熱源是砂輪架、頭架和液壓系統(tǒng)及冷卻液。圖1-51牛頭刨床滑枕熱變形圖1-52升降臺銑床圖1-53外圓磨床圖1-54圓臺平面磨床第1章加工精度第六十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日

大型機(jī)床如龍門刨、龍門銑、立式車床、導(dǎo)軌磨床等，內(nèi)部熱源影響大，環(huán)境熱的影響也大，見圖1-55。圖1-55龍門刨、銑床的變形返回1.4.2機(jī)床熱變形對加工精度的影響第1章加工精度4大型機(jī)床熱變形對加工的影響第六十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日1工件均勻受熱

△L=αL△t式中α——工件材料的熱膨脹系數(shù)，單位為1/℃；L——工件在熱變形方向的尺寸，單位為mm；△t——工件溫升，單位為℃。例如：在磨削400mm長的絲杠螺紋時(shí)，每磨一次溫度升高1℃，則被磨絲杠將伸長△L=1.17×10-5×400×1mm=0.0047mm，而5級絲杠的螺距累積誤差在400mm長度上不允許超過5μm左右。故熱變形對工件加工精度影響很大。形狀簡單、對稱的零件，如軸、套筒等，加工時(shí)切削熱能較均勻地傳入工件，工件熱變形量可按下式估算：1.4.3工件熱變形對加工精度的影響第1章加工精度第七十頁，共九十五頁，2022年，8月28日

在刨削、銑削、磨削加工平面時(shí)，工件單面受熱，上下平面間產(chǎn)生溫差，導(dǎo)致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產(chǎn)生了中凹，造成了幾何形狀誤差。2工件不均勻受熱返回1.4.3工件熱變形對加工精度的影響第1章加工精度第七十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日刀具熱變形主要是由切削熱引起的，見圖1-56。A——車刀連續(xù)工作時(shí)的熱伸長曲線；B——切削停止后，車刀溫度下降曲線C——間斷切削的熱變形。圖1-56車刀的熱變形與切削時(shí)間的關(guān)系曲線返回1.4.4刀具熱變形對加工精度的影響第1章加工精度第七十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日1減少發(fā)熱和隔離熱源

分離熱源、采用隔熱措施，改善摩擦條件，減少熱量產(chǎn)生，如圖1-57。有時(shí)采用強(qiáng)制冷卻法，吸收熱源熱量，控制機(jī)床溫升和熱變形。合理安排工藝、粗精分開。采用熱對稱結(jié)構(gòu)，合理選擇機(jī)床零部件的安裝基準(zhǔn)(圖1-59)尋求各部件熱變形的規(guī)律，建立熱變形位移數(shù)字模型，并存入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行實(shí)施加工前使機(jī)床高速空轉(zhuǎn)，達(dá)到熱平衡時(shí)再加工。減小溫差，均衡關(guān)鍵件的溫升，避免彎曲變形(圖1-58)恒溫車間、使用門簾、取暖裝置均勻布置；恒溫精度一般控制在±1℃以內(nèi)，精密級較高的機(jī)床為±0.5℃。恒溫室平均溫度一般為20℃，在夏季取23℃，在冬季可取17℃。2均衡溫度場3改進(jìn)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4保持工藝系統(tǒng)的熱平衡5控制環(huán)境溫度6熱位移補(bǔ)償1.4.5減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑返回第1章加工精度第七十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-57采用隔熱罩減少熱變形圖1-58用熱空氣均衡立柱前后壁的溫度場

工件與刀具的熱變形屬于系統(tǒng)誤差，可經(jīng)過計(jì)算進(jìn)行補(bǔ)償和修正，機(jī)床熱變形是復(fù)雜的，見圖1-57、圖1-58、圖1-59。

圖1-59車床上主軸箱兩種結(jié)構(gòu)的熱位移返回1.4.5減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑第1章加工精度第七十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日什么是殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力是指在沒有外部載荷的情況下，存在于工件內(nèi)部的應(yīng)力，又稱內(nèi)應(yīng)力。產(chǎn)生原因殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，主要來自熱加工或冷加工。1.5工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差第1章加工精度第七十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日切削加工磨削加工產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力原因毛坯制造熱處理冷校直

減少內(nèi)應(yīng)力引起變形的措施1．合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡化結(jié)構(gòu)，減小零件各部分尺寸差異，以減少鑄鍛件毛坯在制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。2．增加消除殘余應(yīng)力的專門工序?qū)﹁T、鍛、焊接件進(jìn)行退火或回火；工件淬火后進(jìn)行回火；對精度要求高的零件在粗加工或半精加工后進(jìn)行時(shí)效處理。

3．合理安排工藝過程盡可能將粗、精加工分在不同工序中進(jìn)行。返回1.5工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差第1章加工精度第七十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日細(xì)長軸加工采用跟刀架防止工件彎曲變形，采用反拉法切削不限制工件熱伸長，改進(jìn)刀具角度和切削用量，采用大前角和大主偏角，小切深、大進(jìn)給量

圖1-601減少誤差法2誤差補(bǔ)償法人為地造出一種新的原始誤差，去抵消原來工藝系統(tǒng)中存在的原始誤差，如圖1-61、圖1-62。3誤差分組法按工件尺寸大小分n組，每組尺寸誤差就縮減原來的1/n。按各組的誤差范圍調(diào)整刀具位置，減小尺寸分散范圍。1.6提高加工精度的工藝措施第1章加工精度4誤差轉(zhuǎn)移法把原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差的非敏感方向。5就地加工法半精加工時(shí)留有加工余量，裝配后利用機(jī)床本身裝上刀具進(jìn)行加工，即“就地加工”法，也稱自身加工修配法。6誤差均分法利用有密切聯(lián)系的表面之間的相互比較和相互修正或者利用互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，以達(dá)到高的加工精度。第七十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日圖1-61通過導(dǎo)軌凸起補(bǔ)償橫梁變形1－工件2－絲杠螺母3－車床絲杠4－杠桿5－校正尺6－滾柱7－工作尺面圖1-62螺紋加工校正機(jī)構(gòu)a正向進(jìn)給b反向進(jìn)給圖1－60反拉法切削細(xì)長軸

返回1.6提高加工精度的工藝措施第1章加工精度第七十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日

在橫梁上加一附加梁承擔(dān)銑頭重量，變形主要在附加梁上，減少主梁的變形，見圖1-63。

雙鏜模支承鏜孔，使機(jī)床主軸的誤差不影響工件的加工精度，見圖1-64。圖1-63橫梁上加一附加梁圖1-64誤差轉(zhuǎn)移返回1.6提高加工精度的工藝措施第1章加工精度第七十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日1.7加工誤差的綜合分析

1.7.1加工誤差的性質(zhì)及分類

1.7.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法第1章加工精度第八十頁，共九十五頁，2022年，8月28日加工一批工件時(shí)，誤差的大小和方向保持不變者。如原理誤差和機(jī)床、刀具、夾具的制造誤差，一次調(diào)整誤差以及工藝系統(tǒng)因受力點(diǎn)位置變化引起的誤差.加工誤差隨機(jī)誤差系統(tǒng)誤差常值誤差變值誤差加工一批工件時(shí)，誤差的大小和方向呈有規(guī)律變化者。如由于刀具磨損引起的加工誤差，機(jī)床、刀具、工件受熱變形引起的加工誤差等。加工一批工件時(shí)，誤差的大小和方向呈無規(guī)律變化。如加工余量不均勻或材料硬度不均勻引起的毛坯誤差復(fù)映，定位誤差及夾緊力大小不一引起的夾緊誤差，多次調(diào)整誤差，殘余應(yīng)力引起的變形誤差等.返回1.7.1加工誤差的性質(zhì)及分類第1章加工精度第八十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日

由于隨機(jī)性誤差的存在，一批工件加工尺寸的實(shí)際數(shù)值是各不相同的，這種現(xiàn)象稱為尺寸分散。

在一批零件的加工過程中，測量各零件的加工尺寸，把測得的數(shù)據(jù)記錄下來，按尺寸大小將整批工件進(jìn)行分組，每一組中的零件尺寸處在一定的間隔范圍內(nèi)。同一尺寸間隔內(nèi)的零件數(shù)量稱為頻數(shù)，頻數(shù)與該批零件總數(shù)之比稱為頻率。

以工件尺寸為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)或頻率為縱坐標(biāo)，即可作出該工序工件加工尺寸的實(shí)際分布圖——直方圖。1分布曲線法（1）實(shí)際分布圖——直方圖

1.7.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法第1章加工精度第八十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日

①直方圖的作法與步驟

在一定的加工條件下，按一定的抽樣方式抽取一個(gè)樣本（一批零件），樣本容量（零件的個(gè)數(shù)）一般取100件左右，測量各零件的尺寸，并找出其中的最大值xmax和最小值xmin，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集；

按要求進(jìn)行分組；確定每組間隔的距離；統(tǒng)計(jì)頻數(shù)：按表列數(shù)據(jù)以頻率密度為縱坐標(biāo)，組距為橫坐標(biāo)畫出直方圖。1.7.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法第1章加工精度第八十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日例1：在磨床上加工一批銷軸，抽檢100件以0.002mm為組距分成10組作出分布表，組界為橫坐標(biāo)，頻率密度為縱坐標(biāo)，便可繪出直方圖，見圖1-65。例2：精鏜活塞銷孔，抽取工件100個(gè)，經(jīng)測量：φmax=Φ28-0.005mm，φmin=Φ28-0.017mm，最大尺寸與最小尺寸之差即為分散范圍，27.955-27.983=0.012mm=12μm，按實(shí)測尺寸的大小順序分成六組，統(tǒng)計(jì)每組的工件數(shù)，將所得的結(jié)果列表。組界頻數(shù)頻率頻率密度-22～-2030.030.015-20～

-18120.120.06-18～

-16370.370.185-16～

-14350.350.175-14～-12110.110.055-12～-1020.020.010圖1-65直方圖第1章加工精度1.7.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法第八十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日②直方圖的觀察與分析

a尺寸分散范圍小于允許公差T，且分布中心與公差帶中心重合，則兩邊都有余地，不會出廢品。b若工件尺寸分散范圍雖然也小于其尺寸公差帶T，但兩中心不重合，應(yīng)設(shè)法調(diào)整分布中心，使直方圖兩側(cè)均有余地，防止廢品產(chǎn)生。c若工件尺寸分散范圍恰好等于其公差帶T，這種情況下稍有不慎就會產(chǎn)生廢品，故應(yīng)采取適當(dāng)措施減小分散范圍。d若工件尺寸分散范圍大于其公差帶T，則必有廢品產(chǎn)生，此時(shí)應(yīng)設(shè)法減小加工誤差或選擇其它加工方法。1.7.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法第1章加工精度圖1-66誤差分析曲線第八十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日

當(dāng)采用該曲線代表加工尺寸的實(shí)際分布曲線時(shí)，各參數(shù)的意義：

y——分布曲線的縱坐標(biāo)，表示工件的分布密度（頻率密度）；

x——分布曲線的橫坐標(biāo)，表示工件的尺寸或誤差；

n——一批工件的數(shù)目（樣本數(shù)）。——工件的平均尺寸（分散中心），σ——

一批零件的均方根差，①正態(tài)分布曲線方程（2）理論分布圖——正態(tài)分布曲線

大量實(shí)踐表明，在用調(diào)整法加工時(shí)，當(dāng)所取工件數(shù)量足夠多，且無任何優(yōu)勢誤差因素的影響，則所得一批工件尺寸的實(shí)際分布曲線便非常接近正態(tài)分布曲線。1.7.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法第1章加工精度第八十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日曲線技術(shù)特征：

a單峰中凸，反映絕對值愈小的誤差出現(xiàn)的概率愈大，即工件處于公差帶中間的件數(shù)多，處于上下限附近的極少，見圖1-67；b對稱,說明了等值異號的誤差出現(xiàn)的概率相等；c定寬,反映實(shí)際尺寸不超過某一范圍，近似認(rèn)為在±3σ內(nèi)。圖1-67曲線技術(shù)特征1.7.2加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法第1章加工精度第八十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日

圖1-68正態(tài)分布曲線及其特征正態(tài)分布曲線的特征參數(shù)有兩個(gè)，即和σ。算術(shù)平均值是確定曲線位置的參數(shù)。它決定一批工件尺寸分散中心的坐標(biāo)位置。改變時(shí)，整個(gè)曲線沿χ軸平移，但曲線形狀不變。若使產(chǎn)生變化的主要原因是常值系統(tǒng)誤差的影響。工序標(biāo)準(zhǔn)偏差σ決定了分布曲線的形狀和分散范圍。

σ大小實(shí)際反映了隨機(jī)性誤差的影響程度，隨機(jī)性誤差越大則σ越大。第1章加工精度②正態(tài)分布曲線的特征參數(shù)第八十八頁，共九十