1、第第 4 4 章章機械加工精度機械加工精度第第4章章 機械加工精度機械加工精度本章提要本章提要 機器零件的加工質量是整臺機器質量的基礎。機器零機器零件的加工質量是整臺機器質量的基礎。機器零件的加工質量一般用件的加工質量一般用機械加工精度機械加工精度和和加工表面質量加工表面質量兩個兩個重要指標表示，它的高低將直接影響整臺機器的使用性重要指標表示，它的高低將直接影響整臺機器的使用性能和壽命。本章研究能和壽命。本章研究機械加工精度機械加工精度的問題。的問題。 本章討論的內容有機械加工精度的本章討論的內容有機械加工精度的基本概念基本概念、影響加影響加工精度的因素工精度的因素、加工誤差的綜合分析加工誤差

2、的綜合分析及及提高加工精度的提高加工精度的途徑途徑四個方面。四個方面。第第4章章 機械加工精度機械加工精度內容提綱內容提綱4.14.24.34.4概述概述機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制保證和提高加工精度的途徑保證和提高加工精度的途徑加工誤差的綜合分析加工誤差的綜合分析第第4章章 機械加工精度機械加工精度隨著機器速度、負載的增高以及自動化生產的需要，對隨著機器速度、負載的增高以及自動化生產的需要，對機器性能的要求也不斷提高，因此保證機器零件具有更高的機器性能的要求也不斷提高，因此保證機器零件具有更高的加工精度也越顯得重要。我們在實際生產中經常遇到和需要加工精度也越顯得重

3、要。我們在實際生產中經常遇到和需要解決的工藝問題，多數也是加工精度問題。解決的工藝問題，多數也是加工精度問題。研究機械加工精研究機械加工精度的目的度的目的是是研究加工系統中各種誤差的物理實質，掌握其變研究加工系統中各種誤差的物理實質，掌握其變化的基本規律，分析工藝系統中各種誤差與加工精度之間的化的基本規律，分析工藝系統中各種誤差與加工精度之間的關系，尋求提高加工精度的途徑，以保征零件的機械加工質關系，尋求提高加工精度的途徑，以保征零件的機械加工質量。量。 4.1.1 機械加工精度的概念機械加工精度的概念 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度 加工精度加工精度是指零件加工后的實

4、際幾何參數（尺寸、形狀是指零件加工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數的符合程度。和位置）與理想幾何參數的符合程度。 1 1）零件的）零件的尺寸精度尺寸精度：加工后零件的實際尺寸與零件理：加工后零件的實際尺寸與零件理想尺寸相符的程度。想尺寸相符的程度。 2 2）零件的）零件的形狀精度形狀精度：加工后零件的實際形狀與零件理：加工后零件的實際形狀與零件理想形狀相符的程度。想形狀相符的程度。 3 3）零件的）零件的位置精度位置精度：加工后零件的實際位置與零件理：加工后零件的實際位置與零件理想位置相符的程度。想位置相符的程度。 4.1.1 機械加工精度的概念機械加工精度的概念 4.1 概

5、概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度 加工誤差：加工誤差：實際加工不可能做得與理想零件完全一致，實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，零件加工后的實際幾何參數對理想幾總會有大小不同的偏差，零件加工后的實際幾何參數對理想幾何參數的偏離程度，稱為加工誤差。何參數的偏離程度，稱為加工誤差。 加工誤差的大小表示了加工精度的高低。生產實際中用加工誤差的大小表示了加工精度的高低。生產實際中用控制加工誤差的方法來保證加工精度。控制加工誤差的方法來保證加工精度。加工精度和加工誤差是從兩種觀點來評定零件幾何參數，加工精度和加工誤差是從兩種觀點來評定零件幾何參數，所謂保證和提高加工精

6、度問題就是限制和降低加工誤差問題。所謂保證和提高加工精度問題就是限制和降低加工誤差問題。 4.1.1 機械加工精度的概念機械加工精度的概念 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度1) 試切法：試切法：調整調整試切試切測量計測量計算算調整，這樣反復幾次直到調整，這樣反復幾次直到試切尺寸符合要求為止；試切尺寸符合要求為止；主要影響因素主要影響因素: :測量精度測量精度, ,微進給微進給機構的準確性機構的準確性, ,刀具的切削性能；刀具的切削性能；可達到很高的精度。可達到很高的精度。1、獲得工件尺寸精度的方法、獲得工件尺寸精度的方法獲得工件尺寸精度的方法有：獲得工件尺寸精度的方法有：

7、試切法試切法、調整法、定尺寸刀具法、自、調整法、定尺寸刀具法、自動控制法動控制法 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度2) 調整法：調整法：首先調整好刀具與首先調整好刀具與工件的相對位置工件的相對位置,并要求在一并要求在一批零件的加工過程中保持這批零件的加工過程中保持這個位置不變。如多刀機床個位置不變。如多刀機床,六六角自動車床等。角自動車床等。 影響因素與影響因素與試切法相同試切法相同,有調整精度和調有調整精度和調整裝置的剛度等。整裝置的剛度等。1、獲得工件尺寸精度的方法、獲得工件尺寸精度的方法獲得工件尺寸精度的方法有：試切

8、法、獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調整法調整法、定尺寸刀具法、自、定尺寸刀具法、自動控制法動控制法 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度3) 定尺寸刀具法定尺寸刀具法: 用刀具尺寸來保證工件尺寸。用刀具尺寸來保證工件尺寸。1、獲得工件尺寸精度的方法、獲得工件尺寸精度的方法獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調整法、獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調整法、定尺寸刀具法定尺寸刀具法、自、自動控制法動控制法 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度4) 自動控制法自

9、動控制法: 將測量、將測量、調整和切削等機構組調整和切削等機構組成一個自動加工系統成一個自動加工系統,工件達到尺寸后，系工件達到尺寸后，系統自動停止加工。統自動停止加工。1、獲得工件尺寸精度的方法、獲得工件尺寸精度的方法獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調整法、定尺寸刀具法、獲得工件尺寸精度的方法有：試切法、調整法、定尺寸刀具法、自自動控制法動控制法 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度2、獲得工件形狀精度的方法、獲得工件形狀精度的方法l軌跡法：軌跡法：利用切削運動中刀尖的運動軌跡形成被加工表面的利用切削運動中刀尖的運動軌跡形

10、成被加工表面的形狀。工件形狀精度主要取決于成形運動的精度。形狀。工件形狀精度主要取決于成形運動的精度。 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度l成形法：成形法：利用成形刀具刀刃的幾何形狀切削出工件的形狀。工利用成形刀具刀刃的幾何形狀切削出工件的形狀。工件形狀精度主要取決于刀刃的形狀精度與刀具的裝夾精度。件形狀精度主要取決于刀刃的形狀精度與刀具的裝夾精度。2、獲得工件形狀精度的方法、獲得工件形狀精度的方法 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度l展成法：展成法：利用

11、刀具和工件作展成切削運動時，刀刃在被加工表利用刀具和工件作展成切削運動時，刀刃在被加工表面上的包絡面形成成形表面。工件形狀精度主要取決于機床展面上的包絡面形成成形表面。工件形狀精度主要取決于機床展成運動的傳動鏈精度與刀具的制造精度等因素。成運動的傳動鏈精度與刀具的制造精度等因素。2、獲得工件形狀精度的方法、獲得工件形狀精度的方法 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度3、位置精度的獲得方法、位置精度的獲得方法裝夾裝夾裝夾有三種主要的方法：裝夾有三種主要的方法：直接裝夾直接裝夾、找正裝夾找正裝夾、夾具裝夾夾具裝夾 4.1.2 加工

12、精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述1）直接裝夾：）直接裝夾：在機床上直接裝夾工件，來保證加工面與定位在機床上直接裝夾工件，來保證加工面與定位基面的位置精度。基面的位置精度。應用場合應用場合: 工件批量小，采用專用夾具不經濟，而采用通用夾具裝工件批量小，采用專用夾具不經濟，而采用通用夾具裝 夾比較方便時。夾比較方便時。ABABA/B第第4章章 機械加工精度機械加工精度3、位置精度的獲得方法、位置精度的獲得方法裝夾裝夾裝夾有三種主要的方法：裝夾有三種主要的方法：直接裝夾直接裝夾、找正裝夾找正裝夾、夾具裝夾夾具裝夾 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述

13、述2）找正裝夾）找正裝夾：通過找正工件相對切削成形運動的準確位置，通過找正工件相對切削成形運動的準確位置，來保證加工面與定位基面之間的位置精度。來保證加工面與定位基面之間的位置精度。 a)直接找正裝夾：直接找正裝夾：用找正工具用找正工具(劃針劃針,百分表百分表,精密量具等精密量具等)在機床上直接找正工件位置在機床上直接找正工件位置 b)劃線找正裝夾：劃線找正裝夾：按照圖紙要求，在工件表面上劃出位按照圖紙要求，在工件表面上劃出位置線、加工線和找正線，并按找正線在機床上找正定位，置線、加工線和找正線，并按找正線在機床上找正定位，然后夾緊工件。然后夾緊工件。第第4章章 機械加工精度機械加工精度3、位

14、置精度的獲得方法、位置精度的獲得方法裝夾裝夾裝夾有三種主要的方法：裝夾有三種主要的方法：直接裝夾直接裝夾、找正裝夾找正裝夾、夾具裝夾夾具裝夾 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述直接找正裝夾磨內孔直接找正裝夾磨內孔l效率低，用于單件小批生產效率低，用于單件小批生產l定位精度取決于找正工具和工人的技術水平定位精度取決于找正工具和工人的技術水平l用劃針找正定位精度用劃針找正定位精度0.5mm左右左右l用百分表達用百分表達0.02mm左右左右l用精密量具可達用精密量具可達0.010.005m l 單件小批量，形狀復雜的鑄件；尺寸和重量都單件小批量，形狀復雜的鑄件；尺寸

15、和重量都很大的鑄鍛件；毛坯的尺寸公差很大，表面很粗很大的鑄鍛件；毛坯的尺寸公差很大，表面很粗糙，一般無法直接使用夾具時。糙，一般無法直接使用夾具時。 直接找正裝夾的特點：直接找正裝夾的特點：第第4章章 機械加工精度機械加工精度3、位置精度的獲得方法、位置精度的獲得方法裝夾裝夾裝夾有三種主要的方法：裝夾有三種主要的方法：直接裝夾直接裝夾、找正裝夾找正裝夾、夾具裝夾夾具裝夾 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述劃線找正裝夾劃線找正裝夾位置線位置線找正線找正線加工線加工線毛坯孔毛坯孔工件工件四爪卡盤四爪卡盤劃線找正裝夾的特點：劃線找正裝夾的特點：l 效率低、費時效率低

16、、費時l 劃線找正的對線精度一般為劃線找正的對線精度一般為0.10.5mm，定，定位精度不高位精度不高l 不需要其它專門設備，通用性好不需要其它專門設備，通用性好l 適用于單件小批量，形狀復雜毛坯公差大，適用于單件小批量，形狀復雜毛坯公差大，精度要求低，大型工件的粗加工工序。精度要求低，大型工件的粗加工工序。第第4章章 機械加工精度機械加工精度3、位置精度的獲得方法、位置精度的獲得方法裝夾裝夾裝夾有三種主要的方法：裝夾有三種主要的方法：直接裝夾直接裝夾、找正裝夾找正裝夾、夾具裝夾夾具裝夾 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述第第4章章 機械加工精度機械加工精度3

17、、位置精度的獲得方法、位置精度的獲得方法裝夾裝夾裝夾有三種主要的方法：裝夾有三種主要的方法：直接裝夾直接裝夾、找正裝夾找正裝夾、夾具裝夾夾具裝夾 4.1.2 加工精度的獲得方法加工精度的獲得方法 4.1 概概 述述3)夾具裝夾：夾具裝夾：先根據工件某一工序的加工要求設計、制造夾先根據工件某一工序的加工要求設計、制造夾具，工件定位基準面與夾具上的定位面緊密貼合而定位，具，工件定位基準面與夾具上的定位面緊密貼合而定位，然后夾緊的裝夾方式稱為夾具裝夾。然后夾緊的裝夾方式稱為夾具裝夾。特點：特點：精度高且穩定，效率高。精度高且穩定，效率高。應用：應用：適用于成批大量生產適用于成批大量生產第第4章章 機

18、械加工精度機械加工精度在機械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置的在機械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置的形成，取決于工件和刀具在切削運動過程中相互位置的關系。形成，取決于工件和刀具在切削運動過程中相互位置的關系。零零件的機械加工是在件的機械加工是在由機床、夾具、刀具和工件組成的系統由機床、夾具、刀具和工件組成的系統中中進行的。該系統即為進行的。該系統即為工藝系統工藝系統。工藝系統存在的誤差稱之為工藝系統存在的誤差稱之為原始誤差原始誤差；原始誤差是造成加原始誤差是造成加工誤差的根源。原始誤差的存在，使工藝系統各組成部分之間的工誤差的根源。原始誤差的存在，使工藝系統各組成部分

19、之間的位置關系或速度關系偏離了理想狀態，致使加工后的零件產生了位置關系或速度關系偏離了理想狀態，致使加工后的零件產生了加工誤差。加工誤差。 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負荷的情況若原始誤差是在加工前已存在，即在無切削負荷的情況下檢驗的，稱為下檢驗的，稱為工藝系統靜誤差工藝系統靜誤差；若在有切削負荷情況下產；若在有切削負荷情況下產生的則稱為生的則稱為工藝系統動誤差工藝系統動誤差。 加工前的誤差又分為加工原理誤差、機床幾何誤

20、差、調加工前的誤差又分為加工原理誤差、機床幾何誤差、調整誤差、刀具夾具制造誤差和工件裝夾誤差。整誤差、刀具夾具制造誤差和工件裝夾誤差。加工中的誤差又分為工藝系統受力變形誤差、工藝系統加工中的誤差又分為工藝系統受力變形誤差、工藝系統熱變形誤差和磨損誤差。熱變形誤差和磨損誤差。加工后的誤差又分為度量誤差和內應力引起的變形誤差。加工后的誤差又分為度量誤差和內應力引起的變形誤差。第第4章章 機械加工精度機械加工精度原理誤差：原理誤差：是指由于采用了近似的成形運動、近似的刀刃形是指由于采用了近似的成形運動、近似的刀刃形狀等原因而產生的加工誤差。狀等原因而產生的加工誤差。度量誤差：度量誤差：是工件的測量尺

21、寸與實際尺寸的差值。加工一般是工件的測量尺寸與實際尺寸的差值。加工一般精度的零件時，可占工序尺寸公差的精度的零件時，可占工序尺寸公差的1/51/10；加工精密零；加工精密零件時，可占工序尺寸公差的件時，可占工序尺寸公差的1/3左右左右。 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制機械加工中，采用近似的成形運動或近似的刀刃形狀進行加工，雖然機械加工中，采用近似的成形運動或近似的刀刃形狀進行加工，雖然會由此產生一定的原理誤差，但卻可以簡化機床結構和減少刀具數，只要會由此產生一定的原理誤差，但卻可以簡化機床結構和減少刀具數，只要加工誤差能夠控制在允許的制造公差范圍內，就可采用近

22、似加工方法。加工誤差能夠控制在允許的制造公差范圍內，就可采用近似加工方法。第第4章章 機械加工精度機械加工精度加工中，刀具相對于工件的成形運動，通常都是通過機加工中，刀具相對于工件的成形運動，通常都是通過機床完成的。床完成的。工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床誤差來源有：機床本身的制造、磨損和安裝。機床誤差來源有：機床本身的制造、磨損和安裝。機床制造誤差中對工件加工精度影響較大的誤差有：機床制造誤差中對工件加工精度影響較大的誤差有：導導軌誤差軌誤差、主軸回轉誤差主軸回轉誤差和和傳動鏈誤差傳動鏈誤差。 1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤

23、差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度1）導軌誤差：）導軌誤差：導軌是機床中確定各主要部件相對位置關系的基準。導軌是機床中確定各主要部件相對位置關系的基準。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制車床導軌在水平面內直線度引起的誤差車床導軌在水平面內直線度引起的誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度導軌在水平面內

24、有直線度誤差導軌在水平面內有直線度誤差y時，在導軌全長上刀具相對于時，在導軌全長上刀具相對于工件的正確位置將產生工件的正確位置將產生y的偏移量，使工件半徑產生的偏移量，使工件半徑產生R=y的誤差。的誤差。導軌在水平面內的直線度誤差將直接反映在被加工工件表面的法線導軌在水平面內的直線度誤差將直接反映在被加工工件表面的法線方向方向(誤差敏感方向誤差敏感方向)上，對加工精度的影響最大。上，對加工精度的影響最大。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最大的方向，為誤加工誤差對加工精度影響最大的方向，為誤差的敏感方向。差的敏感方向。當原始誤差方向恰為加工表面法線方向時，引起的當原始誤差

25、方向恰為加工表面法線方向時，引起的加工誤差為最大；而當原始誤差的方向恰為加工表面的切線方向時，加工誤差為最大；而當原始誤差的方向恰為加工表面的切線方向時，引起的加工誤差為最小，引起的加工誤差為最小，通常可以忽略通常可以忽略。1）導軌誤差）導軌誤差1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度導軌在垂直平面內導軌在垂直平面內有直線度誤差有直線度誤差z時，也時，也會使車刀在水平面內發會使車刀在水平面內發生位移，使工件半徑產生位移

26、，使工件半徑產生誤差生誤差R。與。與z值相值相比，比，R屬微小量，由屬微小量，由此可知，此可知，導軌在垂直平導軌在垂直平面內的直線度誤差對加面內的直線度誤差對加工精度影響很小，一般工精度影響很小，一般可忽略不計。可忽略不計。 1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制1）導軌誤差）導軌誤差車床導軌在垂直面內直線度引起的誤差車床導軌在垂直面內直線度引起的誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度222)(ZRRR) 1 ()1 (212222RRZRRZRRR

27、Z 122RZ 4422222222122821)(12) 121(21211)1 (RZRZRZRZRZ22212221)1 (RZRZ222RZRnmxnnmmmxmmmxx!) 1() 1(! 2) 1(1)1 (*2) 11(x 第第4章章 機械加工精度機械加工精度當前后導軌在垂直平面內有平行度當前后導軌在垂直平面內有平行度誤差（扭曲誤差）時，刀架將產生擺誤差（扭曲誤差）時，刀架將產生擺動，刀架沿床身導軌作縱向進給運動動，刀架沿床身導軌作縱向進給運動時，刀尖的運動軌跡是一條空間曲線，時，刀尖的運動軌跡是一條空間曲線，使工件產生圓柱度誤差。使工件產生圓柱度誤差。導軌間在垂直方向有平行度誤

28、差時，導軌間在垂直方向有平行度誤差時，將使工件與刀具的正確位置在誤差敏將使工件與刀具的正確位置在誤差敏感方向產生偏移量，使工件半徑產生感方向產生偏移量，使工件半徑產生R=y的誤差，對加工精度影響較大。的誤差，對加工精度影響較大。 1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制1）導軌誤差）導軌誤差車床前后導軌不平行引起的誤差車床前后導軌不平行引起的誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度除了導軌本身的制造誤差之外，除了導軌本身的制造誤差之外，導軌磨損導軌磨損是

29、造成機床精是造成機床精度下降的主要原因。選用合理的導軌形狀和導軌組合形式，采度下降的主要原因。選用合理的導軌形狀和導軌組合形式，采用耐磨合金鑄鐵導軌、鑲鋼導軌、貼塑導軌、滾動導軌以及對用耐磨合金鑄鐵導軌、鑲鋼導軌、貼塑導軌、滾動導軌以及對導軌進行表面淬火處理等措施均可提高導軌的耐磨性。導軌進行表面淬火處理等措施均可提高導軌的耐磨性。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制1）導軌誤差）導軌誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度理論上機床主軸回轉時，回轉

30、軸線的空間位置是固定不理論上機床主軸回轉時，回轉軸線的空間位置是固定不變的，即它的瞬時速度為零。而實際主軸系統中存在著各種影變的，即它的瞬時速度為零。而實際主軸系統中存在著各種影響因素，使主軸回轉軸線的位置發生變化。響因素，使主軸回轉軸線的位置發生變化。主軸回轉誤差：主軸回轉誤差：主軸實際回轉軸線對理想回轉軸線的最主軸實際回轉軸線對理想回轉軸線的最大位置變動量。大位置變動量。主軸回轉誤差分解為主軸回轉誤差分解為徑向圓跳動徑向圓跳動、軸向竄動軸向竄動和和角度擺動角度擺動三種不同形式的誤差。三種不同形式的誤差。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝

31、系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度徑向跳動徑向跳動: :主軸回轉軸線相對于平均回轉軸線在徑向的變主軸回轉軸線相對于平均回轉軸線在徑向的變動量動量。車外圓時它使加工面產生圓度和圓柱度誤差。車外圓時它使加工面產生圓度和圓柱度誤差

32、。產生徑向圓跳動誤差的主要原因有：主軸支承軸頸的圓產生徑向圓跳動誤差的主要原因有：主軸支承軸頸的圓度誤差、軸承工作表面的圓度誤差等。度誤差、軸承工作表面的圓度誤差等。車削或鏜削圓柱面時將會造成圓柱度誤差，但對加工精車削或鏜削圓柱面時將會造成圓柱度誤差，但對加工精度的影響不同。度的影響不同。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度對于工件回轉類機床，如車床、外圓磨床等，對于工件回轉類機床，如

33、車床、外圓磨床等，因切削力的方向不變，主軸回轉時作用在支承上的因切削力的方向不變，主軸回轉時作用在支承上的作用力也不變，此時，主軸的支承軸頸的圓度誤差作用力也不變，此時，主軸的支承軸頸的圓度誤差影響較大，而軸承孔圓度誤差影響較小。影響較大，而軸承孔圓度誤差影響較小。對于刀具回轉類機床，如鉆床、銑鏜床等，對于刀具回轉類機床，如鉆床、銑鏜床等，切削力的方向隨旋轉方向改變，此時，主軸的切削力的方向隨旋轉方向改變，此時，主軸的支承軸頸的圓度誤差影響較小，而軸承孔圓度支承軸頸的圓度誤差影響較小，而軸承孔圓度誤差影響較大。誤差影響較大。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對

34、加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度車削時純徑向跳動對加工精度影響1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度軸向竄動：軸向竄動：主軸回轉軸線沿平均回轉主軸回轉軸線沿平均回轉軸線方向軸線方向的變動量。的變動量。 車削端面時將造成工件端面的垂直度、平面度誤

35、差；車削車削端面時將造成工件端面的垂直度、平面度誤差；車削螺紋時將造成螺距誤差。螺紋時將造成螺距誤差。 產生軸向竄動的原因是主軸軸肩端面和推力軸承承載端面產生軸向竄動的原因是主軸軸肩端面和推力軸承承載端面對主軸回轉軸線有垂直度誤差。對主軸回轉軸線有垂直度誤差。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度角度擺動：角度擺動：主軸回轉軸線相對平均回轉軸線成一主軸回轉軸線相對平均回轉軸線成一傾斜角度

36、傾斜角度的運動。車削時，它使加工表面產生圓柱度誤差和端面的形狀的運動。車削時，它使加工表面產生圓柱度誤差和端面的形狀誤差。誤差。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度主軸回轉時的純角度擺動，在車削外圓時仍然可以得到一主軸回轉時的純角度擺動，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。孔

37、則為橢圓形。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差為提高主軸回轉精度，可采取以下措施：（1）提高主軸部件的制造精度。）提高主軸部件的制造精度。首先應提高軸承的回轉精度，如選用高精

38、度的滾動軸承，或采用高精度的多油楔動壓軸承和靜壓軸承；其次是提高箱體支承孔、主軸頸和與軸承相配合表面的加工精度。 （2）對滾動軸承進行預緊。）對滾動軸承進行預緊。對滾動軸承適當預緊可以消除間隙，甚至產生微量過盈。由于軸承內、外圈和滾動體彈性變形的相互制約，既增加了軸承剛度，又對軸承內、外圈滾道和滾動體的誤差起均化作用，所以可提高主軸的回轉精度。此外，可采取措施使主軸的回轉精度不反映到工件上，常采用兩采取措施使主軸的回轉精度不反映到工件上，常采用兩個固定頂尖支承個固定頂尖支承，主軸只起傳動作用。工件的回轉精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差，而提高頂尖和中心孔的精度要比提高主軸部件的

39、精度容易且經濟得多。第第4章章 機械加工精度機械加工精度主軸回轉精度的測量方法1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度主軸回轉誤差主軸回轉誤差的基本形式的基本形式車床上車削車床上車削鏜床上鏜削鏜床上鏜削內、外內、外圓圓端面端面螺紋螺紋孔孔端面端面純徑向跳動純徑向跳動影響極小影響極小無影響無影響圓度誤差圓度誤差無影響無影響純軸向竄動純軸向竄動無影響無影響平面度誤平面度誤差差 垂直垂直度誤差度

40、誤差螺距誤差螺距誤差無影響無影響平面度誤平面度誤差差 垂直度垂直度誤差誤差純角度擺動純角度擺動圓柱度圓柱度誤差誤差影響極小影響極小螺距誤差螺距誤差圓柱度圓柱度誤差誤差平面度平面度誤差誤差1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制2）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度 傳動鏈誤差：傳動鏈誤差：是指傳動鏈始是指傳動鏈始末兩端傳動元件相對運動的誤差末兩端傳動元件相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差

41、來衡量。機床傳動鏈誤差是影差來衡量。機床傳動鏈誤差是影響表面加工精度的主要原因之一。響表面加工精度的主要原因之一。提高傳動元件的制造精度和裝配提高傳動元件的制造精度和裝配精度，減少傳動件數，均可減小精度，減少傳動件數，均可減小傳動鏈誤差。傳動鏈誤差。1 1、機床的幾何誤差、機床的幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制3）傳動鏈誤差）傳動鏈誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度2 2、其他幾何誤差、其他幾何誤差 4.2.1 工藝系統幾何誤差對加工精度的影響工藝系統幾何誤差對加工精度

42、的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制1）刀具誤差）刀具誤差2）夾具誤差）夾具誤差3）測量誤差）測量誤差4）調整誤差）調整誤差第第4章章 機械加工精度機械加工精度機械加工中，工藝系統在切削力、夾緊力、傳動力、慣機械加工中，工藝系統在切削力、夾緊力、傳動力、慣性力和重力等的作用下，將產生相應變形性力和重力等的作用下，將產生相應變形, , 使工件產生加工誤使工件產生加工誤差。工藝系統在外力作用下產生變形的大小，不僅取決于作用差。工藝系統在外力作用下產生變形的大小，不僅取決于作用力的大小，還取決于工藝系統的剛度。力的大小，還取決于工藝系統的剛度。（一）（一） 工藝系

43、統剛度工藝系統剛度工藝系統剛度工藝系統剛度: 誤差敏感方向上的切削力誤差敏感方向上的切削力Fp與工藝系統在該方與工藝系統在該方向上的變形向上的變形y的比值，稱為工工藝系統剛度的比值，稱為工工藝系統剛度KyKy=Fp/y(N/mm)工藝系統在某一位置受力作用產生的變形量工藝系統在某一位置受力作用產生的變形量y 應為工藝系統各應為工藝系統各組成環節在此位置受該力作用產生的變形量的代數和，即組成環節在此位置受該力作用產生的變形量的代數和，即 ：y系系y機床機床y刀具刀具y夾具夾具y工件工件 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及

44、控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度l負剛度現象負剛度現象（一）（一） 工藝系統剛度工藝系統剛度 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制法線方向的位移是總切削力作用下工藝系統綜合變形法線方向的位移是總切削力作用下工藝系統綜合變形的結果，因此有可能出現變形方向與的結果，因此有可能出現變形方向與Fp的方向不一致的情的方向不一致的情況。當況。當Fp與與yxt方向相反時，即出現負剛度。方向相反時，即出現負剛度。第第4章章 機械加工精度機械加工精度（二）（二） 機床部件

45、的剛度機床部件的剛度零件的剛度可通過計算求出，零件的剛度可通過計算求出，但若干個零件組成的部件的剛度一但若干個零件組成的部件的剛度一般都通過實驗方法來確定。般都通過實驗方法來確定。 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度l l）變形與載荷不成線性關系，曲線上各點的實際剛度（各）變形與載荷不成線性關系，曲線上各點的實際剛度（各點斜率）是不同的，這說明機床部件的變形不純粹是彈點斜率）是不同的，這說明機床部件的變形不純粹是彈性變形。性變形。（二）（二） 機床部件

46、的剛度機床部件的剛度 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度 2 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）加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線；兩曲線所包容的面積代表加載和卸載循環中消耗的能量，它消耗于曲線所包容的面積代表加載和卸載循環中消耗的能量，它消耗于克服部件內零件間摩擦力和接觸塑性變形所做的功。克服部件內零件間摩擦力和接觸塑性變形所做的功。 3 3）第一次卸載后，刀架恢復不到第一次加載的起點，這說明）第一次卸載后，刀架

47、恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經多次加載和卸載后，加載曲線起點才和卸載有殘余變形存在，經多次加載和卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零。曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零。 4 4）部件實測剛度遠比按實體結構估算值小。）部件實測剛度遠比按實體結構估算值小。（二）（二） 機床部件的剛度機床部件的剛度 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度一個外形尺寸很大的刀架，它的實測平均剛度值一個外形尺寸很大的刀架，它的實測

48、平均剛度值5 000 N/mm 只相當于一個截面積較小的鑄鐵懸臂梁只相當于一個截面積較小的鑄鐵懸臂梁3030200mm的剛度，的剛度，其原因在于刀架外形尺寸看起來很大，但它是由許許多多零件組其原因在于刀架外形尺寸看起來很大，但它是由許許多多零件組裝而成，零件間有間隙，結合面間有接觸變形，由于這些因素的裝而成，零件間有間隙，結合面間有接觸變形，由于這些因素的影響，總的變形就大了。影響，總的變形就大了。（二）（二） 機床部件的剛度機床部件的剛度 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章

49、機械加工精度機械加工精度（三）（三） 影響部件剛度的因素影響部件剛度的因素1 1）接觸變形（零件與零件之間接觸點的變形）接觸變形（零件與零件之間接觸點的變形） 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度（三）（三） 影響部件剛度的因素影響部件剛度的因素2 2）薄弱零件的影響（若有薄弱零件存在，則部件的剛度呈先低）薄弱零件的影響（若有薄弱零件存在，則部件的剛度呈先低后高的特征。例：軸承套與軸頸和殼體構成的軸承部件）后高的特征。例：軸承套與軸頸和殼體構成的軸承部件

50、） 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度（三）（三） 影響部件剛度的因素影響部件剛度的因素3 3）間隙的影響）間隙的影響- -正反向加載正反向加載 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度（三）（三） 影響部件剛度的因素影響部件剛度的因素4 4）摩擦的影響：加載時摩擦力阻止變形的增加；卸載時阻止變）摩擦的影響：加載時摩

51、擦力阻止變形的增加；卸載時阻止變形的減少。造成加載曲線和卸載曲線不相重合。形的減少。造成加載曲線和卸載曲線不相重合。5 5）施力方向的影響）施力方向的影響)Y(x方向的變形共同作用下的、在zyyyFFFyFk 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制第第4章章 機械加工精度機械加工精度 工藝系統在某一位置受力作用產生的變形量工藝系統在某一位置受力作用產生的變形量y 應為工藝系應為工藝系統各組成環節在此位置受該力作用產生的變形量的代數和，統各組成環節在此位置受該力作用產生的變形量的代數和，即即

52、：y系統系統y機床機床y刀具刀具y夾具夾具y工件工件而而k系統系統=Fp/y系統系統，k機床機床=Fp/y機床機床，k刀具刀具=Fp/y刀具刀具，k夾具夾具=Fp/y夾具夾具，k工件工件=Fp/y工件工件工件工件夾具夾具刀具刀具機床機床系系kkkkk11111統k系統系統工藝系統剛度主要取決于薄弱環節的剛度工藝系統剛度主要取決于薄弱環節的剛度 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制（五）（五） 工藝系統剛度對加工精度的影響工藝系統剛度對加工精度的影響第第4章章 機械加工精度機械加工精度1 1

53、受力點位置發生變化引起的工件形狀誤差受力點位置發生變化引起的工件形狀誤差 例：例：若在車床頂尖間加工剛度低的若在車床頂尖間加工剛度低的細長桿，則工藝系統的位移取決于細長桿，則工藝系統的位移取決于工件的變形，其剛度為：工件的變形，其剛度為：在車床頂尖間加工剛度很高的在車床頂尖間加工剛度很高的短粗光軸，則工藝系統的總位短粗光軸，則工藝系統的總位移取決于機床頭移取決于機床頭/ /尾座和刀架尾座和刀架( (包括刀具包括刀具) )的位移。的位移。 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制（五）（五） 工

54、藝系統剛度對加工精度的影響工藝系統剛度對加工精度的影響第第4章章 機械加工精度機械加工精度1 1受力點位置發生變化引起的工件形狀誤差受力點位置發生變化引起的工件形狀誤差 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制（五）（五） 工藝系統剛度對加工精度的影響工藝系統剛度對加工精度的影響第第4章章 機械加工精度機械加工精度lxFFp尾座lxlFFp頭座 22111lxklxlkkFyyypx尾尾座座主主軸軸刀刀架架刀刀架架系系統lxyyyyyxx)(頭座尾座頭座頭座k系統系統1 1受力點位置發生變化引

55、起的工件形狀誤差受力點位置發生變化引起的工件形狀誤差 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制（五）（五） 工藝系統剛度對加工精度的影響工藝系統剛度對加工精度的影響第第4章章 機械加工精度機械加工精度車削具有錐形誤差的毛坯，加工表面上必然有錐形誤差；車削具有錐形誤差的毛坯，加工表面上必然有錐形誤差；待加工表面上有什么樣的誤差，加工表面上必然也有同樣性質待加工表面上有什么樣的誤差，加工表面上必然也有同樣性質的誤差。的誤差。由于工藝系統變形的存在，工件加工前的誤差由于工藝系統變形的存在，工件加工前

56、的誤差前前將以將以類似的形狀反映到加工后的工件，造成加工后誤差類似的形狀反映到加工后的工件，造成加工后誤差后后，這種現，這種現象稱為象稱為誤差復映現象誤差復映現象。2 2誤差復映誤差復映 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制（五）（五） 工藝系統剛度對加工精度的影響工藝系統剛度對加工精度的影響第第4章章 機械加工精度機械加工精度原因：原因：由于加工余量和材料由于加工余量和材料硬度的變化會造成切削硬度的變化會造成切削深度的變化，進而造成深度的變化，進而造成切削力的變化。變化的切削力的變化。變

57、化的切削力作用在工藝系統切削力作用在工藝系統上，使它的受力變形也上，使它的受力變形也發生相應變化。發生相應變化。有偏心的毛坯加工2 2誤差復映誤差復映 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制（五）（五） 工藝系統剛度對加工精度的影響工藝系統剛度對加工精度的影響第第4章章 機械加工精度機械加工精度誤差復映系數：誤差復映系數：加工前后誤差之比值，稱為誤差復映系加工前后誤差之比值，稱為誤差復映系數，它代表誤差復映的程度。誤差復映系數數，它代表誤差復映的程度。誤差復映系數與與k系系成反比，成反比，表

58、明工藝系統剛度愈大，誤差復映系數愈小，加工后復映到表明工藝系統剛度愈大，誤差復映系數愈小，加工后復映到工件上的誤差值就愈小。工件上的誤差值就愈小。系前后KfCzFYFyCFy 徑向切削力系數徑向切削力系數f 進給量進給量YFZ 進給量指數進給量指數2 2誤差復映誤差復映 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制（五）（五） 工藝系統剛度對加工精度的影響工藝系統剛度對加工精度的影響第第4章章 機械加工精度機械加工精度 當工件表面加工精度要求高時，須經多次切削才能達到加當工件表面加工精度要求高時，

59、須經多次切削才能達到加工要求。第一次切削的復映系數為工要求。第一次切削的復映系數為1；第二次切削的復映系數；第二次切削的復映系數為為2；則該加工表面總的復映系數為：；則該加工表面總的復映系數為： = 1 2 3 因每個復映系數均小于因每個復映系數均小于1 1，故總的復映系數將是一個很小，故總的復映系數將是一個很小的數值。的數值。誤差復映規律：誤差復映規律：工件加工后的誤差與加工前相對應，工件加工后的誤差與加工前相對應，其形狀誤差相似，這種誤差隨著走刀次數的增加而減少。其形狀誤差相似，這種誤差隨著走刀次數的增加而減少。 如果我們知道某加工工序的復映系數，就可以通過測量待如果我們知道某加工工序的復

60、映系數，就可以通過測量待加工表面的誤差統計值來估算加工后工件的誤差統計值。加工表面的誤差統計值來估算加工后工件的誤差統計值。2 2誤差復映誤差復映 4.2.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響工藝系統受力變形對加工精度的影響 4.2 機械加工精度的影響因素及控制機械加工精度的影響因素及控制（五）（五） 工藝系統剛度對加工精度的影響工藝系統剛度對加工精度的影響第第4章章 機械加工精度機械加工精度由于由于1.67，特級，工藝能力過高，不一定經濟，特級，工藝能力過高，不一定經濟l1.67Cp1.33，一級，工藝能力足夠，可以允許一定的波，一級，工藝能力足夠，可以允許一定的波動動l1.33Cp1.00