機械制造工藝學王越機械工程學院第四章機械加工精度第一節概述質量指標：加工精度，外表質量一、機械加工精度加工精度定義：實際→理想，幾何參數的符合程度加工精度與加工誤差：加工精度，符合程度；加工誤差，偏差大小。加工精度與經濟性：加工精度高，本錢高，生產力低，加工精度的內容：尺寸精度，形狀精度，位置精度。加工精度獲得：尺寸精度：試切法，調整法，定尺寸刀具，自動控制法；形狀精度：機床精度，刀具精度保證；位置精度：機床精度，夾具精度，安裝精度。二、加工誤差來源和原始誤差工藝系統：機床，夾具，刀具，工件原始誤差：工藝系統誤差。原始誤差來源：工藝系統本身→加工原理誤差，機床、夾具、刀具制造誤差，工件裝夾誤差.加工過程中出現→力、熱、振動、磨損等。三、誤差的敏感方向敏感方向：原始誤差產生在加工外表的法線方向；不敏感方向：原始誤差產生在加工外表的切線方向。圖6-1：誤差敏感方向

四、誤差的性質和分類(一〕系統性誤差常值系統性誤差：加工誤差的大小和方向幾乎不變。變值系統性誤差：加工誤差的大小和方向按一定規律變化。〔二〕隨機誤差：加工誤差的大小和方向不規那么變化。第二節工藝系統的幾何誤差

一、加工原理誤差A、加工原理：加工零件外表時，工件和刀具之間的運動聯系。如螺紋加工，齒輪加工。成形刀具加工成形外表也存在加工誤差，如滾刀，齒形---阿基米德代替漸開線；齒數有限代替無限光滑。B、加工原理誤差：是指采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓代替理論的成形運動或刀刃形狀進行加工面產生的誤差。二、工藝系統的制造誤差及磨損〔一〕、機床誤差來源：制造、安裝、磨損。1、機床主軸回轉誤差定義：主軸實際----理想軸線---平均回轉軸線。〔１〕、回轉誤差類型圖6-2：主軸回轉誤差的根本類型純軸向竄動：主軸瞬時回轉軸線沿平均回轉軸線作直線運動。

左右螺旋面---垂直度誤差圖6-3：主軸純軸向竄動純徑向圓跳動：主軸瞬時回轉軸線平行于平均回轉軸線作運動。車，無影響；鏜，橢圓，圓度誤差。圖6-4：主軸純徑向圓跳動對鏜孔精度的影響純角度擺動：情況一，平面擺動：主軸軸線在某一平面內在平均軸線附近作純角度擺動。車，圓；鏜，橢圓。圖6-5：主軸純角度擺動的第一種情況情況二，錐角擺動：主軸；軸線繞其平均軸線沿圓錐軌跡公轉。車，圓；鏜；橢圓〔工件進給，工作臺進給不同〕。圖6-6：主軸純角度擺動的第二種情況〔２〕、影響主軸回轉精度因素圖6-7：主軸采用滑動軸承的徑向圓跳動軸承誤差：滑動軸承：車、磨類：軸頸誤差為主，軸承孔無影響；鏜類：軸頸無影響，軸承孔為主。滾動軸承：車、磨類：內圈滾道、滾動體為主；鏜，外圓滾道、滾動體。推力軸承：軸向竄動。向心推力：軸向竄動，徑向跳動。工件回轉類機床----運動部件；刀具回轉類機床---固定部件。軸承間隙---影響大而復雜。零件精度和裝配質量：軸頸〔孔〕易引起內〔外〕圈滾道變形，從而影響回轉精度。〔３〕、提高主軸回轉精度的措施１〕、設計和制造高精度的主軸部件關鍵：高精度滾動軸承〔多油楔動壓軸承和靜壓軸承〕→相關零件〔主軸軸頸，

箱體支承孔，軸承配合零件〕裝配：調整軸承的徑向圓跳動，補償，抵消。２〕、對滾動軸承預緊３〕、使回轉精度不依賴于主軸轉移誤差---用夾具鏜孔、磨外圓。圖6-8：用死頂尖支承磨外圓２、機床導軌誤差〔１〕、機床導軌誤差對加工精度的影響圖6-9：導軌的直線度誤差

圖6-10：導軌誤差對車削圓柱面精度的影響１〕、在水平面內的直線度誤差，是敏感方向，那么影響尺寸誤差和形狀誤差。如車、磨床。2〕、垂直面內的直線度誤差：車、磨床：非敏感方向，影響很少；銑、刨、平磨、轉塔車：敏感方向，影響大〔尺寸、形狀〕。圖6-11：車床導軌扭曲引起的加工誤差3〕、前后導軌平行度〔扭曲〕：分解為水平方向和垂直方向分量：產生形狀誤差，導軌誤差除導軌本身制造誤差外，磨損不勻，安裝等都有影響。〔２〕、提高直線運動精度的措施１〕、選用合理的導軌形狀和導軌組合形式，合理的形狀參數，如90`雙三角形。２〕、提高精度：加工精度，配合精度３〕、減少磨損：靜壓導軌，貼塑導軌。３、機床的傳動鏈誤差圖6-12：絲杠車床傳動系統〔１〕、傳動鏈誤差：始末兩端傳動元件間相對運動誤差。〔２〕、以末端傳角誤差評定

〔３〕、減少傳動鏈誤差措施：減少元件，提高元件精度，降速比遞增，誤差校正。二〕刀具誤差刀具誤差主要是刀具的制造誤差和磨損。1、定尺寸刀具：〔形狀精度〕尺寸精度2、成形刀具：形狀精度制造精度3、展成刀具：形狀精度4、單刃刀具：磨損---尺寸、形狀精度。〔三〕、定位誤差與夾具誤差三、加工尺寸的調整及調整誤差〔一〕試切法：1〕測量誤差2〕微量進給精度3〕切削層厚度的影響〔二〕調整法加工：1〕定程機構的誤差2〕樣件或樣板的誤差3〕調整尺寸的誤差。第三節工藝系統的受力變形一、剛度的概念〔一〕工藝系統的靜剛度a、剛度原始定義Ｋ=Ｆy/Ｙb、工藝系統剛度Ｋxt＝Ｆp／Ｙ特點：相同作用力與位移之比

不同所產主的位移，不只是作用力本身引起的也包括其它不同方向作用力共同作用的結果c、負剛度的概念d、工藝系統剛度的組成

e、接觸剛度Ｋj=dp/dy〔二〕、機床靜剛度的測定圖6-13：車床刀架的靜剛度特性曲線１、單向靜載測力法２、三向靜剛度測定法。３、工作狀態測定法〔三〕、影響部件剛度的主要因素１、連接外表間的接觸變形。２、薄弱零件本身的變形圖6-14：部件中的薄弱環節３、摩擦力的影響４、間隙的影響。二、工藝系統受力變形對加工精度影響圖6-15：車削時的誤差復映〔一〕、總切削力大小變化對加工精度的影響〔毛坯復映〕

〔二〕、總切削力作用點位置變化引起工件的形狀誤差圖6-16：切削力位置變化引起工藝系統的變形1、機床的變形〔在兩頂尖間車削短而粗的光軸〕

2、工件的變形〔車削細長軸〕圖6-17：車削細長軸時工件的變形

3、工藝系統的總變形

圖6-18：工藝系統受力變形隨總切削力作用點位置變化的幾個例子〔三〕工藝系統中其它作用力引起的變形對加工精度的影響夾緊力的影響圖6-19：套筒夾緊變形誤差自重影響圖6-20：機床部件自重引起的誤差傳動力和慣性力三、剩余應力對加工精度的影響〔一〕毛坯制造和熱處理過程產生的剩余應力。圖6-21：床身鑄件的剩余應力用加工后的變形〔二〕冷校直帶來的剩余應力圖6-22：冷校直引起的剩余應力〔三〕切削加工帶來的剩余應力。四、減少工藝系統受力變形的措施〔一〕、提高工藝系統剛度１、合理的結構設計２、提高零件連接外表的接觸剛度提高配合外表質量在接觸面間預加載荷合理使用，消除間隙，減小懸伸量３、設置輔助支承、提高剛度、減少變形４、采用合理的裝夾和加工方式圖6-23：銑角鐵形零件的兩種裝夾方式〔二〕、合理安排工藝路線〔三〕、減小載荷及其變化第四節工藝系統的熱變形

一、工藝系統的熱源及傳遞熱源內部熱源：切削熱:一般4～6h；磨擦熱:→〔散出〕平衡，中小精密，1～2h；大型精度，12h。外部熱源：環境溫度；輻射熱，。二、機床熱變形及其對加工精度的影響機床：〔電氣；液壓；摩擦；切削；環境〕---各局部受熱不同，形成溫差→-變形〔膨脹〕不一致→原幾何精度→工件加工精度。圖6-24：幾種類型的機床熱變形〔一〕、車、銑、鉆、鏜，機床的主要熱源及其加工精度影響主要熱源〔電，摩擦〕→主軸箱〔主軸傾斜〕

→床身〔立柱〕〔導軌上凸〕。〔二〕、磨床類機床的熱變形液壓系統---油池高速磨頭---砂輪架、工件頭架，冷卻液〔磨削熱〕----床身，外圓磨床：砂輪架→傾斜→工件直徑；工件頭架→傾斜→錐度平面磨床：砂輪架→立柱；液壓→油池→床身內，下高，中凹；導軌↗床身外，上高，中凸。雙端面磨床：砂輪架，冷卻液→床身中部→中凸→端面傾斜。〔三〕、大型機床熱變形龍門銑、刨、磨床→床身：導軌面磨擦，環境溫度，輻射。

三、工件熱變形及其對加工精度影響切削熱：車、銑、刨、鏜、拉：10%；鉆：58%；磨：84%圖6-25：工件單面受熱時彎曲變形計算

四、刀具熱變形及其對加工精度的影響圖6-26：車刀熱變形連續工作，間隙工件，冷卻。五、減少和控制工藝系統熱變形的主要途徑〔一〕、合理的結構設計1、熱對稱結構圖6-27：加工中心機床立柱的熱變形比較2、合理的裝配基準圖6-28：車床主軸定位面位置對熱變形的影響3、均衡溫度場圖6-29：均衡立柱前后壁的溫度場

圖6-30：Ｍ7150Ａ型磨床的熱補償油溝〔二〕、隔熱和冷卻１、別離〔減小熱源〕：電動機，變速箱，液壓，冷卻系移出。２、隔離〔熱〕：用隔熱材料