6686体育机械加工精度机械加工精度本章要点本章要点机械加工中的振动机械加工中的振动影响加工误差的因素影响加工误差的因素影响机械加工表面质量的因素影响机械加工表面质量的因素工艺系统几何误差工艺系统几何误差工艺系统受力变形工艺系统受力变形工艺系统热变形工艺系统热变形加工误差的统计分析加工误差的统计分析仪器制造工艺学仪器制造工艺学机械加工精度机械加工精度1.11.1概述概述IntroductionMachiningIntroductionMachiningQualityQuality1.1.11.1.1机械加工质量机械加工质量尺寸精度形状精度位置精度（通常形状误差限制在位置公差内，位置公差限制在尺寸公差内）表面粗糙度纹理方向伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）加工精度表面质量表面几何形状精度表面缺陷层表层加工硬化表层金相组织变化表层残余应力加工质量加工质量图1-1加工质量包含的内容1.1.11.1.1机械加工质量机械加工质量加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近程度。零件宏观几何形状误差、波度、表面粗糙度宏观几何形状误差（平面度6686体育、圆度等）宏观几何形状误差（平面度、圆度等）——波长波长/波高＞10001000—波长波长/波高=50=50～～10001000；且具有周期特性；且具有周期特性表面粗糙度表面粗糙度————波长波长/波高＜5050b）表面粗糙度图1-2零件加工表面的粗糙度与波度1.1.21.1.2表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件使用性能的影响对耐磨性影响对耐磨性影响重载荷轻载荷图1-3表面粗糙度与初始磨损量表面粗糙度值耐疲劳性适当硬化可提高耐疲劳性表面粗糙度值耐蚀性表面压应力：有利于提高耐蚀性表面粗糙度值配合质量表面粗糙度值耐磨性，但有一定限度（图1-3）对耐疲劳性影响对耐疲劳性影响对耐蚀性影响对耐蚀性影响对配合质量影响对配合质量影响纹理形式与方向：圆弧状、凹坑状较好适当硬化可提高耐磨性1.1.31.1.3误差敏感方向误差敏感方向（4-2）显然：工艺系统原始误差方向不同工艺系统原始误差方向不同，对加工精度的影响程度也不，对加工精度的影响程度也不同。对加工精度影响最大的方同。对加工精度影响最大的方向，称为误差敏感方向。向，称为误差敏感方向。误差敏感方向一般为已加工误差敏感方向一般为已加工表面过切削点的法线方向。表面过切削点的法线误差敏感方向误差敏感方向误差敏感方向引起加工误差的根本原因是工艺系统存在着误差，将工艺系统的误差称为原始误差。1.1.41.1.4影响加工精度的因素影响加工精度的因素原始误差与工艺系统原始状态有关的原始误差(几何误差)与工艺过程有关的原始误差(动误差)原理误差定位误差调整误差刀具误差夹具误差机床误差工艺系统受力变形（包括夹紧变形）工艺系统受热变形刀具磨损测量误差工件残余应力引起的变形工件相对于刀具静止状态下的误差工件相对于刀具运动状态下的误差主轴回转误差导轨导向误差传动误差原始误差原始误差——原始误差分类原始误差分类图1-5原始误差构成1.1.51.1.5研究加工质量的方法研究加工质量的方法理论方法：运用物理学和力学原理，分析研究某一个或某几个因素对加工精度或表面质量的影响。试验方法：通过试验或测试，确定影响各因素与加工质量指标之间的关系。统计分析方法：运用数理统计原理和方法，根据被测质量指标的统计性质，对工艺过程进行分析和控制。物理方法物理方法数学方法数学方法仪器制造工艺学仪器制造工艺学仪器加工精度仪器加工精度1.21.2工艺系统几何精度对工艺系统几何精度对加工精度的影响加工精度的影响GeometricPrecisionsTechnologicalGeometricPrecisionsTechnologicalSystemitsinfluencemachiningSystemitsinfluencemachiningPrecisionPrecision10加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。1.2.11.2.1加工原理误差加工原理误差——允许的残留高度。例2：用阿基米德蜗杆滚刀滚切渐开线：在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件(图1-6)图1-6空间曲面数控加工（1-3）加工原理误差加工原理误差111.2.21.2.2机床误差机床误差主轴回转误差是指主轴实主轴回转误差是指主轴实际回转线对其理想回转轴线际回转线对其理想回转轴线的漂移。的漂移。为便于研究，可将主轴回为便于研究，可将主轴回转误差分解为径向圆跳动、转误差分解为径向圆跳动、端面圆跳动和倾角摆动三种端面圆跳动和倾角摆动三种基本型式（图基本型式（图1b）端面圆跳动a）径向圆跳动c）倾角摆动图1-7主轴回转误差基本形式主轴回转误差主轴回转误差121.2.21.2.2机床误差机床误差主轴径向圆跳动对加工精度的影响（镗孔）考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖的坐标值为：图1-8径向跳动对镗孔精度影响——刀尖回转半径；φ——主轴转角。（1-4）显然，式（1-4）为一椭圆。13图1-9径向跳动对车外圆精度影响1.2.21.2.2机床误差机床误差仍考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同6686体育，幅值为2e。则刀尖运动轨迹接近于正圆（图1-9）。思考：主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率为主轴转速两倍，被车外圆形状如何？结论：主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差主轴径向圆跳动对加工精度的影响（车外圆）141.2.21.2.2机床误差机床误差被加工端面不平，与圆柱面不垂直；被加工端面不平，与圆柱面不垂直；加工螺纹时，产生螺距周期性误差。加工螺纹时，产生螺距周期性误差。与主轴与主轴径向跳动影响类径向跳动影响类似，不仅影响圆度误差，似，不仅影响圆度误差，而且影响圆柱度误差。而且影响圆柱度误差。151.2.21.2.2机床误差机床误差影响主轴回转精度的主要因素内外滚道圆度误差、滚动体形状及尺寸误差图1-10轴径不圆引起车床主轴径向跳动镗床镗床（图-1111）——轴承孔轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动不圆引起镗床主轴径向跳动图1-11轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动车床车床（图-1010）圆引起车床主轴向跳动（注意圆引起车床主轴向跳动（注意其频率特性）其频率特性）静压轴承静压轴承对轴承孔或轴承孔或均化作用作用161.2.21.2.2机床误差机床误差推力轴承滚道端面平面度误差及与回转轴线）其他因素轴承孔、轴径圆度误差 ；轴承孔同轴度误差； 轴肩、隔套端面平面度 误差及与回转轴线的垂 直度误差；装配质量等 图1-12止推轴承端面误差对主轴 轴向窜动的影响 17 1.2.2 1.2.2 机床误差 机床误差 主轴回转误差的测量图1-13 传统测量方法 图1-14主轴回转误差测量法 —摆动盘26686体育，4 —传感器 包含心轴、锥孔误差在内包含心轴、锥孔误差在内 非运动状态。非运动状态。 18 包括：导轨在水平面内的直线度，导轨在垂直面内的直线度，前后导轨平行度（扭曲），导轨与主轴回转轴 线的平行度（或垂直度）等。 导轨水平面内的直线度误导轨水平面内的直线度误 ,误差敏感方向误差敏感方向, ,影响显著 影响显著 导轨垂直面内的直线度误导轨垂直面内的直线度误 ,误差非敏感方向误差非敏感方向, ,影响小 影响小 导轨扭曲对加工精度的影导轨扭曲对加工精度的影 ,影响显著（图影响显著（图1 -1515） 图1-15导轨扭曲引起的加工误差 （1-5）1.2.2 1.2.2 机床误差 机床误差 导轨导向误差 导轨导向误差 19 导轨与主轴回转轴线位置误差对加工精度的影响导轨与主轴回转轴线位置误差对加工精度的影响 1.2.2 1.2.2 机床误差 机床误差 图1-16 成形运动间位置误差对外圆和端面车削的影响 影响导轨导向精度的主要因素1.2.2 1.2.2 机床误差 机床误差 机床制造误差机床制造误差 机床安装误差机床安装误差 导轨磨损导轨磨损 21 机床传动误差对加工精度的影响图1-17 齿轮机床传动链 （1-6）以齿轮机床传动链为例： 传动链末端元件转角误差； 个传动元件的误差传递系数，表明第j个传动 元件对末端元件转角误差影响 程度，其数值等于该元件至末 端元件的传动比； 传动链末端元件角速度； 个传动元件转角误差的初相角。 1.2.2 1.2.2 机床误差 机床误差 机床传动误差 机床传动误差 22 缩短传动链长度缩短传动链长度 提高末端元件的制造精度与安装精度提高末端元件的制造精度与安装精度 采用降速传动采用降速传动 采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节 对传动误差进行补偿对传动误差进行补偿 图1-18 传动链误差的频谱分析 提高传动精度措施1.2.2 1.2.2 机床误差 机床误差 23 1.2.3 1.2.3 刀具与夹具误差 刀具与夹具误差 定尺寸刀具（钻头、定尺寸刀具（钻头、 绞刀等）尺寸误差影响 绞刀等）尺寸误差影响 加工尺寸误差 加工尺寸误差 成形刀具和展成刀具成形刀具和展成刀具 形状误差影响加工形状 形状误差影响加工形状 误差 误差 刀具磨损影响加工尺刀具磨损影响加工尺 寸误差或形状误差 寸误差或形状误差 刀具误差 刀具误差 24 1.2.3