第七章机械加工精度 本章主要介绍以下内容： 1.机械加工精度的基本概念 2.影响机械加工精度的因素 3.加工误差的统计分析 4.提高加工精度的途径 课时分配：1、4，各0.5学时，2、3，各1.5学时 重点：影响机械加工精度的因素 难点：加工误差的统计分析 随着机器速度、负裁的增高以及自动化生产的需要，对机器性能的要求也不断提高，因 此保证机器零件具有史高的加工精度也越显得重要，我们在实际生产中经常遇到和需要解决 的工艺问题，多数也是加工精度问题。 研究机械加工精度的目的是研究加工系统中各种误差的物理实质，掌握其变化的基本规 律，分析工艺系统中各种误差与加工精度之间的关系，寻求提高加工精度的途径，以保征零 件的机械加工质量，机械川工精度是本课程的核心内容之一。 本章讨论的内容有机械加工精度的基本概念、影响加工精度的因素、加工误差的综合分 析及提高加工精度的途径四个方面。 7.1机械加工精度概述 一、加工精度与加工误差（见P194) 1、加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺）、形状和位置)与理想几何参数的符合 程度。符合程度越高，加训工精度越高。一般机械加工精度是在零件工作图上给定的，其包括： 1)零件的尺)精度：加工后零件的实际尺小与零件理想尺寸相符的程度。 2)零件的形状精度：加工后零件的实际形状与零件理想形状相符的程度。 3)零件的位置精度：加工后零件的实际位置与零件理想位置相符的程度。 2、获得加工精度的方法： 1)试切法：即试切一测量-再试切-一直全测量结果达到图纸给定要求的方法。 2)定尺寸刀具法：用刀具的相应尺小来保证加工表面的尺寸。 3)调整法：按零件规定的尺寸预先调整好刀具与工件的相对位置来保证加工表面尺√的方 法。 3、加工误差：实际加工个可能做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，零件加 工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。加工误差的大小表示了加 工精度的高低。生产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。 4、误差的敏感方向：加工误差对加工精度影响最大的方向，为误差的敏感方向。例： 车削外圆柱面，加工误差敏感方向为外圆的直径方向。（见P195图7.2）
二、加工经济精度 山于在加圳工过程中有很多因素影响叫工精度，所以同一种工方法在不同的工作条件下 所能达到的精度是不同的。任何一种加工方法，只要精心操作，细心调整，并选用合适的切 削参数进行训工，都能使加工精度得到较大的提高，但这样会降低生产率，增加加工成本。 加工误差δ与加训工成本C成反比关系。某种工方法的加工经济精度不应理解为某一个确 定值，而应理解为一个范围，在这个范围内都可以说是经济的。 三、研究机械加工精度的方法一因素分析法和统计分析法。（见P194) 因素分析法：通过分析、计算或实验、测试等方法，研究某一确定因素对加工精度的影 响。一般不考虑其它因素的同时作用，主要是分析各项误差单独的变化规律： 统计分析法：运用数理统计方法对生产中一批工件的实测结果进行数据处理，用以控制 工艺过程的正常进行。主要是研究各项误差综合的变化规律，只适合于大批、大量的生产条 件。 四、原始误差 山机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统（简称工艺系统）会有各种各样 的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式（或扩大、或缩 小)反映为工件的加工误差。 工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。工艺系统的原始误差主要 有： 1、加工前的误差（原理误差、调整误差、工艺系统的几何误差、定位误差） 2、加工过程中的误差（工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的 加工误差) 3、加工后的误差（工件内应力重新分布引起的变形以及、测量误差）等。 7.2影响加工误差的因素 (一)加工原理误差： 定义：山于采用近似的加工运动或近似的刀具轮廓所产生的加工误差，为加工原理误差。 (1)采用近似的刀具轮廓形状：例：模数铣刀铣齿轮。 (2)采用近似的加工运动：例：车削蜗杆时，山于蜗杆螺距Pg=πm,而 π=3.1415926·，是无理数，所以螺距值只能用近似值代替。因而，刀具与工件之间的螺旋 轨迹是近似的加工运动。 (二)机床调整误差： 机床调整：是指使刀具的切削刃与定位基准保持正确位置的过程。 (1)进给机构的调整误差：主要指进刀位置误差： (2)定位元件的位置误差：使工件与机床之间的位置不下确，而产生误差： (3)模板（或样板）的制造误差：使对刀不准确
(三)装夹误差： 定义：工件在装夹过程中产生的误差，为装夹误差。装夹误差包括定位误差和夹紧误差。 定位误差是指一批工件采用调整法加工时因定位不正确而引起的尺寸或位置的最大变动量。 定位误差山基准不重合误差和定位副制造不准确误差造成。 1、基准不重合误差 在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来 确定本工序被加工表面加工后的尺小、位置所依据的基准称为工序基准。一般情况下，工序 基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时，须选样工件上若干几何要素作为加工 (或测量)时的定位基准（或测量基准），果所选用的定位基准（或测量基准）与设计基 准不重合，就会产生基准不重合误差。基准个重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序 尺寸方向上的最大变动量。 B±号TB ☑ c) 基准不重合误差分析示例 a)零件图b)加工f面c)加工g面的方案Id)加工g面的方案Ⅱ 基准不重合误差分析示例 图示零件，设e面己加工好，今在铣床上用调整法加工f面和g面。在加工f面时若选 e面为定位基准，则f面的设计基准和定位基准都是e面，基准重合，没有基准不重合误差， 尺寸A的制造公差为TA。加工g面时，定位基准有两种不同的选择方案，一种方案（方案I) 加工时选用f面作为定位基准，定位基准与设计基准重合，没有基准不重合误差，尺小B 的制造公差为T:但这种定位方式的夹具结构复杂，夹紧力的作用方向与铣削力方向相反， 不够合理，操作也不方便。另一种方案（方案Ⅱ）是选用面作为定位基准来加工g面，此 时，工序尺小C是直接得到的，尺小B是间接得到的，山于定位基准e与设计基准f不重合 而给g面训工带来的基准不重合误差等于设计基准f面相对于定位基准e面在尺，寸B方向上
的最大变动量TA。 定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差，只有在采用调整法加工时才 会产生，在试切法加工中不会产生。 2、定位副制造不准确误差 工件在夹具中的正确位置是山夹具上的定位元件来确定的。夹具上的定位元件不可能按 基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺小（或位置）都允许在分别规定的公差范围内变动。 同时，工件上的定位基准面也会有制造误差。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副， 山于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制 造不准确误差。 D=d1 dImin Dmax b) 由定位副制造不准确引起的误差 a)孔和定位心轴不存在间隙时 b)孔和定位心轴存在间隙时 1图所示工件的孔装夹在水平放置的心轴上铣削平面，要求保证尺寸h,山于定位基准 与设计基准重合，故无基准不重合误差：但山于工件的定位基面（内孔D)和夹具定位元件 (心轴d)皆有制造误差，果心轴制造得州好为dmi,而工件得内孔刚好为D(如图示)， 当工件在水平放置得心轴上定位时，工件内孔与心轴在P点接触，工件实际内孔中心的最大 下移量△=(Dx一d)/2,△就是定位副制造不准确而引起的误差。 基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基 准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。 (四)工艺系统集合误差 1、机床的几何误差
加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大 程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导 轨误差和传动链误差。机床的磨损将使机床工作精度下降。 1)主轴回转误差（见P196) 机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将 直接影响被加工工件的精度。 主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。它可分解 为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。 产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种 误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。但它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工 方式的不同而不同。 a】 b 采用滑动轴承时主轴的径向圆跳动 警，在采用滑动轴承结构为主轴的车床上车削外圆时，切削力F的作用方向可认为大 体上时不变的，见上图，在切削力F的作用下，主轴颈以不同的部位和轴承内径的某一固定 部位相接触，此时主轴颈的圆度误差对主轴伦向回转精度影响较大，而轴承内径的圆度误差 对主轴径向回转精度的影响则不大：在镗床上镗孔时，山于切削力F的作用方向随着主轴的 回转而回转，在切削力F的作用下，主轴总是以其轴颈某一固定部位与轴承内表面的不同部 位接触，因此，轴承内表面的圆度误差对主轴径向回转精度影响较大，而主轴颈圆度误差的 影响则不大。图中的64表示径向跳动量。 产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承截端面对主轴回转轴线有垂直度误 差。 不同的加工方法，主轴回转误差所引起的的加工误差也不同。主轴回转误差产生的加工 误差见P197表7.1.1)径向跳动：影响工件圆度：2)轴向窜动：影响轴向尺寸，加工 螺纹时影响螺距值：3)角度摆动：影响圆柱度： 提高主轴回转精度的措施：主要是要消除轴承的间隙。 适当提高主轴及箱体的制造