1、第四章 机械加工质量 。o直接找正、划线找正法适于单件小批生产直接找正、划线找正法适于单件小批生产o夹具装夹法适于成批大量生产夹具装夹法适于成批大量生产 2）工艺系统受力变形引起的加工误差）工艺系统受力变形引起的加工误差（1）让刀变形）让刀变形（2）夹紧变形）夹紧变形3）工艺系统热变形产生的误差）工艺系统热变形产生的误差（1）机床的热变形）机床的热变形 （2）工件的热变形）工件的热变形4）工件内应力引起的误差）工件内应力引起的误差 1.加工原理误差加工原理误差o加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似形状的刀具进加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似形状的刀具进行加工而产生的误差。行加工
2、而产生的误差。包括插补误差、非圆曲线的编程逼近误差、刀具形状制造误包括插补误差、非圆曲线的编程逼近误差、刀具形状制造误差等差等o插补误差：直线、圆弧插补算法引起的误差插补误差：直线、圆弧插补算法引起的误差o逼近误差：采用等步长、等弦长、等误差逼近算法的误差逼近误差：采用等步长、等弦长、等误差逼近算法的误差o刀具形状制造误差。如齿轮滚刀有两种误差：刀具形状制造误差。如齿轮滚刀有两种误差：o一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓形状误差；替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓形状误差；o二是由于滚刀刀齿有限，实
3、际上加工出的齿形是一条由微二是由于滚刀刀齿有限，实际上加工出的齿形是一条由微小折线段组成的曲线，和理论上的光滑渐开线有一定的差异，小折线段组成的曲线，和理论上的光滑渐开线有一定的差异，从而产生加工原理误差。从而产生加工原理误差。2、机床误差、机床误差o机床误差是由机床主轴和导轨等的制造、安装及使用中的磨损机床误差是由机床主轴和导轨等的制造、安装及使用中的磨损形成的误差。形成的误差。o主轴回转误差：主要由径向圆跳动、轴向窜动、主轴摆动。主轴回转误差：主要由径向圆跳动、轴向窜动、主轴摆动。o主轴径向圆跳动：轴径与轴承孔圆度不高、轴承滚道的形主轴径向圆跳动：轴径与轴承孔圆度不高、轴承滚道的形状误差、
4、轴与孔安装后不同轴等造成。主轴径向圆跳动将造状误差、轴与孔安装后不同轴等造成。主轴径向圆跳动将造成工件的形状误差。成工件的形状误差。o主轴轴向窜动：轴承端面滚道的跳动、轴承间隙等造成。主轴轴向窜动：轴承端面滚道的跳动、轴承间隙等造成。影响端面与轴线的垂直度影响端面与轴线的垂直度o 摆动：前后轴承不同轴。影响尺寸精度及形状误差摆动：前后轴承不同轴。影响尺寸精度及形状误差以车床为例：以车床为例：导轨在水平面内出现弯曲，产导轨在水平面内出现弯曲，产生腰鼓形（前凸弯）或鞍形生腰鼓形（前凸弯）或鞍形（后凹弯）误差。（后凹弯）误差。导轨与主轴线在垂直面内不平导轨与主轴线在垂直面内不平行，产生鞍形误差。行，
5、产生鞍形误差。导轨与主轴线在水平面内不平导轨与主轴线在水平面内不平行，产生锥形差。行，产生锥形差。当导轨在水平面有一个误差当导轨在水平面有一个误差时，造成的半径方向的加工时，造成的半径方向的加工误差误差R，为误差敏感方，为误差敏感方向（法向）向（法向）当导轨在垂直面有一个误差当导轨在垂直面有一个误差时，造成的半径方向的加工时，造成的半径方向的加工误差误差R2d，完全可以，完全可以忽略不计。为误差非敏感方向忽略不计。为误差非敏感方向（切向）。（切向）。o定尺寸刀具（如钻头、铰刀等）的尺寸精度将直定尺寸刀具（如钻头、铰刀等）的尺寸精度将直接影响工件的尺寸精度。接影响工件的尺寸精度。o而成型刀具（如
6、成型车刀、成型铣刀等）的形状而成型刀具（如成型车刀、成型铣刀等）的形状精度将直接影响工件的形状精度。精度将直接影响工件的形状精度。o展成刀具的刀刃形状影响工件形状展成刀具的刀刃形状影响工件形状 调整误差零件加工的每一个工序中，为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度，总得零件加工的每一个工序中，为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度，总得对机床、夹具和刀具进行调整。通过调整机床、夹具和刀具来带来的原始误差即为调对机床、夹具和刀具进行调整。通过调整机床、夹具和刀具来带来的原始误差即为调整误差。在采用调整法获得尺寸时，不同的调整方法有不同的误差来源。整误差。在采用调整法获得尺寸时，不同的调整方法
7、有不同的误差来源。（1 1）试切法调整）试切法调整试切法调整，就是对被加工零件进行试切法调整，就是对被加工零件进行“试切试切测量测量调整调整再试切再试切”，直至达到所要求的，直至达到所要求的精度。它的调整误差来源有：精度。它的调整误差来源有：1 1）测量误差。测量工具的制造误差、读数的估计误差以及测量温度和测量力等引起的误差）测量误差。测量工具的制造误差、读数的估计误差以及测量温度和测量力等引起的误差都将进入到测量所得的读数中，形成测量误差。都将进入到测量所得的读数中，形成测量误差。2 2）微量进给时，机构灵敏度所引起的误差。在试切中，总是要微量调整刀具的进给量，以便）微量进给时，机构灵敏度所
8、引起的误差。在试切中，总是要微量调整刀具的进给量，以便最后达到零件的尺寸精度。最后达到零件的尺寸精度。3 3）最小切削厚度的影响。在切削加工中，刀具所能切掉的最小切削厚度是有一定限度的。）最小切削厚度的影响。在切削加工中，刀具所能切掉的最小切削厚度是有一定限度的。（2）用定程机构调整 在半自动机床、自动机床和自动线上，广泛应用行程挡块、靠模及凸轮等机构来保证加工精度。（3）用样件或样板调整在各种仿形机床、多刀机床和专用机床加工中，常采用专门的样件或样板来调整刀具、机床与工件之间的相对位置，以此保证零件的加工精度。加工误差的数理统计分析法1 1实际分布曲线实际分布曲线：用调整法加工出来的一批工件
9、，尺寸总是在一定范围内变：用调整法加工出来的一批工件，尺寸总是在一定范围内变化的，这种现象称为尺寸分散。尺寸分散范围就是这批工件最大和最小尺寸之差。化的，这种现象称为尺寸分散。尺寸分散范围就是这批工件最大和最小尺寸之差。一批活塞销孔镗孔后孔径尺寸为一批活塞销孔镗孔后孔径尺寸为28mm28mm，从中抽取，从中抽取100100件作为样本，测量后得件作为样本，测量后得出出100100个数据，按尺寸从小到大进行分组，组距为个数据，按尺寸从小到大进行分组，组距为0.002mm0.002mm，作出频数统计表见表，作出频数统计表见表4-14-1，根据表，根据表4-14-1的数据可以画出直方图和分布折线图见图
10、的数据可以画出直方图和分布折线图见图4-124-12。图图4-124-12活塞销孔直径尺寸分布图活塞销孔直径尺寸分布图1-1-理论分布位置理论分布位置 2-2-公差范围中心（公差范围中心（2727。99259925）3-3-分散范围中心（分散范围中心（2727。99799979）4-4-实际实际分布位置分布位置 5-5-废品区废品区2直方图和分布折线图的作法(1）收集数据。通常在同一批次的工作中取100件（称样本容量）。测量各工件的实际尺寸或实际误差，并找出其中的最大值Xmax和最小值Xmin。(2）分组。将抽取的工件按尺寸大小分成K组。通常每组至少有4件。(3）计算组距。组距h=(4）计算组
11、界。各组组界：Xmin（j-1）hh/2 其中：j=1、2、3、4、k各组的中值：Xmin+（j-1）h(5）统计频数mj。(6）绘制直方图和分布折线图。以组界尺寸为横坐标，频数为纵坐标，可作出直方图。以每组的中值为横坐标，以频数为纵坐标，可作出分布折线图。1minmaxkXX3正态分布曲线实践表明：在正常生产条件下，如无占优势的影响误差的因素存在，而所测零件数量足够多，尺寸间隔很小时，各零件尺寸是按正态分布的，分布折线便非常接近于正态分布曲线（高斯曲线），因此通常用正态分布曲线来代替实际分布曲线，使加工误差的分析计算得到简化。（1）正态分布曲线方程式 Y=图图4-13正态分正态分布曲线布曲线
12、2221XXe(2）正态分布曲线的特点曲线呈钟形，中间高，两边低；这表示尺寸靠近分散中心的工件占大部分，而尺寸远离分散中心的工件是极少数。曲线以X=的竖线为轴对称分布，表示工件尺寸大于和小于的频率相等。均方根差决定曲线的形状。如图（414)所示，越大，曲线越平坦，尺寸越分散，也就是加工精度越低；越小；曲线越陡峭，尺寸越集中，加工精度越高。值的大小也反映了随机性误差的大小。曲线分布中心决定分布曲线的位置。改变的大小，曲线将沿X轴平移，曲线形状不变，如图4-15所示。这是常值系统性误差影响的结果。图图4-144-14 正态分布曲线的性质正态分布曲线的性质 图图4-15 4-15 不变时不变时 使分
13、布曲线移动使分布曲线移动例1已知=0.005mm，零件公差带T=0.02mm，且公差对称于分散范围中心，相距X=0.01mm，试求此时的废品率。解：Z=X/=0.01/0.005=2查表4-2当Z=2时，2（Z）=0.9544故废品率为1-2（Z）100%=1-0.9544100%=4.56%例2 车一批轴的外圆，其图样规定的尺寸为20-0 0.1mm，根据测量结果，此工序的分布曲线是按正态分布，其 =0.025,曲线的顶峰位置和公差中心相差0.03mm，偏右端，试求其合格率和废品率。解：尺寸分布如图4-16所示，合格率由A，B两部分计算2.3025.003.01.05.003.05.0TXZ
14、AA8.0025.003.01.05.003.05.0TXZBB查表得查表得Z ZA A=3.2 =3.2 （ZA A）=0.49931 Z ZB B=0.8 =0.8 （ZB B）=0.2881故合格率故合格率（0.49931+0.2881）100%=78.741%不合格率不合格率（0.5-0.2881）100%=21.2%由图由图4-14-16 6可知，虽有废品，但尺寸均大于零件的上限尺寸，故可修复。可知，虽有废品，但尺寸均大于零件的上限尺寸，故可修复。4正态分布曲线的应用（1）可以计算出一批加工好的零件的合格品率和废品率。（2）可以判断一批零件存一在的加工误差的性质。如果一批零件的尺寸分
15、布符合正态分布，则说明不存在变值系统性误差；如果分散范围中心和公差带中心不重合，则说明存在常值系统性误差；如果实际尺寸分布不符合正态分布，曲线存在双峰或平顶等各种形状，说明存在着变值系统性误差。（3）进行工艺验证判断工序的工艺能力工艺能力是指加工工艺达到产品质量要求的能力。工艺能力的大小通常用工艺能力系数CP来表示，其值等于加工工件的公差除以本工序实际能达到的精度值6 ，即：CP=6T当工艺能力系数当工艺能力系数C CP P11时，说明本工序存在着不出废品的必要条件，此时工艺能力是够的；当时，说明本工序存在着不出废品的必要条件，此时工艺能力是够的；当C CP P1 1时，说明工艺能力不足，本工序的加工必然会出废品，时，说明工艺能力不足，本工序的加工必然会出废品，C CP P值越小，工艺能力越不足，出值越小，工艺能力越不足，出的废品越多。的废品越多。
