1、第二章第二章 机械加工精度机械加工精度2.1 2.1 概概 述述零件的加工质量是保证机械产品工作性能和产品寿命的基础。零件的加工质量是保证机械产品工作性能和产品寿命的基础。衡量进行加工质量的指标有两方面衡量进行加工质量的指标有两方面加工精度加工精度表面质量表面质量本章的任务是讨论零件的机械加工精度问题。本章的任务是讨论零件的机械加工精度问题。一、机械加工精度和加工误差一、机械加工精度和加工误差 在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使刀具和在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使刀具和工件间的正确位置发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理工件间的正确位置发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理想
2、的要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度和加工想的要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度和加工误差来表示。误差来表示。从保证产品的使用性能分析，没有必要把每个零件都加工得绝从保证产品的使用性能分析，没有必要把每个零件都加工得绝对准确，可以允许有对准确，可以允许有定的加工误差，只要加工误差不超过图样规定的偏定的加工误差，只要加工误差不超过图样规定的偏差，即为合格品。差，即为合格品。是指零件加工后的是指零件加工后的实际几何参数实际几何参数(尺寸、形状和位尺寸、形状和位置置)与理想几何参数的符合程度。与理想几何参数的符合程度。1 1、机械加工精度：、机械加工精度：2 2、加工误差：、加工
3、误差：是指零件加工后的实际几何参数是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位尺寸、形状和位置置)与理想几何参数的与理想几何参数的偏离程度偏离程度。加工精度越高，则加工误。加工精度越高，则加工误差越小，反之越大。差越小，反之越大。加工精度的高低是以国家有关公差标准来表示的。加工精度的高低是以国家有关公差标准来表示的。保保证和提高加工精度实际上就是限制和降低加工误差。证和提高加工精度实际上就是限制和降低加工误差。3 3、机械加工精度包含的内容、机械加工精度包含的内容尺寸精度尺寸精度形状精度形状精度位置精度位置精度机械加工精度机械加工精度三者之间的关系：三者之间的关系：（1 1）当尺寸精度要求高时
4、，相应的位置精度和形状精度也要）当尺寸精度要求高时，相应的位置精度和形状精度也要求高。形状公差应限制在位置公差内，位置公差应限制在尺求高。形状公差应限制在位置公差内，位置公差应限制在尺寸公差内。寸公差内。（2 2）当形状精度要求高时，相应的位置精度和尺寸精度不）当形状精度要求高时，相应的位置精度和尺寸精度不一定要求高。一定要求高。4 4、加工精度与加工成本和生产效率的关系、加工精度与加工成本和生产效率的关系一般地，加工精度要求一般地，加工精度要求 ，加工成本，加工成本 ，生产效率，生产效率 。5 5、研究加工精度的目的、研究加工精度的目的 研究加工精度的目的、就是弄清各种原始误差对加研究加工精
5、度的目的、就是弄清各种原始误差对加工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以获得预期工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以获得预期的加工精度，必要时能指出进一步提高加工精度的途径。的加工精度，必要时能指出进一步提高加工精度的途径。6 6、研究加工精度的方法、研究加工精度的方法因素分析法因素分析法统计分析法统计分析法 在实际生产中，常常结合起来应用。一是先在实际生产中，常常结合起来应用。一是先用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分析法进行分析、试验，以便迅速、有效素分析法
6、进行分析、试验，以便迅速、有效地找出影响加工精度的主要原因。地找出影响加工精度的主要原因。二、影响加工精度的因素二、影响加工精度的因素 零件的尺寸、几何形状和表面间的相互位置的形成，零件的尺寸、几何形状和表面间的相互位置的形成，归根到底取决于工件和刀具在切削过程间的相互位置。由于工归根到底取决于工件和刀具在切削过程间的相互位置。由于工艺系统存在各种原始误差，它们以不同的方式和程度反映为加艺系统存在各种原始误差，它们以不同的方式和程度反映为加工误差。由此可见：工误差。由此可见：1 1、原始误差、原始误差机床机床夹具夹具刀具刀具工件工件亦称机械加亦称机械加工工艺系统工工艺系统构成了机械加工系统构成
7、了机械加工系统故：工艺系统误差称为故：工艺系统误差称为原始误差。原始误差。工艺系统误差是工艺系统误差是“因因”，是根源；，是根源；加工误差是加工误差是“果果”，是表现，是表现。2 2、零件加工中的各种原理误差、零件加工中的各种原理误差调整误差调整误差定位误差定位误差夹紧误差夹紧误差制造误差制造误差测量误差测量误差因残余应力产生的误差因残余应力产生的误差加工原理误差加工原理误差机加工前，对机床、夹具、刀具调整中；机加工前，对机床、夹具、刀具调整中；由切削力、惯性力、刀具磨损、切削热等引起；由切削力、惯性力、刀具磨损、切削热等引起；工件加工、测量好后；工件加工、测量好后；由于采用了近似的加工方法。
8、由于采用了近似的加工方法。机械加工中的原始误差可归纳为：机械加工中的原始误差可归纳为：原始原始误差误差工艺工艺系统系统(几几何误何误差差)加工加工过程过程(动动误差误差)工艺系工艺系统制造统制造和磨损和磨损工艺系统工艺系统热效应热效应机床的制造和磨损机床的制造和磨损夹具的制造和磨损夹具的制造和磨损刀具的制造和磨损刀具的制造和磨损工艺系统受力变形工艺系统受力变形工艺系统受热变形工艺系统受热变形工件残余应力变形工件残余应力变形调整误差调整误差定位误差、夹紧误差定位误差、夹紧误差制造误差制造误差测量误差测量误差加工原理误差加工原理误差三、误差的敏感方向三、误差的敏感方向 在加工过程中，各种原始误差的
9、影响会使刀具和工件在加工过程中，各种原始误差的影响会使刀具和工件间正确的几何关系遭到破坏，引起加工误差，各种原始误差的间正确的几何关系遭到破坏，引起加工误差，各种原始误差的大小和方向各不相同，而加工误差则必须在大小和方向各不相同，而加工误差则必须在工序尺寸方向工序尺寸方向度量。度量。因此不同的原始误差对加工精度有不同的影响。因此不同的原始误差对加工精度有不同的影响。当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时，其对加当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时，其对加工精度的影响最大。工精度的影响最大。下面以外圆车削为例说明两者的关系。下面以外圆车削为例说明两者的关系。如图，车削时工件的回转轴线为如图，车削时
10、工件的回转轴线为O O，刀尖正确位置在，刀尖正确位置在A A。设某一瞬时。设某一瞬时由于各种原始误差的影响，使刀尖位移到由于各种原始误差的影响，使刀尖位移到AA，AAAA即为原始误差即为原始误差，它与，它与OAOA间的夹角为间的夹角为，由此引起工件加工后的半径由，由此引起工件加工后的半径由R0R0OAOA变为变为R ROAOA，故半，故半径上的加工误差径上的加工误差R R 为：为：当原始误差的方向恰为加工表面的法向方向当原始误差的方向恰为加工表面的法向方向(0 0)时，引起的加工误差最大；时，引起的加工误差最大；可以看出：可以看出：当原始误差的方向恰为加工表面的切线方向当原始误差的方向恰为加工
11、表面的切线方向(9090)引起的加工误差最小。引起的加工误差最小。把对加工精度影响最大的那个方向称为把对加工精度影响最大的那个方向称为误差的敏感方向误差的敏感方向，对加工精度影响最小的那个方向则称为对加工精度影响最小的那个方向则称为误差的不敏感方向。误差的不敏感方向。刨床的误差敏感方向呢？刨床的误差敏感方向呢？工件的垂直方向工件的垂直方向镗削的误差敏感方向呢？镗削的误差敏感方向呢？工件内圆切削点的法向方向工件内圆切削点的法向方向磨削的误差敏感方向呢？磨削的误差敏感方向呢？工件的法向方向工件的法向方向 加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃
12、轮廓进行加工而产生的误差。切削刃轮廓进行加工而产生的误差。一、加工原理误差一、加工原理误差如：如：1 1、在数控机床上采用、在数控机床上采用“行切法行切法”加工复杂形面。加工复杂形面。XYZRshRhs8 2.2 2.2 工艺系统的几何精度对加工精度的影响工艺系统的几何精度对加工精度的影响2 2、车削模数蜗杆、车削模数蜗杆 由于蜗杆的螺距等于蜗轮的齿距由于蜗杆的螺距等于蜗轮的齿距(即即mm，其中，其中m m是模数，而是模数，而是一是一个无理数个无理数3 314159)14159)，但是车床配换齿轮的齿数是有限的。因此，但是车床配换齿轮的齿数是有限的。因此，在选择在选择配换齿轮时，只能将配换齿轮
13、时，只能将化为近似的分数值计算，这样就会引起刀具相对工件化为近似的分数值计算，这样就会引起刀具相对工件的成形运动的成形运动(螺旋运动螺旋运动)不准确，造成螺距误差。不准确，造成螺距误差。但是，这种螺距误差可通过但是，这种螺距误差可通过配换齿轮的合理选配而减小。配换齿轮的合理选配而减小。滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差：滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差：一是切削刃齿廓近似造形误差，一是切削刃齿廓近似造形误差，由于制造上的困难，采用阿基米德由于制造上的困难，采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆；基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆；二是由于滚刀刀齿数有限，且有容屑槽二是由于
14、滚刀刀齿数有限，且有容屑槽实际上加工出的齿形是一条折实际上加工出的齿形是一条折线，和理论上的光滑渐开线有差异。线，和理论上的光滑渐开线有差异。(包洛造形包洛造形误差误差)3 3、滚齿加工、滚齿加工 补充知识补充知识:1 1、获得零件形状精度的方法、获得零件形状精度的方法 轨迹法轨迹法:依靠刀尖的运动轨迹即成形运动精度依靠刀尖的运动轨迹即成形运动精度;成形法成形法:依靠成形刀具即成形精度依靠成形刀具即成形精度,和成形运动精度和成形运动精度;展成法展成法:依靠展成运动即展成运动的精度依靠展成运动即展成运动的精度;2 2、获得零件尺寸精度的方法、获得零件尺寸精度的方法 试切法试切法:切削切削测量测量
15、调整调整切削切削测量测量再调整再调整-调整法调整法:依靠试件、样件、挡块等定行程装置；依靠试件、样件、挡块等定行程装置；定尺寸刀具法定尺寸刀具法:依靠刀具自身制造精度；依靠刀具自身制造精度；自动控制法：自动化的试切法或调整法自动控制法：自动化的试切法或调整法3 3、获得零件表面的相互位置精度、获得零件表面的相互位置精度 一次安装，连续加工一次安装，连续加工-不受定位精度，夹紧精度影响不受定位精度，夹紧精度影响 多次安装，多次加工多次安装，多次加工-受定位精度，夹紧精度影响受定位精度，夹紧精度影响 注意：注意：采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓，虽然采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓，虽然会
16、带来加工原理误差，但往往可简化机床或刀具的结构，提高会带来加工原理误差，但往往可简化机床或刀具的结构，提高生产效率，有时反而能得到较高的加工精度。因此，只要刀具生产效率，有时反而能得到较高的加工精度。因此，只要刀具误差不超过规定的精度要求、在生产中仍能得到广泛的应用。误差不超过规定的精度要求、在生产中仍能得到广泛的应用。二、调整误差二、调整误差 在机械加工的每一工序中。总是要对工艺系统进行这样在机械加工的每一工序中。总是要对工艺系统进行这样或那样的调整工作不可能绝对地准确，因而产生调整误差。或那样的调整工作不可能绝对地准确，因而产生调整误差。工艺系统的调整的基本方式工艺系统的调整的基本方式 (
17、1)(1)试切法调整试切法调整(2)(2)调整法调整调整法调整 (1)(1)试切法调整试切法调整1)1)测量误差。测量误差。由量具本身精度度、测量方法及使用条件引起。由量具本身精度度、测量方法及使用条件引起。2)2)进给机构的位移误差。进给机构的位移误差。在微量调整刀具的位置、低速微量进在微量调整刀具的位置、低速微量进给中，常常出现进给机构的给中，常常出现进给机构的“爬行爬行”现象，其结果使刀具的实现象，其结果使刀具的实际位移与刻度盘上的数值不一致、造成加工误差。际位移与刻度盘上的数值不一致、造成加工误差。3)3)试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响。试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响。
18、精加工时，最精加工时，最后一道切削刃只起挤压作用而不起切削作用，但正式切削时的后一道切削刃只起挤压作用而不起切削作用，但正式切削时的深度较大。粗加工反之深度较大。粗加工反之(让刀让刀)。应用：应用：单件小批生产中。单件小批生产中。方法：方法：对工件进行试切对工件进行试切测量测量调整调整再试切，直到达到要再试切，直到达到要求的精度为止。求的精度为止。这时，引起调整误差的因素有：这时，引起调整误差的因素有：(2)(2)调整法调整调整法调整影响调整精度的因素有：影响调整精度的因素有：1 1）用定程机构调整时，）用定程机构调整时，调整精度取决于行程挡块、靠模及凸调整精度取决于行程挡块、靠模及凸轮等机构
19、的制造精度和刚度；轮等机构的制造精度和刚度；2 2）用样件或样板调整时，）用样件或样板调整时，调整精度取决于样件或样板的制造、调整精度取决于样件或样板的制造、安装和对刀精度；安装和对刀精度；3 3）工艺系统初调好以后，）工艺系统初调好以后，般要试切几个工件，并以其平均般要试切几个工件，并以其平均尺寸作为判断调整是否准确的依据。由于试切加工的工件数尺寸作为判断调整是否准确的依据。由于试切加工的工件数(称为抽样件数称为抽样件数)不可能太多，不能完全反映整批工件切削过程不可能太多，不能完全反映整批工件切削过程中的各种随机误差，中的各种随机误差，故试切加工几个工件的平均尺寸与总体尺故试切加工几个工件的
20、平均尺寸与总体尺寸不能完全符合，也造成加工误差。寸不能完全符合，也造成加工误差。三、机床误差三、机床误差 机床的制造误差、安装误差以及使用中的磨损都直接机床的制造误差、安装误差以及使用中的磨损都直接影响工件的加工精度。机床误差可归纳为：影响工件的加工精度。机床误差可归纳为：机床导轨导向误差机床导轨导向误差机床主轴回转误差机床主轴回转误差机床传动链的误差机床传动链的误差机床误差机床误差 1 1、机床导轨误差、机床导轨误差 机床导轨误差多达机床导轨误差多达2121项。项。机床导轨是实现直线运动的主要部件，其制造和装配精机床导轨是实现直线运动的主要部件，其制造和装配精度是影响直线运动的主要因素，直接
21、影响工件的加工质量。度是影响直线运动的主要因素，直接影响工件的加工质量。机床导轨误差机床导轨误差 机床导轨误差多达机床导轨误差多达2121项。项。3 36+3=21 6+3=21。导轨在水平面内直线度误差导轨在水平面内直线度误差导轨在垂直面内直线度误差导轨在垂直面内直线度误差导轨面间平行度（扭曲）误差导轨面间平行度（扭曲）误差导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直度误差导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直度误差 （1 1）直线导轨导向精度的主要内容有：）直线导轨导向精度的主要内容有：1)1)磨床导轨在水平面内直线度误差的影响磨床导轨在水平面内直线度误差的影响 引起工件引起工件在半径方向上的误差。当磨削长
22、外圆时，造成圆柱度误差。在半径方向上的误差。当磨削长外圆时，造成圆柱度误差。2)2)磨床导轨在垂直面内直线度误差的影响磨床导轨在垂直面内直线度误差的影响 由于磨床由于磨床导轨在垂直面内存在误差，磨削外圆时，工件沿砂轮切线方向导轨在垂直面内存在误差，磨削外圆时，工件沿砂轮切线方向产生位移产生位移(误差非敏感方向误差非敏感方向)，此时工件产生圆柱度误差。此时工件产生圆柱度误差。对平面磨床、龙门刨床、铣床等法向方向的位移对平面磨床、龙门刨床、铣床等法向方向的位移(误差误差敏感方向敏感方向)，将直接反映被加工件的表面形成的形状误差。，将直接反映被加工件的表面形成的形状误差。3)3)导轨面间平行度（扭曲
23、）误差的影响导轨面间平行度（扭曲）误差的影响 如车床两导轨如车床两导轨的平行度误差的平行度误差(扭曲扭曲)使床鞍产生横向倾斜，刀具产生位移，因使床鞍产生横向倾斜，刀具产生位移，因而引起工件形状误差。而引起工件形状误差。4)4)导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直度误差的影响导轨对主轴回转轴线的平行度或垂直度误差的影响 。造成加工表面下凹。造成加工表面下凹。实际应用中，为防止实际应用中，为防止“扫刀扫刀”，往往将主轴与进，往往将主轴与进给方向倾斜一微小角度（给方向倾斜一微小角度（30”30”）。）。其他因素引起工件形位误差其他因素引起工件形位误差;a.a.前后导轨的磨损前后导轨的磨损;b.b.机床热
24、变形机床热变形,靠主轴位温度高靠主轴位温度高,成翘曲成翘曲;c.c.润滑润滑 d.d.导轨副的磨损导轨副的磨损;2 2、机床主轴的回转运动误差、机床主轴的回转运动误差（1 1）主轴回转运动误差的概念）主轴回转运动误差的概念 理想回转中心：理想回转中心：机床主轴做回转运动时，主轴的各个截机床主轴做回转运动时，主轴的各个截面必然有它的回转中心，在主轴的任一截面，主轴回转时若只面必然有它的回转中心，在主轴的任一截面，主轴回转时若只有一有一点速度始终为零点速度始终为零，则这一点即为理想回转中心。，则这一点即为理想回转中心。瞬时回转中心：瞬时回转中心：主轴在实际回转过程中，在一个位置或主轴在实际回转过程
25、中，在一个位置或时刻的回转中心，称为瞬时回转中心，时刻的回转中心，称为瞬时回转中心，主轴各截面瞬时回转中主轴各截面瞬时回转中心的连线叫瞬时回转轴线。心的连线叫瞬时回转轴线。主轴的回转运动误差：主轴的回转运动误差：是指主轴的瞬时回转轴线相对其平是指主轴的瞬时回转轴线相对其平均回转轴线均回转轴线(瞬时回转轴线的对称中心瞬时回转轴线的对称中心)，在规定，在规定测量平面测量平面内的内的变动量。变动量越小，主轴回转精度越高；反之越低。变动量。变动量越小，主轴回转精度越高；反之越低。（2 2）主轴回转运动误差的形式）主轴回转运动误差的形式 端面圆跳动（轴向漂移）端面圆跳动（轴向漂移）径向圆跳动（径向漂移）
26、径向圆跳动（径向漂移）倾角摆动倾角摆动 （角向漂移）（角向漂移）主轴的回转运动主轴的回转运动误差的基本形式误差的基本形式 注意：注意：实际中常是这几种误实际中常是这几种误差的合成。差的合成。端面圆跳动端面圆跳动瞬时回转轴线沿瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动。它主平均回转轴线方向的轴向运动。它主要影响要影响端面形状和轴向尺寸端面形状和轴向尺寸精度。精度。径向圆跳动径向圆跳动瞬时回转轴线始瞬时回转轴线始终平行于平均回转轴线方向的径向运终平行于平均回转轴线方向的径向运动动b b。它主要影响。它主要影响圆柱面的精度圆柱面的精度。角度摆动角度摆动瞬时回转轴线与平瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜
27、角度，但其交点均回转轴线成一倾斜角度，但其交点位置固定不变的运动。在不同横截面位置固定不变的运动。在不同横截面内，内，轴心运动误差轨迹相似，它影响轴心运动误差轨迹相似，它影响圆柱面与端面加工精度。圆柱面与端面加工精度。3.3.主轴回转误差对加工精度的影响主轴回转误差对加工精度的影响（1 1）端面圆跳动）端面圆跳动1 1）对圆柱面的加工）对圆柱面的加工无影响无影响(轴向轴向:误差不敏感方向误差不敏感方向)；2 2）对加工端面的影响）对加工端面的影响3 3）对螺纹加工的影响）对螺纹加工的影响(法向法向)如图（a):A/R=tg 螺距周期误差螺距周期误差:如图（b）（2 2）径向圆跳动）径向圆跳动使
28、工件产生圆度误差，但影响程度因加工方法的不同而异。如：使工件产生圆度误差，但影响程度因加工方法的不同而异。如：1)1)镗孔时镗孔时设设原始误差：原始误差：主轴径向回转误差主轴径向回转误差表现为表现为y y向简谐运动。向简谐运动。h=Acosh=Acos在任一时刻刀尖在任一时刻刀尖a a的位置为：的位置为：分析：分析：这是椭圆的参数方程，加工出的孔呈椭圆形，这是椭圆的参数方程，加工出的孔呈椭圆形，圆度误差为圆度误差为A A。2)2)车削时车削时（3 3）倾角摆动倾角摆动1 1）几何轴线相对于平均轴线在空间成一定锥角）几何轴线相对于平均轴线在空间成一定锥角的圆锥轨迹的圆锥轨迹 -正圆锥形状误差正圆
29、锥形状误差(从垂直于平均轴线的截面从垂直于平均轴线的截面看看)2 2）几何轴线在某个平面内做角度摆动，摆动频率与主轴回转）几何轴线在某个平面内做角度摆动，摆动频率与主轴回转频率一致频率一致.从垂直于平均轴线的截面看从垂直于平均轴线的截面看:-圆柱度（车削）圆柱度（车削）:刀尖到平均轴线的距离不变刀尖到平均轴线的距离不变;-椭圆体误差（镗削）椭圆体误差（镗削）:镗刀尖到几何轴线的距离镗刀尖到几何轴线的距离不变不变,但刀尖到平均轴线的距离变化但刀尖到平均轴线的距离变化 4.4.主轴回转运动误差的影响因素主轴回转运动误差的影响因素主轴的误差：制造主轴的误差：制造轴承的误差：圆度、波度（主轴颈与内孔）
30、轴承的误差：圆度、波度（主轴颈与内孔）轴承的间隙：影响油膜厚度轴承的间隙：影响油膜厚度;与轴承配合零件的误差：轴颈和箱体轴承孔与轴承配合零件的误差：轴颈和箱体轴承孔主轴系统的径向不等刚度和热变形等主轴系统的径向不等刚度和热变形等影响主轴回转运动影响主轴回转运动误差的主要因素误差的主要因素对于不同类型的机床，其影响因素也各不相同。对于不同类型的机床，其影响因素也各不相同。(滑动轴承滑动轴承)工工件件回回转转类类刀刀具具回回转转类类思考思考：1 1 滑动轴承误差滑动轴承误差?a a 刀具回转类刀具回转类-镗床镗床,磨床磨床,铣床铣床.主轴回转一周主轴回转一周,主轴径向跳动两次主轴径向跳动两次-来回
31、两次来回两次.b b 工件回转类工件回转类-车床车床.主轴回转一周主轴回转一周,主轴径向跳动一次主轴径向跳动一次.2 2 滚动轴承误差？滚动轴承误差？内圈内圈-主轴颈主轴颈 外圈外圈-轴承孔轴承孔 滚动体尺寸误差滚动体尺寸误差(依保持架依保持架与主轴转速比而定与主轴转速比而定)3 3 向心推力轴承误差？向心推力轴承误差？滚道的端面误差滚道的端面误差 内外滚道的倾斜内外滚道的倾斜圆度与波度圆度与波度（4 4）提高主轴回转精度的措施）提高主轴回转精度的措施1)1)提高主轴部件的制造精度提高主轴部件的制造精度首先应提高轴首先应提高轴承的回转精度承的回转精度选用高精度的滚动轴承选用高精度的滚动轴承采用
32、高精度的多油楔动压轴承采用高精度的多油楔动压轴承采用高精度的静压轴承采用高精度的静压轴承提高箱体支承孔的加工精度提高箱体支承孔的加工精度主轴轴颈的加工精度主轴轴颈的加工精度与轴承相配合表面的加工精度与轴承相配合表面的加工精度其次应提高轴承其次应提高轴承组件的接触刚度组件的接触刚度 常采用两个固定顶尖支承，常采用两个固定顶尖支承，主轴只起传动作用主轴只起传动作用。工件。工件的回转精度完全取决于的回转精度完全取决于顶尖和中心孔的形状误差和同轴度顶尖和中心孔的形状误差和同轴度误差，误差，而提高顶尖和中心孔的精度要比提高主轴部件的精度容易且经而提高顶尖和中心孔的精度要比提高主轴部件的精度容易且经济得多
33、。济得多。2)2)对滚动轴承进行预紧对滚动轴承进行预紧可消除间隙可消除间隙增加轴承刚度增加轴承刚度均化滚动体的误差均化滚动体的误差3)3)使主轴的回转精度不反映到工件上使主轴的回转精度不反映到工件上如下图 对滚动轴对滚动轴承适当预紧承适当预紧 微量过盈可使轴微量过盈可使轴承内、外圈和滚动体的弹性承内、外圈和滚动体的弹性变形相互制约，这样既增加变形相互制约，这样既增加轴承刚度，又对滚动体的误轴承刚度，又对滚动体的误差起均化作用，因而可提高差起均化作用，因而可提高主轴的回转精度。主轴的回转精度。外圆磨床磨外圆磨床磨削外圆柱面时，采用削外圆柱面时，采用固定顶尖支承。固定顶尖支承。在镗床上加工箱在镗床
34、上加工箱体类零件上的孔时，采用体类零件上的孔时，采用前、后导向套的镗模，刀前、后导向套的镗模，刀杆与主轴浮动联接，所以杆与主轴浮动联接，所以刀杆的回转精度与机床主刀杆的回转精度与机床主轴回转精度也无关，仅轴回转精度也无关，仅由由刀杆和导套的配合质量决刀杆和导套的配合质量决定。定。三、机床传动链误差三、机床传动链误差是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。是指内联系的传动链中首末两端传动元件之间相对运动的误差。在螺纹加工或用展成法加工齿轮等工件时，必须保证工在螺纹加工或用展成法加工齿轮等工件时，必须保证工件与刀具间有严格的运动关系，传动链的传动误差影响其加工精件与刀具间有严格的运
35、动关系，传动链的传动误差影响其加工精度的主要因素。度的主要因素。1.1.传动链的传动误差传动链的传动误差 例如：在该齿机上用单头滚刀加工直齿轮时，要求滚例如：在该齿机上用单头滚刀加工直齿轮时，要求滚刀与工件之间具有严格的运动关系：刀与工件之间具有严格的运动关系：滚刀转一转，工件转过一滚刀转一转，工件转过一个齿个齿。这种运动关系是由。这种运动关系是由刀具与工件间的传动链刀具与工件间的传动链来保证的。来保证的。由于各传动件在传动链中所处的位置不同，它们对由于各传动件在传动链中所处的位置不同，它们对工件工件加工精度加工精度(即末端件的转角误差即末端件的转角误差)的影响程度是不同的。的影响程度是不同的
36、。如如传动链是传动链是升速升速传动，则传动元件的转角误差将被传动，则传动元件的转角误差将被扩大扩大；反；反之，则转角误差将被缩小。之，则转角误差将被缩小。如图所示的机床传动系统，可具体表示为如图所示的机床传动系统，可具体表示为9614646232323231664)(fcdgnii 2 2传动链误差的传递系数传动链误差的传递系数传动链误差一般可用传动链末端元件的转角误差来衡量。传动链误差一般可用传动链末端元件的转角误差来衡量。11119614646232323231664kiifcn 假设滚刀轴均匀旋转，若齿轮假设滚刀轴均匀旋转，若齿轮Z Z1 1有转角误差有转角误差1 1，而，而其他各传动件
37、无误差，则传到末端件所产生的其他各传动件无误差，则传到末端件所产生的转角误差转角误差1n1n为：为：由于所有的传动件都存在误差，因此，由于所有的传动件都存在误差，因此，各传动件对工各传动件对工件精度影响的总和件精度影响的总和为各传动元件所引起末端元件转角误为各传动元件所引起末端元件转角误差的叠加：差的叠加：同理，可求得其它齿轮转角误差同理，可求得其它齿轮转角误差i i，对末端件所产，对末端件所产生的转角误差为生的转角误差为 如果考虑到传动链中各传动元件的转角如果考虑到传动链中各传动元件的转角误差都是误差都是独立的随机变量独立的随机变量，则传动链末端元件的，则传动链末端元件的总转角误差可用概率法
38、进行估算：总转角误差可用概率法进行估算：iikinnjjjnjjnk11可以认为可以认为:各传动元件的转角误差是转角的正弦函数各传动元件的转角误差是转角的正弦函数 如以末端元件的圆频率为基准如以末端元件的圆频率为基准,各传动元件引起末端元件的转角误差就各传动元件引起末端元件的转角误差就是其是其各次的谐波分量各次的谐波分量.)sin(jjjjt11119614646232323231664kiifcnnjjjnjjnk11)1sin(1)sin(111jnnjjjjnjnnjjnjjjjjnjjntkktktttk3 3减少传动链传动误差的措施减少传动链传动误差的措施1)1)尽可能缩短传动链；尽
39、可能缩短传动链；2)2)减少各传动元件装配时的几减少各传动元件装配时的几何偏心，提高装配精度；何偏心，提高装配精度；3)3)提高传动链末端元件的制造精度；提高传动链末端元件的制造精度；在一般的降速传动链中，在一般的降速传动链中，末端元件的误差影响最大。末端元件的误差影响最大。在传动链中按降速比递增的原则分配备传动副的传动在传动链中按降速比递增的原则分配备传动副的传动比；传动链末端传动副的降速比取得越大，则传动链中其余各比；传动链末端传动副的降速比取得越大，则传动链中其余各传动元件误差的影响就越小；传动元件误差的影响就越小；4)4)传动比传动比i i应小；应小；11119614646232323
40、231664kiifcn 校正装置的实质是在原传动链中人为地加入一误差，校正装置的实质是在原传动链中人为地加入一误差，其大小与传动链本身的误差相等而方向相反，从而使之相互抵其大小与传动链本身的误差相等而方向相反，从而使之相互抵消。消。5)5)采用校正装置采用校正装置 注意注意：采用机械式的校：采用机械式的校正装置只能校正机床静态正装置只能校正机床静态的传动误差。如果要校正的传动误差。如果要校正机床静态及动态传动误差，机床静态及动态传动误差，则需采用计算机控制的传则需采用计算机控制的传动误差补偿装置。动误差补偿装置。6)6)采用数控技术采用数控技术 如开放式数控系统中的电子齿轮如开放式数控系统中
41、的电子齿轮三、其他几何误差三、其他几何误差 一般刀具一般刀具(如普通车刀、单刃镗刀如普通车刀、单刃镗刀和平面铣刀等和平面铣刀等)的制造误差，对加工精度没的制造误差，对加工精度没有直接影响。有直接影响。1 1、刀具误差、刀具误差一般刀具一般刀具定尺寸刀具定尺寸刀具成形刀具成形刀具展成刀具展成刀具机加机加工中工中常用常用的刀的刀具有：具有：定尺寸刀具定尺寸刀具(如钻头、铰刀、拉如钻头、铰刀、拉刀等刀等)的尺寸误差直接影响加工工件的尺的尺寸误差直接影响加工工件的尺寸精度。刀具在安装使用中不当将产生跳寸精度。刀具在安装使用中不当将产生跳动，也将影响加工相应。动，也将影响加工相应。成形刀具成形刀具(如成
42、形车刀、成形如成形车刀、成形铣刀及齿轮刀具等铣刀及齿轮刀具等)的制造误差和磨损，的制造误差和磨损，主要影响被加工表面的形状精度。主要影响被加工表面的形状精度。展成刀具展成刀具(齿轮滚刀齿轮滚刀,花键滚刀花键滚刀,插齿刀插齿刀),),其切削刃的形状精度影响加工表面的形其切削刃的形状精度影响加工表面的形状精度状精度1 1）定位元件、刀具导向元件、）定位元件、刀具导向元件、分度机构和夹具体的制造误差分度机构和夹具体的制造误差2 2）夹具元件装配误差）夹具元件装配误差3 3）夹具在长期使用过程中工作）夹具在长期使用过程中工作表面的磨损表面的磨损 2 2、工件的装夹误差与夹具制造、磨损、工件的装夹误差与
43、夹具制造、磨损工件装夹误差工件装夹误差是指定位误差和夹紧误差。是指定位误差和夹紧误差。夹具制造、磨损夹具制造、磨损1 1）工件在加工过程中要用各种量具、量仪等进行检验测量，）工件在加工过程中要用各种量具、量仪等进行检验测量，再根据测量结果对工件进行试切或调整机床。再根据测量结果对工件进行试切或调整机床。2 2）量具本身的制造误差、测量时的接触力、温度、目测正确）量具本身的制造误差、测量时的接触力、温度、目测正确程度等，都直接影响加工误差。程度等，都直接影响加工误差。3 3、测量误差、测量误差因此，要正确地选择和使用量具，以保证测量精度。因此，要正确地选择和使用量具，以保证测量精度。2.3 2.
44、3 工艺系统的受力变形对加工精度的影响工艺系统的受力变形对加工精度的影响一、基本概念一、基本概念工艺系统加工工艺系统加工中受到的力中受到的力切削力切削力传动力传动力惯性力惯性力夹紧力夹紧力重力等重力等 工艺系统在这些力的作用下，将产生相应的变形。这种工艺系统在这些力的作用下，将产生相应的变形。这种变形将破坏切削刃和工件之间已调整好的正确的位置关系，从变形将破坏切削刃和工件之间已调整好的正确的位置关系，从而产生加工误差。而产生加工误差。1 1、（2 2）在内圆磨床上用横向）在内圆磨床上用横向切入磨孔时，磨出的孔会产切入磨孔时，磨出的孔会产生带有锥度的圆柱度误差，生带有锥度的圆柱度误差，如图（如图
45、（b b）所示。）所示。（1 1）车削细长轴时，工件在）车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变形，加切削力作用下的弯曲变形，加工后会产生鼓形的圆柱度误差工后会产生鼓形的圆柱度误差如图（如图（a a）所示。）所示。（a a）（b b）例如：例如：1 1、加工中一项很重要的原始误差；、加工中一项很重要的原始误差；2 2、严重影响工件的加工精度；、严重影响工件的加工精度；3 3、影响加工表面质量；、影响加工表面质量；4 4、限制加工生产率的提高；、限制加工生产率的提高；2 2、工艺系统受力对其性能的影响、工艺系统受力对其性能的影响3 3、工艺系统承受受力变形能力的评价、工艺系统承受受力变形能力的评
46、价 从材料力学知道，任何一个受力物体总要产生一些变形。从材料力学知道，任何一个受力物体总要产生一些变形。物体承受受力变形的能力可由静刚度物体承受受力变形的能力可由静刚度(简称刚度简称刚度)来表示。来表示。静刚度可表示为：静刚度可表示为：切削加工中，在各种外力作用下，工艺系统各部分将切削加工中，在各种外力作用下，工艺系统各部分将在各个受力方向产生相应的变形。在各个受力方向产生相应的变形。工件和刀具的法向切削分力工件和刀具的法向切削分力FyFy与在总切削力的作用下，与在总切削力的作用下，工艺系统在该方向上的相对位移工艺系统在该方向上的相对位移y yxtxt的比值的比值，即：，即：工艺系统刚度：工艺
47、系统刚度：对于工艺系统受力变形，主要研究误差敏感方向。对于工艺系统受力变形，主要研究误差敏感方向。因因此，工艺系统刚度此，工艺系统刚度A Axtxt定义为：定义为：由于法向位移是在总切削力作用下工艺系统综合变形由于法向位移是在总切削力作用下工艺系统综合变形的结果，因此有可能出现变形方向与的结果，因此有可能出现变形方向与F Fy y的方向不一致的情况。的方向不一致的情况。当当F Fy y与与y yxtxt方向相反时，即出现方向相反时，即出现负刚度负刚度。负刚度现象对保证加工。负刚度现象对保证加工质量是不利的，应尽量避免，如图所示。质量是不利的，应尽量避免，如图所示。负刚度现象：负刚度现象：刨削刨
48、削车削车削二、工艺系统刚度的计算二、工艺系统刚度的计算工艺系统的刚度：工艺系统的刚度：y yxtxt=y=yjcjc+y+yjjjj+y+yd d+y+yg g而：而：gdjjjckkkkk11111yFky工艺系统某点法向总变形：工艺系统某点法向总变形：三、工艺系统受力变形对加工精度的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响 在车床顶尖间车在车床顶尖间车削削粗而短粗而短的光轴，由于车的光轴，由于车刀和工件变形极小，此时，刀和工件变形极小，此时，工艺系统的总变形完全取工艺系统的总变形完全取决于决于主轴箱、尾座主轴箱、尾座(包括包括顶尖顶尖)和刀架的变形。和刀架的变形。1 1、车短轴（机床、刀架
49、变形）、车短轴（机床、刀架变形）（一）受力点位置变化引起的形状误差一）受力点位置变化引起的形状误差Lxyyyxyytjwztjtjx)(djxjcyyydjPdjwzPwzBwztjPtjAtjkFyLkxFkFyLxLkFkFy,),()(1)(1)(122xykLxkLxLkFyjcdjwztjPjc)11(),()14141(,2)11(,)11(,0minmaxdjwztjPjcwztjwzdjwztjPjcdjwzPjcdjtjPjckkkFyykkkxkkkFyLXykkFyLxkkFyx刀具切削点工件轴线位移：刀具切削点工件轴线位移：机床总变形：机床总变形：由刚度定义：由刚度定义
50、：机床总变形：机床总变形：“马鞍形马鞍形”工件形状工件形状2 2、车细长轴、车细长轴工件的变形工件的变形 机床、机床、夹具、刀具的变形夹具、刀具的变形简支梁的工件变形量：简支梁的工件变形量：“腰鼓形腰鼓形”工件形状工件形状立式车床、龙门刨床、龙门铣床等的横梁及刀架，大型铣镗床立式车床、龙门刨床、龙门铣床等的横梁及刀架，大型铣镗床滑枕内的轴等，其刚度均随刀架位置或滑枕伸出长度不同而异。滑枕内的轴等，其刚度均随刀架位置或滑枕伸出长度不同而异。镗床镗床铣床铣床3 3、其他受力作用点变化、其他受力作用点变化分析时：参照以上例子具体分析。分析时：参照以上例子具体分析。（二）切削力大小发生变化（二）切削力
