1、机电工程系机电工程系 张莉张莉第三章第三章 机械加工精度机械加工精度3.13.1加工精度与加工误差加工精度与加工误差3.23.2工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差3.33.3工艺系统变形引起的误差工艺系统变形引起的误差3.43.4加工误差的统计分析法及综合分析加工误差的统计分析法及综合分析3.53.5提高加工精度的方法提高加工精度的方法重点重点1.1.影响加工精度的因素影响加工精度的因素2.2.获得加工精度的方法及加工误差控制获得加工精度的方法及加工误差控制难点难点1.1.影响加工精度的因素影响加工精度的因素2.2.加工误差的分析加工误差的分析学习目的学习目的 了解各种因素对加工精度的影响规
2、律，找出提了解各种因素对加工精度的影响规律，找出提高加工精度的途径，以保证零件的加工质量。高加工精度的途径，以保证零件的加工质量。1、刀具、刀具 误差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法刀具展成法刀具 如普通车刀、单刃如普通车刀、单刃镗刀和面铣刀等）的制镗刀和面铣刀等）的制造误差对加工精度没有造误差对加工精度没有直接影响，直接影响，但磨损后对但磨损后对工件尺寸或形状精度有工件尺寸或形状精度有一定影响一定影响 定尺寸刀具（如钻定尺寸刀具（如钻头、铰刀、圆孔拉刀等）头、铰刀、圆孔拉刀等）的尺寸误差直接影响被的尺寸误差直接影响被加工工件的尺寸精度。加工工件的尺寸精度。刀具的
3、安装和使用不当，刀具的安装和使用不当，也会影响加工精度。也会影响加工精度。成形刀具（如成形车成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、盘形齿刀、成形铣刀、盘形齿轮铣刀等）的误差主要轮铣刀等）的误差主要影响被加工面的形状精影响被加工面的形状精度度 展成法刀具（如齿轮展成法刀具（如齿轮滚刀、插齿刀等）加工齿滚刀、插齿刀等）加工齿轮时，刀刃的几何形状及轮时，刀刃的几何形状及有关尺寸精度会直接影响有关尺寸精度会直接影响齿轮加工精度齿轮加工精度3.2.3 工艺系统其它几何误差工艺系统其它几何误差刀具误差对加工精刀具误差对加工精度的影响随刀具种类度的影响随刀具种类的不同而不同。的不同而不同。1 1）一般刀具）一般刀
4、具 一般刀具的制造误差，对工件的加工精度没有直接的影响。一般刀具的制造误差，对工件的加工精度没有直接的影响。因为加工表面的形状主要由机床运动精度来保证，加工表面因为加工表面的形状主要由机床运动精度来保证，加工表面的尺寸主要由调整决定。的尺寸主要由调整决定。普通圆柱铣刀和立铣刀的刀刃形状误差对工件的形状精度有普通圆柱铣刀和立铣刀的刀刃形状误差对工件的形状精度有一定影响。一定影响。但这些刀具制造时较容易保证其刃形精度，故其对加工精度但这些刀具制造时较容易保证其刃形精度，故其对加工精度的影响往往可忽略不计。的影响往往可忽略不计。一般刀具耐用度低，在一次调整加工中的磨损量较显著，特一般刀具耐用度低，在
5、一次调整加工中的磨损量较显著，特别是在加工大型工件，加工持续时间长的情况下更为严重，别是在加工大型工件，加工持续时间长的情况下更为严重，对工件尺寸及形状精度的影响不可忽视。对工件尺寸及形状精度的影响不可忽视。n 在用调整法车削短小的轴件时，车刀的磨损，对在用调整法车削短小的轴件时，车刀的磨损，对一个工件来说其影响可以忽略不计。但对一批工件一个工件来说其影响可以忽略不计。但对一批工件来说，工件的直径将逐件增大，使整批工件的尺寸来说，工件的直径将逐件增大，使整批工件的尺寸分散范围增大。分散范围增大。n 精细车和精细镗时进给量很小，刀具磨损对加工精细车和精细镗时进给量很小，刀具磨损对加工精度的影响就
6、更大。必须采用高耐用度的刀具，如精度的影响就更大。必须采用高耐用度的刀具，如金刚石刀具等。金刚石刀具等。车刀的尺寸磨损车刀的尺寸磨损车刀磨损过程车刀磨损过程P85 P85 表表3-1 3-1 刀具的初磨损量和单位磨损量刀具的初磨损量和单位磨损量2 2）定尺寸刀具）定尺寸刀具u定尺寸刀具的尺寸和形状误差，将直接影响工件的尺寸和形定尺寸刀具的尺寸和形状误差，将直接影响工件的尺寸和形状精度。状精度。u定尺寸刀具两侧刀刃刃磨不对称，或安装有几何偏心时，还定尺寸刀具两侧刀刃刃磨不对称，或安装有几何偏心时，还可能引起加工表面的尺寸扩张可能引起加工表面的尺寸扩张(又称又称正扩切正扩切)。u这类刀具的耐用度较
7、高，在加工批量不大时的磨损量很小，这类刀具的耐用度较高，在加工批量不大时的磨损量很小，影响可以忽略不计。影响可以忽略不计。u但在加工余量过小或工件壁厚较薄的情况下，用磨钝了的刀但在加工余量过小或工件壁厚较薄的情况下，用磨钝了的刀具加工后，工件的加工表面会发生收缩现象具加工后，工件的加工表面会发生收缩现象(负扩切负扩切)。u对于钝化的钻头上还会使被加工孔的轴线偏斜和孔径扩张。对于钝化的钻头上还会使被加工孔的轴线偏斜和孔径扩张。3 3）成形刀具）成形刀具u成形刀具的形状误差将直接决定工件的形状精度。成形刀具的形状误差将直接决定工件的形状精度。u这类刀具的耐用度较高，在加工批量不大时的磨损这类刀具的
8、耐用度较高，在加工批量不大时的磨损亦很小，对加工精度的影响可忽略不计。亦很小，对加工精度的影响可忽略不计。u此类刀具因刀具的安装误差所引起的工件形状误差此类刀具因刀具的安装误差所引起的工件形状误差不可忽视。不可忽视。4 4）展成刀具）展成刀具 展成刀具刀刃的形状及有关尺寸，以及其安装、调展成刀具刀刃的形状及有关尺寸，以及其安装、调整不正确时，会影响加工表面的形状精度。整不正确时，会影响加工表面的形状精度。在加工批量不大时的磨损很小，可以忽略不计。在加工批量不大时的磨损很小，可以忽略不计。u正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料，正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料，u合理地选用刀具几
9、何参数和切削用量，合理地选用刀具几何参数和切削用量，u正确地刃磨刀具，正确地刃磨刀具，u正确地采用冷却润滑液等，均可有效地减少刀具尺正确地采用冷却润滑液等，均可有效地减少刀具尺寸磨损。寸磨损。u必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动自动补偿补偿。2 2、夹具误差、夹具误差u夹具的作用是使工夹具的作用是使工件相对于刀具和机件相对于刀具和机床具有正确的位置，床具有正确的位置，夹具的制造误差对夹具的制造误差对工件的加工精度工件的加工精度 (特别是位置精度特别是位置精度)有很大影响有很大影响 。工件在夹具中装夹示意图 夹具的误差主要是指：夹具的误差主要是指
10、：1 1）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体）定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹具体等零件的制造误差。等零件的制造误差。2 2）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺）夹具装配后，以上各种元件工作面间的相对尺寸误差。寸误差。3 3）夹具在使用过程中工作表面的磨损。（）夹具在使用过程中工作表面的磨损。（图例图例）u夹具磨损夹具磨损使夹具的误差增大，从而使工件的加工误使夹具的误差增大，从而使工件的加工误差也相应增大。差也相应增大。u必须注意提高夹具易磨损件的耐磨性。必须注意提高夹具易磨损件的耐磨性。u磨损到一定限度后须及时予以更换。磨损到一定限度后须及时予以更换。u夹具设计时，凡影响工件
11、精度的有关技术要求必须给出严格夹具设计时，凡影响工件精度的有关技术要求必须给出严格的公差。的公差。u精加工用夹具一般取工件上相应尺寸公差的精加工用夹具一般取工件上相应尺寸公差的1/21/31/21/3；u粗加工用夹具一般取工件上相应尺寸公差的粗加工用夹具一般取工件上相应尺寸公差的1/51/101/51/10。图例图例 钻孔夹具误差对加工精度的影响钻孔夹具误差对加工精度的影响3、测量误差、测量误差（1）量具、量仪和测量方法本身的误差）量具、量仪和测量方法本身的误差（2）环境条件的影响（温度、振动等）环境条件的影响（温度、振动等）（3）测量人员主观因素的影响（视力、测量）测量人员主观因素的影响（视
12、力、测量 力大小等）力大小等）（4）正确选择和使用量具，以保证测量精度）正确选择和使用量具，以保证测量精度4、调整误差调整误差试切法调整试切法调整定程机构调整定程机构调整样板、样件调整样板、样件调整夹具安装调整夹具安装调整 大批量生产时常采用大批量生产时常采用行程挡块、靠模、凸轮行程挡块、靠模、凸轮作为定程机构，其制造作为定程机构，其制造精度和调整精度产生调精度和调整精度产生调整误差整误差样件、样板的制造精度样件、样板的制造精度和安装精度、对刀精度和安装精度、对刀精度产生调整误差产生调整误差测量误差测量误差进给机构位移误差（爬进给机构位移误差（爬行现象）行现象）加工余量的影响（余量加工余量的影
13、响（余量很小时，刀刃打滑）很小时，刀刃打滑）影响工件在机床上影响工件在机床上占有正确的加工位置占有正确的加工位置调整误差调整误差u在工件加工中，就存在着许多工艺系统的调整问在工件加工中，就存在着许多工艺系统的调整问题。题。u例如：例如：机床的调整机床的调整 夹具的调整夹具的调整 刀具的调整刀具的调整u在机械加工的每一个工序中，总是要进行这样或在机械加工的每一个工序中，总是要进行这样或那样的调整工作。那样的调整工作。u由于调整不可能绝对地准确，也就带来了一项原由于调整不可能绝对地准确，也就带来了一项原始误差，即始误差，即调整误差调整误差。u不同的调整方式，有不同的误差来源：不同的调整方式，有不同
14、的误差来源：u 1 1）试切法调整）试切法调整广泛用在单件、小批生产中。广泛用在单件、小批生产中。这种调整方式产生调整误差的来源有三个方面：这种调整方式产生调整误差的来源有三个方面：u (1)(1)度量误差度量误差 u 量具本身的误差和使用条件下的误差掺入到测量具本身的误差和使用条件下的误差掺入到测量所得的读数之中，无形中扩大了加工误差。量所得的读数之中，无形中扩大了加工误差。u(2)(2)加工余量的影响加工余量的影响 u 切削加工中刀刃所能切掉的最小切屑厚度有一定限度，切削加工中刀刃所能切掉的最小切屑厚度有一定限度，切屑厚度再小时刀刃就切屑厚度再小时刀刃就“咬咬”不住金属而打滑，光起挤压作不
15、住金属而打滑，光起挤压作用。用。u 精加工最后所得的工件尺寸要比试切部分的尺寸小些精加工最后所得的工件尺寸要比试切部分的尺寸小些(镗孔时则相反镗孔时则相反)。粗加工试切时情况刚好相反。粗加工试切时情况刚好相反。试切调整试切调整u(3)(3)微进给误差微进给误差 在试切最后一刀时，总是要调整一下车刀(或砂轮)的径向进给量。u 这时常会出现进给机构的“爬行”现象，结果刀具的实际径向移动比手轮上转动的刻度数要偏大或偏小些，以致难于控制尺寸的精度，造成了加工误差。u减小误差的两种措施：减小误差的两种措施：u一种是在微量进给以前先退出刀具，然后再快速引进刀具到新的手轮刻度值，中间不加停顿，使进给机构滑动
16、面间不产生摩擦；u另一种是轻轻敲击手轮，用振动消除静摩擦。这时的调整误差取决于操作者的操作水平。这时的调整误差取决于操作者的操作水平。2 2）按定程机构调整）按定程机构调整u在大批大量生产中，广泛应用行程挡块、靠模、凸在大批大量生产中，广泛应用行程挡块、靠模、凸轮等机构保证加工精度。轮等机构保证加工精度。u这时候，这些机构的制造精度和调整，以及与它们这时候，这些机构的制造精度和调整，以及与它们配合使用的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度，配合使用的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度，就成了影响误差的主要因素就成了影响误差的主要因素。3 3）按样件或样板调整）按样件或样板调整u（1)1)在大批大
17、量生产中用多刀加工时，常用专门样件来调整在大批大量生产中用多刀加工时，常用专门样件来调整刀刃间的相对位置。刀刃间的相对位置。u（2)2)当工件形状复杂，尺寸和重量都比较大的时候，采用当工件形状复杂，尺寸和重量都比较大的时候，采用样板对刀。样板对刀。u（3)3)在一些铣床夹具上常装有对刀块，专门供铣刀对刀之用。在一些铣床夹具上常装有对刀块，专门供铣刀对刀之用。u这时样板本身的误差和对刀误差成了调整误差的主要因素。这时样板本身的误差和对刀误差成了调整误差的主要因素。5、工艺系、工艺系统磨损引统磨损引起的误差起的误差 磨损破坏了成形运动，改变了工件与磨损破坏了成形运动，改变了工件与刀具的相对位置和速比，产生加工误差刀具的相对位置和速比，产生加工误差 刀具磨损严重影响工件的刀具磨损严重影响工件的形状精度、尺寸精度形状精度、尺寸精度
