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YCF（中职）数控加工技术训练第5章教学课件第第5章章 机械加工质量机械加工质量5.1 机械加工精度机械加工精度5.2 误差统计分析方法及提高加工精度的误差统计分析方法及提高加工精度的措施措施5.3 机械加工表面质量机械加工表面质量5.1 机械加工精度机械加工精度5.1.1 机械加工精度的概念机械加工精度的概念零件加工后的实际几何参数零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置尺寸、形状和位置)与理想几何与理想几何参数的符合程度称为机械加工精度。符合程度越高，加工精参数的符合程度称为机械加工精度。符合程度越高，加工精度就越高。零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏度就越高。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。加工精度的高低是用加工误差的大离程度，称为加工误差。加工精度的高低是用加工误差的大小来衡量的，误差大则精度低，反之则高。小来衡量的，误差大则精度低，反之则高。机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。尺寸精度尺寸精度是加工后的零件表面本身或表面之间的实尺寸精度尺寸精度是加工后的零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想零件尺寸之间的符合程度。理想零件尺寸是指际尺寸与理想零件尺寸之间的符合程度。理想零件尺寸是指零件图上标注尺寸的中间值。零件图上标注尺寸的中间值。下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度形状精度形状精度是加工后的零件表面本身的实际形状与理形状精度形状精度是加工后的零件表面本身的实际形状与理想零件表面形状相符合的程度。理想零件表面形状是指绝对想零件表面形状相符合的程度。理想零件表面形状是指绝对准确的表面形状。准确的表面形状。位置精度位置精度是加工后零件各表面间实际位置与理想零位置精度位置精度是加工后零件各表面间实际位置与理想零件表面间的位置相符合的程度。理想零件各表面间的位置是件表面间的位置相符合的程度。理想零件各表面间的位置是指各表面间绝对准确的位置。指各表面间绝对准确的位置。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度5.1.2 影响机械加工精度的主要因素影响机械加工精度的主要因素机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体，机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体，称为工艺系统。在完成一个加工过程时，有许多误差因素都称为工艺系统。在完成一个加工过程时，有许多误差因素都可影响零件的加工精度。工艺系统的各种误差，一部分与工可影响零件的加工精度。工艺系统的各种误差，一部分与工艺系统本身的结构状态有关，一部分与切削加工过程有关。艺系统本身的结构状态有关，一部分与切削加工过程有关。由于切削加工过程中存在切削力、切削热、摩擦等因素的作由于切削加工过程中存在切削力、切削热、摩擦等因素的作用，使工艺系统产生受力变形、受热变形、刀具磨损、内应用，使工艺系统产生受力变形、受热变形、刀具磨损、内应力变化等，影响了工件与刀具在调整中获得的相对位置精度，力变化等，影响了工件与刀具在调整中获得的相对位置精度，从而引起种种加工误差。在加工过程中产生的原始误差，称从而引起种种加工误差。在加工过程中产生的原始误差，称为工艺系统的动误差。在加工之前就已经存在的机床、刀具、为工艺系统的动误差。在加工之前就已经存在的机床、刀具、夹具本身的制造误差、安装误差等，称为工艺系统的静误差。夹具本身的制造误差、安装误差等，称为工艺系统的静误差。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度 工艺系统中的各种误差，在不同的加工条件下都将造成零件工艺系统中的各种误差，在不同的加工条件下都将造成零件不同程度的加工误差。按照工艺系统误差的性质可归纳为三不同程度的加工误差。按照工艺系统误差的性质可归纳为三个方面，即工艺系统的受力变形误差、工艺系统受热变形所个方面，即工艺系统的受力变形误差、工艺系统受热变形所引起的加工误差和工艺系统的几何误差。引起的加工误差和工艺系统的几何误差。1.工艺系统的受力变形误差工艺系统的受力变形误差(1)工艺系统的刚度及其影响工艺系统的刚度及其影响 切削加工的工艺系统是一切削加工的工艺系统是一个弹性系统，在重力、夹持力、切削力、惯性力、传动力个弹性系统，在重力、夹持力、切削力、惯性力、传动力等的共同作用下，工艺系统产生弹性变形，使刀具和工件等的共同作用下，工艺系统产生弹性变形，使刀具和工件间已经调整好的正确相对位置遭到破环，加大了工件的加间已经调整好的正确相对位置遭到破环，加大了工件的加工误差。工误差。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度例如：车削细长轴时，工件在切削力的作用下产生弯曲变形，例如：车削细长轴时，工件在切削力的作用下产生弯曲变形，加工后产生鼓形的圆柱误差加工后产生鼓形的圆柱误差(图图5-1(a)所示所示)。又如，在内圆。又如，在内圆磨床上用横向切入磨孔时，由于磨头主轴弯曲变形，使磨出磨床上用横向切入磨孔时，由于磨头主轴弯曲变形，使磨出的孔会产生带有锥度的圆柱度误差的孔会产生带有锥度的圆柱度误差(图图5-1(b)所示所示)。从影响加工精度的角度出发，工艺系统刚度是在加工表面误从影响加工精度的角度出发，工艺系统刚度是在加工表面误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比，用差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比，用K系统系统表示。表示。在车削加工中，工艺系统的刚度是指垂直于被加工表面的法在车削加工中，工艺系统的刚度是指垂直于被加工表面的法向切削分力向切削分力Fn与工艺系统在与工艺系统在Fn方向的位移方向的位移y之比值，之比值，二单位为二单位为N/mm)。根据变形叠加原理，可导出。根据变形叠加原理，可导出上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度式中式中 机床、工件、刀具、夹具机床、工件、刀具、夹具的刚度。的刚度。1)工件和刀具的刚度。工件和刀具的刚度较小时，在外力作工件和刀具的刚度。工件和刀具的刚度较小时，在外力作用下发生的变形大，对加工精度的影响较大，其变形量和刚用下发生的变形大，对加工精度的影响较大，其变形量和刚度可按材料力学中的有关公式求得。度可按材料力学中的有关公式求得。2)接触刚度。所谓接触刚度，就是互相接触的两表面受力后接触刚度。所谓接触刚度，就是互相接触的两表面受力后物体抵抗接触面上变形的能力。物体抵抗接触面上变形的能力。机床部件和夹具的刚度，在很大程度上取决于接触刚度。接机床部件和夹具的刚度，在很大程度上取决于接触刚度。接触刚度的大小与下列因素有直接的关系：触刚度的大小与下列因素有直接的关系：工件表面的几何形状误差及表面粗糙度。工件表面的几何形状误差及表面粗糙度。零件表面的力学性能。零件表面的力学性能。零件材料的力学性能。零件材料的力学性能。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度3)机床部件的刚度。机床部件的刚度。机床部件刚度的特征机床部件刚度的特征 任何机床部件在外力作用下所产生任何机床部件在外力作用下所产生的变形，必然都与组成该部件的有关零件变形以及各相关零的变形，必然都与组成该部件的有关零件变形以及各相关零件的接触变形有关。其中各相关零件接触变形的总量在整个件的接触变形有关。其中各相关零件接触变形的总量在整个部件变形中占很大比重，因而对机床部件来说，外力与变形部件变形中占很大比重，因而对机床部件来说，外力与变形之间也是一种非线性函数关系。之间也是一种非线性函数关系。影响机床部件刚度的因素影响机床部件刚度的因素 影响机床部件刚度的主要因素影响机床部件刚度的主要因素有：有：各配合零件接触面的接触变形。各配合零件接触面的接触变形。部件中薄弱零件的变形。机床部件中薄弱零件的受力变形对部件中薄弱零件的变形。机床部件中薄弱零件的受力变形对部件刚度影响很大。如车床刀架部件中的楔铁长而薄，刚性部件刚度影响很大。如车床刀架部件中的楔铁长而薄，刚性差，不平直，使用时接触不良，在外力作用下最易变形，使差，不平直，使用时接触不良，在外力作用下最易变形，使刀架刚度大大降低。有些互配零件装配质量差也会成为部件刀架刚度大大降低。有些互配零件装配质量差也会成为部件的薄弱环节，削弱了部件的刚度。的薄弱环节，削弱了部件的刚度。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度间隙的影响。部件中各组成零件接触面之间的间隙都可影响间隙的影响。部件中各组成零件接触面之间的间隙都可影响其接触刚度，这突出表现其接触刚度，这突出表现在切削加工中载荷方向经常变化的橙床和铣床上。当载荷方在切削加工中载荷方向经常变化的橙床和铣床上。当载荷方向改变时，间隙引起的位移将影响刀具与零件表面间的准确向改变时，间隙引起的位移将影响刀具与零件表面间的准确位置。位置。摩擦力的影响。部件中各组成零件接触面间的摩擦力对接触摩擦力的影响。部件中各组成零件接触面间的摩擦力对接触刚度的影响，在载荷变动时较为明显。加载时，摩擦力阻止刚度的影响，在载荷变动时较为明显。加载时，摩擦力阻止变形增加；却载时，摩擦力又阻止变形恢复。由于部件变形变形增加；却载时，摩擦力又阻止变形恢复。由于部件变形的不均匀增减必将反映到工件上，造成对加工精度的不利影的不均匀增减必将反映到工件上，造成对加工精度的不利影响。响。机床部件是由许多零件组装而成的。由于上述原因存在，机机床部件是由许多零件组装而成的。由于上述原因存在，机床部件虽然尺寸很大，但其刚度远比实体件刚度小得多。床部件虽然尺寸很大，但其刚度远比实体件刚度小得多。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度(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)受力变形引起加工误差的几种形式。受力变形引起加工误差的几种形式。在切削过程中受力点位置变化引起的工件形状误差。当切在切削过程中受力点位置变化引起的工件形状误差。当切削力作用在工艺系统不同部位时，其刚度也因之而不同，由削力作用在工艺系统不同部位时，其刚度也因之而不同，由此会使工件产生形状误差。如在车床上加工外圆柱会产生两此会使工件产生形状误差。如在车床上加工外圆柱会产生两头大、中间小的马鞍形误差。头大、中间小的马鞍形误差。由切削力大小变化引起的误差由切削力大小变化引起的误差误差复映。切削加工中，误差复映。切削加工中，由于毛坯的加工余量不均匀或材料的力学性能不一致，会使由于毛坯的加工余量不均匀或材料的力学性能不一致，会使切削力发生变化，工艺系统的变形也随之而变化，从而使毛切削力发生变化，工艺系统的变形也随之而变化，从而使毛坯的误差又部分地复映到已加工表面上，这种现象称为误差坯的误差又部分地复映到已加工表面上，这种现象称为误差复映复映(见见图图5-2)。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差。在车床或切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差。在车床或磨床类机床上加工轴类零件时，常用单爪拨盘带动工件旋转。磨床类机床上加工轴类零件时，常用单爪拨盘带动工件旋转。如如图图5-3所示，传动力在拨盘的每一转中，经常改变方向，所示，传动力在拨盘的每一转中，经常改变方向，其在，其在，y方向的分力有时和切削力方向的分力有时和切削力Fy同向，有时反向，造成同向，有时反向，造成工件的圆度误差。因此，在加工精密零件时可改用双爪拨盘工件的圆度误差。因此，在加工精密零件时可改用双爪拨盘或柔性连接装置带动工件旋转。或柔性连接装置带动工件旋转。2)减少工艺系统受力变形的主要措施。减少工艺系统受力变减少工艺系统受力变形的主要措施。减少工艺系统受力变形，是机械加工中保证产品质量和提高生产率的主要途径之形，是机械加工中保证产品质量和提高生产率的主要途径之一。根据生产实际情况，可采取以下几方面措施：一。根据生产实际情况，可采取以下几方面措施：上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度提高接触刚度一般部件的刚度都是接触刚度低于实体零件的提高接触刚度一般部件的刚度都是接触刚度低于实体零件的刚度，所以提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。常用刚度，所以提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。常用的方法是改善工艺系统主要零件接触面的配合精度，如机床的方法是改善工艺系统主要零件接触面的配合精度，如机床导轨副、锥体与锥孔、顶尖与顶尖孔等配合面采用刮研与研导轨副、锥体与锥孔、顶尖与顶尖孔等配合面采用刮研与研磨，以提高配合表面的形状精度、减小表面粗糙度值，使实磨，以提高配合表面的形状精度、减小表面粗糙度值，使实际接触面增加，从而有效地提高接触刚度。际接触面增加，从而有效地提高接触刚度。提高接触刚度的另一措施是使接触面间预加载荷，这样可消提高接触刚度的另一措施是使接触面间预加载荷，这样可消除配合面的间隙，增加接触面积，减少受力后的变形量。此除配合面的间隙，增加接触面积，减少受力后的变形量。此措施常用在各类轴承的调整中。措施常用在各类轴承的调整中。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度提高工件的刚度、减少受力变形在加工中，由于工件本身的提高工件的刚度、减少受力变形在加工中，由于工件本身的刚度较低，特别是叉架类、细长轴类等结构零件，容易变形。刚度较低，特别是叉架类、细长轴类等结构零件，容易变形。在这种情况下，如何提高工件的刚度是提高加工精度的关键。在这种情况下，如何提高工件的刚度是提高加工精度的关键。其主要措施是缩小切削力的作用点到支承点之间的距离，以其主要措施是缩小切削力的作用点到支承点之间的距离，以增大工件在切削时的刚度。增大工件在切削时的刚度。图图5-6(a)是车削较长工件时采用是车削较长工件时采用中心架增加支承以提高工件的刚度。中心架增加支承以提高工件的刚度。图图5-6(b)是车削细长是车削细长轴时采用跟刀架增加支承以提高工件的刚度。轴时采用跟刀架增加支承以提高工件的刚度。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度 提高机床部件刚度、减少受力变形在切削加工中，有时机床提高机床部件刚度、减少受力变形在切削加工中，有时机床部件刚度低，因此引起了变形和振动，影响了加工精度和生部件刚度低，因此引起了变形和振动，影响了加工精度和生产率的提高。产率的提高。图图5-7(a)是在转塔车床上采用固定导向支承套，是在转塔车床上采用固定导向支承套，图图5-7(b)是采用转动导向支承套，用加强杆和导向支承套提是采用转动导向支承套，用加强杆和导向支承套提高部件的刚度。高部件的刚度。合理装夹工件、减少夹紧变形加工薄壁工件时，由于工件刚合理装夹工件、减少夹紧变形加工薄壁工件时，由于工件刚度低，解决夹紧变形的影响是关键问题之一。在夹紧前，薄度低，解决夹紧变形的影响是关键问题之一。在夹紧前，薄壁套的内外圆是正圆形，当用三爪自定心卡盘夹紧后套筒成壁套的内外圆是正圆形，当用三爪自定心卡盘夹紧后套筒成三棱形；橙孔后，内孔呈正圆形，当松开卡爪后，工件由于三棱形；橙孔后，内孔呈正圆形，当松开卡爪后，工件由于弹性恢复，使已橙圆的孔产生三棱形。为了减少加工误差，弹性恢复，使已橙圆的孔产生三棱形。为了减少加工误差，应使夹紧力均匀分布。可采用开口过渡环或采用专用卡爪，应使夹紧力均匀分布。可采用开口过渡环或采用专用卡爪，如如图图5-8所示。所示。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度再如磨削薄板工件，当磁力将工件吸向磁盘表面时，工件将再如磨削薄板工件，当磁力将工件吸向磁盘表面时，工件将产生弹性变形，磨完后，由于弹性恢复，已磨完的表面又产产生弹性变形，磨完后，由于弹性恢复，已磨完的表面又产生翘曲。改进的方法是在工件和磁力吸盘之间垫橡皮垫生翘曲。改进的方法是在工件和磁力吸盘之间垫橡皮垫(厚厚0.5 mm，如，如图图5-9所示。工件夹紧时，橡皮垫被压缩，可减所示。工件夹紧时，橡皮垫被压缩，可减少工件的变形。再以磨好的表面为定位基准，磨另一面。这少工件的变形。再以磨好的表面为定位基准，磨另一面。这样，经多次正反面交替磨削即可获得平面度较高的平面。样，经多次正反面交替磨削即可获得平面度较高的平面。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度2.工艺系统的受热变形误差工艺系统的受热变形误差机械加工过程中，工艺系统受切削热、摩擦热、阳光照射等机械加工过程中，工艺系统受切削热、摩擦热、阳光照射等将产生复杂的受热变形，使工件相对刀具的位置、运动关系将产生复杂的受热变形，使工件相对刀具的位置、运动关系发生了变化，从而引起加工误差。受热变形误差对于精密加发生了变化，从而引起加工误差。受热变形误差对于精密加工、大型零件加工、自动化加工，常常有举足轻重的影响。工、大型零件加工、自动化加工，常常有举足轻重的影响。据统计，在精密加工中由受热变形引起的加工误差占总误差据统计，在精密加工中由受热变形引起的加工误差占总误差的的40%70%。为减少受热变形对加工精度的影响，往往先将机床预热，以为减少受热变形对加工精度的影响，往往先将机床预热，以获得热平衡；或降低切削用量以减少切削热；或将粗、精加获得热平衡；或降低切削用量以减少切削热；或将粗、精加工分阶段进行；若机床某局部工分阶段进行；若机床某局部(如主轴轴承、液压系统等如主轴轴承、液压系统等)急急剧升温，则不得不停车等待其降温。所有这些都将使生产率剧升温，则不得不停车等待其降温。所有这些都将使生产率降低。降低。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度(1)工艺系统的热源工艺系统在加工过程中的热源包括内部热工艺系统的热源工艺系统在加工过程中的热源包括内部热源和外部热源两部分：源和外部热源两部分：内部热源主要是在切削加工中产生的切削热和具有相对运动内部热源主要是在切削加工中产生的切削热和具有相对运动零部件之间的摩擦热。外部热源是指周围环境通过空气对流零部件之间的摩擦热。外部热源是指周围环境通过空气对流而传递的热量和外部热源经辐射而传递的热量。而传递的热量和外部热源经辐射而传递的热量。在上述热源中，切削热对加工精度的影响最为直接，而摩擦在上述热源中，切削热对加工精度的影响最为直接，而摩擦热则是机床受热变形的主要热源，外部热源主要影响大型和热则是机床受热变形的主要热源，外部热源主要影响大型和精密工件的加工。精密工件的加工。切削热由工件、刀具、机床、切屑及其他周围介质传出。就切削热由工件、刀具、机床、切屑及其他周围介质传出。就传递给工件的热量而言，车削加工约占传递给工件的热量而言，车削加工约占10%30%，铣、，铣、刨加工约占刨加工约占30%，钻削加工约占，钻削加工约占50%，而磨削加工则达，而磨削加工则达80%以上。以上。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度(2)受热变形对加工精度的影响受热变形对加工精度的影响1)机床受热变形对加工精度的影响机床受热变形对加工精度的影响 由于在热平衡之前，机由于在热平衡之前，机床的几何精度变化不定，对加工精度的影响毫无规律，因此，床的几何精度变化不定，对加工精度的影响毫无规律，因此，各项精密加工都必须在机床热平衡之后才能进行。所以，机各项精密加工都必须在机床热平衡之后才能进行。所以，机床空运转达到热平衡所用的时间及其此时所能达到的动态几床空运转达到热平衡所用的时间及其此时所能达到的动态几何精度就成了衡量精加工机床质量的一个重要指标。一般车何精度就成了衡量精加工机床质量的一个重要指标。一般车床、磨床的热平衡时间为床、磨床的热平衡时间为46 h；中小型机床的热平衡时间；中小型机床的热平衡时间为为12h；大型、精密机床的热平衡时间有的甚至为；大型、精密机床的热平衡时间有的甚至为50 h。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度车床受热变形引起的加工误差，如车床受热变形引起的加工误差，如图图5-10所示。它主要表现所示。它主要表现在主轴系统和导轨这两大部件上。因主轴发热使主轴箱在垂在主轴系统和导轨这两大部件上。因主轴发热使主轴箱在垂直面和水平面内发生偏移及倾斜；主轴箱的热量传给床身，直面和水平面内发生偏移及倾斜；主轴箱的热量传给床身，使床身导轨向上凸起，更加剧了主轴的倾斜。使床身导轨向上凸起，更加剧了主轴的倾斜。2)工件受热变形对加工精度的影响工件受热变形对加工精度的影响 工件主要受切削热影响工件主要受切削热影响而产生变形，对大型工件或精密工件，外部热源也不可忽视。而产生变形，对大型工件或精密工件，外部热源也不可忽视。由于不同的加工方法、不同的工件材料、结构和尺寸，工件由于不同的加工方法、不同的工件材料、结构和尺寸，工件的受热变形也不相同。的受热变形也不相同。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度 3)刀具受热变形对加工精度的影响刀具受热变形对加工精度的影响 刀具的受热变形主要刀具的受热变形主要是由切削热引起的。虽然大部分的切削热都被切屑所带走，是由切削热引起的。虽然大部分的切削热都被切屑所带走，传给刀具的热量并不多，但因刀体小，热容也小，而热量又传给刀具的热量并不多，但因刀体小，热容也小，而热量又集中，所以刀具切削表面通常会达到很高的温度。如高速钢集中，所以刀具切削表面通常会达到很高的温度。如高速钢车刀的切削刃部分温度可达车刀的切削刃部分温度可达600左右，其受热伸长可达左右，其受热伸长可达0.030.05mm。因此，刀具的受热变形不可忽略。因此，刀具的受热变形不可忽略。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度(3)减少受热变形的措施减少受热变形的措施1)减少发热、隔离热源合理选择切削用量和刀具几何角度或减少发热、隔离热源合理选择切削用量和刀具几何角度或粗、精加工分开进行以减少切削热；从结构和润滑两方面采粗、精加工分开进行以减少切削热；从结构和润滑两方面采取措施改善摩擦特性以减少摩擦热；尽可能将机床中能够分取措施改善摩擦特性以减少摩擦热；尽可能将机床中能够分离的热源部件，如电动机、变速箱、液压系统、冷却系统等离的热源部件，如电动机、变速箱、液压系统、冷却系统等从主机中分离出去；用隔热材料将发热部件与机床大件从主机中分离出去；用隔热材料将发热部件与机床大件(如床如床身、立柱等身、立柱等)隔离开来。隔离开来。2)冷却、通风、散热采用喷雾或大流量冷却是减少工件和刀冷却、通风、散热采用喷雾或大流量冷却是减少工件和刀具变形的有力措施。大型数控机床和加工中心普遍采用冷冻具变形的有力措施。大型数控机床和加工中心普遍采用冷冻机对润滑油和切削液强制冷却，以提高冷却效果。加强通风机对润滑油和切削液强制冷却，以提高冷却效果。加强通风散热，在热源处加风扇、散热片、通风窗口等。散热，在热源处加风扇、散热片、通风窗口等。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度3)均衡温度场将热量有意识地从高温区导向低温区以补偿温均衡温度场将热量有意识地从高温区导向低温区以补偿温度场的不对称性。度场的不对称性。4)加速热平衡热平衡后，变形趋于稳定，对加工精度影响小，加速热平衡热平衡后，变形趋于稳定，对加工精度影响小，精密零件应待热平衡后再进行加工，且应连续加工完毕。但精密零件应待热平衡后再进行加工，且应连续加工完毕。但大型机床热平衡时间很长，可采用以下两种方法加速其热平大型机床热平衡时间很长，可采用以下两种方法加速其热平衡：一是在加工前高速空转，使机床在较短时间达到热平衡；衡：一是在加工前高速空转，使机床在较短时间达到热平衡；二是在机床适当部位设二是在机床适当部位设“控制热源控制热源”，人为地给机床加热，人为地给机床加热，使其较快地达到热平衡状态。使其较快地达到热平衡状态。5)控制环境温度根据一昼夜气温的变化规律，晚上控制环境温度根据一昼夜气温的变化规律，晚上10时至翌时至翌晨晨6时温度变化最小，可将精度要求较高的零件放在这段时间时温度变化最小，可将精度要求较高的零件放在这段时间内进行加工与测量。精密机床应安放在恒温车间中使用。恒内进行加工与测量。精密机床应安放在恒温车间中使用。恒温指标有两项：温指标有两项：上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度恒温基数，即恒温车间或恒温室中空气的平均温度，一般取恒温基数，即恒温车间或恒温室中空气的平均温度，一般取20 恒温精度，即平均温度的允许偏差，普通精度级在士恒温精度，即平均温度的允许偏差，普通精度级在士1内，内，精密级为士精密级为士0.5，超精密级为士，超精密级为士0.01。应根据不同地。应根据不同地区、不同季节采用区、不同季节采用“按季节调温按季节调温”的方式，比如冬季恒温基的方式，比如冬季恒温基数取数取17 ，夏季取，夏季取23 ，春秋季取，春秋季取20。3.工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差(1)机床的几何误差机床的几何误差 机床的几何误差包括三个方面：机床的机床的几何误差包括三个方面：机床的制造误差、安装误差和使用的磨损。它们总是不同程度地反制造误差、安装误差和使用的磨损。它们总是不同程度地反映到工件上去，影响工件的加工精度。其中对加工精度影响映到工件上去，影响工件的加工精度。其中对加工精度影响较大的是机床的制造误差，包括主轴回转运动误差、机床导较大的是机床的制造误差，包括主轴回转运动误差、机床导轨误差和机床传动链传动误差。轨误差和机床传动链传动误差。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度主轴回转运动误差机床主轴是确定工件或刀具位置和运动的主轴回转运动误差机床主轴是确定工件或刀具位置和运动的基准，它的误差可直接影响工件的加工精度，尤其是在精加基准，它的误差可直接影响工件的加工精度，尤其是在精加工时，机床主轴的回转误差往往是影响工件圆度的主要因素。工时，机床主轴的回转误差往往是影响工件圆度的主要因素。如坐标橙床、精密车床、精密磨床等精密机床，要求其主轴如坐标橙床、精密车床、精密磨床等精密机床，要求其主轴有较高的回转精度，才能加工出高精度的工件。有较高的回转精度，才能加工出高精度的工件。所谓主轴的回转精度，是指主轴的实际回转轴线相对其平均所谓主轴的回转精度，是指主轴的实际回转轴线相对其平均回转轴线回转轴线(实际回转轴线的对称中心实际回转轴线的对称中心)，在规定测量平面内的，在规定测量平面内的变动量。变动量越小，主轴回转精度就越高；反之就越低。变动量。变动量越小，主轴回转精度就越高；反之就越低。机床导轨误差机床导轨副是实现直线运动的主要部件，其制机床导轨误差机床导轨副是实现直线运动的主要部件，其制造和装配精度都是影响直线运动精度的主要因素，都可直接造和装配精度都是影响直线运动精度的主要因素，都可直接影响工件的加工质量。影响工件的加工质量。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度机床传动链传动误差在螺纹加工或用展成法加工齿轮等工件机床传动链传动误差在螺纹加工或用展成法加工齿轮等工件时，为保证加工精度，要求工件和刀具间必须有确定的运动时，为保证加工精度，要求工件和刀具间必须有确定的运动关系。例如，车削螺纹时，要求工件旋转一周刀具沿轴向移关系。例如，车削螺纹时，要求工件旋转一周刀具沿轴向移动一个导程，因此，刀具与工件之间必须采用内联系传动链动一个导程，因此，刀具与工件之间必须采用内联系传动链才能保证传动精度。所谓机床传动链传动误差，就是指内联才能保证传动精度。所谓机床传动链传动误差，就是指内联系传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。它是加工螺系传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。它是加工螺纹和用展成法加工时影响加工精度的主要因素之一。纹和用展成法加工时影响加工精度的主要因素之一。机床传动链传动误差主要是由于传动链中各传动元件机床传动链传动误差主要是由于传动链中各传动元件(如齿轮、如齿轮、蜗杆、蜗轮、螺母、丝杠蜗杆、蜗轮、螺母、丝杠)的制造误差、装配误差和磨损等引的制造误差、装配误差和磨损等引起的。一般可用传动链末端件的转角误差来衡量，因此各元起的。一般可用传动链末端件的转角误差来衡量，因此各元件在传动链中的位置不同，其影响程度也不一样。例如，传件在传动链中的位置不同，其影响程度也不一样。例如，传动链是升速传动，则传动元件的转角误差被扩大；反之，则动链是升速传动，则传动元件的转角误差被扩大；反之，则转角误差缩小。在一般的传动链中，末端件的误差影响最大，转角误差缩小。在一般的传动链中，末端件的误差影响最大，所以，对传动链末端件所以，对传动链末端件(如螺纹加工机床的丝杠、滚齿机的分如螺纹加工机床的丝杠、滚齿机的分度蜗轮度蜗轮)的精度要求最高。的精度要求最高。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度(2)加工原理误差加工原理误差 加工原理误差是采用了近似的成形运动加工原理误差是采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工产生的误差。如车削模数蜗杆时，或近似的刀刃轮廓进行加工产生的误差。如车削模数蜗杆时，由于蜗杆的螺距等于蜗轮的周节以近似的分数值计算，这样由于蜗杆的螺距等于蜗轮的周节以近似的分数值计算，这样就会引起刀具相对工件的成形运动就会引起刀具相对工件的成形运动(螺旋运动螺旋运动)不准确，造成不准确，造成螺距误差。但是这种螺距误差可通过配换齿轮的合理选配而螺距误差。但是这种螺距误差可通过配换齿轮的合理选配而减小。减小。滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差：一是刀刃齿廓近似造形滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差：一是刀刃齿廓近似造形产生的误差，例如采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓蜗杆代产生的误差，例如采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆产生的误差；二是由于滚刀刃齿数有限，替渐开线基本蜗杆产生的误差；二是由于滚刀刃齿数有限，实际上加工出的齿形是一条折线，和理论上光滑的渐开线有实际上加工出的齿形是一条折线，和理论上光滑的渐开线有差异，这些都会产生加工原理误差。差异，这些都会产生加工原理误差。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度采用近似的成形运动或近似刀刃轮廓虽然都会带来加工原理误采用近似的成形运动或近似刀刃轮廓虽然都会带来加工原理误差，但往往可简化机床或刀具的结构，有时反而可以得到高差，但往往可简化机床或刀具的结构，有时反而可以得到高的加工精度，并能提高生产率和经济性。因此，只要其误差的加工精度，并能提高生产率和经济性。因此，只要其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。不超过规定的精度要求，在生产中仍能得到广泛的应用。(3)工艺系统的其他几何误差工艺系统的其他几何误差 刀具误差刀具误差对加工精度的影响应根据刀具类型的不同刀具误差刀具误差对加工精度的影响应根据刀具类型的不同进行具体分析。进行具体分析。一般刀具一般刀具(如普通车刀、绞刀、单刃拉刀和平面铣刀等如普通车刀、绞刀、单刃拉刀和平面铣刀等)的制的制造误差对工件加工精度没有直接影响。造误差对工件加工精度没有直接影响。定尺寸刀具定尺寸刀具(如钻头、铰刀、拉刀、键槽铣刀、浮动镗刀块等如钻头、铰刀、拉刀、键槽铣刀、浮动镗刀块等)的制造误差可直接影响加工工件的尺寸精度。刀具的安装及的制造误差可直接影响加工工件的尺寸精度。刀具的安装及使用不当将产生跳动，也会影响加工精度。使用不当将产生跳动，也会影响加工精度。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度使用成形刀具使用成形刀具(如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等)加工时，加工时，被加工表面的几何形状精度，直接取决于刀具廊形的形状精被加工表面的几何形状精度，直接取决于刀具廊形的形状精度和安装精度。度和安装精度。夹具误差夹具误差主要影响工件的位置精度，其是由下列三夹具误差夹具误差主要影响工件的位置精度，其是由下列三方面原因引起的：方面原因引起的：a.夹具的定位元件、刀具导向元件、对刀元件、夹具体等主夹具的定位元件、刀具导向元件、对刀元件、夹具体等主要元件的制造误差。要元件的制造误差。b.夹具装配后，各主要元件之间以及夹具的定位元件工作面夹具装配后，各主要元件之间以及夹具的定位元件工作面与夹具在机床上的定位面之间的尺寸误差和位置误差。与夹具在机床上的定位面之间的尺寸误差和位置误差。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度C.夹具在使用过程中其工作表面被磨损。夹具在使用过程中其工作表面被磨损。工件装夹误差工件装夹误差 工件的装夹有两种方法：一种是采用夹具装工件的装夹有两种方法：一种是采用夹具装夹工件，其误差包括工件的定位误差、夹紧误差及夹具在机夹工件，其误差包括工件的定位误差、夹紧误差及夹具在机床上的安装误差；另一种是将元件直接装夹在机床的工作台床上的安装误差；另一种是将元件直接装夹在机床的工作台上，其误差的大小取决于工件定位基准的选择、安装中的测上，其误差的大小取决于工件定位基准的选择、安装中的测量误差及夹紧误差等量误差及夹紧误差等测量误差测量误差 在加工过程中，需要用各种量具、量仪等进行检在加工过程中，需要用各种量具、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。由于验测量，再根据测量结果对工件进行试切或调整机床。由于量具本身的制造误差，测量时的接触力、温度、目测正确程量具本身的制造误差，测量时的接触力、温度、目测正确程度等产生的误差，称为测量误差。度等产生的误差，称为测量误差。上一页 下一页返回5.1 机械加工精度机械加工精度调整误差调整误差 调整误差是由于工艺系统没有调整到正确位置而调整误差是由于工艺系统没有调整到正确位置而产生的加工误差。例如在外圆磨床上用偏转工作台相对于砂产生的加工误差。例如在外圆磨床上用偏转工作台相对于砂轮轴线的运动方向来磨削圆锥面时，因工作台位置的调整不轮轴线的运动方向来磨削圆锥面时，因工作台位置的调整不可能绝对准确，于是引起已加工表面的锥度出现加工误差。可能绝对准确，于是引起已加工表面的锥度出现加工误差。上一页返回5.2 误差统计分析方法及提高加工误差统计分析方法及提高加工精度的措施精度的措施5.2.1 加工误差的统计分析方法加工误差的统计分析方法在生产中，加工精度通常受多种原始误差的影响，仅用单因在生产中，加工精度通常受多种原始误差的影响，仅用单因素分析方法往往不能解决实际问题。因此，需要用数理统计素分析方法往往不能解决实际问题。因此，需要用数理统计的方法进行综合分析，从而找出解决问题的途径。在实际生的方法进行综合分析，从而找出解决问题的途径。在实际生产中，影响加工精度的因素往往是错综复杂的，并且常常带产中，影响加工精度的因素往往是错综复杂的，并且常常带有随机性，有时很难用单因素的估算方法来分析其因果关系，有随机性，有时很难用单因素的估算方法来分析其因果关系，也无法凭一个零件去推断整批零件的误差情况。这就要求人也无法凭一个零件去推断整批零件的误差情况。这就要求人们应以整体为对象来进行综合分析，找出影响加工精度的主们应以整体为对象来进行综合分析，找出影响加工精度的主要原因，提出解决问题的具体方法。要原因，提出解决问题的具体方法。下一页返回5.2 误差统计分析方法及提高加工误差统计分析方法及提高加工精度的措施精度的措施1.加工误差的性质加工误差的性质 各种加工误差根据其在一批零件中出现规律的不同，可分为各种加工误差根据其在一批零件中出现规律的不同，可分为系统性误差和随机误差两大类。系统性误差和随机误差两大类。(1)系统性误差大小和方向已经确定的误差，称为系统性误系统性误差大小和方向已经确定的误差，称为系统性误差。例如机床、夹具和刀具的制造误差、原理误差、调整误差。例如机床、夹具和刀具的制造误差、原理误差、调整误差，均属于系统性误差。系统性误差又可分为以下两种：差，均属于系统性误差。系统性误差又可分为以下两种：常值系统性误差误差的大小和方向始终保持不变或基本不变，常值系统性误差误差的大小和方向始终保持不变或基本不变，称为常值系统性误差。称为常值系统性误差。上一页 下一页返回5.2 误差统计分析方法及提高加工误差统计分析方法及提高加工精度的措施精度的措施变值系统性误差误差的大小和方向按照一定的规律变化，称变值系统性误差误差的大小和方向按照一定的规律变化，称为变值系统性误差。该项误差还可细分为线性变值误差和非为变值系统性误差。该项误差还可细分为线性变值误差和非线性变值误差。如刀具在正常磨损时，其磨损值与时间为线线性变值误差。如刀具在正常磨损时，其磨损值与时间为线性关系，所以它是线性变值误差；而刀具受热伸长时，其伸性关系，所以它是线性变值误差；而刀具受热伸长时，其伸长量与时间为指数关系，所以它是非线性误差。长