new机械制造技术基础(第7章).ppt

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1、第七章第七章 机械制造质量机械制造质量 分析及控制分析及控制教学基本要求：教学基本要求：1.能正确综合应用力学、物理学等基础科学知能正确综合应用力学、物理学等基础科学知识分析加工误差产生的原因，从而找出控制识分析加工误差产生的原因，从而找出控制加工误差的方法。加工误差的方法。2.能正确运用统计学方法对加工误差进行统计分能正确运用统计学方法对加工误差进行统计分析，并根据加工误差的统计特征，确定出加工析，并根据加工误差的统计特征，确定出加工误差的变化规律及可能采取的控制方法。误差的变化规律及可能采取的控制方法。13.3.能正确分析影响机械加工表面质量的因素能正确分析影响机械加工表面质量的因素,掌握

2、这些因素对加工表面质量的影响规律掌握这些因素对加工表面质量的影响规律;4.4.了解机械加工中强迫振动和自激振动的特征了解机械加工中强迫振动和自激振动的特征及其识别方法，了解自激振动产生的机理以及其识别方法，了解自激振动产生的机理以及消除和减弱振动的方法。及消除和减弱振动的方法。教学基本要求：教学基本要求：2尺寸精度尺寸精度形状精度形状精度位置精度位置精度波纹度波纹度几何精度几何精度表面层物理机械性能表面层物理机械性能表层材料的冷作硬化表层材料的冷作硬化表层材料的金相组织变化表层材料的金相组织变化表层材料的残余应力表层材料的残余应力制制制制造造造造质质质质量量量量质量：质量：用户对产品的满意程度

3、用户对产品的满意程度设计质量、设计质量、设计质量、设计质量、制造质量制造质量制造质量制造质量、服务质量、服务质量、服务质量、服务质量质量的含义质量的含义质量的含义质量的含义微观几何形状精度微观几何形状精度宏观几何形状精度宏观几何形状精度圆度、圆柱度、直圆度、圆柱度、直线度、平面度等线度、平面度等图示第第7 7章章 机械制造质量分析及控制机械制造质量分析及控制（表面粗糙度）（表面粗糙度）3尺寸精度尺寸精度几何形状精度几何形状精度位置精度位置精度（形状误差（形状误差位置公差位置公差尺寸公差）尺寸公差）表面粗糙度表面粗糙度波度波度加工精度加工精度表面质量表面质量表面物理机械性能的变化表面物理机械性能

4、的变化制制制制造造造造质质质质量量量量制造质量研究的内容制造质量研究的内容47.2.1机械加工精度概述机械加工精度概述1.加工精度与加工误差加工精度与加工误差加工精度加工精度：零件加工后的零件加工后的实际几何参数实际几何参数（尺寸、形状（尺寸、形状及各表面相互位置）与及各表面相互位置）与理想几何参数理想几何参数的的符合程度符合程度。加工误差加工误差：零件加工后的零件加工后的实际几何参数实际几何参数与与理想几何理想几何参数参数的的偏离程度偏离程度。符合程度越高，加工精度就越高。符合程度越高，加工精度就越高。加工误差的大小反映了加工精度的高低。加工误差的大小反映了加工精度的高低。加工误差越小，加工

5、精度越高。加工误差越小，加工精度越高。7.2机械加工精度机械加工精度52、获得加工精度的方法、获得加工精度的方法(1)(1)获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法试切法：试切法：通过通过试切试切测量测量调整调整再试切再试切，反复进，反复进行到工件尺寸达到规定要求为止行到工件尺寸达到规定要求为止调整法：调整法：先调整好先调整好刀具刀具和和工件在机床上的相对位置工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变保持这个位置不变，以保，以保证工件被加工尺寸证工件被加工尺寸定尺寸刀具法：定尺寸刀具法：通过刀具的相应尺寸保证加工表面通过刀具的相应尺寸保证加工表面的尺寸

6、精度的尺寸精度6自动控制法：自动控制法：将测量、进给装置和控制系统将测量、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统，通过自动测量和数字组成一个自动加工系统，通过自动测量和数字控制装置，在达到尺寸精度后自动停止加工控制装置，在达到尺寸精度后自动停止加工主动测量法：主动测量法：边加工边测量加工尺寸边加工边测量加工尺寸7刀刀尖尖轨轨迹迹法法：通通过过刀刀尖尖运运动动的的轨轨迹迹来来获获得得形形状状精度的方法精度的方法仿仿形形法法：刀刀具具依依照照仿仿形形装装置置进进给给获获得得工工件件形形状状精度的方法精度的方法成成形形法法：利利用用成成形形刀刀具具对对工工件件加加工工获获得得形形状状精精度的方法度的

7、方法展成法：展成法：利用工件和刀具的展成切削运动进行利用工件和刀具的展成切削运动进行加工的方法加工的方法(2)(2)获得形状精度的方法获得形状精度的方法8直直接接找找正正定定位位法法：用用划划针针或或百百分分表表直直接接在在机机床床上上找找正工件位置正工件位置划划线线找找正正定定位位法法：先先按按零零件件图图在在毛毛坯坯上上划划好好线线，再再以所的划线为基准找正它在机床的位置以所的划线为基准找正它在机床的位置夹夹具具定定位位法法：在在机机床床上上安安装装好好夹夹具具，工工件件放放在在夹夹具具中定位中定位机床控制法：机床控制法：利用机床的相对位置精度保证位置精利用机床的相对位置精度保证位置精度度

8、(3)(3)获得位置精度的方法获得位置精度的方法9机械加工时，由机械加工时，由机床、夹具、刀具机床、夹具、刀具和工件和工件构成的一个完整的系统。构成的一个完整的系统。由于工艺系统本身的结构和状态由于工艺系统本身的结构和状态以及加工过程中的物理力学现象以及加工过程中的物理力学现象而产生的各种误差。而产生的各种误差。工艺系统误差。工艺系统误差。工艺系统：工艺系统：原始误差：原始误差：3.影响加工精度的因素影响加工精度的因素u原始误差与加工精度的关系原始误差与加工精度的关系工艺系统原始误差方向不同，对加工精工艺系统原始误差方向不同，对加工精度的影响程度也不同。度的影响程度也不同。示例示例10误差敏感

9、方向误差敏感方向影响加工精度最大的那个方向影响加工精度最大的那个方向（即通过刀刃的（即通过刀刃的加工表面的法向加工表面的法向）。）。当原始误差当原始误差方向方向恰为恰为加工表面法线方向加工表面法线方向时，时，引起的加工误差为引起的加工误差为最大最大；当原始误差的当原始误差的方向方向恰为恰为加工表面的切线方向加工表面的切线方向时，引起的加工误差为时，引起的加工误差为最小最小；当原始误差的方向与误差敏感方向一致时，当原始误差的方向与误差敏感方向一致时，对加工精度的影响最大。对加工精度的影响最大。u原始误差与加工精度的关系原始误差与加工精度的关系11原原始始误误差差工艺系统的制造误差工艺系统的制造误

10、差（几何误差）（几何误差）刀具制造误差刀具制造误差夹具制造误差夹具制造误差机床制造误差机床制造误差工艺系统受力变形（包括夹紧变形）工艺系统受力变形（包括夹紧变形）工艺系统受热变形工艺系统受热变形工件残余应力引起的变形工件残余应力引起的变形工工件件相相对对于于刀刀具具静静止止状状态态下下的误差的误差工工件件相相对对于于刀刀具具运运动动状状态下的误差态下的误差主轴回转误差主轴回转误差导轨导向误差导轨导向误差传动误差传动误差原始误差的来源原始误差的来源原始误差的来源原始误差的来源与与工工艺艺过过程程有有关关的的原始误差原始误差(动误差动误差)加工原理误差加工原理误差其他原始误差其他原始误差定位误差定

11、位误差调整误差调整误差测量误差测量误差刀具磨损刀具磨损121.机床的几何误差机床的几何误差机床几何误差的来源机床几何误差的来源机床制造机床制造机床制造机床制造磨损磨损磨损磨损安装安装安装安装机床制造误差机床制造误差主轴回转误差主轴回转误差导轨误差导轨误差传动链误差传动链误差7.2.2工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差13(1).(1).主轴回转误差主轴回转误差主轴的实际回转轴线对其主轴的实际回转轴线对其理想回转轴线理想回转轴线的变动量。的变动量。2 2）将）将动力或运动传递动力或运动传递给工件或刀具。给工件或刀具。主轴各瞬时实际回转轴线的平均位置主轴各瞬时实际回转轴线的平均位置主轴回转误差的

12、分解：主轴回转误差的分解：径向圆跳动、端面圆跳动和角度摆动径向圆跳动、端面圆跳动和角度摆动三种基本型式三种基本型式 主轴的功用：主轴的功用：1 1）装夹工件、刀具或夹具的装夹工件、刀具或夹具的基准基准；定义定义：理想回转轴线：理想回转轴线：14端面圆跳动端面圆跳动端面圆跳动端面圆跳动主轴轴肩端面的平面度及其与回转轴线有垂主轴轴肩端面的平面度及其与回转轴线有垂直度误差；直度误差；轴承承载端面与回转轴线有垂直度误差。轴承承载端面与回转轴线有垂直度误差。车端面车端面可以引起所加工端面的垂直度、平可以引起所加工端面的垂直度、平面度误差和面度误差和轴向尺寸精度误差；轴向尺寸精度误差；加工螺纹加工螺纹产生

13、螺距误差。产生螺距误差。l端面圆跳动对加工精度的影响：端面圆跳动对加工精度的影响：端面圆跳动对加工精度的影响：端面圆跳动对加工精度的影响：图示l端面圆跳动的产生原因端面圆跳动的产生原因端面圆跳动的产生原因端面圆跳动的产生原因主轴实际回转轴线沿平均回转轴线的方向作纯轴向蹿动主轴实际回转轴线沿平均回转轴线的方向作纯轴向蹿动15l径向圆跳动产生的原因径向圆跳动产生的原因加加工工方方式式不不同同主轴各段轴颈的同轴度误差；主轴各段轴颈的同轴度误差；轴承误差（圆度）轴承误差（圆度）；轴承之间的同轴度误差、轴承之间的同轴度误差、主轴轴颈误差（圆度）；主轴轴颈误差（圆度）；主轴挠度主轴挠度影影响响也也不不同同

14、主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在径向的变动量径向圆跳动径向圆跳动16u滑动轴承滑动轴承工件回转型工件回转型(车削）车削）：切削力作用切削力作用方向是不变的方向是不变的主轴轴颈的圆度误差主轴轴颈的圆度误差将在回转过程中引起轴将在回转过程中引起轴线位置产生瞬时变化，线位置产生瞬时变化，对主轴径向回转精度对主轴径向回转精度影响较大；影响较大；轴承内孔径的圆度误差轴承内孔径的圆度误差对主轴径向回转精度对主轴径向回转精度影响较小。影响较小。17轴承的内孔圆度误差轴承的内孔圆度误差将使主轴在回转的过程将使主轴在回转的过程中产生径向跳动，中产生径向跳动，引

15、起镗孔的圆度误差引起镗孔的圆度误差；主轴轴颈的圆度误差主轴轴颈的圆度误差对主轴径向回转精度影对主轴径向回转精度影响响较小较小。刀具回转型刀具回转型 ：切削力作用方向是变化的：切削力作用方向是变化的18车削加工：车削加工：车削加工：车削加工：工件回转，刀具移动工件回转，刀具移动12345678A假设主轴轴线沿假设主轴轴线沿X轴作简谐运动：轴作简谐运动：x=Acos X2+Y2=R2+A2Sin2车削出的工件表面接近于一个真圆。车削出的工件表面接近于一个真圆。车削加工时，径向跳动对工件的车削加工时，径向跳动对工件的圆度圆度影响很影响很小；但与定位基准有同轴度误差小；但与定位基准有同轴度误差,并产生

16、并产生圆柱度圆柱度误差。误差。l径向圆跳动对加工精度的影响：径向圆跳动对加工精度的影响：19考虑最简单的情况，主轴回转中心在考虑最简单的情况，主轴回转中心在X X方向上作简谐方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为A A。镗削加工镗削加工镗削加工镗削加工：镗刀回转，工件不转镗刀回转，工件不转镗刀回转，工件不转镗刀回转，工件不转X=Acos X=Acos （tt）当镗刀转过一个当镗刀转过一个角时（位置角时（位置1），刀尖轨迹的水平），刀尖轨迹的水平分量和垂直分量分别计算得：分量和垂直分量分别计算得：X=(A+R)cosY=Rsin。图示图示将上两式

17、平方相加得将上两式平方相加得:X2/(A+R)2+Y2/R2=1镗出的孔为椭圆形镗出的孔为椭圆形20主轴径向回转误差可以引起工件的圆度误差主轴径向回转误差可以引起工件的圆度误差和圆柱度误差；和圆柱度误差；l径向圆跳动对加工精度的影响：径向圆跳动对加工精度的影响：21l产生角度摆动的原因产生角度摆动的原因产生角度摆动的原因产生角度摆动的原因角度摆动角度摆动主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线成倾斜一个角主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线成倾斜一个角度作摆动度作摆动角度摆动可视为径向圆跳动与角度摆动可视为径向圆跳动与轴向窜动轴向窜动的综合。的综合。凡引起凡引起径向圆跳动径向圆跳动与与轴向窜动轴向窜动

18、的因素均会影的因素均会影响主轴的角度摆动。响主轴的角度摆动。22l角度摆动对加工精度的影响：角度摆动对加工精度的影响：车削加工时工件每一横截面内的圆度误差很小，但轴车削加工时工件每一横截面内的圆度误差很小，但轴平面有圆柱度误差（锥度）。平面有圆柱度误差（锥度）。车外圆：得到圆形工件，但产生圆柱度误差（锥体）车外圆：得到圆形工件，但产生圆柱度误差（锥体）车端面：产生平面度误差车端面：产生平面度误差镗孔时，由于主轴的纯角度摆动镗孔时，由于主轴的纯角度摆动使得主轴回转轴线使得主轴回转轴线与工作台导轨不平行，与工作台导轨不平行，使镗出的孔呈椭圆形使镗出的孔呈椭圆形23提高主轴回转精度的措施提高主轴回转

19、精度的措施（5 5）对滚动轴承进行预紧，以消除间隙。对滚动轴承进行预紧，以消除间隙。（1 1）提高主轴及箱体的制造精度；提高主轴及箱体的制造精度；（2 2）选用高精度轴承；选用高精度轴承；（3 3）提高主轴部件装配精度；提高主轴部件装配精度；（4 4）对高速主轴部件要进行动平衡对高速主轴部件要进行动平衡;24（2 2）机床导轨误差机床导轨误差导轨在水平面内的直线度导轨在水平面内的直线度导轨在垂直面内的直线度导轨在垂直面内的直线度前后导轨的平行度（扭曲）前后导轨的平行度（扭曲）机床导轨精度要求：机床导轨精度要求：l确定各主要部件位置关系的基准确定各主要部件位置关系的基准;l是实现直线运动的主要部

20、件是实现直线运动的主要部件。导轨导轨的功用：的功用：导轨的导轨的制造和装配精度制造和装配精度：影响直线运动的主要因素影响直线运动的主要因素直接影响工件的加工精度。直接影响工件的加工精度。25导轨在水平面内的直线度误差导轨在水平面内的直线度误差导轨误差对加工精度的影响导轨误差对加工精度的影响当导轨在水平面内的直线度误差为当导轨在水平面内的直线度误差为yy时时,引起工件引起工件在半径方向的误差为：在半径方向的误差为：R=y R=y l车、磨削外圆时，车、磨削外圆时，为误差敏感方向，对加工精为误差敏感方向，对加工精度影响最大；度影响最大；导轨向外凸导轨向外凸导轨向内凹导轨向内凹工件产生腰鼓形误差；工

21、件产生腰鼓形误差；工件产生鞍形误差；工件产生鞍形误差；l铣削、刨削平面时，铣削、刨削平面时，为误差非敏感方向，对为误差非敏感方向，对加工精度影响最小。加工精度影响最小。（以卧式车床为例）（以卧式车床为例）（图图75）26导轨在垂直面内的直线度误差导轨在垂直面内的直线度误差设：设：Z=Y=0.1mm，D=40mm，则由于水平面内原始误差而产生的加工误差：则由于水平面内原始误差而产生的加工误差：R=Y=0.1mm,由于垂直面内原始误差产生的加工误差：由于垂直面内原始误差产生的加工误差：RZ2/D=0.00025mm图图7-727对对平面磨床，龙门刨床平面磨床，龙门刨床及铣床及铣床等，等，误差敏感方

22、向为误差敏感方向为加工表面的法线方向，加工表面的法线方向，导轨在垂直面内的直线度误导轨在垂直面内的直线度误差会引起工件相对于砂轮差会引起工件相对于砂轮（刀具）产生法向位移，其（刀具）产生法向位移，其误差将直接反映到被加工工误差将直接反映到被加工工件上，造成形状误差。件上，造成形状误差。结论：结论：结论：结论：龙门刨床导轨垂直面内直线度误差龙门刨床导轨垂直面内直线度误差1刨刀刨刀2工件工件3工作台工作台4床身导轨床身导轨原始误差原始误差引起工件相对于刀具产生相对位移，若产生引起工件相对于刀具产生相对位移，若产生在在加工表面法向方向加工表面法向方向（误差敏感方向），（误差敏感方向），对加工精度对加

23、工精度有直接影响有直接影响；产生在加工表面切向方向（误差非敏感；产生在加工表面切向方向（误差非敏感方向）方向），可忽略不计。，可忽略不计。28前后导轨平行度误差的影响前后导轨平行度误差的影响床身前后导轨有平行床身前后导轨有平行度误差（扭曲）时，度误差（扭曲）时，会使车床溜板在沿床会使车床溜板在沿床身移动时发生偏斜，身移动时发生偏斜，从而使从而使刀尖相对工件刀尖相对工件产生偏移，使工件产产生偏移，使工件产生形状误差生形状误差（鼓形、（鼓形、鞍形、锥度）鞍形、锥度）。29从几何关系中可得出：从几何关系中可得出：y(H/B)一般车床一般车床H2B/3，外圆磨，外圆磨床床HB，因此该项原始误差因此该项

24、原始误差对加工对加工精度的影响很大。精度的影响很大。车床前后导轨扭曲的最终结果反映在工件上，车床前后导轨扭曲的最终结果反映在工件上，将产生加工误差将产生加工误差yy。30机床制造精度；机床制造精度；导轨磨损：使用过程中的磨损及磨损不均匀导轨磨损：使用过程中的磨损及磨损不均匀（2班制工作班制工作9个月个月0.03mm）；机床安装质量（机床安装质量（重型机床因自重导轨下沉重型机床因自重导轨下沉23mm）导轨误差产生原因导轨误差产生原因31讨论讨论n刨平面时，导轨误差对加工精度有何影响？刨平面时，导轨误差对加工精度有何影响？答：产生加工表面的直线度误差、平面度误差。答：产生加工表面的直线度误差、平面

25、度误差。32提高导轨精度的措施提高导轨精度的措施提高机床导轨、溜板的制造精度及安装精度提高机床导轨、溜板的制造精度及安装精度采用耐磨合金铸铁导轨、镶钢导轨、贴塑导轨、滚采用耐磨合金铸铁导轨、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导轨等动导轨等采用静压导轨，利用压力油或压力空气的均化作用，采用静压导轨，利用压力油或压力空气的均化作用，可有效提高工作台的直线运动精度和精度保持性。可有效提高工作台的直线运动精度和精度保持性。33在车螺纹、插齿、滚齿等加工时，刀具与工件之在车螺纹、插齿、滚齿等加工时，刀具与工件之间有严格的传动比要求。要满足这一要求，间有严格的传动比要求。要满足这一要求，机床内机床内联系传动链联系传

26、动链的误差必须控制在允许的范围内。的误差必须控制在允许的范围内。（3 3）机床传动链误差）机床传动链误差定义：定义：传动链误差是指传动链始末两端传动元件间传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。相对运动的误差。传动链末端元件产生的转角误差。传动链末端元件产生的转角误差。表示：表示：影响：影响：影响：影响：滚、插、磨（展成法磨齿）齿轮等加工滚、插、磨（展成法磨齿）齿轮等加工齿距精度齿距精度车、磨、铣螺纹车、磨、铣螺纹螺距精度螺距精度34举例：举例：以滚齿机为例加以说明以滚齿机为例加以说明 若滚刀上的齿轮若滚刀上的齿轮Z1有转角误差有转角误差，造成工作台的转角误差造成工作台的转角误差

27、 为：为：若传动链中第若传动链中第i个元件有转角误差个元件有转角误差该元件造成工作台的转角误差该元件造成工作台的转角误差 为：为：图示图示35kj该元件至工作台之间的传动比该元件至工作台之间的传动比误差误差传递系数传递系数kj1（升速传动），误差被放大（升速传动），误差被放大kj1（降速传动），误差被缩小（降速传动），误差被缩小总误差：总误差：36 减减少传动环节，缩短传动链，以减少误差来源。少传动环节，缩短传动链，以减少误差来源。提高传动元件，特别是提高提高传动元件，特别是提高末末末末端传动元件端传动元件端传动元件端传动元件（如车床如车床丝杠螺母副、滚齿机分度蜗轮）丝杠螺母副、滚齿机分度蜗轮

28、）的的制造精度和装配精制造精度和装配精度。度。传动链中按降速比递增的原则分配各传动副的传动传动链中按降速比递增的原则分配各传动副的传动比。比。传动链末端传动副的降速传动比越大，则传动链传动链末端传动副的降速传动比越大，则传动链中其余各传动元件误差对传动精度的影响就越小。中其余各传动元件误差对传动精度的影响就越小。采采用误差校正机构。用误差校正机构。其实质是测出传动误差，在原其实质是测出传动误差，在原传动链中人为地加入一个误差，其大小与传动链本身传动链中人为地加入一个误差，其大小与传动链本身的误差相等且方向相反，从而使之相互抵消。的误差相等且方向相反，从而使之相互抵消。l提高传动链精度的措施提高

29、传动链精度的措施37图图丝杠加工误差校正装置丝杠加工误差校正装置1工件工件2螺母螺母3母丝杠母丝杠4杠杆杠杆5校正尺校正尺6触头触头7校正曲线校正曲线38使工件相对于刀具和机床使工件相对于刀具和机床具有正确的位置。具有正确的位置。夹具的作用：夹具的作用：夹具的作用：夹具的作用：2.夹具误差与装夹误差夹具误差与装夹误差l夹具夹具误差误差主要是指夹具的定位元件、主要是指夹具的定位元件、导向元件及夹具体等导向元件及夹具体等零件零件的的加工与装配误差加工与装配误差 l夹具误差影响工件的尺寸精度与夹具误差影响工件的尺寸精度与位置精度位置精度391 1夹具的制造精度夹具的制造精度 2 2夹具的磨损夹具的磨

30、损影响因素：影响因素：夹具的公差选取：夹具的公差选取：精加工时取工件公差的精加工时取工件公差的1/21/3;粗加工时取工件公差的粗加工时取工件公差的1/51/10。403.刀具误差刀具误差刀具的尺寸误差影响工件的刀具的尺寸误差影响工件的尺寸误差尺寸误差。刀具的形状误差影响被加工面的刀具的形状误差影响被加工面的形状误差形状误差l刀具的制造精度影响加工精度刀具的制造精度影响加工精度展成法刀具展成法刀具（如齿轮滚刀、插齿刀等）如齿轮滚刀、插齿刀等）定尺寸刀具定尺寸刀具（如钻头、铰刀、圆孔拉刀等）（如钻头、铰刀、圆孔拉刀等）成形刀具成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、盘形齿（如成形车刀、成形铣刀、盘形齿轮

31、铣刀等）轮铣刀等）刀刃的几何形状及有关尺寸精度会直接刀刃的几何形状及有关尺寸精度会直接影响影响齿轮加工精度齿轮加工精度41刀具磨损影响加工尺寸误差或形状误差刀具磨损影响加工尺寸误差或形状误差l刀具的磨损影响加工精度刀具的磨损影响加工精度图例图例车刀的尺寸磨损车刀的尺寸磨损图例图例车刀磨损过程车刀磨损过程42l提高措施提高措施l提高制造精度，正确刃磨刀具；提高制造精度，正确刃磨刀具；l正确选择刀具材料、刀具几何参数、切正确选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量；削用量；l采用冷却润滑液；采用冷却润滑液；l采用误差补偿装置。采用误差补偿装置。43 一批工件采用一批工件采用调整法调整法加工时因加工时因

32、定位不准定位不准确确而引起的而引起的 尺寸或位置的最大变动量尺寸或位置的最大变动量。调整法调整法-按试切好的工件或标准样件或对刀按试切好的工件或标准样件或对刀装置等，调整刀具相对于工件加工表面的位置，装置等，调整刀具相对于工件加工表面的位置，并在加工过程中保持这一位置，从而获得零件并在加工过程中保持这一位置，从而获得零件所要求的尺寸精度。所要求的尺寸精度。调整法多用于成批、大量生产。调整法多用于成批、大量生产。组成：组成：基准不重合误差、基准位置误差基准不重合误差、基准位置误差7.2.3定位误差（略）定位误差（略）定义：定义：441.基准不重合误差基准不重合误差设计基准：设计基准：设计基准：设

33、计基准：设计时确定某一表面的尺寸、设计时确定某一表面的尺寸、位置所依位置所依 据的基准。据的基准。工艺基准：工艺基准：工艺基准：工艺基准：工艺过程中采用的基准。工艺过程中采用的基准。1)1)工序基准：工序基准：确定本工序被加工表面加确定本工序被加工表面加 工后的尺寸、位置所依据的基准。工后的尺寸、位置所依据的基准。2)2)定位基准定位基准:加工中用作定位的基准。加工中用作定位的基准。3)3)测量基准测量基准:测量时所采用的基准测量时所采用的基准.4)4)装配基准装配基准:装配时用来确定零件或部件装配时用来确定零件或部件在机器中的相对位置所采用的基准在机器中的相对位置所采用的基准.l基准基准:基

34、准基准确定加工对象上几何要素间几何关系所依确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。据的那些点、线、面称为基准。工艺基准工艺基准工艺基准工艺基准45定位基准与设计基准不一致所引起的定位误差，定位基准与设计基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，称基准不重合误差，用用B表示。表示。l基准不重合误差基准不重合误差定位基准相对于设计基准在定位基准相对于设计基准在加加工尺寸方向上工尺寸方向上的最大变动量的最大变动量基准不重合误差基准不重合误差B=4647定位误差HOAO2O1W定位基准面和定位元件本定位基准面和定位元件本身制造得不准确或定位副身制造得不准确或定位副间的配合间

35、隙所引起的工间的配合间隙所引起的工件最大位置变动量，称件最大位置变动量，称基基准位置误差（定位副制造准位置误差（定位副制造不准确误差不准确误差），用），用W表表示。示。2.定位副制造不准确误差定位副制造不准确误差H2H14849工艺系统：工艺系统：机床、夹具、机床、夹具、工件、刀具工件、刀具外力：外力：切削力、传动力、惯切削力、传动力、惯性力、夹紧力、重力性力、夹紧力、重力产生加工误差产生加工误差破坏了刀具、工件破坏了刀具、工件间相对位置间相对位置7.2.4工艺系统受力变形引起的误差工艺系统受力变形引起的误差50图图受力变形对工件精度的影响受力变形对工件精度的影响a)车长轴车长轴b）磨内孔磨内

36、孔系统刚性影响工件的加工精度系统刚性影响工件的加工精度5152531.工艺系统刚度工艺系统刚度工艺系统整体抵抗其变形的能力。工艺系统整体抵抗其变形的能力。工艺系统的刚度是由组成工艺系统各部件的刚度决定工艺系统的刚度是由组成工艺系统各部件的刚度决定的。工艺系统的总变形量为：的。工艺系统的总变形量为：54工艺系统刚度的一般式为：工艺系统刚度的一般式为：机床k机床55l工件刚度工件刚度工件刚度工件刚度工件受力工件受力变形，变形量按材料力学公式计算变形，变形量按材料力学公式计算l刀具刚度刀具刚度刀具刚度刀具刚度刀具受力刀具受力变形，变形量按材料力学公式计算变形，变形量按材料力学公式计算（1 1）工件、

37、刀具的刚度）工件、刀具的刚度例如：例如：装夹在卡盘中的棒料以及压紧在车床刀架上装夹在卡盘中的棒料以及压紧在车床刀架上的车刀刚度，可按悬臂梁受力变形的公式计算的车刀刚度，可按悬臂梁受力变形的公式计算 56机床部件的刚度问题就比较复杂，机床部件的刚度问题就比较复杂，通过实验来通过实验来测定测定。1 1 1 1 机床部件刚度机床部件刚度机床部件刚度机床部件刚度（2）机床部件）机床部件、夹具部件的刚度、夹具部件的刚度57584 4）部件的实际刚度远比按实体结构的估计值小。）部件的实际刚度远比按实体结构的估计值小。特点：特点：特点：特点：2 2）加载曲线与卸载曲线不重合。）加载曲线与卸载曲线不重合。3

38、3）加载曲线与卸载曲线不封闭。）加载曲线与卸载曲线不封闭。1 1）变形与载荷呈非线性关系。）变形与载荷呈非线性关系。59(1)(1)由于工艺系统刚度变化引起的误差由于工艺系统刚度变化引起的误差切削力作用点位置变化引起的加工误差切削力作用点位置变化引起的加工误差机床变形引起的加工误差机床变形引起的加工误差机床变形引起的加工误差机床变形引起的加工误差 工艺系统刚度主要取决于工艺系统刚度主要取决于机床刚度机床刚度 当刀具切削到工件的任当刀具切削到工件的任意位置意位置 C C时，工艺系统的时，工艺系统的总变形总变形系统系统为：为：系统系统x+刀架刀架2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精

39、度的影响60变形大小随刀具在变形大小随刀具在x方向位置变方向位置变化化,使车出的工件呈抛物线形状使车出的工件呈抛物线形状1理想的工件形状；理想的工件形状；2k头头k尾尾时车出的工件形状时车出的工件形状通过推证可知工艺系统在工件切削点处的变形量为通过推证可知工艺系统在工件切削点处的变形量为:可以看出可以看出:系统系统=f(x)，是一个二次抛物线方程是一个二次抛物线方程=minpp61由式由式7-11计算得：计算得：x=0、x=l、x=l/2、x=时，时，工艺系统变形大小如表工艺系统变形大小如表7-1所示所示【例【例7-1】经测试某车床的经测试某车床的k主主=300000N/mm，k尾尾=5660

40、0N/mm，k刀架刀架=30000N/mm，在加工长度，在加工长度为的刚性轴时，径向切削分力为的刚性轴时，径向切削分力，计算该轴，计算该轴加工后的圆柱度误差。加工后的圆柱度误差。x0ll/2/mm0.01470.02040.01540.0144系max系min圆柱度误差：圆柱度误差：62 考虑工件变形引起的加工误差考虑工件变形引起的加工误差考虑工件变形引起的加工误差考虑工件变形引起的加工误差式中 y工 工件变形；E 工件材料弹性模量；J 工件截面惯性矩；工艺系统的总变形量为：工艺系统的总变形量为：工艺系统的刚度为：工艺系统的刚度为：63(2)(2)由于切削力变化引起的误差由于切削力变化引起的误

41、差 在加工过程中，由于工件加工余量或材料硬度不均在加工过程中，由于工件加工余量或材料硬度不均匀，都会引起径向力匀，都会引起径向力Fp的变化，从而使工艺系统受的变化，从而使工艺系统受力变形不一致而产生加工误差。力变形不一致而产生加工误差。u以车削工件外圆为例以车削工件外圆为例图图7-13毛坯形状误差的复映毛坯形状误差的复映若毛坯存在的椭圆形状若毛坯存在的椭圆形状由于毛坯存在的圆度由于毛坯存在的圆度误差误差:毛毛=ap1 ap2引起了工件产生圆度误差引起了工件产生圆度误差工工=y1 y264由由于于工工艺艺系系统统受受力力变变形形，使使毛毛坯坯误误差差部部分分反反映映到工件上，此种现象称为到工件上

42、，此种现象称为“误差复映误差复映”误差复映误差复映误差复映系数误差复映系数:65工艺系统的刚度越大工艺系统的刚度越大,复映系数复映系数越小越小,毛坯误毛坯误差复映到工件上去的部分就越少。差复映到工件上去的部分就越少。若经过若经过n次走刀加工后，则误差复映为次走刀加工后，则误差复映为工工=12n毛毛总的误差复映系数总的误差复映系数66 例例 具有偏心量具有偏心量e=1.5mm的短的短阶梯轴装夹在车床三爪卡盘中阶梯轴装夹在车床三爪卡盘中分两次走刀粗车小头外圆，设分两次走刀粗车小头外圆，设两次走刀的复映系数均为两次走刀的复映系数均为=0.1，试估算加工后阶梯轴的偏心，试估算加工后阶梯轴的偏心量是多大

43、？量是多大？工工1=毛毛第一次走刀偏心量为：第一次走刀偏心量为：工工2=工工1=2毛毛=0.121.5=0.015mm第二次走刀偏心量为：第二次走刀偏心量为：67毛坯的各种形状误差毛坯的各种形状误差（圆度、圆柱度、同（圆度、圆柱度、同轴度、平面度等）轴度、平面度等）都会以一定的复映系数，都会以一定的复映系数，复映成工件的加工误差。复映成工件的加工误差。毛坯材料的不均匀，毛坯材料的不均匀，HB有变化，同样会有变化，同样会引起径向力的变化，产生加工误差。引起径向力的变化，产生加工误差。增加走刀次数增加走刀次数,可减小误差复映可减小误差复映,提高加工精提高加工精度度,但生产率降低了。但生产率降低了。

44、提高工艺系统刚度，对减小误差复映系数提高工艺系统刚度，对减小误差复映系数具有重要意义。具有重要意义。结论：结论：683.减少工艺系统受力变形的途径减少工艺系统受力变形的途径（1）提高工艺系统刚度）提高工艺系统刚度 提高工件和刀具的刚度提高工件和刀具的刚度提高机床部件的刚度。提高机床部件的刚度。采用合理的装夹方式采用合理的装夹方式和加工方式和加工方式（2）减少切削力及其变化）减少切削力及其变化 合理选择刀具材料和几何角度合理选择刀具材料和几何角度 改善工件材料的切削加工性和余量的均匀性改善工件材料的切削加工性和余量的均匀性提高接触刚度。提高接触刚度。69工艺系统热变形的现象工艺系统热变形的现象工

45、艺系统受热升温而使工件、刀具及机床的许多部工艺系统受热升温而使工件、刀具及机床的许多部分会因温度升高而产生复杂变形分会因温度升高而产生复杂变形l改变工件、刀具、机床间的相互位置改变工件、刀具、机床间的相互位置l破坏刀具与工件间相互运动的正确性破坏刀具与工件间相互运动的正确性l改变已调整好的加工尺寸改变已调整好的加工尺寸l引起切削深度和切削力改变引起切削深度和切削力改变l破坏传动链的精度破坏传动链的精度7.2.5工艺系统受热变形引起的误差工艺系统受热变形引起的误差70工艺系统的热源工艺系统的热源热源热源热源热源切削热切削热切削热切削热摩擦热摩擦热摩擦热摩擦热外部热源外部热源外部热源外部热源内部热

46、源内部热源内部热源内部热源环境温度环境温度环境温度环境温度热辐射热辐射热辐射热辐射7.2.5工艺系统受热变形引起的误差工艺系统受热变形引起的误差派生热派生热派生热派生热71对加工精度的影响最直接也最大对加工精度的影响最直接也最大l内部热源内部热源切削热切削热：在切削（磨削）过程中，消耗于切削的弹、塑在切削（磨削）过程中，消耗于切削的弹、塑性变形能及刀具、工件和切屑之间摩擦的机械能，绝性变形能及刀具、工件和切屑之间摩擦的机械能，绝大部分都转变成了切削热。大部分都转变成了切削热。车削：车削：传给工件的热量约在传给工件的热量约在30%左右左右铣、刨：铣、刨：小于小于30%钻孔、卧式镗孔：钻孔、卧式镗

47、孔：约在约在50%左右左右磨削：磨削：多达多达80%以上，温度高达以上，温度高达800100072摩擦热和能量损耗摩擦热和能量损耗运动副：运动副：（如齿轮副、轴承副、导轨副、螺母丝杠如齿轮副、轴承副、导轨副、螺母丝杠副、离合器等副、离合器等）相对运动摩擦产生的热；）相对运动摩擦产生的热；动力源：动力源：（如电动机、液压系统等如电动机、液压系统等）工作时的能量）工作时的能量损耗而发热。损耗而发热。派生热源派生热源工艺系统的部分热量通过切屑、切削液、润滑工艺系统的部分热量通过切屑、切削液、润滑液等带到机床其它部位，使系统产生热变形。液等带到机床其它部位，使系统产生热变形。73l外部热源外部热源来自

48、工艺系统外部来自工艺系统外部以以辐射辐射为传递形式的辐射热（为传递形式的辐射热（如阳光、灯光照明、取如阳光、灯光照明、取暖设备、人体温度等暖设备、人体温度等）工艺系统局部受热变形工艺系统局部受热变形影影响加工精度。响加工精度。环境温度环境温度以以对流传递对流传递为主要传递形式的环境温度的变化（为主要传递形式的环境温度的变化（如气如气温的变化、人造冷热风，地基温度的变化等温的变化、人造冷热风，地基温度的变化等）工艺工艺系统受热不均系统受热不均影响加工精度。影响加工精度。辐射热辐射热74 圆柱类工件热变形圆柱类工件热变形 5级丝杠累积误差全长级丝杠累积误差全长5m，可见热变形的严重性，可见热变形的

49、严重性 长度：长度：直径：直径：例例例例：磨磨磨磨削削削削长长长长400mm400mm丝丝丝丝杠杠杠杠，加加加加工工工工过过过过程程程程温温温温升升升升11，热热热热伸伸伸伸长量为：长量为：长量为：长量为：1.工件热变形对加工精度的影响工件热变形对加工精度的影响(1)工件均匀受热工件均匀受热75 板类工件单面加工时的热变形图7-15 平面加工时热变形的估算 f/4LH此值已大于精密导轨平直度要求例例：高600mm，长2000mm的床身，若上表面温升为3，则变形量为：(2)工件不均匀受热工件不均匀受热加工时上表面升温，工件向上拱起加工时上表面升温，工件向上拱起:结果：结果：磨削时将中凸部分磨平，

50、冷磨削时将中凸部分磨平，冷却后工件下凹。却后工件下凹。76 体体积积小小，热热容容量量小小，达到热平衡时间较短达到热平衡时间较短 温温升升高高，变变形形不不容容忽忽视（达视（达0.03 0.03 0.05mm0.05mm）特点特点2.刀具热变形对加工精度的影响刀具热变形对加工精度的影响曲线曲线A A 车刀连续工作车刀连续工作时的热伸长曲线；时的热伸长曲线；曲线曲线B B 切削停止后，切削停止后，车刀温度下降曲线；车刀温度下降曲线；曲线曲线C C 刀具作间断切刀具作间断切削的热变形切削。削的热变形切削。车外圆时，车刀热变形会车外圆时，车刀热变形会使工件产生圆柱度误差（喇叭使工件产生圆柱度误差（喇