第八章機械加工精度

1、 優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗是企業(yè)發(fā)展的必由之路。 優(yōu)質(zhì)就是高的產(chǎn)品質(zhì)量。 高產(chǎn)就是生產(chǎn)效率高。 低消耗就是成本低。 產(chǎn)品的質(zhì)量與零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量密切相關(guān)，而零件的加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。它包括零件的加工精度和表面質(zhì)量兩方面。 零件的加工精度包括尺寸精度、形狀精度和相互位置精度。 第一節(jié)第一節(jié) 機械加工精度概機械加工精度概 述述一、加工精度與加工誤差一、加工精度與加工誤差 加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度。度。符合程度越高，加

2、工精度就越高。反之，越低。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。 理想幾何參數(shù)理想幾何參數(shù)表面表面絕對平面、圓柱面等；絕對平面、圓柱面等；位置位置絕對平行、垂直、同絕對平行、垂直、同 軸等；軸等；尺寸尺寸位于公差帶中心位于公差帶中心。1.加工精度加工精度 加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數(shù)對加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，所以，加工誤差的大理想幾何參數(shù)的偏離程度，所以，加工誤差的大小反映了加工精度的高低。小反映了加工精度的高低。 實際加工時不可能也沒有必要把零件做得與理想零實際加工時不可能也沒有必要把零件做得與理想零件完全一致，而總會有一定的偏差，即加工誤差

3、。只要件完全一致，而總會有一定的偏差，即加工誤差。只要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機器使用性能的要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機器使用性能的要求。求。2.加工誤差加工誤差二、獲得加工精度的方法二、獲得加工精度的方法1.獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法 試切法試切法 定尺寸刀具法定尺寸刀具法 調(diào)整法調(diào)整法 自動控制法自動控制法.圖1-1 試切法 .圖1-2 調(diào)整法 .圖1-4 軌跡法車錐體 .圖1-3 定尺寸刀具法 .圖1-5用成形車刀車球面 .圖1-6 展成法滾齒 2. 獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法 刀尖軌跡法刀尖軌跡法 成形刀具法成形刀具法 展成法展成法 3. 獲得位置精

4、度的方法獲得位置精度的方法 直接找正直接找正 劃線找正劃線找正 夾具定位夾具定位.圖1-7 一次安裝法 圖1-8 多次安裝法 三、產(chǎn)生加工誤差的原因及消減方法三、產(chǎn)生加工誤差的原因及消減方法 由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)的由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱之為原始誤差。誤差稱之為原始誤差。 原始誤差的種類原始誤差的種類工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差工件的

5、殘余應(yīng)力引起的誤差工件的殘余應(yīng)力引起的誤差伺服進給系統(tǒng)位移誤差等伺服進給系統(tǒng)位移誤差等原始誤差產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：原始誤差產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)靜誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差傳動鏈誤差一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成法刀具 試切法調(diào)整法外力作用點變化外力方向變化外力大小變化機床幾何誤差機床幾何誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差原理誤差原理誤差調(diào)整誤差調(diào)整誤差測量誤差測量誤差定位誤差定位誤差工藝系統(tǒng)動誤差工藝系統(tǒng)動誤差工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形刀具幾何誤差刀具幾何誤差夾具幾何誤差夾具幾何誤差機床熱變

6、形工件熱變形刀具熱變形四，四， 工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差1、原理誤差、原理誤差 原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形運動或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。形運動或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。 例如滾齒用的齒輪滾刀，就有兩種誤差，一是為了制造方便，采例如滾齒用的齒輪滾刀，就有兩種誤差，一是為了制造方便，采用阿基米德蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造形誤差；用阿基米德蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造形誤差；二是由于滾刀切削刃數(shù)有限，切削是不連續(xù)的，因而滾切出的齒輪齒形二是由于滾刀切削刃數(shù)有限，切削是不連續(xù)的，因

7、而滾切出的齒輪齒形不是光滑的漸開線，而是折線。不是光滑的漸開線，而是折線。 成形車刀、成形銑刀也采用了近似的刀具輪廓。成形車刀、成形銑刀也采用了近似的刀具輪廓。 采用近似的成形運動和刀具刃形，不但可以簡化機床或刀具的結(jié)構(gòu)，采用近似的成形運動和刀具刃形，不但可以簡化機床或刀具的結(jié)構(gòu)，而且能提高生產(chǎn)效率和加工的經(jīng)濟效益。而且能提高生產(chǎn)效率和加工的經(jīng)濟效益。四、機床幾何誤差四、機床幾何誤差機床幾何誤差的來源機床幾何誤差的來源機床制造機床制造磨損磨損安裝安裝機床幾何誤差的組成機床幾何誤差的組成主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差傳動鏈誤差傳動鏈誤差機床的幾何誤差組成機床的幾何誤差組成機床幾何誤差機

8、床幾何誤差機床傳動鏈誤差機床傳動鏈誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差機床導(dǎo)軌誤差機床導(dǎo)軌誤差軸向竄動徑向跳動角度擺動水平面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度前后導(dǎo)軌的平行度內(nèi)聯(lián)傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運動誤差1、機床導(dǎo)軌誤差、機床導(dǎo)軌誤差 機床導(dǎo)軌是機床中確定某些主要部件相對位置的機床導(dǎo)軌是機床中確定某些主要部件相對位置的基準(zhǔn)，也是某些主要部件的運動基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)，也是某些主要部件的運動基準(zhǔn)。 機床導(dǎo)軌誤差的基本形式機床導(dǎo)軌誤差的基本形式水平面內(nèi)的直線度水平面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度前后導(dǎo)軌的平行度前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）（扭曲） 現(xiàn)以臥式車床為例，說明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件現(xiàn)以臥式車

9、床為例，說明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件的加工精度的。的加工精度的。（1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響 當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為y時時,引起工件在引起工件在半徑方向的誤差為（圖半徑方向的誤差為（圖49）：）： R=y 由此可見：床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，使工件由此可見：床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，使工件在縱向截面和橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差和尺寸誤差。在縱向截面和橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差和尺寸誤差。 當(dāng)導(dǎo)軌向后凸出時，工件上產(chǎn)生鞍形加工誤差；當(dāng)導(dǎo)軌向后凸出時，工件上產(chǎn)生鞍形加工誤差；當(dāng)導(dǎo)軌向前凸出時，工件上產(chǎn)生鼓

10、形加工誤差。當(dāng)導(dǎo)軌向前凸出時，工件上產(chǎn)生鼓形加工誤差。YYoDR水平面水平面導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度圖圖49 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差 床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差（圖床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差（圖4-10），會引起會引起刀尖產(chǎn)生切向位移刀尖產(chǎn)生切向位移Z，造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差為：造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差為： RZ2/d（2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響設(shè)：設(shè)：Z=Y=0.01mm ，R=50mm ， 則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差 R= Y =0.01mm, 由于切向原

11、始誤差產(chǎn)生的加工誤差由于切向原始誤差產(chǎn)生的加工誤差 R Z2/d =0.000001mm 此值完全可以忽略不計。由于此值完全可以忽略不計。由于Z2數(shù)值很小，因此該誤差對數(shù)值很小，因此該誤差對工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。 垂直平面垂直平面導(dǎo)軌垂直面直線度導(dǎo)軌垂直面直線度ZdRZ圖圖410 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差Rd/2 對平面磨床，龍門刨床對平面磨床，龍門刨床及銑床等，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)及銑床等，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差會引起工件相的直線度誤差會引起工件相對于砂輪（刀具）產(chǎn)生法向?qū)τ谏拜啠ǖ毒撸┊a(chǎn)生法向位移，其誤差將直接反映到位移，

12、其誤差將直接反映到被加工工件上，造成形狀誤被加工工件上，造成形狀誤差（圖差（圖7-117-11）。）。 原始誤差引起工件相對于刀具產(chǎn)生相對位移，若原始誤差引起工件相對于刀具產(chǎn)生相對位移，若產(chǎn)生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對加工產(chǎn)生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對加工精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向（誤差非精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向（誤差非敏感方向）敏感方向） ，可忽略不計。，可忽略不計。結(jié)論：結(jié)論： 圖圖 龍門刨床導(dǎo)軌垂直面龍門刨床導(dǎo)軌垂直面 內(nèi)直線度誤差內(nèi)直線度誤差 1刨刀刨刀 2工件工件 3工作臺工作臺 4床身導(dǎo)軌床身導(dǎo)軌（3）前后）前后導(dǎo)軌平行度誤差的影響

13、導(dǎo)軌平行度誤差的影響 床身前后導(dǎo)軌有平行度誤差（扭曲）床身前后導(dǎo)軌有平行度誤差（扭曲）時，會使車床溜板在沿床身移動時發(fā)生時，會使車床溜板在沿床身移動時發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對工件產(chǎn)生偏移，偏斜，從而使刀尖相對工件產(chǎn)生偏移，使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。度）。 從圖從圖4-114-11可知，車床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果可知，車床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差y y。從幾何從幾何關(guān)系中可得出：關(guān)系中可得出： yHyH/B/B 一般車床一般車床H2B/3H2B/3，外圓磨床外圓磨床HBHB，因此該項因此

14、該項原始誤差對加工精度的影響很大。原始誤差對加工精度的影響很大。圖圖411 車床導(dǎo)軌扭曲對工件形狀精度影響車床導(dǎo)軌扭曲對工件形狀精度影響2、機床主軸回轉(zhuǎn)誤差、機床主軸回轉(zhuǎn)誤差（1）機床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念）機床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念 主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均回轉(zhuǎn)軸線來代替）產(chǎn)生的偏移量。回轉(zhuǎn)軸線來代替）產(chǎn)生的偏移量。主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 軸向竄動軸向竄動 純徑向跳動純徑向跳動 純角度擺動純角度擺動 實際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實際實際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實際

15、回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運動所產(chǎn)生的位回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運動所產(chǎn)生的位移（即誤差）是一個瞬時值。移（即誤差）是一個瞬時值。軸向竄動對車、鏜削加工精度的影響軸向竄動對車、鏜削加工精度的影響 主軸的軸向竄動對內(nèi)、外圓的加工精度沒有主軸的軸向竄動對內(nèi)、外圓的加工精度沒有影響，但加工端面時，會使加工的端面與內(nèi)外圓影響，但加工端面時，會使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。軸線產(chǎn)生垂直度誤差。 主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動一次，使得切主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動一次，使得切出的端面產(chǎn)生平面度誤差（圖出的端面產(chǎn)生平面度誤差（圖4-6）。當(dāng)加工螺紋）。當(dāng)加工螺

16、紋時，會產(chǎn)生螺距誤差。時，會產(chǎn)生螺距誤差。 圖圖46 主軸軸向竄動對端面加工精度的影響主軸軸向竄動對端面加工精度的影響 車削加工時工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，但軸車削加工時工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，但軸平面有圓柱度誤差（錐度）。平面有圓柱度誤差（錐度）。 車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體）車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體） 車端面：產(chǎn)生平面度誤差車端面：產(chǎn)生平面度誤差 鏜孔時，由于主軸的純角度擺動鏜孔時，由于主軸的純角度擺動 使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺導(dǎo)軌不平行，工作臺導(dǎo)軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，使鏜出的孔呈橢圓形，如圖如圖4-7所示。所示

17、。 角度擺動對車、鏜削加工精度的影響角度擺動對車、鏜削加工精度的影響 主軸純角度擺動對加工精度的影響，取決于不同主軸純角度擺動對加工精度的影響，取決于不同的加工內(nèi)容。的加工內(nèi)容。圖圖47 主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響（3）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施1）提高主軸的軸承精度。）提高主軸的軸承精度。2）減少機床主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響。）減少機床主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響。3）對滾動軸承進行預(yù)緊，以消除間隙。）對滾動軸承進行預(yù)緊，以消除間隙。4）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合的零件有關(guān)表面的加

18、工精度。相配合的零件有關(guān)表面的加工精度。3、機床傳動鏈誤差、機床傳動鏈誤差 在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與工件之間有嚴(yán)格的傳動比要求。要滿足這一要工件之間有嚴(yán)格的傳動比要求。要滿足這一要求，求，機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈的誤差必須控制在允許的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。（1）機床傳動鏈誤差定義）機床傳動鏈誤差定義 指傳動鏈?zhǔn)寄┲競鲃渔準(zhǔn)寄﹥啥藞?zhí)行元件間相兩端執(zhí)行元件間相對運動的誤差。對運動的誤差。（2）機床傳動鏈誤差描述）機床傳動鏈誤差描述 傳動鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。傳動鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。它的大小對車、它的大小對車、磨、銑螺

19、紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距會影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。精度、齒距精度等。 例如，車螺紋時，要求主軸與傳動絲杠例如，車螺紋時，要求主軸與傳動絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示），即的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示），即iTTiii iTzzzzzzzzS432186427531Z1Z2（3）驅(qū)動絲杠誤差的產(chǎn)生）驅(qū)動絲杠誤差的產(chǎn)生2112zzi1122i12 圖圖 車螺紋的傳動誤差示意圖車螺紋的傳動誤差示意圖S工件導(dǎo)程；工件導(dǎo)程；T絲杠導(dǎo)程；絲杠導(dǎo)程；Z1Z8各齒輪齒數(shù)各齒輪齒數(shù)若齒輪

20、若齒輪Z1有轉(zhuǎn)角誤差有轉(zhuǎn)角誤差1，造成造成Z2的轉(zhuǎn)角誤差為：的轉(zhuǎn)角誤差為：12i121Z1 1 1n=i1n1Z2 2 2n=i2n2Zn n nn=innn在任一時刻，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差反映到絲杠的在任一時刻，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差反映到絲杠的總誤差為：總誤差為：njjnjnnnni121傳到傳到絲杠絲杠上的轉(zhuǎn)角誤差為上的轉(zhuǎn)角誤差為1n，即：即：（3）減少傳動鏈誤差的措施）減少傳動鏈誤差的措施1）盡量縮短傳動鏈。）盡量縮短傳動鏈。 2）提高傳動件的制造和安裝精度，尤其）提高傳動件的制造和安裝精度，尤其是末端零件的精度。是末端零件的精度。 3）盡可能采用降速運動，且傳動比最?。┍M可能采用降速運動，且傳

21、動比最小的一級傳動件應(yīng)在最后。的一級傳動件應(yīng)在最后。 4）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。 5）采用誤差校正機構(gòu)）采用誤差校正機構(gòu)圖圖 絲杠加工誤差校正裝置絲杠加工誤差校正裝置1工件工件 2螺母螺母 3母絲杠母絲杠 4杠桿杠桿 5校正尺校正尺 6觸頭觸頭 7校正曲線校正曲線1、刀具、刀具 誤差誤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 如普通車刀、單刃如普通車刀、單刃鏜刀和面銑刀等）的制鏜刀和面銑刀等）的制造誤差對加工精度沒有造誤差對加工精度沒有直接影響，直接影響，但磨損后對但磨損后對工件尺寸或形狀精度有工件尺寸或形狀精度有一定影響一定影

22、響 定尺寸刀具（如鉆定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、圓孔拉刀等）頭、鉸刀、圓孔拉刀等）的尺寸誤差直接影響被的尺寸誤差直接影響被加工工件的尺寸精度。加工工件的尺寸精度。刀具的安裝和使用不當(dāng)，刀具的安裝和使用不當(dāng)，也會影響加工精度。也會影響加工精度。 成形刀具（如成形車成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、盤形齒刀、成形銑刀、盤形齒輪銑刀等）的誤差主要輪銑刀等）的誤差主要影響被加工面的形狀精影響被加工面的形狀精度度 展成法刀具（如齒輪展成法刀具（如齒輪滾刀、插齒刀等）加工齒滾刀、插齒刀等）加工齒輪時，刀刃的幾何形狀及輪時，刀刃的幾何形狀及有關(guān)尺寸精度會直接影響有關(guān)尺寸精度會直接影響齒輪加工精度齒輪加工精度五、

23、工藝系統(tǒng)其它幾何誤差五、工藝系統(tǒng)其它幾何誤差圖例圖例 車刀的尺寸磨損車刀的尺寸磨損圖例圖例 車刀磨損過程車刀磨損過程 夾具的誤差主要是指：夾具的誤差主要是指：1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機構(gòu)、夾具）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機構(gòu)、夾具體等零件的制造誤差。體等零件的制造誤差。2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對尺寸誤差。尺寸誤差。3）夾具在使用過程中工作表面的磨損。（圖例）夾具在使用過程中工作表面的磨損。（圖例） 工件的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。工件的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。具體內(nèi)容在機械制造裝備課程中講述。具體內(nèi)容在機械制造裝備

24、課程中講述。六、夾具誤差和工件安裝誤差六、夾具誤差和工件安裝誤差圖例圖例 鉆孔夾具誤差對加工精度的影響鉆孔夾具誤差對加工精度的影響3、測量誤差、測量誤差（1）量具、量儀和測量方法本身的誤差）量具、量儀和測量方法本身的誤差（2）環(huán)境條件的影響（溫度、振動等）環(huán)境條件的影響（溫度、振動等）（3）測量人員主觀因素的影響（視力、）測量人員主觀因素的影響（視力、測量測量 力大小等）力大小等）（4）正確選擇和使用量具，以保證測量）正確選擇和使用量具，以保證測量精度精度4、調(diào)整誤差調(diào)整誤差試切法調(diào)整試切法調(diào)整定程機構(gòu)調(diào)整定程機構(gòu)調(diào)整樣板、樣件調(diào)整樣板、樣件調(diào)整夾具安裝調(diào)整夾具安裝調(diào)整 大批量生產(chǎn)時常采用大批

25、量生產(chǎn)時常采用行程擋塊、靠模、凸輪行程擋塊、靠模、凸輪作為定程機構(gòu)，其制造作為定程機構(gòu)，其制造精度和調(diào)整精度產(chǎn)生調(diào)精度和調(diào)整精度產(chǎn)生調(diào)整誤差整誤差樣件、樣板的制造精度樣件、樣板的制造精度和安裝精度、對刀精度和安裝精度、對刀精度產(chǎn)生調(diào)整誤差產(chǎn)生調(diào)整誤差測量誤差測量誤差進給機構(gòu)位移誤差（爬進給機構(gòu)位移誤差（爬行現(xiàn)象）行現(xiàn)象）加工余量的影響（余量加工余量的影響（余量很小時，刀刃打滑）很小時，刀刃打滑） 影響工件在機床上影響工件在機床上占有正確的加工位置占有正確的加工位置7、工藝系、工藝系統(tǒng)磨損引統(tǒng)磨損引起的誤差起的誤差 磨損破壞了成形運動，改變了工件磨損破壞了成形運動，改變了工件與刀具的相對位置和速

26、比，產(chǎn)生加工誤與刀具的相對位置和速比，產(chǎn)生加工誤差。差。 刀具磨損嚴(yán)重影響工件的形狀精度、刀具磨損嚴(yán)重影響工件的形狀精度、尺寸精度尺寸精度工藝系統(tǒng)：工藝系統(tǒng)：機床、夾具機床、夾具、工件、刀、工件、刀具具外力：外力：切削力、切削力、傳動力、慣性力傳動力、慣性力、夾緊力、重力、夾緊力、重力產(chǎn)生加工誤產(chǎn)生加工誤差（舉例）差（舉例） 破壞了刀具、工破壞了刀具、工件間相對位置件間相對位置八、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差八、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象圖圖 受力變形對工件精度的影響受力變形對工件精度的影響 a) 車長軸車長軸 b） 磨內(nèi)孔磨內(nèi)孔 由此看來，為了保

27、證和提高工件的加工由此看來，為了保證和提高工件的加工精度，就必須深入研究并控制以至消除工藝精度，就必須深入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng)及其有關(guān)組成部分的變形。系統(tǒng)及其有關(guān)組成部分的變形。4、工藝系統(tǒng)其它外力作用引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)其它外力作用引起的加工誤差1）由于機床部件或工件本身重量以及它們在）由于機床部件或工件本身重量以及它們在移動中位置變化而引起的加工誤差（圖）移動中位置變化而引起的加工誤差（圖） 2）由于夾緊力引起的加工誤差（圖）由于夾緊力引起的加工誤差（圖4-23） 通過提高導(dǎo)軌等結(jié)合面的刮研質(zhì)量、形狀精度并降低表面粗糙度，都能增加接觸面積，有效地提高接觸剛度。預(yù)加載荷，也可增大接

28、觸剛度加工細(xì)長軸時，采用中心架或跟刀架來提高工件的剛度。采用導(dǎo)套、導(dǎo)桿等輔助支承來加強刀架的剛度。對剛性較差的工件選擇合適的夾緊方法，能減小夾緊變形，提高加工精度 采用塑料滑動導(dǎo)軌，其摩擦特性好，有效防止低速爬行，運行平穩(wěn)，定位精度高，具有良好的耐磨性、減振性和工藝性。此外，還有滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。（1）提高）提高 接觸剛度接觸剛度（2）提高零部）提高零部件剛度減小受力件剛度減小受力變形變形（3）合理安）合理安裝工件減小裝工件減小夾緊變形夾緊變形4減少摩擦減少摩擦防止微量進給防止微量進給時的時的“爬行爬行”九、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施九、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（5）合理使）合理使 用機床

29、用機床（6）合理安排）合理安排工藝，粗精分開工藝，粗精分開（7）轉(zhuǎn)移或）轉(zhuǎn)移或補償彈性變形補償彈性變形減少工藝減少工藝系統(tǒng)受力系統(tǒng)受力變形變形十、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差十、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差（一）概（一）概 述述 工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的熱變形，從而破壞工件與刀具間正確的相對的熱變形，從而破壞工件與刀具間正確的相對位置，造成加工誤差。位置，造成加工誤差。 據(jù)統(tǒng)計，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤據(jù)統(tǒng)計，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的差的40%70%。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴(yán)重地影響加。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴(yán)重地影響加

30、工精度，而且還影響加工效率的提高。工精度，而且還影響加工效率的提高。 實現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進行補償，實現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進行補償，全靠機床自動控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。全靠機床自動控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。 工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機械加工技術(shù)發(fā)展的工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機械加工技術(shù)發(fā)展的一個重大研究課題。一個重大研究課題。 1. 工藝系統(tǒng)的熱源工藝系統(tǒng)的熱源電機、軸承、齒輪、油泵等電機、軸承、齒輪、油泵等工件、刀具、切屑、切削液工件、刀具、切屑、切削液氣溫、室溫變化、熱、冷風(fēng)等氣溫、室溫變化、熱、冷風(fēng)等熱源熱源切削熱切削熱摩擦熱摩

31、擦熱外部熱源外部熱源內(nèi)部熱源內(nèi)部熱源環(huán)境溫度環(huán)境溫度熱輻射熱輻射日光、照明、暖氣、體溫等日光、照明、暖氣、體溫等 2. 工藝系統(tǒng)的熱平衡工藝系統(tǒng)的熱平衡 工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度會逐漸升高。同時，它們也通過各種傳熱會逐漸升高。同時，它們也通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。方式向周圍散發(fā)熱量。 熱熱 平平 衡衡 當(dāng)單位時間內(nèi)傳入和散發(fā)當(dāng)單位時間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達到了熱平衡狀態(tài)。到了熱平衡狀態(tài)。 而工藝系統(tǒng)的熱變形也就而工藝系統(tǒng)的熱變形也就達到某種程度的穩(wěn)定。達到某種程度的穩(wěn)定。 不穩(wěn)態(tài)溫度場不穩(wěn)態(tài)溫度場溫度場溫度場穩(wěn)

32、態(tài)溫度場穩(wěn)態(tài)溫度場熱平衡熱平衡物體中各點的溫度分布稱為溫度場, T=f( x , y, z ,t )當(dāng)物體未達熱平衡時，各點溫度不僅是坐標(biāo)位置的函數(shù)，也是時間的函數(shù)。這種溫度場稱為不穩(wěn)態(tài)溫度場物體達到熱平衡后，各點溫度將不再隨時間而變化，只是其坐標(biāo)位置的函數(shù)。這種溫度場稱為穩(wěn)態(tài)溫度場 機床在開始工作的一段時間內(nèi)，其機床在開始工作的一段時間內(nèi)，其溫度場處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其精度也是很溫度場處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其精度也是很不穩(wěn)定的，工作一定時間后，溫度才逐不穩(wěn)定的，工作一定時間后，溫度才逐漸趨于穩(wěn)定，其精度也比較穩(wěn)定。漸趨于穩(wěn)定，其精度也比較穩(wěn)定。 因此，因此，精密加工應(yīng)在熱平衡狀態(tài)下精密加工應(yīng)在熱平衡狀

33、態(tài)下進行。進行。在生產(chǎn)中，必須注意在生產(chǎn)中，必須注意:（二）機床熱變形對加工精度的影響（二）機床熱變形對加工精度的影響 機床熱變形會使機床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生機床熱變形會使機床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響加工精度，其中主軸部件、床身、變化而影響加工精度，其中主軸部件、床身、導(dǎo)軌、立柱、工作臺等部件的熱變形，對加工導(dǎo)軌、立柱、工作臺等部件的熱變形，對加工精度影響最大。精度影響最大。 各類機床其結(jié)構(gòu)、工作條件及熱源形式均各類機床其結(jié)構(gòu)、工作條件及熱源形式均不相同，因此機床各部件的溫升和熱變形情況不相同，因此機床各部件的溫升和熱變形情況是不一樣的。是不一樣的。1. 車、銑、鉆、鏜類機床車、銑、鉆、鏜類

34、機床主軸箱中的齒輪、主軸箱中的齒輪、軸承摩擦發(fā)熱、軸承摩擦發(fā)熱、潤滑油發(fā)熱。潤滑油發(fā)熱。（圖）（圖）圖圖 車床的熱變形車床的熱變形 牛頭刨床滑枕熱變形及結(jié)構(gòu)改進示意圖牛頭刨床滑枕熱變形及結(jié)構(gòu)改進示意圖 a) 原滑枕截面圖原滑枕截面圖 b)原滑枕熱變形示意圖原滑枕熱變形示意圖 c) 滑枕熱對稱結(jié)構(gòu)滑枕熱對稱結(jié)構(gòu) （三）工件熱變形對加工精度的影響（三）工件熱變形對加工精度的影響1. 工件均勻受熱工件均勻受熱 對于一些形狀簡單、對稱的零件，如軸、對于一些形狀簡單、對稱的零件，如軸、套筒等，加工時（如車削、磨削）切削熱能套筒等，加工時（如車削、磨削）切削熱能較均勻地傳入工件，工件熱變形量可按下式較均勻

35、地傳入工件，工件熱變形量可按下式估算：估算： L=Lt式中式中 工件材料的熱膨脹系數(shù)，單位為工件材料的熱膨脹系數(shù)，單位為1/； L工件在熱變形方向的尺寸，單位為工件在熱變形方向的尺寸，單位為mm； t工件溫升，單位為工件溫升，單位為。實實 例例 在精密絲桿加工中，工件的熱在精密絲桿加工中，工件的熱伸長會產(chǎn)生螺距的累積誤差。伸長會產(chǎn)生螺距的累積誤差。在較長的軸類零件加工中，將在較長的軸類零件加工中，將出現(xiàn)錐度誤差。出現(xiàn)錐度誤差。 例如：在磨削例如：在磨削400mm長的絲杠螺紋時，每磨長的絲杠螺紋時，每磨一次溫度升高一次溫度升高1，則被磨絲杠將伸長，則被磨絲杠將伸長L=1.1710-54001mm

36、=0.0047mm 而而5級絲杠的螺距累積誤差在級絲杠的螺距累積誤差在400mm長度上不長度上不允許超過允許超過5m左右。左右。 因此，因此，熱變形對工件加工精度影響很大。熱變形對工件加工精度影響很大。圖例圖例 薄板磨削時的彎曲變形薄板磨削時的彎曲變形 （四）刀具熱變形對加工精度的影響（四）刀具熱變形對加工精度的影響 刀具熱變形主要是由切削熱引起的。切削加工刀具熱變形主要是由切削熱引起的。切削加工時雖然大部分切削熱被切屑帶走，傳入刀具的熱時雖然大部分切削熱被切屑帶走，傳入刀具的熱量并不多，但由于刀具體積小，熱容量小，導(dǎo)致量并不多，但由于刀具體積小，熱容量小，導(dǎo)致刀具切削部分的溫升急劇升高，刀具

37、熱變形對加刀具切削部分的溫升急劇升高，刀具熱變形對加工精度的影響比較顯著。工精度的影響比較顯著。圖示為車削時車刀的熱變形與切削時間的關(guān)系曲線。圖示為車削時車刀的熱變形與切削時間的關(guān)系曲線。曲線曲線A 車刀連續(xù)工作時的熱伸長曲線；車刀連續(xù)工作時的熱伸長曲線；曲線曲線B 切削停止后，車刀溫度下降曲線；切削停止后，車刀溫度下降曲線；曲線曲線C 傳動作間斷切削的熱變形切削。傳動作間斷切削的熱變形切削。 車外圓時，車刀熱變形會使工件產(chǎn)生圓柱車外圓時，車刀熱變形會使工件產(chǎn)生圓柱度誤差（喇叭口）。加工內(nèi)孔又如何？度誤差（喇叭口）。加工內(nèi)孔又如何？ 圖圖 車刀熱變形曲線車刀熱變形曲線 1 刀具加熱至熱平衡時間

38、刀具加熱至熱平衡時間 2 刀具加熱至熱平衡時間刀具加熱至熱平衡時間 0 刀具間斷切削至熱平衡時間刀具間斷切削至熱平衡時間（五）減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑（五）減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑1減少發(fā)熱和隔離熱源減少發(fā)熱和隔離熱源 分離熱源、采用隔熱措施，改善分離熱源、采用隔熱措施，改善摩擦條件，減少熱量產(chǎn)生，摩擦條件，減少熱量產(chǎn)生，如圖所示如圖所示。有時可采用強制冷卻法，吸收熱源。有時可采用強制冷卻法，吸收熱源熱量，控制機床溫升和熱變形。合理熱量，控制機床溫升和熱變形。合理安排工藝、粗精分開。安排工藝、粗精分開。1) 采用熱對稱結(jié)構(gòu)采用熱對稱結(jié)構(gòu)2) 合理選擇機床零部件的合理選擇機床零部件的安裝

39、基準(zhǔn)安裝基準(zhǔn)(圖圖7-35)尋求各部件熱變形的規(guī)尋求各部件熱變形的規(guī)律建立熱變形位移數(shù)字律建立熱變形位移數(shù)字模型并存入計算機中進模型并存入計算機中進行實時補償行實時補償加工前使機床高速空轉(zhuǎn)，加工前使機床高速空轉(zhuǎn)，達到熱平衡時再切削加工達到熱平衡時再切削加工1）減小溫差；）減小溫差；2）均衡關(guān)鍵件的溫升，避免）均衡關(guān)鍵件的溫升，避免彎曲變形（如圖所示）彎曲變形（如圖所示）恒溫車間、使用門簾、取暖裝置均勻布置；恒溫車間、使用門簾、取暖裝置均勻布置；恒溫精度一般控制在恒溫精度一般控制在1以內(nèi)，精密級較以內(nèi)，精密級較高的機床為高的機床為0.5。恒溫室平均溫度一般為。恒溫室平均溫度一般為20，在夏季取，

40、在夏季取23，在冬季可取，在冬季可取172均衡溫度場均衡溫度場3改進機床布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計改進機床布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計4保持工藝系統(tǒng)的熱平衡保持工藝系統(tǒng)的熱平衡5控制環(huán)境溫度控制環(huán)境溫度6.熱位移補償熱位移補償圖圖731 采用隔熱罩減少熱變形采用隔熱罩減少熱變形圖圖733 用熱空氣均衡立柱前后壁的溫度場用熱空氣均衡立柱前后壁的溫度場十一、十一、 工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差（一）內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生及其對加工精度的影響（一）內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生及其對加工精度的影響什么是殘什么是殘 余余 應(yīng)應(yīng) 力力n殘余應(yīng)力是指在沒有殘余應(yīng)力是指在沒有外部載荷的情況下，存外部載荷的情況下，存在于工件內(nèi)部的應(yīng)力，在

41、于工件內(nèi)部的應(yīng)力，又稱內(nèi)應(yīng)力。又稱內(nèi)應(yīng)力。產(chǎn)生原產(chǎn)生原 因因殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，促使這種變化積變化而產(chǎn)生的，促使這種變化的因素主要來自熱加工或冷加工。的因素主要來自熱加工或冷加工。殘余應(yīng)力對零件的影響影響殘余應(yīng)力對零件的影響影響n存在殘余應(yīng)力的零件，始終處于一種存在殘余應(yīng)力的零件，始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，其內(nèi)部組織有要恢復(fù)到不穩(wěn)定狀態(tài)，其內(nèi)部組織有要恢復(fù)到一種新的穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的傾一種新的穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的傾向。向。n在內(nèi)應(yīng)力變化的過程中，零件產(chǎn)生相在內(nèi)應(yīng)力變化的過程中，零件產(chǎn)

42、生相應(yīng)的變形，原有的加工精度受到破壞。應(yīng)的變形，原有的加工精度受到破壞。n用這些零件裝配成機器，在機器使用用這些零件裝配成機器，在機器使用中也會逐漸產(chǎn)生變形，從而影響整臺中也會逐漸產(chǎn)生變形，從而影響整臺機器的質(zhì)量。機器的質(zhì)量。在鑄造、鍛造、焊接及熱處理過程中，由于工件各部在鑄造、鍛造、焊接及熱處理過程中，由于工件各部分冷卻收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時的體積變化，分冷卻收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時的體積變化，在毛坯內(nèi)部就會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。在毛坯內(nèi)部就會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。(圖圖430）1、毛坯制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、毛坯制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力毛坯的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各部分壁厚越不均勻以及散熱條毛坯的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各

43、部分壁厚越不均勻以及散熱條件相差越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力就越大。件相差越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力就越大。具有殘余應(yīng)力的毛坯，其內(nèi)部應(yīng)力暫時處于相對平衡具有殘余應(yīng)力的毛坯，其內(nèi)部應(yīng)力暫時處于相對平衡狀態(tài)，雖在短期內(nèi)看不出有什么變化，但當(dāng)加工時切狀態(tài)，雖在短期內(nèi)看不出有什么變化，但當(dāng)加工時切去某些表面部分后，這種平衡就被打破，內(nèi)應(yīng)力重新去某些表面部分后，這種平衡就被打破，內(nèi)應(yīng)力重新分布，并建立一種新的平衡狀態(tài)，工件明顯地出現(xiàn)變分布，并建立一種新的平衡狀態(tài)，工件明顯地出現(xiàn)變形。形。圖圖430 鑄件殘余應(yīng)力引起的變形鑄件殘余應(yīng)力引起的變形圖圖7-36所示為一個內(nèi)外壁厚相差較大的鑄所示為一個內(nèi)外壁

44、厚相差較大的鑄件，在澆鑄后的冷卻過程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力件，在澆鑄后的冷卻過程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力的情況。的情況。 2、冷校直引起的殘余應(yīng)力、冷校直引起的殘余應(yīng)力現(xiàn)現(xiàn) 象象原原 因因n在外力在外力F的作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)的作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，如圖力重新分布，如圖4-31b所示，在所示，在軸心線以上的部分產(chǎn)生壓應(yīng)力（用軸心線以上的部分產(chǎn)生壓應(yīng)力（用負(fù)號表示），在軸心線以下的部分負(fù)號表示），在軸心線以下的部分產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號表示）。在軸產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號表示）。在軸心線和兩條虛線之間，是彈性變形心線和兩條虛線之間，是彈性變形區(qū)域，在虛線以外是塑性變形區(qū)域。區(qū)域，在虛線以外是塑性變形區(qū)域。n冷校直

45、工藝方法是在一些長棒料或冷校直工藝方法是在一些長棒料或細(xì)長零件彎曲的反方向施加外力細(xì)長零件彎曲的反方向施加外力F以以達到校直目的，如圖達到校直目的，如圖4-31a所示。所示。影影 響響 措措 施施n當(dāng)外力當(dāng)外力F去除后，彈性變形去除后，彈性變形本可完全恢復(fù)，但因塑性變本可完全恢復(fù)，但因塑性變形部分的阻止而恢復(fù)不了，形部分的阻止而恢復(fù)不了，使殘余應(yīng)力重新分布而達到使殘余應(yīng)力重新分布而達到平衡，如圖平衡，如圖4-31c所示。所示。n對精度要求較高的細(xì)長軸對精度要求較高的細(xì)長軸（如精密絲杠），不允許采（如精密絲杠），不允許采用冷校直來減小彎曲變形，用冷校直來減小彎曲變形，而采用加大毛坯余量，經(jīng)過而采用加大毛坯余量，經(jīng)過多次切削和時效處理來消除多次切削和時效處理來消除內(nèi)應(yīng)力，或采用熱校直。內(nèi)應(yīng)力，或采用熱校直。圖圖431 冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力 2、切削加工中引起的殘余應(yīng)力、切削加工中引起的殘余應(yīng)力 工件在切削加工時，其表面層在切削力和切削熱的作用工件在切削加工時，其表面層在切削力和切削熱的作用下，會產(chǎn)生不同程度的塑性變形，引起體積改變，從而產(chǎn)生殘下，會產(chǎn)生不同程度的塑性變形，引起體積改變，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力的分布情況由加工時的工藝因素決定。余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力的分