第5章 機(jī)械加工質(zhì)量與控制

1第5章機(jī)械加工精度及其控制本章要點(diǎn)了解加工質(zhì)量的概念了解影響加工精度的因素掌握提高加工精度的方法了解表面質(zhì)量對(duì)零件的影響了解影響表面質(zhì)量的因素掌握提高表面質(zhì)量的措施25.1機(jī)械加工質(zhì)量概述

尺寸精度形狀精度位置精度（通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位置公差限制在尺寸公差內(nèi)）表面粗糙度波度紋理方向傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）加工精度表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面缺陷層表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力加工質(zhì)量加工質(zhì)量包含的內(nèi)容35.1.1機(jī)械加工精度

加工精度：零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）符合程度。

加工誤差：零件的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏差。

兩者關(guān)系

：

加工精度的合理制定

：一般加工精度越高則加工成本相對(duì)越高，生產(chǎn)效率則相對(duì)越低，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)零件的使用要求，合理規(guī)定零件的加工精度，工藝人員則根據(jù)設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)條件適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ㄒ员ＷC加工誤差不超過(guò)允許范圍，并盡量提高生產(chǎn)率和降低成本。兩者從不同角度來(lái)評(píng)定加工零件的幾何參數(shù)。加工精度的高低是由加工誤差的小大來(lái)表示的，保證和提高加工精度問(wèn)題，實(shí)際上是限制和降低加工誤差問(wèn)題。45.1.1機(jī)械加工精度加工精度內(nèi)容：尺寸精度形狀精度位置精度

尺寸精度、形狀精度和位置精度三者之間關(guān)系：

通常形狀公差限制在位置公差內(nèi)，而位置誤差一般限制在尺寸公差之內(nèi)。當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度、形狀精度也要求高。但形狀精度或位置精度要求高時(shí)，相應(yīng)的尺寸精度不一定要求高，這要根據(jù)零件的功能要求來(lái)決定。工藝系統(tǒng):

在機(jī)械加工時(shí)，機(jī)床、刀具，夾具和工件構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，為工藝系統(tǒng)。

工藝系統(tǒng)誤差與加工誤差關(guān)系

(因果關(guān)系)工藝系統(tǒng)中的種種誤差，在不同的具體條件下，以不同的程度和方式反映為加工誤差，工藝系統(tǒng)的誤差時(shí)”因”,是根源；加工誤差是“果”，是表現(xiàn)。

5工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差傳動(dòng)誤差

引起加工誤差的根本原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。5.1.2影響加工精度的原始誤差及分類

原始誤差與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差)與工藝過(guò)程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測(cè)量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對(duì)于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差原始誤差——原始誤差分類原始誤差構(gòu)成65.1.2影響加工精度的原始誤差及分類

活塞銷孔精鏜工序中的原始誤差定位誤差F設(shè)計(jì)基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)熱變形對(duì)刀誤差?yuàn)A緊誤差菱形銷導(dǎo)軌誤差7表面粗糙度波度紋理方向傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面缺陷層表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力加工表面質(zhì)量加工質(zhì)量包含的內(nèi)容5.1.3加工表面質(zhì)量概念

85.1.3加工表面質(zhì)量概念

加工表面的幾何形貌

表面粗糙度—波長(zhǎng)/波高＜50

波度—波長(zhǎng)/波高=50～1000；且具有周期特性宏觀幾何形狀誤差（平面度、圓度等）—波長(zhǎng)/波高＞1000

紋理方向－表面刀紋形式表面缺陷－如劃痕、砂眼、氣孔、裂紋等是加工表面?zhèn)€別位置出現(xiàn)的缺陷

a）波度b）表面粗糙度零件加工表面的粗糙度與波度RZλHλRZ95.1.3加工表面質(zhì)量概念

無(wú)氧銅鏡面三維形貌及表面輪廓曲線105.1.3加工表面質(zhì)量概念

加工紋理方向及其符號(hào)標(biāo)注115.1.3加工表面質(zhì)量概念

表面層金屬力學(xué)物理性能和化學(xué)性能

表面層金屬冷作硬化表面層金屬金相組織變化表面層金屬殘余應(yīng)力加工變質(zhì)層模型125.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響Ra（μm）初始磨損量重載荷輕載荷表面粗糙度與初始磨損量關(guān)系表面粗糙度對(duì)零件耐磨性的影響表面粗糙度太大和太小都不耐磨。表面粗糙度太大，接觸表面的實(shí)際壓強(qiáng)增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、擠裂、切斷，故磨損加??；表面粗糙度太小，也會(huì)導(dǎo)致磨損加劇。因?yàn)楸砻嫣饣娌蛔?rùn)滑油，接觸面間不易形成油膜，容易發(fā)生分子粘結(jié)而加劇磨損。表面粗糙度的最佳值與機(jī)器零件的工作情況有關(guān)135.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

表面層的冷作硬化對(duì)零件耐磨性的影響加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因?yàn)樗鼓ゲ粮北砻鎸咏饘俚娘@微硬度提高，塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。這是因?yàn)檫^(guò)分的冷作硬化，將引起金屬組織過(guò)分“疏松”，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中可能會(huì)產(chǎn)生金屬剝落，在接觸面間形成小顆粒，使零件加速磨損。冷硬程度磨損量T7A鋼冷硬程度與耐磨性關(guān)系145.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

表面紋理零件耐磨性的影響

表面紋理的形狀和刀紋方向?qū)δ湍バ砸灿杏绊懀蚴羌y理形狀和刀紋方向影響有效接觸面積和潤(rùn)滑液的存留，一般，圓弧狀、凹坑狀表面紋理的耐磨性好，尖峰狀的耐磨性差。在運(yùn)動(dòng)副中，兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的刀紋方向和運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，耐磨性較好，兩者的刀紋方向和運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，耐磨性最差。155.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

表面粗糙度對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響表面粗糙度越大，抗疲勞破壞的能力越差。對(duì)承受交變載荷零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。

表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抗疲勞破壞的能力越差。165.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

表面層冷作硬化與殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響

適度的表面層冷作硬化能阻止疲勞裂紋生長(zhǎng)并產(chǎn)生表面壓應(yīng)力，提高零件的疲勞強(qiáng)度。殘余應(yīng)力有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力之分，殘余拉應(yīng)力容易使已加工表面產(chǎn)生裂紋并使其擴(kuò)展而降低疲勞強(qiáng)度殘余壓應(yīng)力則能夠部分地抵消工作載荷施加的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。175.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響表面粗糙度對(duì)零件耐腐蝕性能的影響

減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。因?yàn)榱慵砻嬖酱植?，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。

表面殘余應(yīng)力對(duì)零件耐腐蝕性能的影響

零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐腐蝕性；表面殘余拉應(yīng)力則降低零件耐腐蝕性。185.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

表面質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響表面粗糙度對(duì)配合質(zhì)量的影響表面粗糙度對(duì)零件配合精度的影響

表面粗糙度較大，則降低了配合精度。表面殘余應(yīng)力對(duì)零件工作精度的影響

表面層有較大的殘余應(yīng)力，就會(huì)影響零件精度的穩(wěn)定性。表面殘余應(yīng)力對(duì)配合質(zhì)量的影響195.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

如減小表面粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和測(cè)量精度；對(duì)滑動(dòng)零件，可降低其摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能還有其它方面的影響205.1.4表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

對(duì)耐磨性影響

表面粗糙度值↓→耐疲勞性↑

適當(dāng)硬化（阻止疲勞裂紋生長(zhǎng)并產(chǎn)生表面壓應(yīng)力）可提高耐疲勞性

表面粗糙度值↓→耐蝕性↑表面壓應(yīng)力：有利于提高耐蝕性

表面粗糙度值↑→配合質(zhì)量↓表面殘余應(yīng)力↑→精度的穩(wěn)定性↓→配合質(zhì)量↓

表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有限度

對(duì)耐疲勞性影響

對(duì)耐蝕性影響

對(duì)配合質(zhì)量影響

紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好；紋理方向相同較好適當(dāng)硬化可提高耐磨性215.1.5研究加工質(zhì)量的方法

◆理論方法：運(yùn)用物理學(xué)和力學(xué)原理，分析研究某一個(gè)或某幾個(gè)因素對(duì)加工精度或表面質(zhì)量的影響?！粼囼?yàn)方法：通過(guò)試驗(yàn)或測(cè)試，確定影響各因素與加工質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)系?！艚y(tǒng)計(jì)分析方法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法，根據(jù)被測(cè)質(zhì)量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行分析和控制。物理方法數(shù)學(xué)方法

實(shí)際生產(chǎn)中上述兩種方法常常結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。22機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)5.2

工藝系統(tǒng)幾何精度對(duì)加工精度的影響GeometricPrecisionsofTechnologicalSystemanditsinfluencetomachiningPrecision第5章機(jī)械加工精度及其控制AnalysisandControlofMachiningPrecision23

加工原理誤差是指采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。5.2.1加工原理誤差

式中R——球頭刀半徑；

h——允許的殘留高度。

又如用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開線齒輪

例如在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復(fù)雜形面零件（見圖）SRh空間曲面數(shù)控加工加工原理誤差

采了近的成型運(yùn)動(dòng)或近的刀刃輪廓，常?？梢院?jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)或刀具形狀，或可提高生產(chǎn)率，有時(shí)還可得到較高加工精度。故在生產(chǎn)中廣泛采用，其前提是原理誤差不超過(guò)規(guī)定精度要求（通常原理誤差不超過(guò)10～15％工件公差）。245.2.2調(diào)整誤差

測(cè)量誤差試切時(shí)與正式切削時(shí)切削厚度不同造成的誤差機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位移誤差定程機(jī)構(gòu)誤差樣件或樣板誤差測(cè)量有限試件造成的誤差和試切法有關(guān)的誤差a）b）試切法與調(diào)整法試切法（圖

a）調(diào)整法（圖

b）25

導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理想運(yùn)動(dòng)方向的偏差包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度，前后導(dǎo)軌平行度（扭曲），導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度（或垂直度）等

導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差對(duì)加工精度的影響

導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度誤差：誤差敏感方向，影響顯著導(dǎo)軌垂直面內(nèi)直線度誤差：誤差非敏感方向，影響小導(dǎo)軌扭曲：對(duì)加工精度的影響顯著（圖）導(dǎo)軌扭曲引起的加工誤差HδΔRDγBXYΔX5.2.3機(jī)床誤差

導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差

導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差概念26

導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線位置誤差對(duì)加工精度的影響5.2.3機(jī)床誤差

成形運(yùn)動(dòng)間位置誤差對(duì)外圓和端面車削的影響fαZΔzΔzαc）HyR0fXZLfdD－ΔdΔxa）b）a）c）水平面內(nèi)不平行b)垂直面內(nèi)不平行27

影響導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的主要因素5.2.3機(jī)床誤差

機(jī)床制造誤差

機(jī)床安裝誤差

導(dǎo)軌磨損285.2.3機(jī)床誤差

主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。用平均回轉(zhuǎn)軸線（主軸各瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的平均位置）代替。為便于研究，可將主軸回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)和傾角擺動(dòng)三種基本型式。主軸回轉(zhuǎn)誤差b）端面圓跳動(dòng)a）徑向圓跳動(dòng)c）傾角擺動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式

主軸回轉(zhuǎn)誤差概念295.2.3機(jī)床誤差

主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響

主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（鏜孔）≦5微米考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為2e。則刀尖的坐標(biāo)值為：e徑向跳動(dòng)對(duì)鏜孔精度影響式中R——刀尖回轉(zhuǎn)半徑；

φ——主軸轉(zhuǎn)角。顯然，上式為一橢圓。30徑向跳動(dòng)對(duì)車外圓精度影響123456785.2.3機(jī)床誤差

仍考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為2e。則刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡接近于正圓（圖）。

思考：主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率為主軸轉(zhuǎn)速兩倍，被車外圓形狀如何？

結(jié)論：主軸徑向跳動(dòng)影響加工表面的圓度誤差e

主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（車外圓）315.2.3機(jī)床誤差

主軸端面圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響(2~3微米）

對(duì)圓柱面加工沒有影響；被加工端面不平，與圓柱面不垂直（如主軸回轉(zhuǎn)一周，端面跳動(dòng)一次，加工出的端面近似螺旋面）；加工螺紋時(shí)，產(chǎn)生螺距周期性誤差。2πφπSΔx主軸端面跳動(dòng)引起螺距加工周期誤差325.2.3機(jī)床誤差

主軸傾角擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響（1）幾何軸線相對(duì)與平均軸線在空間成一定錐角的圓錐運(yùn)動(dòng)若沿與平均軸線垂直的各個(gè)截面來(lái)看，相當(dāng)于幾何軸線繞平均軸心做偏心運(yùn)動(dòng)，只是各截面的偏心量不同。因此，無(wú)論車削還是鏜削都能獲得一個(gè)正圓柱。

（2）幾何軸線在某一平面內(nèi)作角度擺動(dòng)

若頻率和主軸回轉(zhuǎn)頻率一致，沿與平均回轉(zhuǎn)軸線垂直的各個(gè)截面看，車削表面是一個(gè)圓，整體為一圓柱，鏜孔時(shí)，在垂直于主軸平均軸線的各個(gè)截面內(nèi)都形成橢圓，整體加工出橢圓柱。333435AB5.2.3機(jī)床誤差

影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動(dòng)體形狀及尺寸誤差軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動(dòng)

滑動(dòng)軸承（注意切削力的方向）

鏜床——軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng)軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng)

滾動(dòng)軸承

車床——軸徑不圓引起車床主軸向跳動(dòng)（注意其頻率特性）

靜壓軸承——對(duì)軸承孔或軸徑圓度誤差起均化作用365.2.3機(jī)床誤差

推力軸承滾道端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差軸承間隙的影響a）b）Δ≈0Δ止推軸承端面誤差對(duì)主軸軸向竄動(dòng)的影響

影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素軸承間隙過(guò)大，使主軸工作時(shí)油膜厚度增大．油膜承載能力降低，當(dāng)工作條件(載荷、轉(zhuǎn)速等)變化時(shí)，油楔厚度變化較大，主軸軸線漂移量增大。375.2.3機(jī)床誤差

與軸承配合的零件誤差的影響軸承內(nèi)、外圈或軸瓦受力后容易變形，與之配合的軸頸或箱體支承孔的圓度誤差，使軸承圈或軸瓦發(fā)生變形而產(chǎn)生圓度誤差；與軸承圈端面配合的零件如軸肩、過(guò)渡套、袖承端蓋、螺母等的有關(guān)端面的平面度誤差，或與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直，會(huì)使軸承圈滾道傾斜，造成主軸回轉(zhuǎn)軸線的徑向、軸向漂移；箱體前后支承孔、主軸前后支承軸頸的同軸度會(huì)使軸承內(nèi)外圈滾道相對(duì)傾斜，同樣也會(huì)引起主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移。主軸轉(zhuǎn)速的影響由于主軸部件質(zhì)量不平衡、機(jī)床各種隨機(jī)振動(dòng)以及回轉(zhuǎn)軸線的不穩(wěn)定隨主軸轉(zhuǎn)速增加而增加，使主軸在某個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)精度較高，超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)，誤差就較大。產(chǎn)生軸線的漂移。主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形主軸系統(tǒng)的剛度，在不同方向上往往不等，受外力作用時(shí)變形不一致。機(jī)床工作時(shí)，主軸系統(tǒng)的溫度將升高，軸承徑向熱變形不相等，前后軸承的熱變形也不相同，主軸必須停車時(shí)使溫度發(fā)生變化，引起主軸回轉(zhuǎn)軸線的位置變化和漂移而影響主軸回轉(zhuǎn)精度。385.2.3機(jī)床誤差

傳統(tǒng)測(cè)量方法存在問(wèn)題

主軸回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量傳統(tǒng)測(cè)量方法a)b)主軸回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量法1—擺動(dòng)盤2，4—傳感器3—精密測(cè)球5—放大器6—示波器

準(zhǔn)確測(cè)量方法包含心軸、錐孔誤差在內(nèi)非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。395.2.3機(jī)床誤差

提高主軸部件制造精度對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊使主軸回轉(zhuǎn)精度不反映到工件上

提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施

磨床采用死頂尖支承用鏜模鏜孔40

機(jī)床傳動(dòng)誤差對(duì)加工精度的影響齒輪機(jī)床傳動(dòng)鏈z7=z8=16z1=64zn=96z5=z6=23z3=z4=23bz2=16zn-1=1icefacd以齒輪機(jī)床傳動(dòng)鏈為例：式中Δφn

——傳動(dòng)鏈末端元件轉(zhuǎn)角誤差；

kj——第j個(gè)傳動(dòng)元件的誤差傳遞系數(shù)，表明第j個(gè)傳動(dòng)元件對(duì)末端元件轉(zhuǎn)角誤差影響程度，其數(shù)值等于該元件至末端元件的傳動(dòng)比；

ωn

——傳動(dòng)鏈末端元件角速度；

αj——第j個(gè)傳動(dòng)元件轉(zhuǎn)角誤差的初相角。5.2.3機(jī)床誤差

機(jī)床傳動(dòng)誤差41

縮短傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度提高末端元件的制造精度與安裝精度采用降速傳動(dòng)采用頻譜分析方法，找出影響傳動(dòng)精度的誤差環(huán)節(jié)對(duì)傳動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償末端元件轉(zhuǎn)角誤差傳動(dòng)鏈誤差的頻譜分析a)ΔφΣφnA1A2Aib)ω（頻率）A（幅值）ω1ω2ωi

提高傳動(dòng)精度措施5.2.3機(jī)床誤差

42末端元件轉(zhuǎn)角誤差5.2.3機(jī)床誤差

絲扛加工誤差補(bǔ)償裝置1—工件2—螺母3—母絲杠4—杠桿5—校正尺6—觸頭7—校正曲線

附加位移螺母附加轉(zhuǎn)動(dòng)435.2.4夾具制造誤差與磨損

L±0.05φ6F7φ10F7k6φ20H7g6YZ

鉆孔夾具誤差分析

夾具誤差影響加工位置精度。與夾具有關(guān)的影響位置誤差因素包括：

通常要求定位誤差和夾具制造誤差不大于工件相應(yīng)公差的1/3。1）定位誤差；2）刀具導(dǎo)向（對(duì)刀）誤差；3）夾緊誤差；4）夾具制造誤差；5）夾具安裝誤差；……445.2.5刀具制造誤差與磨損

定尺寸刀具（鉆頭、絞刀、鍵槽銑刀、浮動(dòng)鏜刀塊、拉刀等）尺寸誤差影響加工尺寸誤差成形刀具和展成刀具形狀誤差影響加工形狀誤差刀具磨損影響加工尺寸誤差或形狀誤差車刀后刀面磨損對(duì)加工尺寸影響刀具磨損過(guò)程45機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)5.3

工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響StaticStiffnessofTechnologicalSystemanditsinfluencetomachiningPrecision第5章機(jī)械加工精度及其控制AnalysisandControlofMachiningPrecision46在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力與變形量之比5.3.1基本概念

工藝系統(tǒng)剛度定義式中k——工藝系統(tǒng)剛度；

Fp——吃刀抗力；

Δy——工藝系統(tǒng)位移（切削合力作用下的位移）。

工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受力變形引起加工誤差475.3.2工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算

式中k——工藝系統(tǒng)剛度；

kjc

——機(jī)床剛度；

kjj——夾具剛度；

kd——刀具剛度；

kg——工件剛度。

工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之迭加。由此可導(dǎo)出工藝系統(tǒng)剛度與工藝系統(tǒng)各組成部分剛度之間的關(guān)系：

工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算公式

工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算說(shuō)明

工件、刀具形狀簡(jiǎn)單時(shí)，其剛度可用材料力學(xué)公式計(jì)算對(duì)機(jī)床部件、夾具等，其剛度多采用實(shí)驗(yàn)方法確定計(jì)算時(shí)可適當(dāng)簡(jiǎn)化（忽略變形小的部分）48

機(jī)床變形引起的加工誤差5.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

式中yjc

——機(jī)床總變形；

Fp

——吃刀抗力；

ktj——機(jī)床前頂尖處剛度；

kwz——機(jī)床后頂尖處剛度；

kdj

——機(jī)床刀架剛度；

L——工件全長(zhǎng)；

x——刀尖至工件左端距離。變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律xtjxwzxdjΔxFpAA′BB′CC′zLFAFBxz切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差495.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

機(jī)床誤差使工件加工后成鞍形（很好）機(jī)床受力變形引起的加工誤差

工件變形引起的加工誤差式中yg

——工件變形；

E——工件材料彈性模量；

I——工件截面慣性矩；

Fp，L，x——含義同前。

由于工件變形，使工件加工后成鼓形(工件剛性差)工件受力變形引起的加工誤差50

機(jī)床變形和工件變形共同引起的加工誤差

工藝系統(tǒng)剛度5.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

根據(jù)上式，測(cè)得了車床前頂尖、尾頂尖、刀架三個(gè)部件的剛度，以及確定了工件的材料和尺寸，就可按z值，估算車削圓軸時(shí)工藝系統(tǒng)的剛度及不同處工件半徑的變化。立式車床、龍門刨床、龍門銑床等的橫梁及刀架，大型鏜銑床滑枕內(nèi)的主軸等，其剛度均隨刀架位置或滑枕伸出長(zhǎng)度不同而異，可參照上例方法分析進(jìn)行。51式中——切削條件系數(shù)

Δg

——工件圓度誤差；

Δm

——毛坯圓度誤差；

k——工藝系統(tǒng)剛度；

ε——誤差復(fù)映系數(shù)。

以橢圓截面車削為例說(shuō)明誤差復(fù)映現(xiàn)象ap1Δ1ap2Δ2毛坯外形工件外形5.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

切削力大小變化引起的加工誤差

為一常數(shù)切削力

當(dāng)工件材料硬度均勻，刀具切削條件和進(jìn)給量一定的情況下，則：

52

誤差復(fù)映由于工藝系統(tǒng)受力變形，使毛坯誤差部分反映到工件上，此種現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映”2.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

誤差復(fù)映系數(shù)

誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來(lái)表示，誤差復(fù)映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比。由前面公式可得：

機(jī)械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常小于1?？赏ㄟ^(guò)多次走刀，消除誤差復(fù)映的影響。535.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

以上分析可知，工件毛坯有形狀誤差或相互位置誤差時(shí)，加工后會(huì)有同類加工誤差出現(xiàn)。在成批生產(chǎn)中用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，如毛坯直徑大小不一或硬度不均勻，同樣會(huì)有類似情況發(fā)生。以上分析僅考慮靜剛度，實(shí)際上加工過(guò)程受多種因素影響，例如毛坯的橢圓形及相應(yīng)切深變化，使均值切削力迭加有頻率為2倍于工件轉(zhuǎn)速的簡(jiǎn)諧激振力，并使系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。因而實(shí)際結(jié)果會(huì)與上述分析有所不同。54

夾緊力影響a）b）薄壁套夾緊變形薄壁工件磨削例：薄壁套夾緊變形解決：加開口套又例：薄壁工件磨削解決：加橡皮墊5.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

夾緊力、重力引起的加工誤差55龍門銑橫梁變形例：龍門銑橫梁龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移龍門銑橫梁變形補(bǔ)償

重力影響5.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

解決1：重量轉(zhuǎn)移

解決2：變形補(bǔ)償56

傳動(dòng)力影響

理論上不會(huì)產(chǎn)生圓度誤差（但會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差）易會(huì)引起強(qiáng)迫振動(dòng)解決：雙銷傳動(dòng)5.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

傳動(dòng)力對(duì)加工精度的影響zlRXYFpFcFcdFcdxφra）O′O″r0XYFpAFcdrcd=Fcd/kcOFcFc/kcFp/kcb）傳動(dòng)力和慣性力引起的加工誤差

慣性力影響

與傳動(dòng)力類似解決：靜動(dòng)平衡57車床刀架變形曲線ΔX（μm）10203040500123F（KN）5.3.4機(jī)床部件剛度

非線形關(guān)系，不完全是彈性變形加載和卸載曲線不重合，所圍面積表示克服摩擦和接觸塑性變形所作功存在殘余變形，反復(fù)加載卸載后殘余變形→0

機(jī)床部件剛度比按實(shí)體估算值小許多，表明其變形受多種因素影響機(jī)床部件變形曲線

刀架部件變形曲線特點(diǎn)

刀架部件平均剛度

由于剛度曲線非線形，取剛度曲線兩端點(diǎn)連線的斜率表示——平均剛度58接觸變形曲線xOppΔpxΔx5.3.4機(jī)床部件剛度式中c,m——與接觸面材料、表面狀況有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)；

p——表面壓強(qiáng)。

組成件的實(shí)體剛度（尤其是薄弱件的剛度）——受力產(chǎn)生拉伸、壓縮、彎曲變形；特別是薄弱件（楔條、軸套等）影響較大連接表面接觸變形（彈性和部分塑性變形）——其大小與接觸面壓強(qiáng)有關(guān)

結(jié)合面間隙（產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)）零件表面摩擦力的影響（障礙變形及其恢復(fù)）影響機(jī)床部件剛度因素接觸剛度：595.3.5減小受力變形對(duì)加工精度影響措施

合理設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀提高工藝系統(tǒng)剛度封閉整體箱形結(jié)構(gòu)605.3.5減小受力變形對(duì)加工精度影響措施

提高連接表面接觸剛度（↓表面粗糙度，改進(jìn)接觸質(zhì)量，予加載荷）支座零件不同安裝方法轉(zhuǎn)塔車床導(dǎo)向桿提高工藝系統(tǒng)剛度減小載荷及其變化變形轉(zhuǎn)移、補(bǔ)償和校正

采用輔助支承（中心架，跟刀架，鏜桿支承等）

采用合理裝夾和加工方式

采用合理的刀具角度和切削用量

毛坯分組，使加工余量均勻615.3.6工件殘余應(yīng)力引起的變形鑄件殘余應(yīng)力引起變形冷校直引起的殘余應(yīng)力壓拉加載壓壓拉拉卸載

設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu)粗、精加工分開避免冷校直時(shí)效處理殘余應(yīng)力來(lái)源

毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力減小殘余應(yīng)力措施

冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力

切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力62機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)5.4

工藝系統(tǒng)熱變形及其對(duì)加工精度的影響HeatDeformationofTechnologicalSystemandit’sEffecttomachiningPrecision第5章機(jī)械加工精度及其控制AnalysisandControlofMachiningPrecision635.4.1概述

在精密加工和大件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約40～70%

溫度場(chǎng)——工藝系統(tǒng)各部分溫度分布熱平衡——單位時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)傳入的熱量與傳出的熱量相等，系統(tǒng)各部分溫度保持在一相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值上溫度場(chǎng)與熱平衡研究——目前以實(shí)驗(yàn)研究為主工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱摩擦熱環(huán)境熱源輻射熱工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱源溫度場(chǎng)與工藝系統(tǒng)熱平衡64

圓柱類工件熱變形5級(jí)絲杠累積誤差全長(zhǎng)≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性式中ΔL，ΔD——長(zhǎng)度和直徑熱變形量；

L，D——工件原有長(zhǎng)度和直徑；

α——工件材料線膨脹系數(shù)；

Δt——溫升。

長(zhǎng)度：

直徑：例：長(zhǎng)400mm絲杠，加工過(guò)程溫升1℃，熱伸長(zhǎng)量為：5.4.2工件熱變形對(duì)加工精度影響

工件均勻受熱65式中ΔX——變形撓度；

L，S——工件原有長(zhǎng)度和厚度；

α——工件材料線膨脹系數(shù)；

Δt——溫升。

板類工件單面加工時(shí)的熱變形平面加工熱變形ΔXφ/4φLS此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求結(jié)果：加工時(shí)上表面升溫，工件向上拱起，磨削時(shí)將中凸部分磨平，冷卻后工件下凹。例：高600mm，長(zhǎng)2000mm的床身，若上表面溫升為3℃，則變形量為：5.4.2工件熱變形對(duì)加工精度影響

工件不均勻受熱665.4.3刀具熱變形對(duì)加工精度影響

體積小，熱容量小，達(dá)到熱平衡時(shí)間較短溫升高，變形不容忽視（達(dá)0.03～0.05mm）

特點(diǎn)

變形曲線式中ξ——熱伸長(zhǎng)量；

ξmax——達(dá)到熱平衡熱伸長(zhǎng)量；

τ——切削時(shí)間；

τc

——時(shí)間常數(shù)（熱伸長(zhǎng)量為熱平衡熱伸長(zhǎng)量約63%的時(shí)間，常取3～4分鐘）。τ(min)車刀熱變形曲線連續(xù)切削升溫曲線冷卻曲線間斷切削升溫曲線ξ（μm）ξmaxτb0τc0.63ξmax刀具熱變形675.4.4機(jī)床熱變形對(duì)加工精度影響

體積大，熱容量大，溫升不高，達(dá)到熱平衡時(shí)間長(zhǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度場(chǎng)和變形不均勻，對(duì)加工精度影響顯著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/h0123450150100200位移/μm20406080溫升/℃ΔYΔX前軸承溫升車床受熱變形a）車床受熱變形形態(tài)b）溫升與變形曲線機(jī)床熱變形特點(diǎn)車床熱變形685.4.4機(jī)床熱變形對(duì)加工精度影響

立銑立式銑床、外圓磨床、導(dǎo)軌磨床受熱變形a）銑床受熱變形形態(tài)b）外圓磨床受熱變形形態(tài)c）導(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài)

外圓磨

導(dǎo)軌磨其他機(jī)床熱變形695.4.5減小熱變形對(duì)加工精度影響的措施

例：磨床油箱置于床身內(nèi)，其發(fā)熱使導(dǎo)軌中凹解決：導(dǎo)軌下加回油槽平面磨床補(bǔ)償油溝又例：立式平面磨床立柱前壁溫度高，產(chǎn)生后傾。解決：采用熱空氣加熱立柱后壁均衡立柱前后壁溫度場(chǎng)

減少切削熱和磨削熱，粗、精加工分開。

充分冷卻和強(qiáng)制冷卻。

隔離熱源。減少熱源發(fā)熱和隔離熱源均衡溫度場(chǎng)70

熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)雙端面磨床主軸熱補(bǔ)償1—主軸2—?dú)んw3—過(guò)渡套筒熱伸長(zhǎng)方向采用合理結(jié)構(gòu)5.4.4減小熱變形對(duì)加工精度影響的措施

熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu)（例主軸熱補(bǔ)償）加工中心熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)立柱71支承距影響熱變形L1L2

合理選擇裝配基準(zhǔn)

高速空運(yùn)轉(zhuǎn)人為加熱

恒溫人體隔離采用合理結(jié)構(gòu)5.4.4減小熱變形對(duì)加工精度影響的措施

加速達(dá)到熱平衡控制環(huán)境溫度車床主軸箱定位面位置選擇x-yΔxΔyΔy72機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)5.5

加工誤差統(tǒng)計(jì)分析StatisticAnalysisofMachiningErrors第5章機(jī)械加工精度及其控制AnalysisandControlofMachiningPrecision735.5.1加工誤差的性質(zhì)

系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改變，或按一定規(guī)律變化的加工誤差?！?/p>

常值系統(tǒng)誤差——其大小和方向在一次加工中均不改變。如加工原理誤差，機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差，機(jī)床、夾具、量具的磨損等因素引起的加工誤差?！?/p>

變值系統(tǒng)誤差——誤差大小和方向按一定規(guī)律變化。如機(jī)床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，刀具磨損等因素引起的加工誤差。加工誤差系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差常值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差加工誤差統(tǒng)計(jì)特性745.5.1加工誤差的性質(zhì)

◆

在順序加工一批工件中，其大小和方向隨機(jī)變化的加工誤差。◆

隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機(jī)因素共同作用而引起的?！?/p>

隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律?！?/p>

如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的隨機(jī)變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差；殘余應(yīng)力引起的變形等。隨機(jī)誤差75解決途徑常值性誤差：查明大小和方向，可通過(guò)相應(yīng)的調(diào)整或檢修工藝裝備或制造人為誤差來(lái)抵消常值誤差。變值性誤差：摸清其變化規(guī)律后，可以進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)償和自動(dòng)周期補(bǔ)償。隨機(jī)誤差：無(wú)明顯規(guī)律，難以完全消除，只能查明根源，給予盡量減小。5.5.1加工誤差的性質(zhì)

加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析◆

運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法，根據(jù)被測(cè)質(zhì)量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行分析和控制。76生產(chǎn)中的加工誤差問(wèn)題生產(chǎn)中常以復(fù)雜因素出現(xiàn)加工誤差問(wèn)題，這些誤差不能采用單因素分析法來(lái)衡量其因果關(guān)系，更不能從單個(gè)工件的檢查得出結(jié)論。單個(gè)工件不能暴露出誤差的性質(zhì)和變化規(guī)律，單個(gè)工件不能代表整批工件的誤差大小。一批工件加工中，即存在變值性誤差，也存在隨機(jī)誤差，這時(shí)單個(gè)工件的誤差是不斷變化的，憑單個(gè)工件推斷整批工件誤差是不可靠的，所以采用統(tǒng)計(jì)分析法。5.5.2分布圖分析法

775.5.2分布圖分析法統(tǒng)計(jì)分析法

定義：以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)對(duì)許多工件進(jìn)行檢查的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，從中找出規(guī)律性的東西，進(jìn)而獲得解決問(wèn)題的途徑。過(guò)程：母體試樣數(shù)據(jù)作圖結(jié)論措施抽樣測(cè)定處理分析研究處理圖3-21數(shù)據(jù)處理的過(guò)程785.5.2分布圖分析法

基本概念：

樣本：用于抽取測(cè)量的一批工件

樣本容量n

：抽取樣本的件數(shù)；樣本容量通常取n=50～200

隨機(jī)變量x：任意抽取的零件的加工尺寸或偏差

極差R：抽取的樣本尺寸或偏差的最大值和最小值之差R=Xmax-Xmin

組距d：將樣本尺寸按大小順序排列，并分為k組，組距為d直方圖（實(shí)驗(yàn)分布圖）795.5.2分布圖分析法

基本概念：頻數(shù)：同一尺寸或同一誤差組的零件數(shù)量稱為頻數(shù)。頻率：頻數(shù)與樣本容量n的比值。

平均值：表示樣本的尺寸分散中心。標(biāo)準(zhǔn)差S：反映了一批工件的尺寸分散程度直方圖（實(shí)驗(yàn)分布圖）805.5.2分布圖分析法

1）采集數(shù)據(jù)——樣本容量通常取n=50～2002）確定分組數(shù)、組距、組界、組中值①按教材440頁(yè)表5-2初選分組數(shù)k′

取整，d′→d③確定分組數(shù)k：R——極差④確定各組組界、組中值（第一組以Xmin為組中值）

各組組界

j——分組號(hào)

各組組中值⑤統(tǒng)計(jì)各組頻數(shù)繪制步驟

②確定組距d：815.5.2分布圖分析法

直方圖-14.5-8.55-3.5x

y

（頻數(shù)）（偏差值）（平均偏差）-15-10-5（公差帶中心）（公差帶下限）（公差帶上限）3）計(jì)算樣本平均值和標(biāo)準(zhǔn)差:4）畫直方圖82◆正態(tài)分布

概率論已經(jīng)證明，相互獨(dú)立的大量微小隨機(jī)變量，其總和的分布符合正態(tài)分布。大量實(shí)驗(yàn)表明，在機(jī)械加工中，用調(diào)整法加工一批零件，當(dāng)不存在明顯的變值系統(tǒng)誤差因素時(shí)，則加工后零件的尺寸近似于正態(tài)分布。5.5.2分布圖分析法

理論分布曲線83式中μ和σ分別為正態(tài)分布隨機(jī)變量總體平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。平均值μ=0，標(biāo)準(zhǔn)差σ=1的正態(tài)分布稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，記為：

x~N(0,1)

概率密度函數(shù)（4-22）yF（z）圖4-45正態(tài)分布曲線μ(z=0)x(z)0z-σ+σ5.5.2分布圖分析法

84

分布函數(shù)（5-23）令：將z代入上式，有：則利用上式，可將非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布進(jìn)行計(jì)算（圖5-26）。稱z

為標(biāo)準(zhǔn)化變量5.5.2分布圖分析法

yF（z）圖4-45正態(tài)分布曲線μ(z=0)x(z)0z-σ+σ85μ決定分布曲線的坐標(biāo)位置，——取決于常值誤差，改變常值誤差，曲線在橫坐標(biāo)上移動(dòng)，但曲線形狀不變，如圖ａ所示。5.5.2分布圖分析法

μxy0μ2μ3μ1xy0a）σ=0.5σ=1σ=2b）μ、σ對(duì)正態(tài)分布曲線的影響

特征值μ、σ（可用樣本平均值和標(biāo)準(zhǔn)差S估計(jì)）σ均方根偏差，是決定曲線形狀的唯一參數(shù)，是決定分散范圍的唯一參數(shù)，其大小決定了隨機(jī)誤差的影響程度。86正態(tài)分布曲線下包含的面積代表了全部工件圖中紅色剖面線面積F(z)為工件尺寸在μ到x間出現(xiàn)的頻率。

5.5.2分布圖分析法

正態(tài)分布曲線的含義

圖3-27正態(tài)分布曲線的含義875.5.2分布圖分析法

±3σ的概念，對(duì)研究加工誤差時(shí)應(yīng)用很廣，6σ的大小代表某種加工精度在一定條件下(如毛坯余量、切削用量、正常的機(jī)床、夾具、刀具等)所能達(dá)到的加工精度。所以一般情況下，應(yīng)使所選的加工方法的標(biāo)準(zhǔn)差，與公差帶寬度T之間關(guān)系：

±3σ的含義:

6σ≤T當(dāng)z＝土3σ,即x-μ＝土3σ,查表得2F(3)＝99．73％。這說(shuō)明隨機(jī)變量落在土3σ范圍內(nèi)的概率為99．73％，落在此范圍以外的概率僅0.27％，此值很小。因此可以認(rèn)為正態(tài)分布的隨機(jī)變量的分散范圍是土3σ

。這就是所謂的±3σ原則。88◆非正態(tài)分布

xy0a）雙峰分布

雙峰分布：兩次調(diào)整下加工的工件或兩臺(tái)機(jī)床加工的工件混在一起xy0b）平頂分布xy0c）偏向分布

平頂分布：工件瞬時(shí)尺寸分布呈正態(tài)，其算術(shù)平均值近似成線性變化（如刀具和砂輪均勻磨損)

偏向分布：如工藝系統(tǒng)存在顯著的熱變形，或試切法加工孔時(shí)寧小勿大，加工外圓時(shí)寧大勿小幾種非正態(tài)分布5.5.2分布圖分析法

89◆形位誤差的分布

差數(shù)模分布：正態(tài)分布大于零的部分與小于零的部分對(duì)零軸線映射后的迭加如對(duì)稱度、直線與平面的平行度、相鄰周節(jié)誤差等

瑞利分布：二維正態(tài)分布，在只考慮平面向量模情況下轉(zhuǎn)換成為一維分布,如同軸度、直線與直線平行度、端面圓跳動(dòng)誤差等（不考慮系統(tǒng)誤差）xy0差數(shù)模分布

瑞利綜合分布：上述誤差在考慮系統(tǒng)誤差的情況下，其誤差分布接近瑞利綜合分布瑞利分布xzy05.5.2分布圖分析法

90e000-0.280.26-0.26k11.221.731.141.171.173σ3σeT/2eT/2eT/2分布特征正態(tài)分布三角分布均勻分布瑞利分布偏態(tài)分布外尺寸內(nèi)尺寸

分布曲線

幾種常見誤差分布曲線e、k值5.5.2分布圖分析法

非正態(tài)分布的分散范圍

分布系數(shù)k：或式中W表示分散范圍（按概率99.73％計(jì)）

不對(duì)稱系數(shù)e：或式中e表示分布中心與分散范圍中心偏差91◆判斷加工性質(zhì)

判斷是否存在明顯變值系統(tǒng)誤差（實(shí)際尺寸分布應(yīng)服從正態(tài)分布,如實(shí)際分布與正態(tài)分布有較大出入，用直方圖初步判斷變值系統(tǒng)誤差的性質(zhì)

）判斷是否存在常值系統(tǒng)誤差及其大小（分布曲線的位置

)◆確定工序能力

2.5.2分布圖分析法

分布圖應(yīng)用

工序能力

工序能力系數(shù)

式中TU,TL——公差帶上、下限；

Δ——公差帶中心與誤差分布中心偏移距離；

σ——誤差分布的標(biāo)準(zhǔn)差。922.5.2分布圖分析法

y工藝能力系數(shù)符號(hào)含義μx03σ3σ公差帶TΔTUTL93

工序能力等級(jí)

工序能力系數(shù)工序等級(jí)說(shuō)明

CP＞1.67特級(jí)工序能力過(guò)高1.67≥CP

＞1.33一級(jí)工序能力足夠1.33≥CP

＞1.00二級(jí)工序能力勉強(qiáng)1.00≥CP

＞0.67三級(jí)工序能力不足

0.67≥CP

四級(jí)工序能力很差工序能力等級(jí)2.5.2分布圖分析法

CP表示工藝過(guò)程本身的能力，而工藝能力系數(shù)CPK則表示過(guò)程滿足技術(shù)要求的能力，實(shí)際上是“過(guò)程能力”與“管理能力”的綜合

估算合格品率或不合格品率不合格品率包括廢品率和可返修的不合格品率；它可通過(guò)分布曲線進(jìn)行估算，現(xiàn)舉例說(shuō)明如下。94【例】5.5.2分布圖分析法

無(wú)心磨銷軸外圓，要求直徑，抽樣檢查尺寸接近正態(tài)分布，，試分析其加工質(zhì)量。φ12-0.016-0.043【解】1）作分布圖Q銷軸直徑尺寸分布圖11.95911.97411.989Δ11.95711.970511.984①提高工序能量（如改換高精度機(jī)床）②重新調(diào)整機(jī)床，使公差帶中心與分布中心盡可能接近

查表2-5，有：F(z)=0.4772

得：Q=0.5-0.4772=2.28%4）改進(jìn)措施：3）計(jì)算不合格品率：2）計(jì)算工藝能力系數(shù)：95分布曲線法未考慮零件的加工先后順序，不能反映出系統(tǒng)誤差的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢(shì)；

5.5.2分布圖分析法

只有一批零件加工完后才能畫出，不能在加工進(jìn)行過(guò)程中提供工藝過(guò)程是否穩(wěn)定的必要信息；

分布曲線的缺點(diǎn)

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，對(duì)本批零件已無(wú)法補(bǔ)救。

在工藝過(guò)程中使用分布圖分析法是分析工藝過(guò)程精度的一種方法，其前提是加工工藝過(guò)程是穩(wěn)定的。

分析加工工藝過(guò)程是否穩(wěn)定，可以使用點(diǎn)圖分析法。

9601234567樣組序號(hào)b）工件尺寸公差帶T控制限2.5.3點(diǎn)圖分析法

單值點(diǎn)圖工件序號(hào)c）AA′B′O′OB工件尺寸工件尺寸工件序號(hào)a差帶T控制限單值點(diǎn)圖975.5.3點(diǎn)圖分析法

圖是順序隨機(jī)抽樣小樣本為基礎(chǔ)，通常n=2-10,k=25R圖：A2、D1、D2

數(shù)值見教材81頁(yè)表2-8。圖

表示樣組平均值（分布中心），R表示樣組極差（分散范圍）

圖控制限圖：(樣組點(diǎn)圖，控制工藝過(guò)程質(zhì)量指標(biāo))985.5.3點(diǎn)圖分析法

◆工藝過(guò)程穩(wěn)定性點(diǎn)子正常波動(dòng)→工藝過(guò)程穩(wěn)定點(diǎn)子異常波動(dòng)→工藝過(guò)程不穩(wěn)定