第29講機(jī)械加工精度

29th機(jī)械加工精度1．加工精度與加工誤差加工精度尺寸精度形狀精度位置精度◆

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)接近程度。29th機(jī)械加工精度◆

加工誤差：零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)偏離程度。幾何參數(shù)尺寸幾何形狀相互位置加工誤差越小則加工精度越高，但理想與現(xiàn)實(shí)不可能完全一致，即誤差不可避免。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)，加工前就存在與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)，加工過程中產(chǎn)生原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床幾何誤差工藝系統(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量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差工件相對于刀具運(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)誤差原始誤差分類29th機(jī)械加工精度2．影響加工精度的誤差◆

原始誤差：引起加工誤差的本根原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。

主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)線對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。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。b）端面圓跳動(dòng)a）徑向圓跳動(dòng)c）傾角擺動(dòng)圖主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床的幾何誤差29th機(jī)械加工精度影響圓度與圓柱度影響端面形狀精度、軸向尺寸精度影響形狀精度如車外圓會(huì)產(chǎn)生錐度車端面會(huì)產(chǎn)生平面度誤差

圖5-4：（5-2）（5-3）顯然：

工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對加工精度的影響程度也不同。對加工精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。誤差敏感方向一般為已加工表面過切削點(diǎn)的法線方向。誤差敏感方向ΔRΔYRRΔR=ΔX圖5-4誤差敏感方向ＯYR0Xa）ＯYR0Xb）29th機(jī)械加工精度◆主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響★

主軸徑向圓跳動(dòng)對加工精度的影響（鏜孔）考慮最簡單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸相同，振幅為e。式中R

——

刀尖回轉(zhuǎn)半徑；φ——

主軸轉(zhuǎn)角。（5-1）

顯然，式（5-1）為一橢圓。圖徑向跳動(dòng)對鏜孔精度影響29th機(jī)械加工精度刀尖的坐標(biāo)值為：◎?qū)к壐边\(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（1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差29th機(jī)械加工精度使工件在縱向截面與橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差與尺寸誤差（2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差29th機(jī)械加工精度工件與刀具之間產(chǎn)生法向位移（誤差敏感方向），造成水平面上的形狀誤差——被加工端面不平，相對位置誤差——端面與圓柱面不垂直。工件與刀具之間產(chǎn)生切向位移，車外圓時(shí)，對外圓的形狀精度影響較小。（3）前后導(dǎo)軌平行度誤差（扭曲）ΔX圖5-6導(dǎo)軌扭曲引起的加工誤差HδΔRDαBXY（5-4）

29th機(jī)械加工精度導(dǎo)軌扭曲對工件加工精度的影響顯著◆影響導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的主要因素機(jī)床制造誤差機(jī)床安裝誤差導(dǎo)軌磨損29th機(jī)械加工精度◆機(jī)床傳動(dòng)誤差對加工精度的影響圖5-7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，系統(tǒng)引起的轉(zhuǎn)角誤差為：式中kj

——該元件至末端元件的傳動(dòng)比，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)元件對末端元件轉(zhuǎn)角誤差影響程度。

機(jī)床傳動(dòng)誤差29th機(jī)械加工精度◆

傳動(dòng)誤差：傳動(dòng)鏈?zhǔn)啄﹥啥藗鲃?dòng)元件之間相對運(yùn)動(dòng)的誤差，由傳動(dòng)鏈中傳動(dòng)元件的制造誤差，安裝誤差引起。想一想根據(jù)傳動(dòng)比的大小如何判斷轉(zhuǎn)角誤差被放大還是縮?。?/p>

縮短傳動(dòng)鏈長度采用降速傳動(dòng)，降速比越大（即傳動(dòng)比越小）提高傳動(dòng)元件的制造精度與安裝精度對傳動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償—人為加入誤差（與傳動(dòng)誤差大小相等方向相反）◆提高傳動(dòng)精度措施29th機(jī)械加工精度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)，加工前就存在與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)，加工過程中產(chǎn)生原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床幾何誤差工藝系統(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量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差：三種基本形式導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差：三種基本形式傳動(dòng)誤差：誤差傳遞系數(shù)原始誤差分類29th機(jī)械加工精度一般刀具普通車刀、平面銑刀）的加工誤差對加工精度沒有直接影響。定尺寸刀具（鉆頭、絞刀等）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2、刀具誤差29th機(jī)械加工精度◆

刀具誤差：刀具的制造、安裝和磨損產(chǎn)生的誤差。刀具誤差對加工精度的影響與刀具的種類有關(guān)。刀具磨損影響加工尺寸誤差或形狀誤差L±0.05φ6F7φ10F7k6φ20H7g6YZ圖5-9鉆徑向孔的夾具

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。3、夾具誤差1）定位誤差；2）刀具導(dǎo)向（對刀）誤差；3）夾緊誤差；4）夾具制造、安裝誤差；5）夾具工作表面磨損；……29th機(jī)械加工精度4、調(diào)整誤差

29th機(jī)械加工精度◆

調(diào)整誤差：在每一道加工工序中，需對機(jī)床、夾具、刀具間的相對位置進(jìn)行調(diào)整時(shí)產(chǎn)生的誤差。（1）試切法（單件小批生產(chǎn)）試切-測量-調(diào)整吃刀量-再試切-測量直到達(dá)到加工精度要求（2）調(diào)整法（成批大量生產(chǎn)）先通過試切法（或者標(biāo)準(zhǔn)樣塊）調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對位置，并在一批零件的加工過程中，保持這種相對位置不變。優(yōu)點(diǎn)：效率高。測量誤差。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。29th機(jī)械加工精度調(diào)整法的誤差來源有：和試切法有關(guān)的誤差。定程機(jī)構(gòu)誤差。大批量生產(chǎn)中廣泛采用行程擋塊、靠模、凸輪等定程機(jī)構(gòu)保證加工尺寸。樣件或樣板誤差。測量有限試件造成的誤差。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)，加工前就存在與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)，加工過程中產(chǎn)生原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床幾何誤差工藝系統(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量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差：三種基本形式導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差：三種基本形式傳動(dòng)誤差：誤差傳遞系數(shù)原始誤差分類29th機(jī)械加工精度剛度與工藝系統(tǒng)剛度（5-7）注意：ΔX是總切削力綜合作用的結(jié)果?！?/p>

剛度：材料或結(jié)構(gòu)在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。（5-6）力力方向上的變形量剛度◆工藝系統(tǒng)剛度：在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力與變形量的比值。法向切削分力工藝系統(tǒng)的剛度法向方向的變形量（5-8）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。工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算29th機(jī)械加工精度1、工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響

◆機(jī)床變形引起的加工誤差（車床兩頂尖車削短粗光軸）（5-9）圖5-10變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律XtjXwzXdjΔXFpABB′CZLFAFBXz（1）切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差C′圖5-11機(jī)床受力變形引起的加工誤差1—理想的工件形狀2—機(jī)床變形后加工出的工件形狀A(yù)′尾座位移刀架位移主軸箱位移切削點(diǎn)處工件軸線位移刀架位移工藝系統(tǒng)總位移刀具與工件的變形可忽略，主要考慮機(jī)床（主軸箱、尾座、刀架的變形）。（5-10）◆工件變形引起的加工誤差（車床兩頂尖車削細(xì)長軸）式中Xg

——

工件變形；

E

——

工件材料彈性模量；

J

——

工件截面慣性矩；

Fp，L，Z——

含義同前。

由于工件變形，使工件加工后成鼓形（圖5-12）圖5-12工件受力變形引起的加工誤差29th機(jī)械加工精度工件的變形為主要因素。

以橢圓截面車削為例說明（圖5-14）圖5-14誤差復(fù)映現(xiàn)象ap1Δ1ap2Δ2毛坯外形工件外形由于工藝系統(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）切削力大小變化引起的加工誤差

誤差復(fù)映29th機(jī)械加工精度切削深度由ap1變化到ap2時(shí)，切削分力由Fp最大變到最小，工藝系統(tǒng)產(chǎn)生變形，使得刀具相對于工件產(chǎn)生Δ1

到Δ2

的位移——加工后的零件也存在圓度誤差。毛坯存在圓度誤差

誤差復(fù)映系數(shù)機(jī)械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常遠(yuǎn)小于1?？赏ㄟ^多次走刀，消除誤差復(fù)映的影響。（5-15）誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來表示。（5-14）29th機(jī)械加工精度式中Δg

——

工件圓度誤差；

Δm

——

毛坯圓度誤差；

ε

——

誤差復(fù)映系數(shù)，總是小于1，且與系統(tǒng)剛度成反比。

ap1Δ1ap2Δ2毛坯外形工件外形增大系統(tǒng)剛度可降低誤差復(fù)映系數(shù)（3）夾緊力、重力、傳動(dòng)力和慣性力引起的加工誤差◆夾緊力影響【例】薄壁套夾緊變形

29th機(jī)械加工精度專用卡爪開口過渡環(huán)毛坯夾緊后鏜孔后松開后圖5-17龍門銑橫梁變形【例】龍門銑橫梁◆重力影響

解決1：重量轉(zhuǎn)移

解決2：變形補(bǔ)償29th機(jī)械加工精度附加梁◆慣性力與傳動(dòng)力影響

高速旋轉(zhuǎn)的零部件，由于質(zhì)量不平衡將產(chǎn)生周期性的慣性力（離心力），其方向隨著轉(zhuǎn)動(dòng)不斷變化，并產(chǎn)生加工誤差（主要是圓度誤差）。改善措施：平衡配重傳動(dòng)力與離心力一樣，在工件的轉(zhuǎn)動(dòng)中不斷改變方向，造成圓度誤差。改善措施：采用雙爪撥盤29th機(jī)械加工精度合理設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀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）采用輔助支承（中心架，跟刀架，鏜桿支承等）圖5-21支座零件不同安裝方法減小載荷及其變化采用合理裝夾和加工方式變形轉(zhuǎn)移、補(bǔ)償和校正提高工藝系統(tǒng)剛度2、減小受力變形對加工精度影響措施29th機(jī)械加工精度工件鉆頭鉆模板鉆套nf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)，加工前就存在與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)，加工過程中產(chǎn)生原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床幾何誤差工藝系統(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量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差：三種基本形式導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差：三種基本形式傳動(dòng)誤差：誤差傳遞系數(shù)原始誤差分類29th機(jī)械加工精度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——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穩(wěn)定的數(shù)值上，此時(shí)工藝系統(tǒng)穩(wěn)定。工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱工件、刀具、切屑摩擦熱電機(jī)、軸承、齒輪環(huán)境熱源氣溫室溫輻射熱日光、照明、暖氣工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱源29th機(jī)械加工精度

體積大，熱容量大，溫升不高，達(dá)到熱平衡時(shí)間長結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度場和變形不均勻，對加工精度影響顯著車床受熱變形形態(tài)機(jī)床熱變形特點(diǎn)車床熱變形（圖5-22）1、機(jī)床熱變形對加工精度影響29th機(jī)械加工精度主要是主軸箱內(nèi)齒輪、軸承摩擦發(fā)熱，電機(jī)發(fā)熱。主軸箱、床身溫度升高主軸抬高傾斜、床身凸起

立銑（圖a）圖5-23立式銑床、外圓磨床受熱變形a）銑床受熱變形形態(tài)b）外圓磨床受熱變形形態(tài)

外圓磨（圖b）其他機(jī)床熱變形（圖5-23）29th機(jī)械加工精度同車床一樣，主要是主軸箱和電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，導(dǎo)致主軸箱傾斜，床身變形。砂輪主軸軸承發(fā)熱，液壓系統(tǒng)發(fā)熱，導(dǎo)致砂輪架移位，導(dǎo)軌變形。2、刀具和工件熱變形

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（圖5-24）（4-16）式中ξ——

熱伸長量，用于表示刀具受熱伸長變形量的大小；

ξmax——

達(dá)到熱平衡熱伸長量；

τ——

切削時(shí)間；

τc

——

時(shí)間常數(shù)（熱伸長量為熱平衡熱伸長量約63%的時(shí)間，常取3～4分鐘）。τ(min)圖5-24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29th機(jī)械加工精度◆圓柱類工件熱變形5級(jí)絲杠累積誤差全長≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性式中ΔL，ΔD

——

長度和直徑熱變形量；

L，D

——

工件原有長度和直徑；

α——

工件材料線膨脹系數(shù)；

Δt

——

溫升。

長度：（5-17）（5-18）

直徑：

例：長400mm絲杠，加工過程溫升1℃，熱伸長量為：工件熱變形29th機(jī)械加工精度軸類零件在車削或磨削時(shí)一般受熱均勻，其長度與直徑都將脹大。3、減小熱變形對加工精度影響的措施例：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（圖5-26）。圖5-26均衡立柱前后壁溫度場隔離熱源、分離熱源。充分冷卻、強(qiáng)制冷卻、加強(qiáng)散熱。減少切削熱和磨削熱，粗、精加工分開。減少熱源發(fā)熱和隔離熱源均衡溫度場圖5-27支承距影響熱變形L1L2

熱對稱結(jié)構(gòu)（變速箱內(nèi)齒輪、軸承對稱分布）合理選擇裝配基準(zhǔn)（圖5-26）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)加速達(dá)到熱平衡控制環(huán)境溫度29th機(jī)械加工精度支撐距離大，熱變形大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)，加工前就存在與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)，加工過程中產(chǎn)生原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床幾何誤差工藝系統(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量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差：三種基本形式導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差：三種基本形式傳動(dòng)誤差：誤差傳遞系數(shù)原始誤差分類29th機(jī)械加工精度38工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差圖4-35冷校直引起的殘余應(yīng)力壓拉加載壓壓拉拉卸載時(shí)效處理設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu)避免冷校直粗、精加工分開殘余應(yīng)力來源

毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力（圖4-34）減小殘余應(yīng)力措施

冷校直帶來的殘余應(yīng)力（圖4-35）切削加工帶來的殘余應(yīng)力29th機(jī)械加工精度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)，加工前就存在與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)，加工過程中產(chǎn)生原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床幾何誤差工藝系統(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量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差：三種基本形式導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差：三種基本形式傳動(dòng)誤差：誤差傳遞系數(shù)原始誤差分類29th機(jī)械加工精度判斷題1.誤差復(fù)映是由于工藝系統(tǒng)受力變形所引起的。正確2．誤差復(fù)映指的是機(jī)床的幾何誤差反映到被加工工件上的現(xiàn)象。錯(cuò)誤3．減小誤差復(fù)映的有效方法是提高工藝系統(tǒng)的剛度。正確填空題1．加工精度包括

尺寸

精度、

形狀

精度和相互位置精度三個(gè)方面。2．加工表面的

法線

方向稱為誤差敏感方向。選擇題1．工件在車床三爪卡盤上一次裝夾車削外圓及端面，加工后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)端面與外圓不垂直，其可能原因是（C）。A．車床主軸徑向跳動(dòng)

B．車床主軸回轉(zhuǎn)軸線與縱導(dǎo)軌不平行C．車床橫導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直

D．三爪卡盤裝夾面與車削主軸回轉(zhuǎn)軸線不同軸2．薄壁套筒零件安裝在車床三爪卡盤上，以外圓定位車內(nèi)孔，加工后發(fā)現(xiàn)孔有較大圓度誤差，其主要原因是（A）。A．工件夾緊變形B．工件熱變形C．刀具受力變形D．刀具熱變形3．車削細(xì)長軸時(shí)，由于工件剛度不足造成在工件軸向截面上的形狀是（C）。A．矩形B．梯形C．鼓形D．鞍形30th加工誤差的分析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)，加工前就存在與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)，加工過程中產(chǎn)生原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床幾何誤差工藝系統(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量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差：三種基本形式導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差：三種基本形式傳動(dòng)誤差：誤差傳遞系數(shù)原始誤差分類工藝系統(tǒng)所產(chǎn)生的原始誤差往往是多種誤差同時(shí)存在的，對加工精度的影響也是錯(cuò)綜復(fù)雜的，需要用到數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行分析解決?！?/p>

系統(tǒng)性誤差：在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改變（常值系統(tǒng)誤差），或按一定規(guī)律變化的加工誤差（變值系統(tǒng)誤差）。常值系統(tǒng)性誤差：如機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差，調(diào)整誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形等因素引起的加工誤差。變值系統(tǒng)性誤差：如機(jī)床、夾具、刀具等在熱平衡前的熱變形引起的加工誤差。加工誤差系統(tǒng)性誤差常值系統(tǒng)性誤差變值系統(tǒng)性誤差隨機(jī)性（偶然）誤差1．加工誤差的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)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機(jī)床、夾具、量具的磨損所產(chǎn)生的誤差-常值系統(tǒng)性誤差。刀具磨損所產(chǎn)生的誤差-變值系統(tǒng)性誤差?！?/p>

隨機(jī)性誤差：在順序加工一批工件中，其大小和方向不同且不規(guī)律變化的加工誤差。隨機(jī)誤差符合統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量不確定（隨機(jī)）因素共同作用而引起的如毛坯誤差（余量大小不一、材料硬度不均勻）、定位誤差（基準(zhǔn)面精度不一）、夾緊誤差（力的大小不一）、多次調(diào)整誤差、殘余應(yīng)力引起的變形誤差等造成的加工誤差。系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的劃分不是絕對的，同一原始誤差在不同條件下引起的可能是隨機(jī)誤差，也可能是系統(tǒng)誤差，如調(diào)整誤差。想一想調(diào)整工藝系統(tǒng)的方式？什么調(diào)整方式下產(chǎn)生的調(diào)整誤差是系統(tǒng)誤差？是隨機(jī)誤差？調(diào)整誤差

內(nèi)容回顧◆

調(diào)整誤差：在每一道加工工序中，需對機(jī)床、夾具、刀具間的相對位置進(jìn)行調(diào)整時(shí)產(chǎn)生的誤差。（1）試切法（單件小批生產(chǎn)）試切-測量-調(diào)整吃刀量-再試切-測量直到達(dá)到加工精度要求（2）調(diào)整法（成批大量生產(chǎn)）先通過試切法（或者標(biāo)準(zhǔn)樣塊）調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對位置，并在一批零件的加工過程中，保持這種相對位置不變。優(yōu)點(diǎn)：效率高。多次調(diào)整機(jī)床→每次產(chǎn)生的調(diào)整誤差大小與方向各不相同，為隨機(jī)性誤差一次調(diào)整機(jī)床→該批零件產(chǎn)生同樣的加工誤差，常值系統(tǒng)性誤差。統(tǒng)計(jì)分析方法以大量的實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的分析方法處理這些數(shù)據(jù)，找出這些數(shù)據(jù)的分布規(guī)律。2．加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法分布圖分析法（1）實(shí)際分布圖—直方圖在一批零件的加工完成后，其尺寸是分散的，把測得的數(shù)據(jù)記錄下來，將整批工件按尺寸大小進(jìn)行分組，每一組中的零件尺寸處在一定的間隔范圍內(nèi)。以工件尺寸為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)（落于尺寸間隔內(nèi)工件的數(shù)量）即可作出該工序工件加工尺寸的實(shí)際分布圖一直方圖。用頻率密度作縱坐標(biāo)，避免了尺寸間隔不同，直方圖不美觀。此時(shí)，直方圖上所有矩形面積之和為1。連接直方圖中每一直方寬度的中點(diǎn)（組中值）得到一條折線，即實(shí)際分布曲線。所有樣本的平均尺寸。還可標(biāo)注出樣本含量n、樣本平均值μ，以及樣本的標(biāo)準(zhǔn)差σ（反映樣本尺寸的分散程度，

σ越大，誤差越大）實(shí)際分布曲線正太分布曲線（2）理論分布圖—正態(tài)分布曲線當(dāng)所測量的一批零件的數(shù)目足夠大而尺寸間隔非常小，加工誤差由許多相互獨(dú)立且無明顯主導(dǎo)作用的隨機(jī)因素引起的，則所繪出的實(shí)際分布曲線非常接近“正態(tài)分布曲線"實(shí)際分布曲線正太分布曲線表明實(shí)際加工誤差主要由隨機(jī)誤差引起。正態(tài)分布曲線（高斯曲線）

數(shù)學(xué)期望μ---反映加工尺寸的平均值。標(biāo)準(zhǔn)差σ---反映加工尺寸的分散程度?？v坐標(biāo)為分布的概率密度相當(dāng)于直方圖上的頻率密度標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布：數(shù)學(xué)期望μ=0，標(biāo)準(zhǔn)差σ=1正態(tài)分布曲線的特性對稱性。曲線關(guān)于x=μ左右對稱，工件尺寸大于μ與小于μ的概率相等。集中性。工件尺寸向x=μ集中，從曲線上表現(xiàn)為x=μ時(shí)概率密度最大，曲線出現(xiàn)極大值。有界性。工件尺寸在μ-3σ≤

x≤μ+3σ范圍內(nèi)的概率為99.73%，落在此范圍之外的可忽略，故可將μ±3σ作為曲線的邊界。在已知所要求的加工公差帶寬度T的前提下，選擇加工方法所選擇的加工方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ應(yīng)滿足6σ≤T想一想如果已知某種加工方法所加工出的零件尺寸服從正態(tài)分布，且標(biāo)準(zhǔn)偏差為σ，求加工方法的加工精度？正態(tài)分布圖的應(yīng)用(1)利用±3σ的概念確定加工方法能達(dá)到的加工精度給定的加工方法，如果加工后工件尺寸服從正態(tài)分布，其分散范圍為±3σ，則6σ為該加工方法的加工精度。(2)利用±3σ的概念確定工序能力與等級(jí)◆

工序能力：工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，加工誤差正常波動(dòng)的幅度。若加工尺寸服從正態(tài)分布，即加工尺寸在μ-3σ≤

x≤μ+3σ范圍內(nèi)波動(dòng)，加工誤差在[-3σ,+3σ]范圍內(nèi)波動(dòng),即工序能力為6σ?！?/p>

工序能力等級(jí)：工序能滿足加工精度要求的程度，用工序能力系數(shù)Cp表示工序能力系數(shù)Cp越大，加工方法穩(wěn)定加工出合格零件的能力越強(qiáng)。

一般情況下避免出現(xiàn)Cp≤

1，因?yàn)榇藭r(shí)工藝能力不足，會(huì)出現(xiàn)不合格品。等級(jí)的劃分參考書P134表4-7估算合格率與疵品率

若尺寸誤差的波動(dòng)范圍大于所要求的公差帶范圍，將會(huì)有疵品產(chǎn)生。判斷是否會(huì)出現(xiàn)廢品：工序能力系數(shù)Cp<

1時(shí)，即T

<6σ時(shí)，會(huì)出現(xiàn)疵品。尺寸合格，面積表示合格率尺寸不合格，面積表示疵品率如何計(jì)算合格率①轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。②用積分方式求解面積。加工孔，可修復(fù)的疵品加工外圓，可修復(fù)的疵品若已知z的大小，可通過書P135表4-8查詢積分結(jié)果（4）判斷加工誤差的性質(zhì)加工過程沒有變值系統(tǒng)性誤差正態(tài)分布若公差帶中心與正態(tài)分布中心μ不重合存在常值系統(tǒng)性誤差若刀具尺寸磨損的影響顯著，變值系統(tǒng)誤差占主導(dǎo)地位時(shí)眾多正態(tài)分布曲線組合的結(jié)果不影響曲線的形狀，只影響其算數(shù)平均值。若在兩臺(tái)機(jī)床上分別調(diào)整加工出的工件混在一起，測量繪制的曲線會(huì)出現(xiàn)雙峰分布。車削一批小軸，要求其外圓尺寸Ф200-0.1。某種加工后，根據(jù)測量結(jié)果，其尺寸分布曲線符合正態(tài)分布，已求得標(biāo)準(zhǔn)差值

σ=0.025，分散中心大于公差帶中心，其偏移量為0.025mm。1）作出正態(tài)分布曲線與尺寸公差聯(lián)系圖；2）該批工件是否存在常值系統(tǒng)性誤差，若存在是多大？隨機(jī)性誤差是多大？3）計(jì)算工藝能力系數(shù)，判斷所選加工方法是否合適？4）計(jì)算疵品率及判斷這些疵品可否修復(fù)？5）可采取什么改進(jìn)措施以消除廢品，調(diào)整機(jī)床還是換加工精度更高的加工方式？此題非常重要，非常重要，非常重要，我都寫了三遍你還不記下來？判斷題1.毛坯的圓度誤差可以通過多次走刀來消除。知識(shí)點(diǎn)回顧2．細(xì)長軸加工時(shí)出現(xiàn)鼓形圓柱度誤差主要是由于工件受力變形所致。知識(shí)點(diǎn)回顧選擇題1．工件材料相同，車削時(shí)溫升基本相等，其熱變形伸長量主要取決于（）。A、工件長度B、材料熱膨脹系數(shù)C、刀具磨損程度D、進(jìn)給量2．制造誤差不直接影響加工精度的刀具是()。A、外圓車刀B、成型車刀C、鉆頭D、拉刀3、加工誤差的性質(zhì)可分為系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差，()屬于隨機(jī)性誤差。A、刀具磨損B、工件熱變形C、材料硬度變化課后作業(yè)：P1474-17補(bǔ)充：曲線頂峰位置偏于公差帶中值的左側(cè)，偏移量0.025mm本周五交此次作業(yè)

誤差復(fù)映系數(shù)機(jī)械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常遠(yuǎn)小于1。可通過多次走刀，消除誤差復(fù)映的影響。（5-15）誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來表示。（5-14）式中Δg

——

工件圓度誤差；

Δm

——

毛坯圓度誤差；

ε

——

誤差復(fù)映系數(shù)，總是小于1，且與系統(tǒng)剛度成反比。

ap1Δ1ap2Δ2毛坯外形工件外形增大系統(tǒng)剛度可降低誤差復(fù)映系數(shù)內(nèi)容回顧返回◆機(jī)床變形引起的加工誤差（車床兩頂尖車削短粗光軸）（5-9）圖5-10變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律XtjXwzXdjΔXFpABB′CZLFAFBXz切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差C′圖5-11機(jī)床受力變形引起的加工誤差1—理想的工件形狀2—機(jī)床變形后加工出的工件形狀A(yù)′尾座位移刀架位移主軸箱位移切削點(diǎn)處工件軸線位移刀架位移工藝系統(tǒng)總位移刀具與工件的變形可忽略，主要考慮機(jī)床（主軸箱、尾座、刀架的變形）。內(nèi)容回顧（5-10）◆工件變形引起的加工誤差（車床兩頂尖車削細(xì)長軸）式中Xg

——

工件變形；

E

——

工件材料彈性模量；

J

——

工件截面慣性矩；

Fp，L，Z——

含義同前。

由于工件變形，使工件加工后成鼓形（圖5-12）圖5-12工件受力變形引起的加工誤差工件的變形為主要因素。返回◆圓柱類工件熱變形式中ΔL，ΔD

——

長度和直徑熱變形量；

L，D

——

工件原有長度和直徑；

α——

工件材料線膨脹系數(shù)；

Δt

——

溫升。

長度：（5-17）（5-18）

直徑：工件熱變形軸類零件在車削或磨削時(shí)一般受熱均勻，其長度與直徑都將脹大。返回內(nèi)容回顧一般刀具普通車刀、平面銑刀）的加工誤差對加工精度沒有直接影響。定尺寸刀具（鉆頭、絞刀等）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誤差◆

刀具誤差：刀具的制造、安裝和磨損產(chǎn)生的誤差。刀具誤差對加工精度的影響與刀具的種類有關(guān)。刀具磨損影響加工尺寸誤差或形狀誤差內(nèi)容回顧返回◆

系統(tǒng)性誤差：在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改變（常值系統(tǒng)誤差），或按一定規(guī)律變化的加工誤差（變值系統(tǒng)誤差）。常值系統(tǒng)性誤差：如機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差，調(diào)整誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形等因素引起的加工誤差。變值系統(tǒng)性誤差：如機(jī)床、夾具、刀具等在熱平衡前的熱變形引起的加工誤差。加工誤差系統(tǒng)性誤差常值系統(tǒng)性誤差變值系統(tǒng)性誤差隨機(jī)性（偶然）誤差加工誤差的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)機(jī)床、夾具、量具的磨損所產(chǎn)生的誤差-常值系統(tǒng)性誤差。刀具磨損所產(chǎn)生的誤差-變值系統(tǒng)性誤差。內(nèi)容回顧◆

隨機(jī)性誤差：在順序加工一批工件中，其大小和方向不同且不規(guī)律變化的加工誤差。隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量不確定（隨機(jī)）因素共同作用而引起的如毛坯誤差（余量大小不一、材料硬度不均勻）、定位誤差（基準(zhǔn)面精度不一）、夾緊誤差（力的大小不一）、多次調(diào)整誤差、殘余應(yīng)力引起的變形誤差等造成的加工誤差。隨機(jī)誤差符合統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的劃分不是絕對的，同一原始誤差在不同條件下引起的可能是隨機(jī)誤差，也可能是系統(tǒng)誤差，如調(diào)整誤差。返回30th機(jī)械表面加工質(zhì)量表面質(zhì)量表面幾何特征表面缺陷層（表面物理力學(xué)性能）表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力表面粗糙度微觀誤差波距＜1mm波度微觀與宏觀之間波距1～10mm紋理方向傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）1．加工表面質(zhì)量的概念零件加工質(zhì)量加工精度尺寸精度形狀精度位置精度表面質(zhì)量◆

表面質(zhì)量：表示加工表面微觀幾何形狀偏差，或表面層物理力學(xué)性能。宏觀表面質(zhì)量對使用性能的影響（1）表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響零件磨損三個(gè)階段：初期磨損階段正常磨損階段劇烈磨損階段一般來說表面粗糙度值越小耐磨性越好。但太小不易儲(chǔ)油接觸面發(fā)生分子粘接，磨損增加。表面加工硬化使表層硬度增加耐磨性提高。但硬化過度會(huì)使表層剝落，加快零件的磨損。表面金相組織的變化會(huì)導(dǎo)致表層硬度發(fā)生變化，影響零件的耐磨性。Ra太大或太小都不耐磨（2）表面質(zhì)量對疲勞強(qiáng)度的影響（4）表面質(zhì)量對配合質(zhì)量的影響（3）表面質(zhì)量對耐腐蝕性的影響Ra越大，缺陷處應(yīng)力集中，抗疲勞破壞能力越差；表面殘余拉應(yīng)力促使裂紋擴(kuò)展，壓應(yīng)力阻止裂紋擴(kuò)展；表層加工硬化適度會(huì)提高疲勞強(qiáng)度，過大易產(chǎn)生裂紋。Ra越大，抗腐蝕性越差；表層加工硬化及金相組織變化易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，拉應(yīng)力促使腐蝕開裂，降低零件腐蝕性，而壓應(yīng)力有利微裂紋閉合表面粗糙度值越大，零件配合精度越低。減小f

、κr

、κr′及加大rε

，可減小Rmax，從而降低Ra2．影響表面粗糙度的因素及改善措施切削加工中幾何因素——刀具幾何形狀的復(fù)映直線刃車刀（圖a）圓弧刃車刀（圖b）影響因素及措施：fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf幾何因素、物理因素、工藝系統(tǒng)的振動(dòng)三方面。殘留面積（1）工件材料工件材料塑性越好，塑性變形越大，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，Ra越大。適當(dāng)增大刀具前角，提高刃磨質(zhì)量，合理選擇切削液，抑制積屑瘤和鱗刺。（2）切削用量對Ra的影響程度vc→f→ap（聯(lián)想對切削溫度的影響）切削速度對Ra的影響與是否產(chǎn)生切屑瘤有關(guān)。進(jìn)給量的大小影響殘留面積的大小，減小f，有利于降低Ra切削加工中物理因素圖5-40磨削用量對表面粗糙度的影響vw

=40(m/min)f=2.36(m/min)ap=0.01(mm)v=50(m/s)f=2.36(m/min)ap

=0.01(mm)v(m/s),vw(m/min)Ra(μm)0304050600.51.0a）ap(mm)00.010.40.8Ra(μm)00.20.60.020.030.04b）磨削用量影響

圖5-39光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra(μm)01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)

砂輪速度v↑，Ra↓

工件速度vw↑，Ra↑

砂輪縱向進(jìn)給f↑，Ra

↑

磨削深度ap↑，Ra

↑光磨次數(shù)↑，Ra↓

砂輪磨粒細(xì)砂輪硬度適中砂輪精細(xì)修整冷卻潤滑液砂輪影響Ra↓

磨粒過細(xì)，砂輪堵塞，Ra↑砂輪硬度過大，磨粒不脫落，砂輪過軟，磨削作用減弱，Ra↑3．影響加工表面物理力學(xué)性能的因素表面質(zhì)量表面幾何特征表面缺陷層（表面物理力學(xué)性能）表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力產(chǎn)生：表層材料塑性變形剪切滑移、晶格畸變、晶粒伸長纖維化而引起的表面層強(qiáng)度與硬度的增強(qiáng)。也稱冷做硬化現(xiàn)象。特點(diǎn)：此硬化是不穩(wěn)定的，在一定溫度下會(huì)回復(fù)現(xiàn)象與恢復(fù)現(xiàn)象。表層加工硬化冷做硬化的程度取決于：產(chǎn)生塑性變形的力（正相關(guān)）變形速度（正相關(guān)）變形時(shí)的溫度（負(fù)相關(guān)）00.20.40.60.81.0磨損寬度VB(mm)100180260340硬度(HV)50鋼，v

=40(m/min)f=0.12～0.2(mm/z)圖5-42后刀面磨損對冷硬影響圖5-41f和v對冷硬的影響硬度(HV)0f(mm/r)0.20.40.60.8v=170(m/min)135(m/min)100(m/min)50(m/min)100200300400工件材料：