第4章 机械加工精度复习

1、第4章 机械加工精度影响加工精度的因素及其分析 机械加工精度：是指零件在加工后的几何参数（尺寸、形状、表面间的相互位置）的实际值与理论值相符合的程度。加工误差：零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的偏离程度。 在生产实践中都是用加工误差的大小来反映与控制加工精度的，加工误差愈小，加工精度愈高。机械加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度三项内容 。通常形状公差应限制在位置公差之内，而位置公差一般也应限制在尺寸公差之内。当尺寸精度要求高时，相应的位置精度、形状精度也要求高。但形状精度要求高时，相应的位置精度和尺寸精度却不一定要求高，这要根据零件的功能要求来决定。在机械加工中，零件的尺寸、几何形

2、状、表面间相互位置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中的相互位置关系 r(t)。而r(t)是由工件、夹具、机床、刀具组成的工艺系统所保证的。 工艺系统中各个环节所存在的误差，在不同的条件下，以不同的程度和方式反映为工件的加工误差r，它是产生加工误差的根源，因此工艺系统的误差被称为原始误差。 l 工艺系统几何误差对加工精度的影响 工件误差 工件定位误差 夹具误差 刀具制造与安装误差 对刀误差机床误差 车床导轨在垂直面内的直线度误差将引起刀尖产生Z的误差 ，引起被加工零件在半径产生的加工误差R主轴的轴向窜动对工件圆柱表面的加工精度没有影响；但在加工端面时，则会产生端面与轴线不垂直主轴的径向跳动

3、会使工件产生圆度误差，但加工方法不同，影响程度也不尽相同。在镗削时，镗刀随主轴旋转，工件不转。设由于主轴的径向跳动而使主轴轴线在y坐标方向上作简谐运动，其运动方程（即原始误差） h=Acos 车削时主轴径向跳动对工件的圆度影响很小。假定主轴轴线沿y坐标方向作简谐振动，则在工件1处（主轴中心偏移最大处）切出的半径为(R-A)，在工件3处切出的半径则为(R+A)。而在2、4处切出的半径均为R。这样，在上述四点的工件直径相等，而在其它各点所形成的直径只有二阶小的误差，所以车削出的工件表面接近于一个圆。 当主轴存在倾角摆动时，如果是轴线在空间成一锥角的圆锥轨迹，如右图所示，那么从各个截面来看，相当于轴

4、心作偏心运动，只是各截面的偏心量不同而已。因此，无论是车削还是镗削，都能获得一个正圆柱。 如果是轴线在某一平面内作角度摆动，假定其频率与主轴回转频率一致，沿各截面来看，车削表面是一个正圆，以整体而论，车削出来的工件是一个圆柱；镗削内孔时，沿各截面来看，镗削表面均为椭圆，就整体来说，镗削出来的是一个椭圆柱。 若采用成形刀具对工件进行加工时，加工表面的加工精度还与刀具的安装精度有关。当采用宽刃车刀横向进给加工短圆柱面，如果安装正确时，加工表面的形状为正圆柱。 当车刀刃口位置安装得偏高或偏低，工件将加工成一个双曲面 。 若车刀刃口的安装位置在y方向产生倾斜时， 工件加工表面则为圆锥面。 l 工艺系统

5、物理误差对加工精度的影响 一、受力变形 1工艺系统刚度工艺系统抵抗变形的能力可用工艺系统刚度 k来描述 2切削力作用点变化引起的加工误差3切削力大小变化引起的加工误差 4）夹紧力引起的加工误差 5残余应力引起的加工误差 二、受热变形（1）工艺系统的热源 工艺系统热变形在精密加工和大件加工中，工艺系统热变形引起的加工误差占总误差的约4070%。 工艺系统热源（见课本）对工艺系统加工精度影响最大的是大尺寸构件受热不均、温度差较大时引起的弯曲变形。实践经验证明，工艺系统的热变形问题重点在机床和工件上。 2）机床热变形对加工精度的影响主要是主轴部件、床身导轨及两者相对位置的热变形。3）工件热变形对加工

6、精度的影响l 4.4 加工误差的综合分析 一、加工误差的性质与分类 系统误差在顺序加工一批工件中，其大小和方向均不改变，或按一定规律变化的加工误差常值系统误差其大小和方向均不改变。如机床、夹具、刀具的制造误差，工艺系统在均匀切削力作用下的受力变形，调整误差，机床、夹具、量具的磨损等因素引起的加工误差。变值系统误差误差大小和方向按一定规律变化。如机床、夹具、刀具在热平衡前的热变形，刀具磨损等因素引起的加工误差。随机误差 在顺序加工一批工件中，其大小和方向随机变化的加工误差。 随机误差是工艺系统中大量随机因素共同作用而引起的。 随机误差服从统计学规律。 如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的随机变化而

7、造成的加工误差；定位误差；夹紧误差；残余应力引起的变形等。加工误差的统计分析运用数理统计原理和方法，根据被测质量指标的统计性质，对工艺过程进行分析和控制。二、直方图 1）采集数据：确定样本容量 n 。 2确定组数、极差、组距、组界、组中值，列表 3）画直方图4）计算样本平均值和标准差:5）分析结果：在直方图上作出最大极限尺寸Amax=及最小极限尺寸Amin=的标志线。计算平均值和标准差分别为 m和m。由直方图可以直观地看到工件尺寸的分布情况：该批工件的尺寸有一个分散范围，尺寸偏大、偏小者很少，大多数居中。 三、正态分布曲线（重点） 两个特征参数： 算术平均值 x 和标准偏差数标准正态分布分布图应用判断加工性质 判断是否存在明显变值系统误差； 判断是否存在常值系统误差，及常值系统误差的大小。如果实际分布与正态分布基本相符，则加工过程中没有变值系统误差。 根据尺寸分布中心x是否与公差带中心重合来判断是否存在常值系统性误差确定工序能力 四、点图分布法单值点图在一批零件的加工过程中，按加工顺序的先后逐个测量一批工件的尺寸，以工件序号为横坐标、工件尺寸为纵坐标，就可作出单值点图，如图a所示。 单值点图反映了每个工件的尺