北信科机械制造技术基础课件第10章 机械加工精度

第十章机械加工精度目录第一节概述第二节工艺系统几何误差对加工精度的影响第三节工艺系统受力变形对加工精度的影响第四节工艺系统受热变形对加工精度的影响第五节加工误差的统计分析法

加工质量和加工误差质量产品质量的组成加工质量质量产品质量值顾客满意的程度性能/功能的实际值与理论的符合程度质量由缺陷度量，缺陷少表示质量好加工质量与加工活动有关的质量问题几何形状、位置实际值与理论值的符合程度加工中产生的不确定性（集中程度）质量加工质量加工精度（宏观质量）表面质量（微观质量）加工精度与加工误差加工精度——零件尺寸、位置、形状的实际值与理论值的符合程度加工误差——零件尺寸、位置、形状的实际值与理论值的差异程度第一节概述加工误差：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的偏离程度理想几何参数：指尺寸为零件图上规定尺寸的平均尺寸，形状为几何上的理想平面、圆柱面。圆锥面等，各表面间的相互位置为理想的平行和垂直加工精度：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度加工误差与加工精度：加工误差愈小，加工精度愈高加工精度加工精度的内容尺寸精度位置精度形状精度加工精度第一节概述获得加工精度的方法尺寸精度：试切法调整法定尺寸刀具法和自动获得法形状精度：机床轨迹法成形法仿形法位置精度一次安装：有加工保证多次安装：由加工表面与定位基准面间的位置精度保证第一节概述加工误差的分类按误差的形态分： 尺寸误差、位置误差和形状误差按误差的规律分： 系统误差和随机误差按误差原因出现的阶段分： 加工前固有的因素引起的误差 加工中产生的因素引起的误差 加工后出现的因素引起的误差第一节概述第一节概述第一节概述

加工误差的分类——九大误差因素原理（理论）机床、夹具和刀具的制造，机床、夹具的磨损调整（对刀）安装切削加工中的力切削加工中的热刀具磨损残余应力变形测量第一节概述第一节概述影响加工精度的因素工艺系统的几何误差工艺系统受力变形工艺系统的受热变形其他误差工艺系统的误差又称为原始误差：加工原理误差、工件装夹误差、机床误差、夹具误差、刀具误差、调整误差、工艺系统受力变形、工艺系统受热变形、工件残余英里引起的变形、测量误差。第一节概述加工原理误差第一节概述第二节工艺系统几何误差对加工精度影响工艺系统：机床、刀具、夹具和工件构成的一个完整系统。工艺系统的误差也叫原始误差。机床误差刀具误差夹具误差机床制造误差机床磨损误差机床安装误差对零件精度影响较大的1、主轴系统回转误差2、导轨误差3、传动链误差一、机床误差主轴回转精度：主轴回转时中心线在空间的位置的变化：径向跳动，轴向窜动和角度摆动主要影响工件的圆度以及端面对外圆的垂直度。一、机床误差（一）主轴回转精度主轴轴系的三种误差形式轴向窜动（端面圆跳动）径向跳动（径向圆跳动）角向摆动一、机床误差（一）主轴回转精度主轴端面圆跳动对加工的影响一、机床误差（一）主轴回转精度（二）、导轨的几何精度导轨在垂直平面的直线度△R=△Z2/2R导轨在水平平面的直线度△R=△Y两导轨的平行度：前后导轨不平行，直接影响加工精度导轨与主轴的回转轴线的不平行一、机床误差（二）、导轨的几何精度一、机床误差（二）、导轨的几何精度一、机床误差（二）、导轨的几何精度一、机床误差（二）、导轨的几何精度一、机床误差车床导轨扭曲误差误差关系（二）、导轨的几何精度一、机床误差镗床工件进给加工椭圆误差（二）、导轨的几何精度一、机床误差端铣加工工件平面的凹陷误差（二）、导轨的几何精度一、机床误差（三）机床的传动链误差机床的传动链精度：机床各部件之间的速比关系对滚齿和加工螺纹的精度影响大影响因素：传动件本身制造精度传动件的受力变形传动件在传动链中的位置传动件的数目一、机床误差进给运动的获得主轴丝杆轴i轴j（三）机床的传动链误差一、机床误差传动链端的误差（三）机床的传动链误差一、机床误差二、刀具误差刀具的制造误差和尺寸磨损定尺寸刀具成形刀具展成刀具普通刀具刀具在误差敏感方向上的磨损，对工件精度影响大。尺寸磨损：M=M0+KL/1000二、刀具误差三、夹具误差定位误差夹紧误差安装误差磨损第三节工艺系统受力变形对加工精度的影响力源：切削力，夹紧力，传动力和惯性力刚度：弹性系统受力后抵抗变形的能力一、基本概念一、基本概念一、基本概念一、基本概念一、基本概念三、工艺系统受力变形对加工精度的影响受力变形引起常量误差，可以通过调整进行补偿受力变形引起非常量误差，将产生形状误差（一）切削力的影响切削力作用点位置变化产生的加工误差以在车床顶尖间加工光轴的情况来说明。切削力作用点位置变化（以车床为例）设切削过程中切削力为常值，工艺系统的变形为（夹具包含在机床中）:。三、工艺系统受力变形对加工精度的影响机床变形随切削力位置变化机床变形机床刚度（一）切削力的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响工艺系统变形工艺系统刚度工件变形工件刚度（一）切削力的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响（一）切削力的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响工艺系统的变形Yst=Yjc+Yg（一）切削力的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响切削力大小的影响误差复映:加工余量和材料硬度的变化,引起切削力和工艺系统受力变形的变化,产生工件的尺寸误差和形状误差.当工件毛坯有形状误差和相互位置误差时,都以一定的系数复映成工件的加工误差.随着走刀次数的增加,误差逐渐减小.总误差复映系数εz=ε1ε2

…εn

（一）切削力的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响其它力的影响夹紧力惯性力传动力（一）切削力的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响夹紧力的影响（二）其他作用力对加工精度的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响重力的影响（二）其他作用力对加工精度的影响三、工艺系统受力变形对加工精度的影响毛坯制造产生工件冷较直切削时产生四、内应力对加工精度的影响减少载荷提高工艺系统刚度五、减少工艺系统受力变形的措施第四节工艺系统受热变形对加工精度的影响工艺系统的热源:内部热源和外部热源工艺系统热变形对加工精度的影响机床热变形工件热变形刀具热变形一、工艺系统的热源内部热源和外部热源内部热源指的是切削过程中产生的切削热以及运动部件的摩擦热；外部热源则来自切削时外部条件，如环境温度、阳光、灯光的热辐射二、工艺系统热变形对加工精度的影响二、工艺系统热变形对加工精度的影响二、工艺系统热变形对加工精度的影响二、工艺系统热变形对加工精度的影响减少热源分离,隔离热源加强冷却保持工艺系统热平衡控制环境温度三、减少工艺系统热变形的措施第五节加工误差的统计分析法一、加工误差分析——误差合成二、加工误差的统计分析法加工误差分类系统性误差随机性误差加工误差的分布图分析法二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法加工误差分析——误差统计分布曲线法分布曲线的特征量：平均值中值极大值分布范围二、加工误差的统计分析法

分布曲线的比较

频数 ——某一给定测量值范围内的记 数（测量值个数）频率 ——某一给定测量值范围内的测 量值个数相对总测量个数的 百分比频度（密度）——单位测量值范围内的测量值个数相对总测量个数的百分比二、加工误差的统计分析法不同分布曲线形态双峰平顶偏态二、加工误差的统计分析法

正态分布法分布密度Y与随机变量X的关系：式中：均值 ——所有测量值的算数平均 方差 ——所有测量值的均方根平均二、加工误差的统计分析法（一）正态分布与加工质量二、加工误差的统计分析法正态分布曲线特点

对称性以为对称轴，曲线有拐点聚集性正态分布曲线为单峰曲线，当时有最大值，而当偏离越远，值越小。有界性理论上曲线以渐近的方式逼近于轴，但对机械加工尺寸误差来讲，误差的绝对值实际不会超过一定界限，按小概率原理，取误差分散范围为全曲线下与轴之间所包含的面积为1二、加工误差的统计分析法正态分布曲线的影响

二、加工误差的统计分析法正态分布数将正态分布密度函数积分，得到正态分布数为；代表分布曲线上、下积分限间的面积，即工件加工尺寸落入(－，)区间的概率大小二、加工误差的统计分析法查表法求值

二、加工误差的统计分析法二、加工误差的统计分析法分布图的应用

判别加工误差的性质在成批大量生产中，抽样检验后绘制分布图。若偏离公差带中心，则表明加工过程中，工艺系统存在常值系统误差，如调整误差等。若样本的较大，说明总体的较大，即工艺系统随机误差较大。计算工序能力系数和判别工艺等级一个工序加工尺寸的分散范围表明了该工序的工艺能力。估算合格品率或不合格品率不合格品率包括可以修复的不合格品和不可修复的不合格品率，通过以下例题来说明。二、加工误差的统计分析法

三、加工误差的点图法统计分析介绍加工量随时间的变化——个值点图加工误差的静态特性与动态特性——变值系统误差问题

减弱随机误差影响的方法——低通滤波随机误差是白噪声系统变值误差主要是低频波动实现方法——小样本平均

把测量样品按加工时序分组，i=1,2,…,I，利用组平均表征对应时间段内的测量值，称均值——，组内各测量值的最大和最小值之差表征对应时间段内的随机误差大小，称极差——Ri，按时序排列，称图。图（一）

三、加工误差的点图法统计分析介绍

三、加工误差的点图法统计分析介绍

图的作用控制线均值上控线均值下控线极差上控线对加工过程的调整

三、加工误差的点图法统计分析介绍

指工件的质量（精度）比较一致，没有什么波动。点子的波动有正常波动和异常波动正常波动说明工艺过程是稳定的异常波动，说明该工艺过程不稳定一旦出现异常波动，就要及时寻找原因，消除产生不稳定的因素。工艺过程稳定性的判别

三、加工误差的点图法统计分析介绍

正常波动与异常波动的标志

三、加工误差的点图法统计分析介绍机械加工精度复习

掌握机械加工精度的概念、获得加工精度的方法及影响加工精度的因素；掌握各种原始误差产生的原因，对加工精度的影响及其改善措施；掌握加工误差的统计分析方法，并应用于加工误差的综合分析；学习书上例题。思考题

1．何谓加工误差？与加工精度有何区别？2．零件的加工精度应包括那些内容》获得加工精度的方法有哪些？3．何谓工艺系统？4．何谓机床误差？举例说明对加工精度的影响；5．提高机床主轴回转精度