《机械加工精度与加工误差dgzi.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械加工精度与加工误差dgzi.docx（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第七章机机械加工工精度 本章主要要介绍以以下内容容：1机械械加工精精度的基基本概念念 2影响响机械加加工精度度的因素素 3加工工误差的的统计分分析 4提高高加工精精度的途途径课时分配配：1、4，各0.55学时，2、3，各1.55学时重点：影影响机械械加工精精度的因因素难点：加加工误差差的统计计分析随着机器器速度、负负载的增增高以及及自动化化生产的的需要，对对机器性性能的要要求也不不断提高高，因此此保证机机器零件件具有更更高的加加工精度度也越显显得重要要。我们们在实际际生产中中经常遇到到和需要要解决的的工艺问问题，多多数也是是加工精精度问题题。 研究机械加工精精度的目目的是研研究加工工系统中中各
2、种误误差的物物理实质质，掌握握其变化化的基本本规律，分分析工艺艺系统中中各种误误差与加加工精度度之间的的关系，寻寻求提高高加工精精度的途途径，以以保征零零件的机机械加工工质量，机机械加工工精度是是本课程程的核心心内容之之一。本章讨论论的内容容有机械械加工精精度的基基本概念念、影响响加工精精度的因因素、加加工误差差的综合合分析及及提高加加工精度度的途径径四个方方面。7.1机机械加工工精度概概述一、加工工精度与与加工误误差(见P1994）1、加工工精度是是指零件件加工后后的实际际几何参参数（尺尺寸、形形状和位位置）与与理想几几何参数数的符合合程度。符符合程度度越高，加加工精度度越高。一一般机械械加
3、工精精度是在在零件工作作图上给给定的，其其包括：1）零件的的尺寸精精度：加加工后零零件的实实际尺寸寸与零件件理想尺尺寸相符符的程度度。22）零件的的形状精精度：加加工后零零件的实实际形状状与零件件理想形形状相符符的程度度。33）零件的的位置精精度：加加工后零零件的实实际位置置与零件件理想位位置相符符的程度度。2、获得得加工精精度的方方法：11）试切法法：即试试切-测量-再试切-直至测测量结果果达到图图纸给定定要求的的方法。2）定尺寸刀具法：用刀具的相应尺寸来保证加工表面的尺寸。3）调整法：按零件规定的尺寸预先调整好刀具与工件的相对位置来保证加工表面尺寸的方法。3、加工工误差：实际加加工不可可能
4、做得得与理想想零件完完全一致致，总会会有大小小不同的的偏差，零零件加工工后的实实际几何何参数对对理想几几何参数数的偏离离程度，称称为加工工误差。加加工误差差的大小小表示了了加工精精度的高高低。生生产实际际中用控控制加工工误差的的方法来来保证加加工精度度。4、误差的的敏感方方向：加加工误差差对加工工精度影影响最大大的方向向，为误误差的敏敏感方向向。例如：车削外外圆柱面面，加工工误差敏敏感方向向为外圆圆的直径径方向。（见P1995图7.2）二、加加工经济济精度由于在加加工过程程中有很很多因素素影响加加工精度度，所以以同一种种加工方方法在不不同的工工作条件件下所能能达到的的精度是是不同的的。任何一一
5、种加工工方法，只只要精心心操作，细细心调整整，并选选用合适适的切削削参数进进行加工工，都能能使加工工精度得得到较大大的提高高，但这这样会降降低生产产率，增增加加工工成本。加加工误差差与加工工成本C成反比比关系。某某种加工工方法的的加工经经济精度度不应理理解为某某一个确确定值，而而应理解解为一个个范围，在在这个范范围内都都可以说说是经济济的。三、研究究机械加加工精度度的方法法因素分分析法和和统计分分析法。（见P1994）因素分析析法：通通过分析析、计算算或实验验、测试试等方法法，研究究某一确确定因素素对加工工精度的的影响。一一般不考考虑其它它因素的的同时作作用，主主要是分分析各项项误差单单独的变
6、变化规律律；统计分分析法：运用用数理统统计方法法对生产产中一批批工件的的实测结结果进行行数据处处理，用用以控制制工艺过过程的正正常进行行。主要要是研究究各项误误差综合合的变化化规律，只只适合于于大批、大大量的生生产条件件。四、原始始误差 由由机床、夹夹具、刀刀具和工件组成成的机械械加工工工艺系统统（简称称工艺系系统）会会有各种种各样的的误差产产生，这这些误差差在各种种不同的的具体工工作条件件下都会会以各种种不同的的方式（或或扩大、或或缩小）反反映为工工件的加加工误差差。 工艺系系统中凡凡是能直直接引起起加工误误差的因因素都称称为原始始误差。工工艺系统统的原始始误差主主要有：1、加工工前的误误差
7、（原原理误差差、调整整误差、工工艺系统统的几何何误差、定定位误差差）2、加工工过程中中的误差差（工艺艺系统的的受力变变形引起起的加工工误差、工工艺系统统的受热热变形引引起的加加工误差差）3、加工工后的误误差（工工件内应应力重新新分布引引起的变变形以及及、测量量误差）等等。7.2影影响加工工误差的的因素（一）加加工原理理误差：定义：由由于采用用近似的的加工运运动或近近似的刀刀具轮廓廓所产生生的加工工误差，为为加工原原理误差差。（1）采用近近似的刀刀具轮廓廓形状：例如：模数铣铣刀铣齿齿轮。（2）采用近近似的加加工运动动：例如：车削蜗蜗杆时，由由于蜗杆杆螺距Pg=m，而=3.141159226，是无
8、无理数，所所以螺距距值只能能用近似似值代替替。因而而，刀具与与工件之之间的螺螺旋轨迹迹是近似似的加工工运动。（二）机机床调整整误差：机床调调整：是是指使刀刀具的切切削刃与与定位基基准保持持正确位位置的过过程。（1）进给机机构的调调整误差差：主要要指进刀刀位置误误差；（2）定位元元件的位位置误差差：使工工件与机机床之间间的位置置不正确确，而产产生误差差；（3）模板（或或样板）的的制造误误差：使使对刀不不准确。（三）装夹误差：定义：工件在装夹过程中产生的误差，为装夹误差。装夹误差包括定位误差和夹紧误差。定位误差是指一批工件采用调整法加工时因定位不正确而引起的尺寸或位置的最大变动量。定位误差由基准不
9、重合误差和定位副制造不准确误差造成。1、基准准不重合合误差 在零件图图上用来来确定某某一表面面尺寸、位位置所依依据的基基准称为为设计基基准。在在工序图图上用来来确定本本工序被被加工表表面加工工后的尺尺寸、位位置所依依据的基基准称为为工序基基准。一一般情况况下，工工序基准准应与设设计基准准重合。在在机床上上对工件件进行加加工时，须须选择工工件上若若干几何何要素作作为加工工（或测测量）时时的定位位基准（或或测量基基准），如如果所选选用的定定位基准准（或测测量基准准）与设设计基准准不重合合，就会会产生基基准不重重合误差差。基准准不重合合误差等等于定位位基准相相对于设设计基准准在工序序尺寸方方向上的的
10、最大变变动量。基准不重重合误差差分析示示例图示零件件，设e面已加加工好，今今在铣床床上用调调整法加加工f面和g面。在在加工f面时若若选e面为定定位基准准，则f面的设设计基准准和定位位基准都都是e面，基基准重合合，没有有基准不不重合误误差，尺尺寸A的制造公差差为TA。加工g面时，定定位基准准有两种种不同的的选择方方案，一一种方案案（方案案）加工工时选用用f面作为为定位基基准，定定位基准准与设计计基准重重合，没没有基准准不重合误差差，尺寸寸B的制造造公差为为TB；但这这种定位位方式的的夹具结结构复杂杂，夹紧紧力的作作用方向向与铣削削力方向向相反，不不够合理理，操作作也不方方便。另另一种方方案（方方
11、案）是选选用e面作为为定位基基准来加加工g面，此此时，工工序尺寸寸C是直接接得到的的，尺寸寸B是间接得得到的，由由于定位位基准e与设计计基准f不重合合而给g面加工工带来的的基准不不重合误误差等于于设计基基准f面相对对于定位位基准e面在尺尺寸B方向上上的最大变变动量TA。定位基准准与设计计基准不不重合时时所产生生的基准准不重合合误差，只只有在采采用调整整法加工工时才会会产生，在在试切法法加工中中不会产产生。2、定位位副制造造不准确确误差工件在夹夹具中的的正确位位置是由由夹具上上的定位位元件来来确定的的。夹具具上的定定位元件件不可能能按基本本尺寸制制造得绝绝对准确确，它们们的实际际尺寸（或或位置）
12、都都允许在在分别规规定的公公差范围围内变动动。同时时，工件件上的定定位基准准面也会会有制造造误差。工工件定位位面与夹夹具定位位元件共共同构成成定位副副，由于于定位副副制造得得不准确确和定位位副间的的配合间间隙引起起的工件件最大位位置变动动量，称称为定位位副制造造不准确确误差。如图所示示工件的的孔装夹夹在水平平放置的的心轴上上铣削平平面，要要求保证证尺寸h，由于于定位基基准与设设计基准准重合，故故无基准准不重合合误差；但由于于工件的的定位基基面（内内孔D）和夹夹具定位位元件（心心轴d1）皆有有制造误误差，如如果心轴轴制造得得刚好为为d1miin，而而工件得得内孔刚刚好为Dmaxx（如图图示），当
13、当工件在在水平放放置得心心轴上定定位时，工工件内孔孔与心轴轴在P点接触触，工件件实际内内孔中心心的最大大下移量量ab（Dmaxxd1miin）/2，ab就是是定位副副制造不不准确而而引起的的误差。 基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。（四）工工艺系统统集合误误差1、机床床的几何何误差加工中刀刀具相对对于工件件的成形形运动一一般都是是通过机机床完成成的，因因此，工工件的加加工精度度在很大大程度上上取决于于机床的的精度。机机床制造造误差对对工件加加工精度度影响较较大的有有：主轴轴回转误误差、导导轨误差差和传动动链误差
14、差。机床床的磨损损将使机机床工作作精度下下降。1）主轴轴回转误误差（见见P196）机床床主轴是是装夹工工件或刀刀具的基基准，并并将运动动和动力力传给工工件或刀刀具，主主轴回转转误差将将直接影影响被加加工工件件的精度度。主轴回回转误差差是指主轴轴各瞬间的的实际回回转轴线线相对其其平均回回转轴线线的变动动量。它它可分解解为径向向圆跳动动、轴向窜窜动和角度摆摆动三种种基本形形式。产产生主轴轴径向回回转误差差的主要要原因有有：主轴轴几段轴轴颈的同同轴度误误差、轴轴承本身身的各种种误差、轴轴承之间间的同轴轴度误差差、主轴轴绕度等等。但它它们对主主轴径向向回转精精度的影影响大小小随加工工方式的的不同而而不
15、同。采用滑动动轴承时时主轴的的径向圆圆跳动譬如，在在采用滑滑动轴承承结构为为主轴的的车床上上车削外外圆时，切切削力F的作用用方向可可认为大大体上时时不变的的，见上上图，在在切削力力F的作用用下，主主轴颈以以不同的的部位和和轴承内内径的某某一固定定部位相相接触，此此时主轴轴颈的圆圆度误差差对主轴轴径向回回转精度度影响较较大，而而轴承内内径的圆圆度误差差对主轴轴径向回回转精度度的影响响则不大大；在镗镗床上镗镗孔时，由由于切削削力F的作用用方向随随着主轴轴的回转转而回转转，在切切削力F的作用下下，主轴轴总是以以其轴颈颈某一固固定部位位与轴承承内表面面的不同同部位接接触，因因此，轴轴承内表表面的圆圆度
16、误差差对主轴轴径向回回转精度度影响较较大，而而主轴颈颈圆度误误差的影影响则不大。图图中的d表示径径向跳动动量。产产生轴向向窜动的的主要原原因是主主轴轴肩肩端面和和轴承承承载端面面对主轴轴回转轴轴线有垂垂直度误误差。 不不同的加加工方法法，主轴轴回转误误差所引引起的的的加工误误差也不不同。主主轴回转转误差产产生的加加工误差差见P197表7.11。1）径向跳跳动：影影响工件件圆度；2）轴向窜窜动：影影响轴向向尺寸，加加工螺纹纹时影响响螺距值值；3）角度摆摆动：影影响圆柱柱度； 提高主主轴回转转精度的的措施：主主要是要要消除轴轴承的间间隙。 适当提提高主轴轴及箱体体的制造造精度，选用高精度的轴承，提
17、高主轴部件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。2）导轨轨误差（见P197）导轨轨是机床床上确定定各机床床部件相相对位置置关系的的基准，也也是机床床运动的的基准。车车床导轨轨的精度度要求主主要有以以下三个个方面：在水平平面内的的直线度度；在垂垂直面内内的直线线度；前前后导轨轨的平行行度（扭扭曲）。a）导轨轨在水平平面内的的直线度度误差：卧式车车床导轨轨在水平平面内的的直线度度误差1将直接接反映在在被加工工工件表表面的法法线方向向（加工工误差的的敏感方方向）上上，对加加工精度度的影响响最大。bb）导轨在在垂直平平面内的的直线度度误差：卧式车车床导轨
18、轨在垂直直面内的的直线度度误差2可引起起被加工工工件的的形状误误差和尺尺寸误差差。但2对加工工精度的的影响要要比1小得多多。由上上图2可知若因因2而使刀刀尖由a下降至b，不难难推得工工件半径径R的变化化量。c)前后后导轨存存在平行行度误差差（扭曲曲）时，刀刀架运动动时会产产生摆动动，刀尖尖的运动动轨迹是是一条空空间曲线线，使工工件产生生形状误误差。由由右图可可见，当当前后导导轨有了了扭曲误误差3之后，由由几何关关系可求求得y（H/B）3。一般般车床的的H/B2/3，外圆圆磨床的的H/B1，车床床和外圆圆磨床前前后导轨轨的平行行度误差差对加工工精度的的影响很很大。d)导轨轨与主轴轴回转轴轴线的平
19、平行度误误差：若若车床与与主轴回回转轴线线在水平平面内有有平行度度误差，车车出的内内外圆柱柱面就产产生锥度度；若车车床与主主轴回转转轴线在在垂直面面内有平平行度误误差，则则圆柱面面成双曲曲回转体体。因是是非误差差敏感方方向，故故可略。（见P198）除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也使造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。3）传动动链误差差（见P198） 传传动链误误差是指指机床内内联系传传动链始始末两端端传动元元件间相相对运动动的误差差。一般般用传动动链末端端元件的的转角误误差来衡衡量。内联系系传动链链：两端端件之间间的相对运动量量有严格格要求的的
20、传动链链，为内内联系传传动链。例如：车削螺螺纹的加加工，主主轴与刀刀架的相相对运动动关系不不能严格格保证时时，将直直接影响响螺距的的精度。减少传动链传动误差的措施：1）减少传动件的数目，缩短传动链：传动元件越少，传动累积误差就越小，传动精度就越高。2）传动比越小，传动元件的误差对传动精度的影响就越小：特别是传动链尾端的传动元件的传动比越小，传动链的传动精度就越高。2、刀具具的几何何误差刀具具误差对对加工精精度的影影响随刀刀具种类类的不同同而不同同。采用用定尺寸寸刀具、成形刀具、展成刀具加工时，刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度；而对一般刀具（如车刀等），其制造误差对工件加工精度无直接影响。
21、任何刀具在切削过程中，都不可避免地要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨地刀具材料，合理地选用刀具几何参数和切削用量，正确地刃磨刀具，正确地采用冷却液等，均可有效地减少刀具地尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。1、 夹具的几几何误差差夹具的作作用时使使工件相相当于刀刀具和机机床具有有正确的的位置，因因此夹具具的制造造误差对对工件的的加工精精度（特特别使位位置精度度）有很很大影响响。夹具误误差包括括：（1）夹具各各元件之之间的位位置误差差；（2）夹具中中各定位位元件的的磨损。如上图钻床夹具中，钻套轴心线f至夹具定位平面c间的距离误差，
22、影响工件孔a至底面B尺寸L的精度；钻套轴心线f至夹具定位平面c间的平行度误差，影响工件孔轴心线a至底面B的平行度；夹具定位平面c与夹具体底面d底的垂直度误差，影响工件孔轴心线a与底面B间的尺寸精度和平行度；钻套孔的直径误差亦将影响工件孔a至底面B的尺寸精度和平行度。二、加工工过程中中存在的的误差：（一）工工艺系统统受力变变形引起起的误差差1、基本本概念（见P199）机械加工工工艺系系统在切切削力、夹夹紧力、惯惯性力、重重力、传传动力等等的作用用下，会会产生相应的的变形，从从而破坏坏了刀具具和工件件之间的的正确的的相对位位置，使使工件的的加工精精度下降降。如上上图a示，车车细长轴轴时，工工件在切
23、切削力的的作用下下会发生生变形，使使加工出出的轴出出现中间间粗两头头细的情情况；又又如在内内圆磨床床上进行行切入式式磨孔时时，上图b，由于于内圆磨磨头轴比比较细，磨磨削时因因磨头轴轴受力变变形，而而使工件件孔呈锥锥形。垂直作用用于工件件加工表表面（加加工误差差敏感方方向）的的径向切切削分力力Fy与工艺艺系统在在该方向向上的变变形y之间的的比值，称称为工艺艺系统刚刚度k系, k系=Fy/y式中中的变形形y不只是是由径向向切削分分力Fy所引起起，垂直直切削分分力Fz与走刀刀方向切切削分力力Fx也会使使工艺系统在y方向产生生变形，故y=yFx+yFy+yFz2、工件件刚度 工艺艺系统中中如果工工件刚
24、度度相对于于机床、刀刀具、夹夹具来说说比较低低，在切切削力的的作用下下，工件件由于刚刚度不足足而引起起的变形形对加工工精度的的影响就就比较大大，其最最大变形形量可按按材料力力学有关关公式估估算。（见P2000）3、刀具具刚度外圆圆车刀在在加工表表面法线线（y）方向向上的刚刚度很大大，其变变形可以以忽略不不计。镗镗直径较较小的内内孔，刀刀杆刚度度很差，刀刀杆受力力变形对对孔加工工精度就就有很大大影响。刀刀杆变形形也可以按材料料力学有有关公式式估算。4、机床床部件刚刚度1）机床床部件刚刚度（见P2000-2201）机床床部件由由许多零零件组成成，机床床部件刚刚度迄今今尚无合合适的简简易计算算方法，
25、目目前主要要还是用用实验方方法来测测定机床床部件刚刚度。分分析实验验曲线可可知，机机床部件件刚度具具有以下下特点：（1）变变形与载载荷不成成线性关关系；（2）加载载曲线和和卸载曲曲线不重重合，卸卸载曲线线滞后于于加载曲曲线。两两曲线线线间所包包容的面面积就是是加载和和卸载循循环中所所损耗的的能量，它它消耗于于摩擦力力所作的的功和接接触变形形功；（3）第一次卸卸载后，变变形恢复复不到第第一次加加载的起起点，这这说明有有残余变变形存在在，经多多次加载卸卸载后，加加载曲线线起点才才和卸载载曲线终终点重合合，残余余变形才才逐渐减减小到零零；（4）机床床部件的的实际刚刚度远比比我们按按实体估估算的要要小
26、。2）影响响机床部部件刚度度的因素素（1）结结合面接接触变形形的影响响（2）摩擦擦力的影影响（3）低刚刚度零件件的影响响（4）间隙隙的影响响5、工艺艺系统刚刚度及其其对加工工精度的的影响在机机械加工工过程中中，机床床、夹具具、刀具具和工件件在切削削力作用用下，都都将分别别产生变变形y机、y夹、y刀、y工，致使使刀具和和被加工工表面的的相对位位置发生生变化，使使工件产产生加工工误差。工工艺系统统刚度的的倒数等等于其各各组成部部分刚度度的倒数数和。工艺艺系统刚刚度对加加工精度度的影响响主要有有以下几几种情况况：1)由于于工艺系系统刚度度变化引引起的误误差工艺系系统的刚刚度随受受力点位位置的变变化而
27、变变化。例如：用三爪爪卡盘夹夹紧工件件车削外外圆的加加工，随悬壁壁长度的的增加，刚刚度将越越来越小小。因而而，车出的外圆圆将呈锥锥形。22)由于切切削力变变化引起起的误差差（见P2003）加工过过程中，由由于工件件的加工工余量发发生变化化、工件件材质不不均等因因素引起起的切削削力变化化，使工工艺系统统变形发发生变化化，从而而产生加加工误差差。若毛坯AA有椭圆圆形状误误差（如如右图）。让让刀具调调整到图图上双点点划线位位置，由由图可知知，在毛毛坯椭圆圆长轴方方向上的的背吃刀刀量为ap1，短短轴方向向上的背背吃刀量量为ap2。由由于背吃吃刀量不不同，切切削力不同，工工艺系统统产生的的让刀变变形也不
28、不同，对对应于ap1产生生的让刀刀为y1，对应应于ap2产生生的让刀刀为y2,故加工工出来的的工件B仍然存存在椭圆圆形状误误差。由由于毛坯坯存在圆圆度误差差毛ap1-aap2，因因而引起起了工件件的圆度度误差工y1-y2，且毛愈大，工愈大，这这种现象象称为加加工过程程中的毛毛坯误差差复映现现象。工与毛之比值值称为误差差复映系系数，它它是误差差复映程程度的度度量。（见P2003公式7.14）尺寸误误差（包包括尺寸寸分散）和和形状误误差都存存在复映映现象。如如果我们们知道了了某加工工工序的的复映系系数，就就可以通通过测量量毛坯的的误差值值来估算算加工后后工件的的误差值值。3)由于于夹紧变变形引起起
29、的误差差工件件在装夹夹过程中中，如果果工件刚刚度较低低或夹紧紧力的方方向和施施力点选选择不当当，将引引起工件件变形，造造成相应应的加工工误差。4)其它它作用力力的影响响6、减小小工艺系系统受力力变形的的途径由前前面对工工艺系统统刚度的的论述可可知，若若要减少少工艺系系统变形形，就应应提高工工艺系统统刚度，减减少切削削力并压压缩它们们的变动动幅值。具具体如下下：1）提高高工艺系系统刚度度（1）提提高工件件和刀具具的刚度减减小刀具具、工件件的悬伸伸长度：以提高高工艺系系统的刚刚度；（2）减小小机床间间隙，提提高机床床刚度：采用预预加载荷荷，使有有关配合合产生预预紧力，而而消除间间隙。（3）采用用合
30、理的的装夹方方式和加加工方式式2）减小小切削力力及其变变化合理理地选择择刀具材材料，增增大前角角和主偏偏角，对对工件材材料进行行合理的的热处理理以改善善材料地地加工性性能等，都都可使切切削力减减小。（二）工工艺系统统受热变变形引起起的误差差（见P203）工艺艺系统热热变形对对加工精精度的影影响比较较大，特特别是在在精密加加工和大大件加工工中，由由热变形形所引起起的加工工误差有有时可占占工件总总误差的的40%70%。机床床、刀具具和工件件受到各各种热源源的作用用，温度度会逐渐渐升高，同同时它们们也通过过各种传传热方式式向周围围的物质质和空间间散发热热量。当当单位时时间传入入的热量量与其散散出的热
31、热量相等等时，工工艺系统统就达到到了热平平衡状态态。1、工艺艺系统的的热源内部部热源和和外部热热源（见见P2003）内部热热源：如如系统内内部的摩摩擦热（由由轴承副副、齿轮轮副等产产生）、切切削热等等；外部热热源：如如外部环环境温度度、阳光光辐射等等。2、工艺艺系统受受热变形形引起的的误差：（见P2004）1）工件受受热变形形：工件件受热温温度升高高后，热热伸长量量L为： L=Lt式中：为工件件材料的的热膨胀胀系数；L为工件长长度； t为工工件的温温升。例例如：死死顶尖装装夹工件件时，热热变形将将造成工工件弯曲曲。在磨磨床上为为消除热热变形的的影响，而而采用弹弹簧顶尖尖。2）机床受受热变形形：
32、当机机床受热热不均时时，造成成机床部部件产生生变形。例如：机床主主轴前、后后端受热热不均，将将造成主主轴抬高高，并倾倾斜。33）刀具受受热变形形：刀具具受热以以后，引引起刀具具热伸长长，刀尖尖位置发发生变化化，因而而影响加加工精度度。3、减小小工艺系系统热变变形的途途径1.减少发发热和隔隔热 2.改善散散热条件件 33.均衡温温度场44.改进机机床结构构 5.加快温温度场的的平衡 6.控制环环境温度度（三）刀刀具的磨磨损引起起的误差差：刀具具在切削削过程中中，由于于摩擦，刀刀具将产产生磨损损，使刀刀具尺寸寸发生变变化，而而造成加加工误差差。三、加加工后存存在的误误差：（一）工工件残余余应力引引
33、起的误误差（见P2005）1、 基本概念念没有外力力作用而而存在于于零件内内部的应应力，称称为残余余应力（又又称内应应力）。工件上上一旦产产生内应应力之后后，就会会使工件件金属处处于一种种高能位位的不稳稳定状态态，它本本能地要要向低能能位的稳稳定状态态转化，并并伴随有有变形发发生，从从而使工工件丧失失原有的的加工精精度。2、 内应力的的产生热加工中中内应力力的产生生 在在热处理理工序中中由于工工件壁厚厚不均匀匀、冷却却不均、金金相组织织的转变变等原因因，使工工件产生生内应力力。上图示一一个内外外壁厚相相差较大大的铸件件。浇铸铸后，铸铸件将逐逐渐冷却却至室温温。由于于壁1和壁2比较薄薄，散热热较
34、易，所所以冷却却比较快快。壁3比较厚厚，所以以冷却比比较慢。当当壁1和壁2从塑性性状态冷冷到弹性性状态时时，壁3的温度还还比较高高，尚处处于塑性性状态。所所以壁1和壁2收缩时时壁3不起阻阻挡变形形的作用用，铸件件内部不不产生内内应力。但但当壁3也冷却却到弹性性状态时时，壁1和壁2的温度度已经降降低很多多，收缩缩速度变变得很慢慢。但这这时壁3收缩较较快，就就受到了了壁1和壁2的阻碍碍。因此此，壁3受拉应应力的作作用，壁壁1和2受压应应力作用用，形成成了相互互平衡的的状态。如如果在这这个铸件件的壁1上开一一个口，则则壁1的压应应力消失失，铸件件在壁3和2的内应应力作用用下，壁3收缩，壁壁2伸长，铸
35、铸件就发发生弯曲曲变形，直直至内应应力重新新分布达达到新的的平衡为为止。推推广到一一般情况况，各种种铸件都都难免产产生冷却却不均匀匀而形成成的内应应力，铸铸件的外外表面总总比中心心部分冷冷却得快快。特别别是有些些铸件（如如机床床床身），为为了提高高导轨面面的耐磨磨性，采采用局部部激冷的的工艺使使它冷却却更快一一些，以以获得较较高的硬硬度，这这样在铸铸件内部部形成的的内应力力也就更更大些。若若导轨表表面经过过粗加工工剥去一一些金属属，这就就象在图图中的铸铸件壁1上开口口一样，必必将引起起内应力力的重新新分布并并朝着建建立新的的应力平平衡的方方向产生生弯曲变变形。为为了克服服这种内内应力重重新分布
36、布而引起起的变形形，特别别是对大大型和精精度要求高高的零件件，一般般在铸件件粗加工工后安排排进行时时效处理理，然后后再作精精加工。冷校直产产生的内内应力丝杠杠一类的的细长轴轴经过车车削以后后，棒料料在轧制制中产生生的内应应力要重重新分布布，产生生弯曲，如如上图示。冷冷校直就就是在原原有变形形的相反反方向加加力F，使工工件向反反方向弯弯曲，产产生塑性性变形，以以达到校校直的目目的。在在F力作用用下，工工件内部部的应力力分布如如图b所示。当当外力F去除以以后，弹弹性变形形部分本本来可以以完成恢恢复而消消失，但但因塑性性变形部部分恢复复不了，内内外层金金属就起起了互相相牵制的的作用，产产生了新新的内
37、应应力平衡衡状态，如如图c所示，所所以说，冷冷校直后后的工件件虽然减减少了弯弯曲，但但是依然然处于不不稳定状状态，还还会产生生新的弯弯曲变形形。3、减小小内应力力变形误误差的途途径1.改进进零件结结构设计零零件时，尽尽量做到到壁厚均均匀，结结构对称称，以减减少内应应力的产产生。22.增设消消除内应应力的热热处理工工序1）高温时时效：缓缓慢均匀匀的冷却却，适用用于铸、锻锻、焊件件；2）低温时时效：缓缓慢均匀匀的冷却却，适用用于半精精加工后后的工件件，主要要是消除除工件的的表面应应力；33）自然时效效：自然然释放；3.合理安安排工艺艺过程粗加工工和精加加工宜分分阶段进进行，使使工件在在粗加工工后有
38、一一定的时时间来松松弛内应应力。（二）测测量误差差：1、量具具本身的的制造误误差；2、测量量条件引引起的误误差：11）冷却后后测量与与加工后后马上测测量尺寸寸有变化化；2）测量力力的变化化也引起起测量尺尺寸的变变化。7.3加加工误差差的统计计分析前面对影影响加工工精度的的各种主主要因素素进行了了讨论，从从分析方方法上来来讲，这这是属于于局部的的、单因因素的。而而实际生生产中影影响加工工精度是是多因素素的、是是错综复复杂的。用用单因素素估算法法去分析析因果关关系是难难以说明明的。为为此，生生产中常常采用统统计分析析法，通通过对一一批工件件进行检检查测量量，将所所测得的的数据进进行处理理与分析析，
39、找出出误差分分布与变变化的规规律，从从而找出出解决问问题的途途径。一、加工工误差的的分类（见P2005）加加工误差差按其性性质的不不同，可可分为系系统误差差和随机机误差（也也称偶然然误差）。1、系统统误差：包括常常值系统统误差和和变值系系统误差差。（1）常常值系统统误差：定义：在连续续加工一一批工件件中，其其加工误误差的大大小和方方向都保保持不变变或基本本不变的的系统误误差，称称为常值值系统误误差。 例如如：原理理误差，机机床、刀刀具、夹夹具、量量具的制制造误差差，工艺艺系统静静力变形形等原始始误差，都都属于常常值系统统误差。如如铰刀的的直径偏偏大0.002mmm，加工工后一批批孔的尺尺寸也都
40、都偏大0.002mmm。 特点点：与加工工（顺序序）时间间无关；预先可可以估计计；较易完完全消除除；不会引引起工件尺尺寸波动动（常值值系统误误差对于于同批工工件的影影响是一一致的，不不会引起起各工件件之间的的差异）；不影响响尺寸分分布曲线线形状。（2）变变值系统统误差： 定义义：在连续续加工一一批工件件中，其其加工误误差的大大小和方方向按一一定规律律变化的的系统误误差，称称为变值值系统误误差。 例如如：刀具具的正常常磨损引引起的加加工误差差，其大大小随加加工时间间而有规规律地变变化，属属于变值值系统误误差。特点：与加工工（顺序序）时间间有关；预先可可以估计计；较难完完全消除除；会造成成工件尺尺
41、寸的增增大或减减小（变变值系统统误差虽虽然会引引起同批批工件之之间的差差异，但但是按照照一定的的规律而而依次变变化的，不不会造成忽忽大忽小小的波动动）；影响尺尺寸分布布曲线形形状。 注意意1：工艺系系统的热热变形，在在温升过过程中，一一般将引引起变值值系统误误差，在在达到热热平衡后后，则又又引起常常值系统统误差。2、随机机误差： 定义义：在连连续加工工一批工工件中，其其加工误误差的大大小和方方向是无无规则地地变化着着的，这这样的误误差称为为随机误误差。 例如如：毛坯坯误差（加加工余量量不均匀匀，材料料硬度不不均匀等等)的复映映、定位位误差、夹紧误差（夹紧力时大时小）、工件内应力等因素都是变化不
42、定的，都是引起随机误差的原因。 特点点：预先不不能估计计到；较难完完全消除除，只能能减小到到最小限限度；工件尺尺寸忽大大忽小，造造成一批批工件的的尺寸分分散（在在一定的的加工条条件下随随机误差差的数值值总在一一定范围围内波动动）。 注意意2：随机误误差和系系统误差差的划分分也不是是绝对的的，它们们之间既既有区别别又有联联系。例例如：加加工一批批零件时时，如果果是在机机床一次次调整中中完成的的，则机机床的调调整误差差引起常常值系统统误差；如果是是经过若若干次调调整完成成的，则则调整误误差就引引起随机机误差了了。注意33：误差差性质不不同，解解决的途途径也不不同。对对于常值值系统误误差误差差，若能
43、能掌握其其大小和和方向。就就可以通通过调整整消除；对于变变值系统统误差，若若能掌握握其大小小和方向向随时间间变化的的规律，则可通过自动补偿消除；惟对随机误差，只能缩小它们的变动范围，而不可能完全消除。二、加工工误差的的统计分分析常常用的统统计分析析法有两两种：分分布曲线线法和点点图法。（一）分分布曲线线法（见P2006）1、实际际分布曲曲线（直直方图）：1）样本本和样本本容量：样样本：采采用调整整法成批批加工某某种零件件，随机机抽取其其中一定定数量（50100）进行行测量，抽抽取的这这批零件件称为样样本。样样本容量量：样本本的件数数称为样样本容量量。用n表示。2）尺寸寸分散与与尺寸分分散范围围
44、： 由于随随机误差差和变值值系统误误差的存存在，这这些零件件加工尺尺寸的实实际数值值是各不不相同的的，这种种现象称称为尺寸寸分散。 样本本尺寸的的最大值值Xmaax与最小小值Xmiin之差，称称为尺寸寸分散范范围。3）分组组及组距距d：将样本本尺寸按按大小顺顺序排列列，分成成k组，则则组距d为：d=（Xmaax-XXminn）/k，分组数k的选定定表如下下：样本容量量n 50以下下501100 1002500 250以以上分组数kk 67 6100 7122 10220 4）频数数m：同一尺尺寸间隔隔的零件件数量，称称为频数数，用m表示。5）频率率f：频数m与样本本容量n之比，称称为频率率。用
45、f表示。即：f=mm/n6）实际际分布曲曲线（直直方图）：以工件件尺寸（或或误差）为为横坐标标，以频频数或频频率作纵纵坐标，即即可作出出该批零零件加工工尺寸的的等宽直直方图。再再连接直直方图中中每一直直方宽度度的中点点(组中值)得到一一条折线线，即实实际分布布曲线，见见上图（a）。2、正态态分布曲曲线：实实践和理理论分析析表明，当当用调整整法加工工一批总总数极多多的而且且这些误误差因素素中又都都没有任任何优势势的倾向向时，其其分布服服从正态态分布曲曲线(又称高高斯曲线线),见上图图（b）。（1）正正态分布布的曲线线方程：式中Y正态分分布的概概率密度度；正态分分布曲线线的均值值；正态分分布曲线线
46、的标准准偏差(均方根根偏差)理论上的的正态分分布曲线线是向两两边无限限延伸的的，而在在实际生生产中产产品的尺尺寸值却却是有限限的。因因此用有有限的样样本平均均值X和样本本标准偏偏差S作为理理论均值值和标准准偏差的估计计值。其其计算公公式如下下：式中 X工件的的尺寸； XX样本平平均值,即工件件的平均均尺寸； XXi第i个工件件的尺寸寸； S样本标标准偏差差，其值值表示工工件尺寸寸的分散散程度； nn-样本容容量。（2）正正态分布布曲线的的特点：1）均值值：决定正正态分布布曲线的的中心位位置，且且在其左左右对称称：当X=时，是是曲线Y的最大大值，即即：2）标准准偏差是决定定曲线形形状的参参数：值
47、增大大，则Ymaax减小，曲曲线将趋趋于平坦坦，尺寸寸分散性性越大；相反，值越小小，则曲曲线瘦高高，尺寸寸分散性性越小。故故值表明明了一批批工件加加工精度度的高低低(值小，Ymaax值大，加加工精度度高)。的大小小完全由由随机误误差所决决定。3）正态态分布曲曲线与横横坐标轴轴没有交交点，即即Y0：说明工工件尺寸寸分散有有一定范范围。4）分布布曲线下下所包含含的全部部面积代代表一批批加工零零件，即即1000%零件的的实际尺尺寸都在在这一分分布范围围内。对对于正态态分布曲曲线来说说，由到X曲线下下的面积积由下式式决定：当X-=3时，则则：2A=0.999733=999.733%，即工工件尺寸寸在3以外的的频率只只占0.27，可可以忽略略不计。因因此，一一般都取取正态分分布曲线线的分散散范