第4章 机械加工质量的技术分析
4.1 机械加工精度 练习1 一、 概述 (156页) 二、 影响加工精度的因素及其分析(158页) 三、 加工误差的综合分析（不要求） 四、 提高加工精度的措施（P170）
4.2 机械加工表面质量 练习2 一、 表面质量的含义 二、 对零件使用性能的影响 三、 切削表面粗糙度 四、 表面机械物理性能（不要求） 五、 磨削表面粗糙度（不要求）
（4）合理安排工艺 ，粗精分开
（5）采用合理安装 和加工方法
铣角形零件的两种安装方法
5.工件内应力引起的变形(165页) 内应力是指在没有外部载荷的情况下，存在 于工件内部的应力，又称残余应力。
影响
不稳定 恢复过程中，零件变形，破坏精度。 零件变形，影响整台机器的质量。
1) 切削力作用位置变化引起的加工误差
图4-7 163页 车细长轴，工件呈鼓形
2) 切削力大小变化引起的加工误差(误差复映)
毛坯的圆度误差△毛坯=a1-a2
引起工件圆度误差△工件=y1 -y2
且△毛坯越大，△工件越大，
由于工艺系统受力变形的变化 而使毛坯形状误差复映到加工 后工件表面的现象称为“误差 复映”。
度的方法 夹具安装法 机床控制法
1.工件; 2.车刀; 3.拉板; 4.紧固件; 5.滚柱
机械靠模
随动系统靠模
原始误差包括：
工艺系统 静误差
工艺系统 动误差
原理误差 机床几何误差 刀具几何误差
1.主轴回转误差 2.导轨误差 3.传动链误差
夹具几何误差
调整误差
安装误差
工艺系统力变形 工艺系统热变形
夹具安装调整
工件的安装误差、 夹具的位置误差等。
测量 误差
（1）量具、量仪和测量方法 本身的误差
（2）环境条件的影响 （温度、振动等）
（3）测量人员主观因素的影响 （视力、测量力大小等）
（4）正确选择和使用量具， 以保证测量精度
3.工艺系统受力变形的影响（162页）
工艺系统： 机床、夹具、 工件、刀具
定尺寸刀具
磨损后对工件尺寸或形 状精度有一定影响
尺寸误差直接影响被 加工工件的尺寸精度。
成形刀具
误差主要影响被加 工面的形状精度
5）夹具误差：
1）定位元件等零件的 制造误差。
2）装配后元件的相对 位置误差。
3）夹具在使用中工作 表面的磨损。
6）调整误差
定程机构
靠模、凸轮等，其制 造误差产生调整误差
车床上 对圆度影响较小
主轴的纯角度摆动对加工精度的影响
镗床上，刀具旋转，圆度误差大
减小主轴回转误差的措施
1.提高轴承精度。 2.提高主轴轴颈精度 3.提高轴承孔的精度、同轴度 4.减小主轴回转误差的影响。
2、机床导轨误差 导轨水平面内的直线度误差 导轨水平面内的直线度误差
以卧式车床为例
导轨平行度误差
(n=1, 0.125; n=2, 0.031; n=3, 0.0078)
解得
n=3
讨论：
➢提高工艺系统刚度，可减小误差复映系数。 ➢增加走刀次数, 可减小误差复映, 但生产率降低。 ➢提高毛坯的形状精度, 可减小误差复映。 ➢提高毛坯材料的均匀性，可减小误差复映。
3)切削过程中受力方向变化引起的加工误差 (1) 由于传动力引起的误差
机床制造 安装 磨损
机床几何误差的组成
1. 主轴回转误差 2. 导轨误差 3. 传动链误差
①机床主轴回转误差
主轴的实际回转轴线对其理 想回转轴线产生的偏移量。
主轴回转误差的基本形式
轴向窜动 纯径向跳动 纯角度摆动
②误差敏感方向159页 ③减小主轴回转误差的措施
误差敏感方向: 通过刀尖的加工表面的法向
导轨水平面内的 直线度误差， 沿误差敏感方向
导轨垂直面内的 直线度误差， 沿不敏感方向;
对于刨床等，导轨在 垂直面内的直线度误 差,沿误差敏感方向
导轨平行度误差(扭曲) 会使工件产生形状误差
减小传动链误差的措施
1.尽量缩短传动链。 2.提高制造和安装精度。 3.采用误差校正机构等。
4）刀具误差 一般刀具
原始误差沿加工 表面法向
原始误差沿加工 表面切向
R2 2 R
R2 2 R2
2
R2 2 R 2R
轴向窜动对车削加工精度的影响
对内、外圆的尺寸精度： 没有影响；
对端面与内外差。
主轴的纯径向跳动对加工精度的影响
镗床上 对圆度影响较大
图5-13 单爪拨盘传动对工件 形状误差的影响
在单爪拨盘传动下车削出来的工件产生圆度误 差，采用双爪拨盘抵消（对称）
(3) 由于夹紧力引起的加工误差 此外重力也会引起加工误差
3. 减小工艺系统受力变形的措施
（1）提高接触刚度
降低Ra; 预加载荷
（2）提高工艺系统刚度 采用中心架或跟刀架
（3）减小夹紧变形
外力：切削力、传动力、惯 性力、夹紧力、重力
刀具、工件间相对位 置被破坏
产生了加工误差
工艺系统刚度的概念 工艺系统整体抵抗变形的能力。
影响机床部件刚度的因素
①连接表面间的接触变形 ②接合面间摩擦力的影响 ③接合面间的间隙、润滑膜 图5-9 连接面之间的接触接触情况 的影响 ④薄弱零件本身的影响
整体和部件, 谁的刚度大?
4.1.1 概述
零件的加工精度
尺寸精度 形状精度 相互位置精度
获得尺寸精度的方法: 试切法 适用于单件小批生产 调整法 适用于成批及大量生产
定尺寸刀具法 适用于各种生产类型 自动控制法 适用于批量生产 主动测量法 适用于批量生产
刀尖轨迹法 获得形状精 成形刀具法
度的方法 仿形法 展成法
直接找正安装 获得位置精 划线找正安装
定义: 误差复映系数ε
以车削短圆柱工件外圆为例
工件 毛坯
一般ε<<1
n次走称为刀误后差有复映系△数， 工件＜=1△毛坯εn
例：一个工艺系统，其误差复映系数为0.25，工 件在本工序前有圆度误差0.5mm，为保证本工序 0.01mm的形状精度，本工序最少走刀几次？
解： △工件=0.5×(0.25)n≤0.01
刀具磨损
•外力作用点变化 •外力大小变化 •外力方向变化 •减小变形的措施
工艺系统内应力变形
测量误差
1. 加工原理误差（理论误差）
近似的加工方法、刀具轮廓等产生的误差。
滚齿时就有两种误差： 用阿基米德蜗杆代替渐 开线蜗杆； 滚刀切削刃数有限，滚 切出的齿轮齿形是折线。
（1）机床几何误差
机床几何误差的来源