1）定位误差； 2）刀具导向（对刀）误差； 3）夹紧误差； 4）夹具制造误差； 5）夹具安装误差； ……
➢ 通常要求定位误差和夹具 制造误差不大于工件相应公 差的1/3。
L±0.05
φ10
F7 k6
Z
φ6F7
H7
g6
Y
钻径向孔的夹具
§2.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响
工艺系统的 刚度
工艺系统受 力变形对加工 精度的影响 误差复映现 象及误差复映 系数 机床部件 的刚度
flash
试切法与调整法
三、机床误差
◆ 机床误差的产生：制造、安装、磨损三个时期
◆ 机床误差分为以下三方面： ➢机床导轨导向误差 ➢机床主轴回转误差 ➢传动链的传动误差
三、 机床误差
导轨导向误差
◎导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差
◎包括：导轨在水平面内的直线度，导轨在垂直面内的
直线度，前后导轨平行度（扭曲），导轨与主轴回转轴
a）
b）
止推轴承端面误差对主轴轴向窜
动的影响
flash
三、机床误差
◆ 主轴回转误差的测量
★ 传统测量方法存在问题： ➢包含心轴、锥孔误差在内 ➢非运动状态。
★ 准确测量方法
传统测量方法
flash
a) 主轴回转误差测量法 b)
1 — 摆动盘 2，4 — 传感器 3 — 精密测球 5 — 放大器 6 — 示波器
三、 机床误差
★ 主轴倾角摆动对加工精度的影响
➢ 主轴轴线倾角摆动轨迹为圆锥
各径向截面内轴心做偏心量 不同的偏心运动，无论车削 还是镗削都能获得一个正圆 锥。
➢ 主轴轴线在某一平面内倾角 摆动，其频率与主轴转速相同
对加工精度的影响原理与径向圆跳动的相同：车削时获 得圆柱；镗孔时由于各径向截面摆动幅值不同得到长轴 不同的椭圆
1、单因素分析法
分析研究某一个或某几个因素对加工精度的影响。 通常分析、计算、测试、实验，得出单因素与加工误差 间的关系。
2、统计分析法
以生产一批工件的实例结果为基础，运用数理统计方法 进行数据处理。用以控制工艺过程的正常进行，当发生质 量问题时可以从中判断误差性质，找出误差出现的规律。
实际生产中，两种方法常常结合应用。先用统计分析法 寻找误差的出现规律，初步判断加工误差的可能原因，再 适用单因素法分析，试验，以便迅速有效地找出影响加工 精度的主要原因。
线的平行度（或垂直度）等。
ΔX
◆ 导轨导向误差对加工精度的影响
D
X
➢ 导轨水平面内的直线度误差,
误差敏感方向,影响显著幻灯片 8 ΔR
δ
➢ 导轨垂直面内的直线度误差,
误差非敏感方向,影响小
α
Y
➢ 导轨扭曲对加工精度的影响,
影响显著
B
R H H
B
flash
导轨扭曲引起的加工误差
三、 机床误差
一、 基本概念
工艺系统刚度
在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比
k Fp y
式中 k—工艺系统刚度； Fp—吃刀抗力； y— 工 艺 系 统 位 移
（切削合力作用下的位 移）。
一、 基本概念
工艺系统刚度计算
工艺系统受力变形等于工艺系统各组成部分受力变形之迭
加。由此可导出工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度
例2：用阿基米德蜗杆滚刀 滚切渐开线齿轮
h
S
空间曲面数控加工
二、 调整误差
试切法（图 a）
➢测量误差。
➢试切时与正式切削时切削厚度 不同造成的误差。
➢机床进给机构的位移误差。
调整法（图 b）
➢定程机构误差。 ➢样件或样板误差。 ➢测量有限试件造成的误差。 ➢和试切法有关的误差。
a） flash
b）
➢ 两者关系： 两者从不同角度来评定加工零件的几何参数。
加工精度的高低是由加工误差的小大来表示的，保证 和提高加工精度实际上就是限制和减小加工误差。
一、机械加工精度与加工质量
➢ 加工精度的合理制定：
一般加工精度越高则加工成本相对越高，生 产效率则相对越低。因此设计人员应根据零件的 使用要求，合理规定零件的加工精度；工艺人员 则根据设计要求和生产条件采用适当的工艺方法 以保证加工误差不超过允许范围，并尽量提高生 产率和降低生产成本。
三、 机床误差
◆ 影响主轴回转精度的主要因素
★ 滑动轴承
➢车床—— 轴径不圆引起车 床主轴向跳动（注意其频率 特性）
➢镗床—— 轴承孔不圆引起 镗床主轴径向跳动
BA
轴径不圆引起车床主轴径 向跳动
➢静压轴承 —— 对轴承孔 或轴径圆度误差起均化作用
轴承孔不圆引起镗床主轴径 flash 向跳动
三、 机床误差
之间的关系：
1 1 1 1 1 k k jc k jj kd kg
式中
k — 工艺系统刚度；
kjc — 机床刚度； kjj — 夹具刚度； kd — 刀具刚度； kg — 工件刚度。
二、 工艺系统刚度对加工精度的影响
切削力作用点位置变化引起工件形状误差
◆ 机床变形引起的加工误差
ytj ΔX
yz
ΔφΣ
A1
A2
Ai
φn a)
ω1 ω2
ωi ω（频率） b)
传动链误差的频谱分析
四、刀具误差
刀具误差
➢定尺寸刀具 （钻头、拉刀 等）尺寸误差 影响加工尺寸 误差
➢成形刀具和 展成刀具形状 误差影响加工 形状误差
➢刀具磨损影 响加工尺寸误 差或形状误差
五、夹具误差
夹具误差
➢ 夹具误差影响加工位置精度。 ➢ 与夹具有关的影响位置误差因 素包括：
FB
X
Fp
L
变形随受力点变化规律
二、工艺系统刚度对加工精度的影响
➢ 工件加工后成鞍形 ◆ 工件变形引起的加工误差
Yg
Fp 3 E
J
L
X 2
L
X
2
式中 Yg —— 工件变形； E —— 工件材料弹性模量； J —— 工件截面惯性矩； Fp，L，X —— 含义同前。
➢ 由于工件变形，使工件加 工后成鼓形
式中 R —— 刀尖回转半径； φ—— 主轴转角。
e
显然，上式为一椭圆。
径向跳动对镗孔精度影响
三、 机床误差
★ 主轴径向圆跳动对加工精度的影响（车外圆）
仍考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐 直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖 运动轨迹接近于正圆。
◎ 思考：主轴回转中心在X
表层加工硬化 表层金相组织变化 表层残余应力
加工质量包含的内容
一、机械加工精度与加工质量
➢ 加工精度： 零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近
程度。符合程度越高，加工精度越高，实际生产中零 件不可能与理想的要求完全符合。
➢ 加工误差： 指加工后的实际几何参数（尺寸，形状和表面
间的相互位置）对理想几何参数的偏离程度，从保证 产品使用性能分析允许有一定的加工误差。
ywz
Yjc
Fp
1 LX ktj L
2
1 kwz
X L
2
1 kdj
式中
yjc —— 机床总变形；
A′
Fp —— 吃刀抗力；
ktj —— 机床前顶尖处刚度；
kwz —— 机床后顶尖处刚度； A
kdj —— 机床刀架刚度；
FA
L —— 工件全长；
X ——刀尖至工件左端距离。
B′
C
B
C′
§2.2 工艺系统的几何精度 对加工精度的影响
本节内容
加工的原理误差 调整误差 机床误差 夹具误差 刀具误差
一、加工原理误差
加工原理误差
加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀 刃轮廓进行加工而产生的误差。
例1：在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件
S 8Rh
式中 R ——球头刀半径； h ——允许的残留高度。
三、 机床误差
机床传动误差
◆ 机床传动误差对加工精度的影响 以齿轮机床传动链为例：
n
k j j
j 1
n j 1
kj
sin
1 kj
nt
j
式中 Δφ∑ — 传动链末端元件转角误差 z1 = 64
； kj — 第j 个传动元件的误差传递 z3 = z4 = 23
系数，表明第j个传动元件对末端元件 转角误差影响程度，其数值等于该元件
a）径向圆跳动 b）端面圆跳动
c）倾角摆动
主轴回转误差基本形式
flash
三、 机床误差
◆ 主轴回转误差对加工精度的影响 ★ 主轴径向圆跳动对加工精度的影响（镗孔） 考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐 直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀 尖的坐标值为：
X (R e) cos Y R sin
机械制造工艺学
第二章 机械加工精度及控制 §2.1 概 述
机械加工精度 影响机械加工精度的
原始误差及分类 误差的敏感方向 研究加工精度方法
加工质量内容
尺寸精度
加工精度 形状精度
位置精度
（通常形状误差限制在位置公差内，位 置公差限制在尺寸公差内）
表面质量
表面几何形状精度 表面缺陷层
表面粗糙度 波度 纹理方向 伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）
原始 误差
与工艺过程有关的 原始误差(动误差)
原理误差
定位误差 调整误差 刀具误差
工件相对于刀具静止状态下 的误差
夹具误差 机床误差
主轴回转误差 工件相对于
导轨导向误差 刀具运动状
传动误差
态下的误差
工艺系统受力变形（包括夹紧变形）