成形运动法
轨迹法
工件表面的生线（母线和 导线）均由轨迹运动生成
成型法
工件的一条生线通过刀刃的 形状直接获得
成形运动法
相切法
工件的一条生线是刀刃运动 轨迹的包络线
范成法/展成法
其工件的一条生线也是刀 刃运动轨迹的包络线，且 包络线需通过刀具与工件 之间的范成运动来生成
4.1 机械加工质量概述
机械加工精度的获得方法
4.2 机械加工精度的影响因素
概念：机械加工工艺系统
加工过程中，由机床、夹具、刀具、量具和工 件构成的封闭系统称为机械加工工艺系统
4.2 机械加工精度的影响因素
工艺系统原始误差
原始误差
零件未加工前 机床误差
工艺系统本身 所具有的误差
夹具误差 刀具误差
工艺系统 静误差
与加工过程无关
端面加工（车、镗）
平面度误差 端面相对于内外圆的垂直度误差
螺纹加工：螺距误差
а
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
主轴回转误差对加工精度的影响
主轴角度摆动
主轴角度摆动对加工误差的影响与主轴径向跳动对
加工误差的影响相似，主要区别在于主轴的角度摆
动不仅影响工件加工表面的圆度误差，而且影响工
4.1 机械加工质量概述
机械加工精度的获得方法
位置精度
（1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对
于工件的成形运动位置关系保证； （2）多次装夹获得法
通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准 面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度 （3）非成形运动法
人工修整，反复检测、加工
不同方向的原始误差，对加 工误差的影响程度不同。
当原始误差与工序尺寸方向 一致时，原始误差对加工精 度的影响最大。
△y
A’’
R
Ro
A’
O
A
x
△x
y 例：车削加工，工件回转轴线O， 刀尖正确位置A
4.2 机械加工精度的影响因素
△y
误差敏感方向
A’’
刀尖由A移至A’或A’’导
致的工件半径上的误差
相互位置误差
波度：介于宏观几何形状误差与
微观表面粗糙度之间的几何形状
误差
微观 表面粗糙度
材料性能方面 变质层（力学性能及金相组织变化）
4.1 机械加工质量概述
➢ 零件加工表面的粗糙度和波度
波度：波长，波高H
4.1 机械加工质量概述
机械加工质量的内涵
尺寸误差
加工质量
几何方面
试切+测量+调整 ➢效率低，对操作者水平要求高 ➢单件、小批生产或高精度零件加工
调整法
试切好工件/标准样件+对刀装置 成批、大量生产
4.1 机械加工质量概述
机械加工精度的获得方法
形状精度
（1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成 形运动 例：轨迹法、展成法、相切法和成形刀具法
（2）非成形运动法：通过表面形状检验，人工修整 加工
应力变质层
构成
厚度
污染层、化合物层、物理化学吸附层、 8m 异物嵌入层（积屑瘤碎片、磨粒嵌入）
非晶体层、微细结晶层、位错密度升 高层、孪晶层、便面合金化层、纤维 化层、相变层、再结晶层
几十至 几百微 米
残余应力层
成因 外界因素
切削力引起塑 性变形
4.1 机械加工质量概述
加工精度及加工误差
零件加工后实际几何参数（尺寸、形状和各表 面间相互位置）与理想几何参数（形状、位置 无误差，尺寸位于零件图纸规定的公差带中心） 的 符合 程度 加工精度
△=0
△≠0
n
n
若只有一个端面滚道存在误差，对端面 跳动影响很小；只有当两个滚道端面均 存在误差时，才会引起较大的跳动量
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
主轴轴向窜动的主要原因----
滚动轴承：
止推轴承两个滚道与轴线的垂直度误差 滚动体的形状误差和尺寸一致性
滑动轴承：
主轴轴颈的轴向承载面或主轴轴承的承载端面与主 轴回转轴线之间的垂直度误差
形状精度
（1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成 形运动 例：轨迹法、展成法、相切法和成形刀具法
（2）非成形运动法：通过表面形状检验，人工修整 加工 例：样板加工 效率低，但当零件形状精度要求很高（高于机 床设备所能提供的成形运动精度）时采用
4.1 机械加工质量概述
机械加工精度的获得方法
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
主轴回转误差对加工精度的影响
考虑误差敏感方向
主轴径向跳动
回转面加工：圆度误差
n
eg：车床上车外圆、镗孔
镗床上镗孔
平面加工：平面度误差
n
eg：卧式铣床上铣平面
△
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
主轴回转误差对加工精度的影响
△
主轴轴向窜动
4.2 机械加工精度的影响因素
误差的敏感方向
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
学习要点：
掌握机床主轴回转精度的概念及对加工精 度的影响，了解主轴回转误差产生的原因 及提高主轴回转精度的措施；
掌握机床导轨导向精度的概念及对加工精 度的影响，掌握机床成形运动之间的位置 关系精度及其对加工精度的影响，了解提 高这些精度的措施。
工艺系统的受力变形和受热变形占有突出的位置，学习者 应了解这些误差因素是如何影响加工误差的。 在影响机械加工表面质量的诸多因素中，切削用量、刀具 几何角度以及工件、刀具材料等起重要作用，学习者应了 解这些因素对加工表面质量的影响规律。 应学会分析加工误差产生的物理原因，从而找出控制加工 误差的方法。同时还应学会运用统计学方法对加工误差进 行统计分析，以从加工误差的统计特征，确定出加工误差 的变化规律及可能采取的控制方法。
A
4.1 机械加工质量概述 B
机械加工精度的获得方法
尺寸精度
（1）试切法 （2）调整法 （3）定尺寸刀具法
零件加工表面尺寸由刀具确定，孔（钻、扩、铰）；键 槽（键槽铣刀）；成形刀具（成型表面）
（4）自动控制法
数控加工（尺寸测量装置+进给机构+控制装置加工过程 中的尺寸测量+刀具补偿调整）
试切法
位置精度
（1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对
于工件的成形运动位置关系保证； （2）多次装夹获得法
通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准 面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度 （3）非成形运动法
人工修整，反复检测、加工
4.1 机械加工质量概述
➢ 一次装夹获得法
车床上一次安装车外圆和端面，则端面相对于 外圆表面的垂直度由车床横向溜板运动轨迹与 车床主轴回转中心线的垂直度来保证
件加工表面的圆柱度误差
△圆柱
△圆柱
△圆
只有圆柱度误差，没有圆度误差
既有圆柱度误差，又有圆度误差
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
直线运动精度
机床的直线运动精度主要是指导轨的导向精度
导轨制造精度 导轨在水平面内的直线度 导轨在垂直面内的直线度 双导轨在垂直方向的平行度
导轨与工作台之间的接触精度
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
机床几何原始误差
n
基本成形运动自身误差
主轴回转误差 直线进给运动误差
成形运动之间的相对误差
纵向进给与主轴轴线不平行 纵向、横向进给不垂直
f
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
机床主轴回转精度
主 轴
n
O
✓ 机床主轴作回转运动时， 在任一截面上若只有一点O 的速度为零，则该点为主轴 的回转中心。
不符合 程度 加工误差
符合程度高，加工精度高； 加工精度高，加工误差小。
形状误差应限制在形状公差之内； 位置误差应限制在位置公差范围之内。
如不作特殊说明，零件的形状误差和位置误差不应大于零件 尺寸公差的二分之一。如对零件的形状误差或位置误差有特 别要求，应在尺寸公差之外另加标注。
如图所示夹具底板零件，其顶面于底面之间的距离尺寸为 自由公差，但其顶面对底面的平行度误差要求很高，需特 别加以标注。
△x
d 2x
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
➢ 导轨在垂直面内有直线度误差△y
刀尖相对于工件回转轴线在加工表面的切线
方向（加工误差非敏感方向）产生位移；
✓由于主轴回转误差， 回转中心的位置时刻 变动，为瞬时回转中 心。
✓主轴回转精度高低， 以规定测量截面内，主 轴瞬时回转中心相对于 其平均位置来衡量
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
主轴回转误差 ---- 三种形式
举例……
举例……
4.3 机床几何误差及其对加工精度的 影响
➢ 举例：采用滑动轴承时主轴径向跳动分析
误差敏感方向
刀刃的加工表面的法向）称为误差 敏感方向。
当原始误差的方向在加工表面法线 方向时，引起的加工误差最大。
△y
A’’
x
R
R
Ro
y 2 2R
A A' A A''
当原始误差的方向在加工表面切线 方向时，引起的加工误差最小，可 以忽略不计
R
Ro
A’
O
A
x
△x
y 例：车削加工，工件回转轴线O， 刀尖正确位置A
4.1 机械加工质量概述
学习要点：
掌握机械加工质量和加工精度的概念 熟知尺寸精度、形状精度和位置精度的获
得方法 了解表面质量对零件使用性能的影响。
4.1 机械加工质量概述
机械加工质量的内涵
机械加工后最外层表面与周围环境界面的几何形状误差ຫໍສະໝຸດ 尺寸误差加工质量