第五章机械加工质量分析与控制.pptx
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机械加工质量及其控制PPT课件
3）导轨间的平行度误差对加工精度的影响
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响
（一）机床的几何误差
（3）传动链误差
传动链误差：是指传动链始末两端传动
元件相对运动的误差。对于某些表面的加工，如 车螺纹、滚齿和插齿等，为了保证工件的精度， 要求工件和刀具间的运动必须有准确的速比关系。 当传动链中的各传动元件（如齿轮、蜗轮、蜗杆 等）存在制造误差、装配误差和磨损，会破坏正 确运动关系，影响刀具与工件间相对运动的正确 性使工件产生误差。一般用传动链末端元件的转 角误差来衡量。机床传动链误差是影响表面加工 精度的主要原因之一。提高传动元件的制造精度 和装配精度，减少传动件数，均可减小传动链误 差。
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 （一）机床的几何误差
（2）导轨误差
1） 导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响
导轨在水平面内有直线度误差Δy时，在导轨全长上刀具相 对于工件的正确位置将产生Δy的偏移量，使工件半径产生 ΔR=Δy的误差。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被 加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上，对加工精度的影 响最大。
误差的敏感方向： 加工误差对加工精度影响最大的方向， 为误差的敏感方向。当原始误差方向恰为加工表面法线方向时， 引起的加工误差为最大；而当原始误差的方向恰为加工表面的
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 （一）机床的几何误差 （2）导轨误差
2）导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响
加工误差的大小表示了加工精度的高低。生产实际中 用控制加工误差的方法来保证加工精度。
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响
（一）机床的几何误差
（3）传动链误差
传动链误差：是指传动链始末两端传动
元件相对运动的误差。对于某些表面的加工，如 车螺纹、滚齿和插齿等，为了保证工件的精度， 要求工件和刀具间的运动必须有准确的速比关系。 当传动链中的各传动元件（如齿轮、蜗轮、蜗杆 等）存在制造误差、装配误差和磨损，会破坏正 确运动关系，影响刀具与工件间相对运动的正确 性使工件产生误差。一般用传动链末端元件的转 角误差来衡量。机床传动链误差是影响表面加工 精度的主要原因之一。提高传动元件的制造精度 和装配精度，减少传动件数，均可减小传动链误 差。
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 （一）机床的几何误差
（2）导轨误差
1） 导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响
导轨在水平面内有直线度误差Δy时，在导轨全长上刀具相 对于工件的正确位置将产生Δy的偏移量，使工件半径产生 ΔR=Δy的误差。导轨在水平面内的直线度误差将直接反映在被 加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上，对加工精度的影 响最大。
误差的敏感方向： 加工误差对加工精度影响最大的方向， 为误差的敏感方向。当原始误差方向恰为加工表面法线方向时， 引起的加工误差为最大；而当原始误差的方向恰为加工表面的
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第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响 （一）机床的几何误差 （2）导轨误差
2）导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响
加工误差的大小表示了加工精度的高低。生产实际中 用控制加工误差的方法来保证加工精度。
机械制造质量分析与控制.ppt
(2)成形刀具 (如成形车刀、成形铣刀、模数 铣刀等)的形状误差
(3)展成刀具 (如齿轮滚动、插齿刀、花键滚 刀等)切削刃的形状及有关尺寸，以及其安装、调 整不正确
(4)一般刀具 (如普通车刀、单刃镗刀、面铣 刀、刨刀等)的制造误差
3.夹具
夹具的作用是使工件相 对于刀具和机床具有正确的 位置，因此夹具的制造误差 对工件的加工精度 (特别是 位置精度) 有很大影响。
5. (1)由于工艺系统刚度变化引起的误差
图5-18 车削外圆时工艺 系统受力变形对加工精度 的影响
5. (2)由于切削力变化引起的误差
在加工过程中，由于工件的加工余量发生变 化、工件材质不均等因素引起的切削力变化，使 工艺系统变形发生变化，从而产生加工误差。
图5-19 毛坯形状误差的复映
5. (3)由于夹紧变形引起的误差
实际加工不可能把零件做得与理想零件完全 一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实 际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加 工误差。
2.加工经济精度
图5-2 加工成本与加工误差之间的关系
3.原始误差
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺 系统 (简称工艺系统) 会有各种各样的误差产生，这 些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同 的方式 (或扩大、或缩小) 反映为工件的加工误差。 工艺系统的误差是“因”，是根源；工件的加工误差 是 “果”，是表现；因此，我们把工艺系统的误差 称为原始误差。
1.机床的几何误差
加工中刀具相对于工件的成形运动一般 都是通过机床完成的，因此，工件的加工精 度在很大程度上取决于机床的精度。机床制 造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴 回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的 磨损将使机床工作精度下降。
(3)展成刀具 (如齿轮滚动、插齿刀、花键滚 刀等)切削刃的形状及有关尺寸，以及其安装、调 整不正确
(4)一般刀具 (如普通车刀、单刃镗刀、面铣 刀、刨刀等)的制造误差
3.夹具
夹具的作用是使工件相 对于刀具和机床具有正确的 位置，因此夹具的制造误差 对工件的加工精度 (特别是 位置精度) 有很大影响。
5. (1)由于工艺系统刚度变化引起的误差
图5-18 车削外圆时工艺 系统受力变形对加工精度 的影响
5. (2)由于切削力变化引起的误差
在加工过程中，由于工件的加工余量发生变 化、工件材质不均等因素引起的切削力变化，使 工艺系统变形发生变化，从而产生加工误差。
图5-19 毛坯形状误差的复映
5. (3)由于夹紧变形引起的误差
实际加工不可能把零件做得与理想零件完全 一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实 际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加 工误差。
2.加工经济精度
图5-2 加工成本与加工误差之间的关系
3.原始误差
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺 系统 (简称工艺系统) 会有各种各样的误差产生，这 些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同 的方式 (或扩大、或缩小) 反映为工件的加工误差。 工艺系统的误差是“因”，是根源；工件的加工误差 是 “果”，是表现；因此，我们把工艺系统的误差 称为原始误差。
1.机床的几何误差
加工中刀具相对于工件的成形运动一般 都是通过机床完成的，因此，工件的加工精 度在很大程度上取决于机床的精度。机床制 造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴 回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的 磨损将使机床工作精度下降。
机械加工质量及其控制培训教材(PPT 122页)
镗床：主轴受力方向不断改变，故主要取决于主轴轴承孔的形 状精度。
主轴径向跳动 将会造成什么
加工误差？
28
② 轴向窜动
滑动轴承主轴的轴向窜动量取决于止推（承载）轴承副 中端面与主轴轴线垂直度较高者
影响滚动轴承主轴轴向窜动的主要 因素有：
滚道与轴线的垂直度 滚动体形状误差（轴向间隙变化） 尺寸一致性（承载不均而降低刚度）
基本成形运动 （回转、直线）
成形运动法 相互位置关系 （几何关系） 均准确
保证形 状精度 的条件
速度关系 （运动关系）
非成形运动法 足够的检测精度
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机械制造新技术：
数控（Numerical Control—NC）技术 加工中心（MC） 工业机器人（Industrial Robot）技术 自适应控制机床（Adaptive Control Machine Tools） 计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing－CAM） 计算机数控机床（Computerized Numerical Control－CNC）
若粗糙度值过小，可能增加制造成本，且可能破坏润滑油膜，造成干摩擦。
加工表面硬化到一定程度能使耐磨性有所提高，但硬化过 度反会使结晶组织出现过度变形，甚至产生裂纹或剥落，使磨损 加剧，使耐磨性降低 。
10
（2）影响疲劳强度
交变载荷作用时，表面粗糙度、划痕及微裂纹等均会引起 应力集中，从而降低疲劳强度。
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机械制造新技术：
可变制造系统 柔性制造单元 数字化制造 无人化机械制造厂
现阶段：
生物加工的纯铜微齿轮
互联网技术的迅猛发展（e-制造、网络控制、 分子开关）
工业生产追求更大的投入产出经济效益
机械加工质量分析与控制
第5章机械加工质量分析与控制机械加工精度产品质量是企业的生命线按现代质量观它包括设计质量、制造质量和服务质量零件制造质量是保证产品质量的基础一、加工精度的基本概念加工质量指标分加工精度和加工表面质量加工精度指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符的程度。
符合程度愈高，加工精度愈高。
实际值与理想值之差称为加工误差。
常用加工误差的大小来评价加工精度的高低加工误差越小，加工精度越高➢零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高➢获得加工精度的方法（1）获得尺寸精度的方法1）试切法用于单件小批生产2）调整法用于成批大量生产3）定尺寸刀具法生产率高，刀具制造复杂4）自动控制法切削测量补偿调整（2）获得形状精度的方法1）轨迹法利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状2）成形刀具法由刀刃的形状形成工件表面形状3）展成法由切削刃包络面形成工件表面形状（3）获得相互位置精度的方法主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证本章学习目的：了解各种因素对加工精度的影响规律，找出提高加工精度的途径，以保证零件的加工质量。
二、影响加工精度的因素1.原始误差零件加工的误差是由于工件与刀具在切削过程中相互位置发生变动而造成。
工件和刀具安装在夹具和机床上，工件、刀具、夹具、机床构成了一个完整的工艺系统。
工艺系统的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为原始误差。
原始误差加工前误差加工中误差加工后误差调整误差机床误差刀具制造误差夹具误差加工原理误差工件装夹误差工艺系统受力变形刀具磨损残余应力引起变形测量误差工艺系统热变形２.工艺系统的几何误差（1）加工原理误差近似的成形运动或刃形所产生的误差，多为形状误差（2）机床的误差1）主轴回转误差①主轴回转误差概念主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量三种基本形式：a. 纯径向跳动b.纯角度摆动c.轴向窜动②影响主轴回转精度的主要因素轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，各段轴颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等。
机械加工质量分析与控制课件
质量评估方法的优势
能够全面了解机械加工过程和产品的质量情况，找出影响质量的因素并 采取相应的措施进行改进，提高加工过程的稳定性和产品质量的可靠性。
PART 03
机械加工质量控制技术
加工参数优化
切削参数优化
根据工件材料、刀具材料和加工 条件，选择合适的切削速度、进 给速度和切削深度，以提高加工 效率和加工质量。
案例二：某生产线上的加工质量控制
总结词
通过引入自动化检测设备和加工监控系统，确保生产线上的产品质量稳定。
详细描述
某生产线在加工过程中，产品质量不稳定，合格率波动较大。为了解决这一问题， 引入了先进的自动化检测设备和加工监控系统。这些设备可以实时监测加工过程 中的各项参数，及时发现并纠正异常，确保产品质量稳定。
精细化检验标准
制定更加精细化的检验标准和方法，提高检 验的准确性和可靠性，确保机械加工质量符 合要求。
全过程质量控制模式
全过程质量追溯
建立全过程的质量追溯体系，对机械加工过程中的每一个 环节进行记录和追溯，便于质量问题的定位和解决。
01
全过程监控与评估
对机械加工全过程进行实时监控和评估， 及时发现和解决潜在的质量问题，确保 加工质量的稳定性和可靠性。
自动化检测与修正
利用机器视觉和自动化检测技术，实现机械加工零件的自动检测和 误差修正，提高加工精度和一致性。
精细化质量控制标准
精细化工艺参数控制
对机械加工过程中的各项工艺参数进行精细 化控制，确保工艺参数的稳定性和准确性， 提高加工质量。
精细化材料质量控制
加强材料采购、存储和使用等环节的管理，确保材 料质量的稳定性和可靠性，降低因材料问题导致的 质量风险。
加工误差补偿
误差建模
能够全面了解机械加工过程和产品的质量情况，找出影响质量的因素并 采取相应的措施进行改进，提高加工过程的稳定性和产品质量的可靠性。
PART 03
机械加工质量控制技术
加工参数优化
切削参数优化
根据工件材料、刀具材料和加工 条件，选择合适的切削速度、进 给速度和切削深度，以提高加工 效率和加工质量。
案例二：某生产线上的加工质量控制
总结词
通过引入自动化检测设备和加工监控系统，确保生产线上的产品质量稳定。
详细描述
某生产线在加工过程中，产品质量不稳定，合格率波动较大。为了解决这一问题， 引入了先进的自动化检测设备和加工监控系统。这些设备可以实时监测加工过程 中的各项参数，及时发现并纠正异常，确保产品质量稳定。
精细化检验标准
制定更加精细化的检验标准和方法，提高检 验的准确性和可靠性，确保机械加工质量符 合要求。
全过程质量控制模式
全过程质量追溯
建立全过程的质量追溯体系，对机械加工过程中的每一个 环节进行记录和追溯，便于质量问题的定位和解决。
01
全过程监控与评估
对机械加工全过程进行实时监控和评估， 及时发现和解决潜在的质量问题，确保 加工质量的稳定性和可靠性。
自动化检测与修正
利用机器视觉和自动化检测技术，实现机械加工零件的自动检测和 误差修正，提高加工精度和一致性。
精细化质量控制标准
精细化工艺参数控制
对机械加工过程中的各项工艺参数进行精细 化控制，确保工艺参数的稳定性和准确性， 提高加工质量。
精细化材料质量控制
加强材料采购、存储和使用等环节的管理，确保材 料质量的稳定性和可靠性，降低因材料问题导致的 质量风险。
加工误差补偿
误差建模
机械加工质量分析及控制培训课件
质量控制计划（QCP）：制定质量控制计划，明确质量控制点、控制方法、控制标准等
质量检验（QC）：对产品或服务进行检验，确保其符合质量要求
质量改进（QI）：持续改进产品质量和服务质量，提高客户满意度和竞争力
质量管理实践
制定质量标准：明确质量要求和检验方法
质量控制：对生产过程进行监控，确保产品质量符合要求
质量检测方法
目视检测：通过肉眼观察零件表面，判断是否存在缺陷
非接触式检测：使用激光扫描、超声波等方法，检测零件内部缺陷
破坏性检测：通过破坏零件，如切割、拉伸等，检测零件的力学性能和疲劳性能
测量仪器检测：使用卡尺、千分尺等测量仪器，测量零件尺寸和形位公差
质量影响因素
材料质量：材料的物理、化学和机械性能
01
加工工艺：加工方法、工艺参数和设备精度
02
操作人员：操作技能、经验和责任心
03
环境因素：温度、湿度、振动和噪音等
04
2
机械加工质量控制
控制方法
制定质量标准：明确加工质量要求，制定相应的质量标准
过程控制：对加工过程进行实时监控，确保加工质量符合标准
质量检测：对加工后的产品进行质量检测，确保质量合格
质量改进：持续改进生产工艺，提高产品质量
质量培训：对员工进行质量管理培训，提高质量意识
01
02
03
04
谢谢
结果：质量得到改善，生产效率提高
问题分析
加工精度不足：加工过程中出现误差，导致产品精度达不到要求
表面粗糙度不佳：加工过程中产生的表面粗糙度不符合要求
尺寸误差：加工过程中产生的尺寸误差不符合要求
形位误差：加工过程中产生的形位误差不符合要求
材料缺陷：材料本身存在缺陷，影响加工质量
(汇总)机械加工质量及控制.ppt
现阶段：
生物加工的纯铜微齿轮
互联网技术的迅猛开展〔e-制造、网 络控制、分子开关〕
工业生产追求更大的投入产出经济效 益
智能制造〔IMT〕、并行1801工.h0， 程〔CE〕、
21
三、影响位置精度的主要因素与控制
采用成形运动法时，位置精度的获得与装夹方式有关
一次装夹： 如在龙门铣床、加工中心上加工箱体零件
1801.h0，
35
〔3〕成形运动之间的相互关系精度
① 成形运动间位置关系的影响与控制
车削时：
刀具与工件回转轴 线在zx面内不平行
d2x
圆柱面成 为圆锥面
刀具与工件回转轴线 在空间交错不平行
刀具直线运动与工件 回转轴线不垂直
1801.h0，
r0
d 2r Hy2 r0
圆柱面成 为双曲面
z d tan
1〕导轨误差形式及其影响
以车床为例，导轨误差可能引起工件的截面尺寸变化， 且影响轴向形状：
Δx Δx
导轨在水平面内的 直线度Δx
D2x
1801.h0，
误差敏感方向 32
〔2〕 机床直线运动精度
主要取决于机床导轨的导向精度，也和导 轨装配质量和不均匀磨损有关。
1〕导轨误差形式及其影响
以车床为例，导轨误差可能引起工件的截面尺寸变化， 且影响轴向形状：
3．位置精度的获得方法
一次装夹法 多次装夹法
与机床几何精度有关 直接装夹 效率高，精度低 找正装夹 高精度，小批 夹具装夹 效率高，精度可满足要求
非成形运动法
位置精度要求极高时采用 与检测精度密切相关
1801.h0，
8
5.1.3 机械加工外表质量及其对机器使用性能的 影响
1. 机械加工外表质量的含义
生物加工的纯铜微齿轮
互联网技术的迅猛开展〔e-制造、网 络控制、分子开关〕
工业生产追求更大的投入产出经济效 益
智能制造〔IMT〕、并行1801工.h0， 程〔CE〕、
21
三、影响位置精度的主要因素与控制
采用成形运动法时，位置精度的获得与装夹方式有关
一次装夹： 如在龙门铣床、加工中心上加工箱体零件
1801.h0，
35
〔3〕成形运动之间的相互关系精度
① 成形运动间位置关系的影响与控制
车削时：
刀具与工件回转轴 线在zx面内不平行
d2x
圆柱面成 为圆锥面
刀具与工件回转轴线 在空间交错不平行
刀具直线运动与工件 回转轴线不垂直
1801.h0，
r0
d 2r Hy2 r0
圆柱面成 为双曲面
z d tan
1〕导轨误差形式及其影响
以车床为例，导轨误差可能引起工件的截面尺寸变化， 且影响轴向形状：
Δx Δx
导轨在水平面内的 直线度Δx
D2x
1801.h0，
误差敏感方向 32
〔2〕 机床直线运动精度
主要取决于机床导轨的导向精度，也和导 轨装配质量和不均匀磨损有关。
1〕导轨误差形式及其影响
以车床为例，导轨误差可能引起工件的截面尺寸变化， 且影响轴向形状：
3．位置精度的获得方法
一次装夹法 多次装夹法
与机床几何精度有关 直接装夹 效率高，精度低 找正装夹 高精度，小批 夹具装夹 效率高，精度可满足要求
非成形运动法
位置精度要求极高时采用 与检测精度密切相关
1801.h0，
8
5.1.3 机械加工外表质量及其对机器使用性能的 影响
1. 机械加工外表质量的含义
机械加工质量分析与控制
机械加工过程中的主要影响因素
设备因素
设备的精度、刚性和稳定性，设备的维修保养情 况等都对产品的加工质量有影响。
工艺因素
加工工艺的可靠性，工艺参数的选择等都会对产 品的加工质量有直接影响。
材料因素
材料的原始质量，不同材料的加工性质和加工难 度等也会对产品的加工质量产生影响。
操作因素
工人的熟练程度，对工艺和设备的掌握程度等也 会影响产品的加工质量。
机械加工质量分析与控制
欢迎来到本次关于机械加工质量分析与控制的演示。本演示将带你深入了解 机械加工质量的定义，重要性和控制方法。
加工质量的定义
1 精度与表面质量
机械加工产生的产品质量一般包括精度及表面质量两个方面，两者均需达到规定的质量 标准。
2 功能与可靠性
产品的加工质量应该能够保证产品的功能和可靠新校正参数、更换工艺材料 更换合适的刀具、使用更好的 切削液 维护设备、加强操作培训
结论与展望
本次演示深入探讨了机械加工质量的定义、重要性，影响因素以及分析和控制方法。未来，借助先进的技术手 段和不断创新的精神，我们有信心有效提升机械加工质量的水平。
加工质量分析方法
1
质量统计学
通过质量统计学方法掌握产品加工质量的相关数据分布和规律。
2
成像技术
运用光学或其他成像技术，分析产品表面缺陷，测量产品形貌尺寸等。
3
性能测试
通过性能测试等方法对产品的力学性能、工作寿命等进行分析评价。
加工质量控制方法
过程控制
通过加强对加工过程各环节的控 制，保证从加工投入到产出的整 个过程中产品的加工质量。
工具检查
自动化技术
定期检查设备及工具的磨损情况， 调整设备及工具对产品的加工效 果，以确保产品加工质量。
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第 5 章 机械加工质量分析与控制
市场竞争的核心是产品，而质量是产品参与激烈市场竞争的重要 因素，产品的质量是指用户对产品的满意程度；用现代的质量观 看，它包括产品的设计质量、制造质量和服务质量。设计质量主 要是指所设计的产品与用户（顾客）的期望之间的符合程度；制 造质量是指产品的制造与设计的符合程度；服务质量是指售前服 务、售后培训、维修及安装等。在激烈的市场竞争中，为了使企 业获得和保持良好的经济效益，必须实施全面质量管理。其中产 品的制造质量主要与零件的制造质量、产品的装配质量有关。零 件的制造质量是保证产品质量的基础
❖ 5.1 机械加工精度 ❖ 5.2 机械加工表面质量 ❖ 思考题与练习
❖5.1 机械加工精度
5.1.1 加工精度的基本概念 5.1.2 影响加工精度的因素
原始误差 工艺系统的几何误差 工艺系统的受力变形 工艺系统的热变形 工件应力引起的变形
5.1.3 加工误差的统计分析 5.1.4 提高加工精度的途径
图5-3a
图5-3b
滚动轴承
与轴承本身的精度有关，很大程度上又与配合件的精度有关。如 主轴轴颈与支撑座孔各自的圆度误差、波度和同轴度，止推面或 轴肩与回转轴线的垂直度、滚道的圆度、波度，滚动体的圆度误 差和尺寸误差等，如图5-4所示
图5-4 滚动轴承的几何误差
机床导轨误差
导轨是机床上确定各主要部件相对位置关系及运 动的基准
图5-6 卧式车床导轨垂 直面内直线度误差对工件 加工精度的影响
图5-7 卧式车床导轨扭曲 对工件加工精度的影响
机床传动链误差
定义：指机床内联系传动链始末两端传动元件间相
对运动的误差 在螺纹加工、展成法加工中，由于要求机床传动链保
证刀具与工件之间具有准确的速比关系，故机床传动 链误差对加工精度影响很大
加工原理误差
定义：采用了近似的成形运动或近似的切削刃形状
所产生的加工误差
理论上为了获得设计规定的零件加工表面，要求切削
刃完全符合理论曲线形状，刀具和工件之间必须保持 准确的运动关系。但在实际生产中为了简化机床或刀 具的设计和制造，降低生产成本，提高生产率，允许 在保证零件加工精度的前提下采用近似加工原理
➢基准不重合误差
基准：用来确定零件上几何要素之间的几何关系所依据的
点、线、面
设计基准：在零件图上用来确定某一表面的尺寸、位置所
依据的基准
工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后
的尺寸、位置所依据的基准 理论上要求工序基准应与设计基准重合，加工工件时，须
选择工件上若干几何要素作为加工（或测量）时的定位基 准（或测量基准），如所选的定位基准（或测量基准）与 设计基准不重合时，就会产生基准不重合误差，它等于定 位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量， 且只在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工时不会 产生
5.1.1 加工精度的基本概念
加工精度 零件在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
加工后零件的实际几何参数（尺寸、形状 和位置）对理想几何参数的偏差程度 零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度、位 置精度三方面
原始误差
工艺系统：零件的机械加工是在工艺系统中
❖ 对一般刀具（如车刀、镗刀、铣 刀等），其制造精度对工件加工 精度没有直接影响，但这一类刀 具耐用度低，易磨损
夹具的几何误差
❖夹具的作用：
保证加工时工件在刀具和机床之间具有正确的位置， 故夹具的几何误差对工件的尺寸精度和位置精度影响 很大
❖夹具几何误差的内容：
夹具的制造误差 主要是指组成夹具的定位元件、刀具导向元件、分度 夹具的安装误差 机构、夹具体等的制造误差、安装误差及使用中的磨损
影响主轴回转精度的主要因素
影响主轴回转精度的主要因素有：轴承本 身的误差、轴承的间隙、主轴各段轴径同 轴度误差、轴承之间的同轴度误差及主轴 系统的刚度和热变形等
滑动轴承 滚动轴承
滑动轴承
车床（图5-3a）—— 轴径不圆引起车床主轴向跳 动（注意其频率特性）
镗床（图5-3b）—— 轴承孔不圆引起镗床主轴径 向跳动
导轨的误差将直接影响加工精度 车床及磨床导轨精度要求有三个方面：在水平面
内的直线度；在垂直面内的直线度；前后导轨的 平行度（扭曲）
（1） 导轨在水平面内的直线度误差:图5-5所示 （2） 导轨在垂直面内的直线度误差:图5-6所示 （3） 前后导轨的平行度误差（扭曲）:图5-7所示
图5-5 卧式车床导轨直线度误差
主轴回转误的漂移
❖基本形式：
径向跳动：实际 回转轴线始终平 行于理想回转轴 线，在一个平面 内作等幅的跳动
轴向跳动：实 际回转轴线始 终沿理想回转 轴线作等幅的 窜动
角度摆动：实际 回转轴线与理想 回转轴线始终成 一倾斜角，在一 个平面上作等幅 摆动，且交点位 置不变
进行的，机床、夹具、刀具和工件组成了一个 完整的工艺系统
定义：工艺系统的误差称为原始误差 工艺系统的原始误差根据产生的阶段不同，
可归纳如图5-1所示
工艺系统的几何误差
加工原理误差 机床的误差 主轴回转误差 ❖ 主轴回转误差的概念 ❖ 影响主轴回转精度的主要因素 机床导轨误差 机床传动链误差 刀具的几何误差 夹具的几何误差 定位误差
刀具的几何误差
❖ 采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、 键槽铣刀、镗刀块、圆拉刀等） 加工时，刀具的尺寸精度直接影 响工件的尺寸精度
❖ 采用成形刀具（如成形车刀、成 形铣刀、成形砂轮等）加工时， 刀具的形状精度将直接影响工件 的形状精度
❖ 采用展成刀具（如齿轮滚刀、花 键滚刀、插齿刀等）加工时，刀 具切削刃的几何形状误差会影响 工件的加工精度
定位误差
❖ 定义：工件采用调整法加工时因定位不准确而 引起的尺寸或位置的最大变动量
❖ 定位误差的来源： ➢ 基准不重合误差 ➢ 定位副制造不准确误差 ❖ 定位误差是基准不重合误差和定位副制造不准
确误差综合作用的结果，由于这两项误差的方 向有可能不在同一个方向，故定位误差等于基 准不重合误差与定位副制造不准确误差的矢量 和
市场竞争的核心是产品，而质量是产品参与激烈市场竞争的重要 因素，产品的质量是指用户对产品的满意程度；用现代的质量观 看，它包括产品的设计质量、制造质量和服务质量。设计质量主 要是指所设计的产品与用户（顾客）的期望之间的符合程度；制 造质量是指产品的制造与设计的符合程度；服务质量是指售前服 务、售后培训、维修及安装等。在激烈的市场竞争中，为了使企 业获得和保持良好的经济效益，必须实施全面质量管理。其中产 品的制造质量主要与零件的制造质量、产品的装配质量有关。零 件的制造质量是保证产品质量的基础
❖ 5.1 机械加工精度 ❖ 5.2 机械加工表面质量 ❖ 思考题与练习
❖5.1 机械加工精度
5.1.1 加工精度的基本概念 5.1.2 影响加工精度的因素
原始误差 工艺系统的几何误差 工艺系统的受力变形 工艺系统的热变形 工件应力引起的变形
5.1.3 加工误差的统计分析 5.1.4 提高加工精度的途径
图5-3a
图5-3b
滚动轴承
与轴承本身的精度有关，很大程度上又与配合件的精度有关。如 主轴轴颈与支撑座孔各自的圆度误差、波度和同轴度，止推面或 轴肩与回转轴线的垂直度、滚道的圆度、波度，滚动体的圆度误 差和尺寸误差等，如图5-4所示
图5-4 滚动轴承的几何误差
机床导轨误差
导轨是机床上确定各主要部件相对位置关系及运 动的基准
图5-6 卧式车床导轨垂 直面内直线度误差对工件 加工精度的影响
图5-7 卧式车床导轨扭曲 对工件加工精度的影响
机床传动链误差
定义：指机床内联系传动链始末两端传动元件间相
对运动的误差 在螺纹加工、展成法加工中，由于要求机床传动链保
证刀具与工件之间具有准确的速比关系，故机床传动 链误差对加工精度影响很大
加工原理误差
定义：采用了近似的成形运动或近似的切削刃形状
所产生的加工误差
理论上为了获得设计规定的零件加工表面，要求切削
刃完全符合理论曲线形状，刀具和工件之间必须保持 准确的运动关系。但在实际生产中为了简化机床或刀 具的设计和制造，降低生产成本，提高生产率，允许 在保证零件加工精度的前提下采用近似加工原理
➢基准不重合误差
基准：用来确定零件上几何要素之间的几何关系所依据的
点、线、面
设计基准：在零件图上用来确定某一表面的尺寸、位置所
依据的基准
工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后
的尺寸、位置所依据的基准 理论上要求工序基准应与设计基准重合，加工工件时，须
选择工件上若干几何要素作为加工（或测量）时的定位基 准（或测量基准），如所选的定位基准（或测量基准）与 设计基准不重合时，就会产生基准不重合误差，它等于定 位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量， 且只在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工时不会 产生
5.1.1 加工精度的基本概念
加工精度 零件在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
加工后零件的实际几何参数（尺寸、形状 和位置）对理想几何参数的偏差程度 零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度、位 置精度三方面
原始误差
工艺系统：零件的机械加工是在工艺系统中
❖ 对一般刀具（如车刀、镗刀、铣 刀等），其制造精度对工件加工 精度没有直接影响，但这一类刀 具耐用度低，易磨损
夹具的几何误差
❖夹具的作用：
保证加工时工件在刀具和机床之间具有正确的位置， 故夹具的几何误差对工件的尺寸精度和位置精度影响 很大
❖夹具几何误差的内容：
夹具的制造误差 主要是指组成夹具的定位元件、刀具导向元件、分度 夹具的安装误差 机构、夹具体等的制造误差、安装误差及使用中的磨损
影响主轴回转精度的主要因素
影响主轴回转精度的主要因素有：轴承本 身的误差、轴承的间隙、主轴各段轴径同 轴度误差、轴承之间的同轴度误差及主轴 系统的刚度和热变形等
滑动轴承 滚动轴承
滑动轴承
车床（图5-3a）—— 轴径不圆引起车床主轴向跳 动（注意其频率特性）
镗床（图5-3b）—— 轴承孔不圆引起镗床主轴径 向跳动
导轨的误差将直接影响加工精度 车床及磨床导轨精度要求有三个方面：在水平面
内的直线度；在垂直面内的直线度；前后导轨的 平行度（扭曲）
（1） 导轨在水平面内的直线度误差:图5-5所示 （2） 导轨在垂直面内的直线度误差:图5-6所示 （3） 前后导轨的平行度误差（扭曲）:图5-7所示
图5-5 卧式车床导轨直线度误差
主轴回转误的漂移
❖基本形式：
径向跳动：实际 回转轴线始终平 行于理想回转轴 线，在一个平面 内作等幅的跳动
轴向跳动：实 际回转轴线始 终沿理想回转 轴线作等幅的 窜动
角度摆动：实际 回转轴线与理想 回转轴线始终成 一倾斜角，在一 个平面上作等幅 摆动，且交点位 置不变
进行的，机床、夹具、刀具和工件组成了一个 完整的工艺系统
定义：工艺系统的误差称为原始误差 工艺系统的原始误差根据产生的阶段不同，
可归纳如图5-1所示
工艺系统的几何误差
加工原理误差 机床的误差 主轴回转误差 ❖ 主轴回转误差的概念 ❖ 影响主轴回转精度的主要因素 机床导轨误差 机床传动链误差 刀具的几何误差 夹具的几何误差 定位误差
刀具的几何误差
❖ 采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、 键槽铣刀、镗刀块、圆拉刀等） 加工时，刀具的尺寸精度直接影 响工件的尺寸精度
❖ 采用成形刀具（如成形车刀、成 形铣刀、成形砂轮等）加工时， 刀具的形状精度将直接影响工件 的形状精度
❖ 采用展成刀具（如齿轮滚刀、花 键滚刀、插齿刀等）加工时，刀 具切削刃的几何形状误差会影响 工件的加工精度
定位误差
❖ 定义：工件采用调整法加工时因定位不准确而 引起的尺寸或位置的最大变动量
❖ 定位误差的来源： ➢ 基准不重合误差 ➢ 定位副制造不准确误差 ❖ 定位误差是基准不重合误差和定位副制造不准
确误差综合作用的结果，由于这两项误差的方 向有可能不在同一个方向，故定位误差等于基 准不重合误差与定位副制造不准确误差的矢量 和