3-1机械加工精度与获得方法
第三章机械加工精度(3.2)
若齿轮Z1有转角误差δ1，造成Z2的转角误差为： δ12＝i12δ1 传到丝杠上的转角误差为δ1n，即： Z1
Z2
δ1
δ2
δ1n=i1nδ1
δ2n=i2nδ2
………………
δn δnn=innδn
n
Zn
在任一时刻，各齿轮的转角误差反映到丝杠的总误差为：
i Σ 1 n 2 n nn j jn
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。
3. 2 工艺系统的几何误差
一、加工原理误差
加工原理误差是指由于采用了近似的加工方法、近似 的成形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。 例如滚齿用的齿轮滚刀，就有两种误差，一是为了制 造方便，采用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的 刀刃齿廓近似造形误差；二是由于滚刀切削刃数有限，切 削是不连续的，因而滚切出的齿轮齿形不是光滑的渐开线， 而是折线，见图。 成形车刀、成形铣刀也采用了近似的刀具轮廓。
• 答：孔径没有误差，有圆柱度误差。轴线 不直。因为误差敏感方向不断变化。
讨 论
若镗杆进给，即镗杆既旋转又移动（图示）， 导轨误差对加工精度有无影响？
答：不会产生孔的形状误差，但会产生孔的位 置误差。
讨
论
• 刨平面时，导轨误差对加工精度有何影 响？ • 答：产生加工表面的直线度误差、平面 度误差。
主轴回转误差在实际中多表现为漂移。 漂移是指主轴回转轴线在每一转内的每一瞬时的变动 方位和变动量都是变化的一种现象。
Ⅰ理想回转轴线
Ⅱ实际回转轴线
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 但它们对主轴回转精度的影响大小随加工方式而不同。
论机械加工及其加工精度质量技术控制
论机械加工及其加工精度质量技术控制摘要：机械加工是一项广泛应用于制造行业的工艺，其加工精度和质量对产品性能和可靠性有着重要影响。
本文旨在探讨机械加工及其加工精度质量技术的控制方法。
首先，介绍了机械加工的基本原理和常见的加工方法，包括铣削、钻孔、车削等。
随后，重点讨论了加工精度的评估与控制，涵盖了尺寸精度、形位精度以及表面质量等方面。
在技术控制方面，提出了传统加工方法的改进以及先进数控加工技术的应用，以提升加工精度和质量。
此外，还介绍了一些常用的加工工具和设备，如刀具、夹具和测量仪器，它们对加工质量的影响也得到了分析和讨论。
关键词：机械加工；几何误差；定位误差；工艺方法引言：机械加工作为制造行业的核心工艺之一，在各个领域具有广泛的应用。
随着科技的不断发展，人们对产品的要求也越来越高，尤其是在加工精度和质量方面。
因此，探究机械加工及其加工精度质量技术的控制方法具有重要的理论和实践意义。
本文将对当前机械加工的发展趋势进行分析，探讨加工精度和质量的评估与控制方法，并展望未来机械加工领域的发展潜力。
1机械加工精度的概念及内容机械加工精度是指在机械加工过程中，所得到的零件或工件与其设计要求之间的偏差程度。
精度是评价加工质量的重要指标之一，对于保证零件或工件的性能、可靠性和互换性具有至关重要的作用。
机械加工精度的内容包括以下几个方面：尺寸精度：反映了加工零件或工件尺寸与设计要求之间的偏差程度。
常见的尺寸精度指标有线性尺寸偏差、角度偏差、圆度、平面度等。
形位精度：指加工零件或工件的表面形状、轮廓及其与其他零件或工件之间的相对位置关系。
常见的形位精度指标有平行度、垂直度、同轴度、圆柱度等。
表面粗糙度：反映了加工表面的光洁度和粗糙度。
表面粗糙度对于零件或工件的摩擦、密封、润滑、光学等性能具有重要影响，常见的表面粗糙度指标有光洁度、高低差、浮动均匀度等。
位置精度：指加工零件或工件的各部分之间的相对位置关系，主要包括平面位置精度和轴向位置精度。
机械加工质量控制
机械加工质量控制机械零件的加工质量包括两个方面：加工精度和表面质量。
（一）加工精度的概念加工精度就是指加工后的零件在形状、尺寸、表面相互边线等方面与理想零件的合乎程度。
它由尺寸精度、形状精度和边线精度共同组成。
尺寸精度：指加工后零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想尺寸之间的符合程度。
形状精度：指加工后零件表面本身的实际形状与理想零件表面形状之间的符合程度。
边线精度：指加工后零件各表面之间的实际边线与理想零件各表面之间的边线的合乎程度。
（二）机械加工精度获得的方法1．尺寸精度的赢得方法1）试切法这是一种通过试切工件—测量—比较—调整刀具—再试切—……再调整，直至获得要求的尺寸的方法。
2）调整法就是按试切不好的工件尺寸、标准件或对刀块等调整确认刀具相对工件定位基准的精确边线，并在维持此精确边线维持不变的条件下，对一批工件展开加工的方法。
3）定尺寸刀具法在加工过程中采用具有一定尺寸的刀具或组合刀具，以保证被加工零件尺寸精度的一种方法。
4）自动控制法通过由测量装置、切削装置和焊接机构以及控制系统共同组成的掌控加工系统，把加工过程中的尺寸测量、刀具调整和焊接加工等工作自动顺利完成，从而赢得所建议的尺寸精度的一种加工方法。
2．形状精度的获得方法机械加工中赢得一定形状表面的方法可以概括为以下三种。
1）轨迹法此法利用刀具的运动轨迹形成要求的表面几何形状。
刀尖的运动轨迹取决于刀具与工件的相对运动，即成形运动。
用这种方法赢得的形状精度依赖于机床的成形运动精度。
2）成形法此法利用成形刀具代替普通刀具来获得要求的几何形状的表面。
机床的某些成形运动被成形刀具的刀刃所取代，从而简化了机床结构，提高了生产效率。
用这种方法赢得的表面形状精度既依赖于刀刃的形状精度，又离不开机床成形运动的精度。
3）范成法零件表面的几何形状是在刀具与工件的啮合运动中，由刀刃的包络面形成的。
因而刀刃必须是被加工表面的共扼曲面，成形运动间必须保持确定的速比关系，加工齿轮常用此种方法。
加工精度
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工件回转(车削)的情况: ①工件回转在1处： R1 = R － A ②工件回转在2处： R2 = R ③工件回转在3处： R3 = R + A ④工件回转在4处： R4 = R D1-3= R1+R2=2R D2-4= 2R = D1-3
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工件孔轴心线
α
主轴回转轴心线
主要影响工件的形状精度
垂直误差
两者比较
R y 400Rz
结论:普通机床导轨水平误差比垂直误差对加 工误差影响大得多。（此例两者相差400倍）
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误差敏感方向— 对加工误差影响大的加工表面的法线方向。 平面磨床误差敏感方向为
导轨垂直误差。
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2）主轴误差
主轴回转误差
—主轴实际回转中心的瞬时位置 与理想位置的最大偏差。 一般把主轴误差分解为三种独立运动形式: ①纯轴向窜动△x ②纯径向移动△r ③纯角度摆动△α
机械加工质量
1 机械加工质量的基本概念 2 机械加工精度 3 机械加工表面质量
机械加工质量
1 机械加工质量的基本概念
机器零件的加工质量决定了机器的： 1.性能 2.质量 3.寿命 机器产品加工质量的内容： 1.加工精度 2.加工表面质量
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机器产品加工质量要求越来越高（近30年） 加工精度 （普通）从0.01mm →0.005mm （精密）从1μm → 0.02μm (超精密）从0.1μm →0.001μm 加工表面质量粗糙度方面已获得小于 0.0005μ m的粗糙度。 加工质量与设备、工艺方法、工艺措施有关。
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（4）工艺系统受力变形 工艺系统在加工过程中受: ①切削力; ②惯性力； ③重力； ④夹紧力 力作用→产生工艺系统变形→加工误差
机械零件加工精度测量技术及相关问题阐述
《装备维修技术》2021年第9期机械零件加工精度测量技术及相关问题阐述魏炳亨（齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）摘 要：在开展零件加工的过程中，需要着重的强调加工精度在整个工作中的重要性。
一般来讲，使用了较高的精度测量技术之后，能够在一定程度上保障零件生产质量的稳定提升，对于整个生产工作的顺利开展也能够产生一定的积极作用。
为此，在今后的工作中，需要相关的工作人员掌握科学的技术，并能够根据实际的生产状况选择合适的技术，从而有效的提高加工测量的准确性。
由此可见：研究机械零件加工精度测量技术及相关的问题具有积极的社会意义。
关键词：机械零件、加工精度、测量技术引言：在现代化工业不断发展的过程中，人们对各种机械加工精度的要求越来越高。
为此，如何选择合适的加工工艺，保障相关工作的顺利开展便成为了许多人重点关注的问题。
在机械零件的生产过程中，为了有效的提高其精度，需要相关的工作人员加强对各种测量技术的合理运用。
根据不同的生产状况，选择合适的工艺，在最大程度上保障零件精度的稳定提升。
1、机械零件加工精度影响因素 在开展机械零件的加工工作中，可能会受到多种因素的影响。
为此，在实际的工作中，需要相关的工作人员严格的控制各种影响的因素，在最大程度上避免外界环境产生的影响。
一般来讲，在开展零件加工精度测量的工作中，主要包含了以下三个方面的原因。
首先，是在加工工艺系统的几何精度方面产生的影响。
在现阶段的加工工艺生产活动中，主要包括了机床、刀具、夹具和零件等多重的系统和部件构成。
在进行工艺系统的研究中发现：其中影响最大的便是加工原理方面产生的误差。
这种影响主要产生在零件表面的加工工作中。
一般来讲，在进行某种特定形状的刀具加工的过程中，经常的会因为一些测量的数据产生偏差。
因其不能够准确的精确到具体的数据，往往会导致实际的数据产生一定的偏差，对于后期工作的顺利开展产生着一定的影响。
其次，在受力变形方面的影响。
一般来讲，在进行实际的零件加工的过程中，其或多或少会受到夹紧力、切削力、重力等方面的影响，对于整个工艺系统的运行产生一定的影响。
机械加工质量
（4）调整误差 机械加工过程中的每一道工序都要进行各种各样 的调整工作，由于调整不可能绝对准确，因此必 然会产生误差，这些误差称为调整误差。
2、工艺系统的受力变形 （1）工艺系统的刚度 机械加工过程中，工艺系统在切削力、传动力、惯
性力、夹紧力、重力等外力的作用下，各环节将 产生相应的变形，使刀具和工件间已调整好的正 确位置关系遭到破坏而造成加工误差。例如，在 车床上车削细长轴时，工件在切削力的作用下会 发生变形，使加工出的工件出现两头细中间粗的 腰鼓形
第七章 机械加工质量
尺寸精度
机械加工精度
形状精度
加 工 质 量
表面质量
位置精度 表面粗糙度
表面层的物理、力学性能
第一节 概述 一、机械加工精度 1、机械加工精度的概念
所谓机械加工精度，是指零件在加工后的几何 参数（尺寸大小、几何形状、表面间的相互位 置）的实际值与理论值相符合的程度。符合程 度高，加工精度也高；反之则加工精度低。机 械加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精 度三项内容，三者有联系，也有区别。
3）定尺寸刀具法 用具有一定形状和尺寸精度的刀 具进行加工，使加工表面达到要求的形状和尺寸的 加工方法。如用钻头、铰刀、键槽铣刀等刀具的加 工即为定尺寸刀具法。定尺寸刀具法生产率较高， 加工精度较稳定，广泛的应用于各种生产类型。 4）自动控制法 把测量装置、进给装置和控制机构 组成一个自动加工系统，使加工过程中的尺寸测量、 刀具的补偿和切削加工一系列工作自动完成，从而 自动获得所要求的尺寸精度的加工方法。该方法生 产率高，加工精度稳定，劳动强度低，适应于批量 生产。
原始误差主要来自两方面：一方面是在加工前就存 在的工艺系统本身的误差（几何误差），包括加 工原理误差，机床、夹具、刀具的制造误差，工 件的安装误差，工艺系统的调整误差等；另一方 面是加工过程中工艺系统的受力变形、受热变形、 工件残余应力引起的变形和刀具的磨损等引起的 误差，以及加工后因内应力引起的变形和测量引 起的误差等。
机械制造工艺学第5章机械加工精度
用。
§5.2 机械加工精度的获得方法
5.2.1 尺寸精度的获得方法
在加工中，获得尺寸精度的方法主要有下述四种：
1. 试切法——是指操作工人在每一工步或走刀前进行 对刀，然后试切出很少一部分加工表面，测量其尺寸 是否满足要求，若不满足，则再适当调整，再试切，
再测量，直到被加工尺寸达到精度要求为止，再切削
值得注意的是，不同方向的原始误差对加工误差的
影响程度是不同。当原始误差与工序尺寸方向一致时， 原始误差对加工精度影响最大。
这是分析加工精度问题时的一个重要概念。
在三角形0AA′中，有如下关系：
ΔY2＝R2－R02＝(R0＋ΔR)2－R02＝2R0ΔR＋ΔR2
刀尖在Y方向上的位移引起Leabharlann 径的加工误差为：P =πm
因π为无理数，而车床交换齿轮齿数是有限的，不可
能得到精确值，必然导致工件导程误差。这是因近似
速比的成形运动所引起的加工原理误差。
注意：采用近似加工原理，一定会产生加工误差，
但是它确保了加工的可能性，并在保证一定加工精度
的前提下，可简化加工过程，简化机床、刀具的结构， 提高生产率、降低制造成本；
(1) 机械加工精度的获得方法；
(2) 工艺系统原始误差对机械加工精度的影响及控制；
(3) 加工过程中工艺系统原始误差对机械加工精度的影
响及控制； (4) 加工总误差分析与估算； (5) 保证和提高机械加工精度的主要途径。
2．机械加工精度的研究方法 1) 单因素分析法——通过分析计算或实验测试等方法， 研究某一确定因素对加工精度的影响，主要分析单项 原始误差对加工精度影响的变化规律。一般不考虑其 它因素的同时作用。
机械加工精度及其控制
由于轴承内、外圈或轴瓦很薄，受力后容易变形，因此与 之相配合的轴颈或箱体支承孔的圆度误差，会使轴承圈或轴 瓦发生变形而产生圆度误差。与轴承圈端面配合的零件如轴 肩、过渡套、袖承端盖、螺母等的有关端面，如果有平面度 误差或与主轴回转轴线不垂直，会使轴承圈滚道倾斜，造成 主轴回转轴线的径向、轴向漂移。箱体前后支承孔、主轴前 后支承轴颈的同轴度会使轴承内外圈滚道相对倾斜，同样也 会引起主轴回转轴线的漂移。
工件齿轮
滚刀 包络线
7
二 、 调整误差
1、试切法 （图a）：
用于单件小批生产
➢测量误差。 ➢机床进给机构的位移误差。
2、调整法（图b）：
用于大批大量生产 ➢定程机构误差。 ➢样件或样板误差。 ➢测量有限试件造成的误差。
a）
b）
试切法与调整法
8
三 、机床误差
（一）机床导轨导向误差
1、导轨导向精度及其对加工精度的影响 ➢ 导轨导向精度：
z1 = 64
z3 = z4 = 23
z2 = 16 zn-1 = 1 zn = 96 d
z5 = z6 = 23
b
c
f
ic
a
z7 = z8 = 16
e
齿轮机床传动链
30
2、 提高传动精度措施 ➢ 缩短传动链长度 ➢ 提高末端元件的制造精度与安装精度 ➢传动比小，尤其是传动链末端传动副的传动比小，因 此采用降速传动保证传动精度的重要原则 ➢ 采用校正装置对传动误差进行补偿
19
★ 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y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。
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1.获得尺寸精度的方法
（1）试切法：试切-测量-调整-再试切-……（单件小批量）
（2）调整法：预先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并 在一批零件的加工过程中保持此位置不变，以保持被加工零件尺 寸的加工方法。（大批量生产）
（3）定尺寸刀具法：用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部分 的尺寸的加工方法。（孔，槽和成形表面的加工）
1)一次装夹获得法：一次装夹，加工多个表面
2)多次装夹获得法：
a) 直接装夹法：车床上用三爪卡盘装夹外圆，加工与之同轴 的孔。
b) 找正装夹法：车床上用四爪卡盘通过找正装夹外圆，加工 与之同轴度要求很高的孔。
c) 夹具装夹法 ：通过夹具来确定和保证工件与刀具切削刃口 成形运动之间的准确位置，从而保证加工表面与定位基准 面之间位置精度的加工方法。
方法：
➢分析计算法：分析加工误差可能是哪一个或哪几个主要原 始误差所引起的，找出原始误差与加工误差之间的关系， 估算加工误差的大小，再通过试验测试来加以验证。
➢统计分析法：对工件的几何参数进行测量，用数理统计方 法对测试数据进行分析处理，找出加工误差的规律和性质， 进而控制加工质量。
6
三 获得机械加工精度的方法
第一节 机械加工精度与获得方法
一 机械加工精度的基本概念 1.加工精度
加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、
形状及各表面相互位置等参数）与理想几何参数的符合程 度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。
理想几何参数
➢表面——绝对平面、圆柱面等
；
➢位置——绝对平行、垂直、同
轴等；
➢尺寸——位于公差带中心。
2.加工误差
加工误差是指零件加工后的实际几何参数对 理想几何参数的偏离程度，所以，加工误差的大 小反映了加工精度的高低。
实际加工时不可能也没有必要把零件做得与理想零 件完全一致，而总会有一定的偏差，即加工误差。只要 这些误差在规定的范围内，即能满足机器使用性能的要 求。
华中科技大学机械科学与工 程学院熊良山制作 尺寸、形状和相互位置精度的关系
➢ 零件的的加工精度包括：尺寸精度、形状精度和相互位置精 度，三者之间是既有区别又有联系的。
➢ 形状公差应限制在位置公差之内，而位置误差又要限制在尺 寸公差之内。
➢ 例如：为保证轴颈的直径尺寸精度，则轴颈的圆度误差不应 超出直径的尺寸公差。当尺寸精度要求高时，相应的位置、 形状精度也要求高。
4
独立原则是处理形位公差和尺寸公差关系的基本原
本章提要
机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。 机器零件的加工质量一般用机械加工精度和加工表 面质量两个重要指标表示，它的高低将直接影响整 台机器的使用性能和寿命。本章研究机械加工精度 的问题。
本章讨论的内容有机械加工精度的基本概念、影 响加工精度的因素、加工误差的综合分析及提高加 工精度的途径四个方面。
批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证被加工尺 寸的方法。 ➢ 应用：广泛用于各类半自动、自动机床和自动线上，适用 于成批、大量的生产。
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定尺寸刀具法 ➢ 定义：用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位尺寸的
方法，如铰孔、拉孔和攻螺纹等。 ➢ 特点：这种方法的加工精度，主要决定于刀具的制造、
刃磨质量和切削用量。其优点是生产率较高，但刀具制 造较复杂，常用于孔、螺纹和成形表面的加工。
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自动控制法 这种方法是用度量装置、进给机构和控制系统构成加工过
程的自动循环，即自动完成加工中的切削、度量、补偿调整等 一系列的工作，当工件达到要求的尺寸时，机床自动退刀，停 止加工。
10
2.获得形状精度的方法
➢成形刀具法: 加工精度主要取决于刀 刃的形状精度。 ➢轨迹法: 加工精度则与机床的精度关系密切。例如，车
（4）自动控制法：在加工过程中，通过由尺寸测量装置、动力
进给装置和控制机构等组成的自动控制系统，自动完成工件尺寸
的测量、刀具的补偿调整和切削加工等一系列动作，当工件达到
要尺寸精度的一种加工方法。（数控机床）
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调整法 ➢ 定义：先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一
则，即尺寸精度和形位精度按照使用要求分别满足；在 一般情况下，尺寸精度高，其形状和位置精度也高；通 常，零件的形状误差约占相应尺寸公差的30％～50％； 位置误差约为尺寸公差的65％～85％。
二 研究机械加工精度的目的和方法
目的：了解机械加工工艺的基本理论，分析各种工艺因素对 加工精度的影响及其规律，从而找出减小加工误差、提高加 工精度和效率的工艺途径。
削圆柱类零件时，其圆度、圆柱度等形状精度，主要决 定于主轴的回转精度、导轨的导向精度以及主轴回转轴 心线与导轨之间的相互位置精度。 ➢展成法: 常用于各种齿轮加工，其形状精度与刀具精度 以及机床传动精度有关。
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3.获得位置精度的方法
华中科技大学机械科学与工 程学院熊良山制作
零件的相互位置精度，主要由机床精度、夹具精度和工件的 装夹精度来保证。