加工精度概述及加工原理误差和调整误差
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。
制造工艺机械加工精度
a y y Ha
BH
B
一般：
车床： H 1 ~ 2
B 23
磨床：
H B
1
对零件精度的影响不容忽视
3. 传动链精度
以车螺纹为例，说明传动链精度对工件加工精度的影响： 如图所示：
P工 i P丝 i z1 z3
z2 z4
对上式微分：
dP工 i dP丝 P丝 di 工件导程误差可表示为： P工 i P丝 P丝 i
2. 机床导轨误差对工件精度的影响：
b. 水平面内直线度误差的影响
由于刀尖相对于工件回转轴线 在加工表面径向方向的变化属 敏感方向，故其对零件的形状 精度影响很大。
R' y
2. 机床导轨误差对工件精度的影响：
c. 导轨之间垂直方向的平行度误差的影响
tg a , sin y
B
H
很小， tg sin
二．误差的分类：
系统误差
常值系统误差
误差的性质
变值系统误差
随机误差
① 随机误差有大有小它们对称分布于 尺寸分布中心的左右。
y
1
(xx)2
e 22
2
X
② 距尺寸分布中心越近的随机误差出 现的可能性越大。
6σ
③ 随机误差在一定范围内分布。
第二节 加工原理误差对零件加工精度的影响
一．近似刀具加工所造成的误差 二．由于采用近似的加工运动方法所造成的误差
一般刀具如：车刀、立铣刀等，主要靠调整刀具位置来保证加工 尺寸，其制造精度不会影响加工尺寸精度。但刀具的磨损将对工 件的加工精度产生影响。
a.
初期磨损阶段：
NB
L L1
B
b. 正常磨损阶段：
NB
工艺系统原始误差对加工精度的影响
工艺系统原始误差对加工精度的影响1、加工原理误差加工原理误差是指采纳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，一般多为外形误差。
如：用阿基米德蜗杆滚刀切削渐开线齿轮；在数控机床上用直线插补或圆弧插补方法加工简单曲面；在一般公制丝杠的车床上加工英制螺纹等，都会由于加工原理误差造成零件的加工表面外形误差。
在实际生产中，采纳理论上完全精确的方法进行加工往往会使机床的结构简单，刀具的制造困难，加工的效率降低。
而采纳近似加工方法，则经常可使工艺装备简洁化，生产成本降低，故在满意产品精度要求的前提下，原理误差的存在是允许的。
2、调整误差生产中常采纳的刀具调整方法主要有：按标准样块或对刀块（导套）调整刀具及按试切一个工件后的实测尺寸调整刀具。
按标准样块或对刀块（导套）调整刀具时，影响刀具调整精度的主要因素有标准样件本身的尺寸误差，刀块（导套）相对工件定位元件之间的位置尺寸误差，刀具调整时的目测误差，切削加工时刀具相对于工件加工表面的弹性退让和行程挡块的受力变形等。
按试切一个工件后的实测尺寸调整刀具时，虽可避开上述一些因素的影响，但对于一批零件，可能导致由于进给机构的重复定位误差和按试切一个工件尺寸调整刀具的不精确性，引起加工后这一批零件尺寸分散和分布中心位置的偏离。
为进一步提高对一批工件尺寸分布中心位置推断的精确性，可采纳多试切几个工件（如n个）取平均值的方法。
按多次重复测量原理，由于推断不准而引起的刀具调整误差，试切1个时,△p=3σ（σ为加工误差的标准差）；试切n个时，可下降到。
此外，机床微量进给误差（爬行）也是影响调整精度的重要因素。
3、机床误差在工艺系统中，机床是为切削加工供应运动和动力的，机床原有误差对加工精度的影响最为显著，也最为简单，其内容将在4.3节介绍。
4、刀具误差采纳定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、圆孔拉刀等）时，刀具的尺寸直接影响工件的尺寸精度。
采纳展成刀具（如齿轮滚刀、插齿刀等）加工时，刀具切削刃的几何外形及有关尺寸误差也会影响工件的加工精度。
机械加工质量分析报告
现以卧式车床为例，说明导轨误差是怎样影响工件 的加工精度的。
（1）导轨在水平面内直线度误差的影响
当导轨在水平面内的直线度误差为△y时,引起工件在 半径方向的误差为（图4－9）：
△R=△y
由此可见：床身导轨在水平面内如果有直线度误差，使工件 在纵向截面和横向截面内分别产生形状误差和尺寸误差。
第四章 机械加工质量分析与控制
第一节 机械加工精度概 述
优质、高产、低消耗是企业发展的必由之路。 优质就是高的产品质量。 高产就是生产效率高。 低消耗就是成本低。 产品的质量与零件的加工质量、产品的装配质 量密切相关，而零件的加工质量是保证产品质量的 基础。它包括零件的加工精度和表面质量两方面。 零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和相 互位置精度。
•轴向窜动 •径向跳动 •角度摆动
机床几何误差
机床导轨误差
•水平面内直线度 •垂直面内直线度 •前后导轨的平行度
机床传动链误差
•内联传动链始末两 端传动元件间相对 运动误差
1、机床导轨误差
机床导轨是机床中确定某些主要部件相对位置的 基准，也是某些主要部件的运动基准。
机床导轨误差的基本形式
•水平面内的直线度 •垂直面内的直线度 •前后导轨的平行度
Z1 δ1 δ1n=i1nδ1
Z2 δ2 δ2n=i2nδ2
………………
Zn δn δnn=innδn 在任一时刻，各齿轮的转角误差反映到丝杠的总误差为：
n
Σ 1n 2n nn ji jn j 1
（3）减少传动链误差的措施
1）尽量缩短传动链。 2）提高传动件的制造和安装精度，尤其是末端 零件的精度。 3）尽可能采用降速运动，且传动比最小的一级 传动件应在最后。 4）消除传动链中齿轮副的间隙。 5）采用误差校正机构
加工精度与加工误差基本知识.
加工精度与加工误差基本知识1 概述1.1 加工精度与加工误差加工精度是指零件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。
实际加工不可能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。
1.2 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。
工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
1.3 研究机械加工精度的方法研究机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。
2 工艺系统集合误差2.1 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。
2.1.1 主轴回转误差机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。
主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。
它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。
产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。
但它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同。
产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。
不同的加工方法，主轴回转误差所引起的的加工误差也不同。
在车床上加工外圆和内孔时，主轴径向回转误差可以引起工件的圆度和圆柱度误差，但对加工工件端面则无直接影响。
机械制造技术基础 第五章 机械加工精度 课后答案
1.什么是加工精度和加工误差？两者含义有何异同？加工精度都包括哪些方面？答：加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想零件的几何参数相符合的程度。
加工误差是指零件加工后的实际几何参数与理想零件的几何参数偏离程度。
它们都是和理想零件的比较结果，但加工精度考虑是符合程度，而加工误差考虑的是偏离程度。
加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度。
2.获得零件尺寸精度、形状精度和位置精度的方法有哪些？答：获得零件尺寸精度的方法（1）试切法。
（2）调整法。
（3）定尺寸精度法。
（4）自动控制法。
获得形状精度的方法（1）轨迹法。
（2）成形法。
（3）展成法。
获得位置精度的方法（1）多次装夹加工时，依靠夹具的正确定位。
（2）工件一次装夹多个表面时，依靠机床的精度来保证。
3.影响加工精度的因素有哪些？答：1）原理误差。
2）安装误差。
3）测量误差和调整误差。
4）机床、夹具、刀具的制造精度和磨损。
5）机床、夹具、刀具、工件的受力变形。
6）机床、刀具、工件的受热变形。
4.何谓“原理误差”？它对零件加工的精度有何影响？答：原理误差是因利用近似加工原理或近似的刀具切削刃形状而产生的误差。
5.什么是主轴回转精度？其对加工精度有哪些影响？6.普通车床主轴前端锥孔或三爪卡盘夹爪的定心表面，出现过大的径向跳动时，常在刀架上安装内圆磨头进行自磨自的修磨加工，修磨后的定心表面，其径向跳动量确实大为减小，试问：（1）修磨后是否提高了主轴回转精度？为什么？（2）在机床主轴存在几何偏心的情况下，以精车过的轴套工件的外圈定位来精车轴套内孔时，会产生怎样的加工误差？7.提高机床主轴回转精度有哪些途径？在实际生产中转移主轴回转误差常用的工艺方法有哪些？8.何谓误差敏感方向？试举例说明导轨误差在不同机床上的误差敏感方向？9.。
第八、九讲加工精度
δ
①在水平面内的直线度（以卧式车床为例）
Δ1将直接反映在工件加工表面法线方向（误差敏感方向）
上，误差ΔR =Δ1 ，对加工精度影响最大。 刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。
②
在垂直面内的直线度
Δ２对工件的尺寸和形状误差影响比Δ1小得多。
对卧式车床 ΔR ≈Δ22/D 若设 Δ2= 0.1mm,D=40mm， 则ΔR =0.00025mm，影响可忽略不计。 而对平面磨床、龙门刨床，误差敏感方向为垂直方向， 误差将直接反映在工件上。
二、调整误差 调整是指使刀具切削刃与工件定位基准间 在从切削开始到切削终了都保持正确的相对位 置。主要包括机床调整、夹具调整、刀具调整。 （一）试切法调整 1.测量误差 1）定义：量具本身的精度、测量方法或使用 条件下的误差。无法精确保证刀具、夹具等调 整位置精确所引起的误差。 2）产生原因：量具量仪制造误差及磨损，环 境温度，读数误差，施力不当引起量具量仪变 形等。
导轨在垂直面内的直线度的特殊情况为斜坡 状，加工的工件轴向形状为鞍形。
◆ 4）影响导轨导向精度的主要因素 （1）机床制造误差； （2）机床安装误差； （3）导轨磨损。
2、机床主轴回转误差
（1）机床主轴回转误差的概念
主轴的实际回转轴线对其理想回转轴线（一般用平均 回转轴线来代替）产生的偏移量。
第三章 机械加工精度
§3-1 概述 ☆ 本讲的研究内容 1.了解有关机械加工精度的基本概念； 2.掌握影响加工精度的因素； 3.掌握分析加工误差的方法；
4.提高加工精度的方法。
☆ 学习的目的
1.解决实际生产中废品处理方法；
2.提出改进和提高产品加工质量的方法； 3.提出工艺系统改进和修复的办法； 4.了解改进产品结构的方法。
影响机械加工精度的主要因素分析
影响机械加工精度的主要因素分析加工精度是指零件加工后的几何参数（尺寸、几何形状和相互位置）的实际值与理想值之间的符合程度。
而实际值与理想值之间的偏离程度（即差异）则为加工误差，加工误差的大小反映了加工精度的高低。
1、影响机械加工精度的主要因素（1）工艺系统的几何误差1）加工原理误差加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似形状的刀具进行加工而产生的误差。
比如，数控机床一般只具有直线和圆弧插补功能，因而即便是加工一条平面曲线，也必须用许多很短的折线段或圆弧去逼近它，刀具连续地将这些小线段加工出来，也就得到了所需的曲线形状。
逼近的精度可由每条线段的长度来控制。
因此，在曲线或曲面的数控加工中，刀具相对于工件的成形运动是近似的。
进一步地说，数控机床在做直线或圆弧插补时，是利用平行坐标轴的小直线段来逼近理想直线或圆弧的，这里存在着加工原理误差。
但由于数控机床的脉冲当量可以使这些小直线段很短，逼近的精度很高，事实上数控加工可以达到很高的加工精度。
又如，滚齿用的齿轮滚刀有两种误差：一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓形状误差；二是由于滚刀刀齿有限，实际上加工出的齿形是一条由微小折线段组成的曲线，它与理论上的光滑渐开线有一定的差异。
这里也存在着加工原理误差。
用近似的成形运动或近似形状的刀具虽然会带来加工原理误差，但往往可以简化机床结构或刀具形状，以提高生产率。
因此，只要这种方法产生的误差不超过允许的范围，往往比准确的加工方法能获得更好的经济效益，在生产中仍然得到了广泛的应用。
2）机床误差机床误差是由机床的制造、安装误差和使用中的磨损造成的。
在机床的各类误差中，对工件加工精度影响较大的主要是主轴回转误差和导轨误差。
机床主轴是带动工件或刀具回转，产生主要切削运动的重要零件。
其回转运动精度是机床主要精度指标之一，主轴回转误差主要影响零件加工表面的几何形状精度、位置精度和表面粗糙度。
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2.1 概述 2.1.1 机械加工精度 零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面的相互位置）与理 想零件的几何参数相符合的程度。 机械加工误差:零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的 相互位置）与理想零件的几何参数相偏离的程度。 包含3方面：尺寸精度、形状精度和位置精度。 联系：一般形状公差应限制在位置公差之内，而位置公差一般也应 限制在尺寸公差之内。
2.2.2 调整误差
由于调整不准确而产生的误差。工艺系统的调整有两种基本方式（M-2）， 不同的调整方式有不同的误差来源。 1．试切法调整 试切法加工中，经过反复地试切、测量、调整，直至符合规定的尺寸要 求才正式切削整个待加工表面。这时引起调整误差的因素有以下3方面： （1）测量误差 指量具本身的精度、测量方法或使用条件下的误差（如 温度影响、操作者的细心程度）等；
（5）测量误差、工件毛坯内应力而引起的加工误差„ „
加工过程中可能出现的种种原始误差归纳如下：
图2 加工过程中的原始误差
2.1.3 误差的敏感方向 对加工精度影响最大的那个方向（即通过切削刃的加工表面的法向）
如图3，车削时工件的回转轴心是O，刀 尖正确位置在A，设某一瞬时由于各种原始 误差的影响，使刀尖位移到A′，则： 原始误差： δ =AA’
机械加工时，工艺系统的误差称为原始误差（“因”，根源），加 工误差是“果”，是表现。提高和保证加工精度的问题就是控制和减小 原始误差的问题。
2.1.2 影响始误差
上工序存在以下一些原始误差： （1）工件的装夹误差：包括定位误差和夹紧误差； （2）调整误差：包括夹具和定位菱形销的位置调整误差、对刀调整误差； （3）机床、刀具、夹具的制造误差； （4）工艺系统动误差：包括切削力、切削热、磨擦引起的工艺系统的变形和 磨损；
2.1.4 研究加工精度的方法 （1）单因素分析法：研究某一确定因索对加工精度的影响，
一般不考虑其它因素的同时作用；
（2）统计分析法：以生产中一批工件的实测结果为基础，运 用数理统计方法进行数据处理，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，以
指导解决有关的加工精度问题。统计分析法只适应于批量生产。 实际生产中，这两种方法常常结合起来应用。
刀误差；
（4）测量有限试件造成的误差
特点：生产效率高，在成批、大量生产中广泛应用。
谢谢大家！
引起半径上（即工序尺寸方向上）的加工误差：
图3 误差的敏感方向
2 △R = OA‘ – OA = R02 2 2R0 cos R0 cos 2R0
（公式1）
可见：当原始误差方向恰为加工表面法线方向时（φ =0），引起的加工 误差最大；当原始误差方向恰为加工表面切线方向时（φ =90），引 起的加工误差最小，通常可忽略（M2-1）。
（2）机床进给机构的位移误差 当试切最后一刀时，一般要按刻度盘的
显示值来微量调整刀架的进给量，这时常会出现进给机构的“爬行”现象， 结果使刀具的实际位移与刻度盘显示值不一致，造成加工误差； （3）试切厚度与正式切削厚度不同而产生的误差。 特点：生产效率低，只适于单件小批生产。
2．调整法
调整法加工中，在加工前预先采用试切法（或样件样板）调整好刀具 与工件之间的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不
2.2 工艺系统的几何精度对加工精度的影响
2.2.1 加工原理误差 采用原理上近似的成形运动或近似的刀具轮廓进行加工所引起的误差。 例如，在曲线或曲面的数控加工中，存在加工原理误差（如图4、图5）。
图4 空间复杂曲面的数控加工
图5 曲面数控加工的实质
⑴ 多出现于螺纹、齿轮、复杂曲面的加工中； ⑵ 应用近似加工，在理论误差可以满足加工精度要求的前提下(一般原理误 差应小于10%-15%工件的公差值)，是提高生产率和经济性的有效工艺方法。
变来获得所要求的零件尺寸。引起调整误差的因素有以下几方面：
（1）影响试切法调整的所有因素； （2）定程机构误差 大批大量生产中，定程机构（如行程挡块、靠模 凸轮等）的制造精度和调整，以及与它们配合使用的离合器、电气开关 控制阀等的灵敏度成为调整误差的主要来源； （3）样件或样板的误差 包括样件或样板的制造误差、安装误差和对