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第五章 机械制造质量分析与控制 第二节 影响加工精度的因素及其分析 在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为机械加工工艺系统。工艺系统的误差称之为原始误差。 第五章 机械制造质量分析与控制 以精镗活塞销孔为例说明。 第五章 机械制造质量分析与控制 加工过程中可能出现的种种原始误差可图示如下。 √ √ √ √ √ √ √ 第五章 机械制造质量分析与控制 一、原理误差 由于采用了近似的加工运动或者近似的刀具轮廓而产生的误差，称为原理误差。 二、机床误差 机床误差来自三个方面：机床本身的制造、磨损和安装。主要有以下几个方面： 第五章 机械制造质量分析与控制 1.导轨误差 导轨是机床中确定主要部件的相对位置的基准，也是运动的基准，它的各项误差直接影响被加工工件的精度。导轨在水平面内有误差（弯曲）后，当导轨向后凸出时，工件上就产生鞍形加工误差。而当导轨向前凸出时，就产生鼓形加工误差。 第五章 机械制造质量分析与控制 再分析导轨在垂直平面内的弯曲对加工精度的影响。 第五章 机械制造质量分析与控制 若导轨在水平面内的弯曲使刀尖在水平面内位移 ，引起工件在半径上的误差 。因 ，所以在工件直径上的加工误差将为 。若设 ，则： 一般情况下，可将 忽略。而 的方向为 加工表面的法线方向，称之为“误差敏感方向”。 第五章 机械制造质量分析与控制 (a) 在垂直面内的直线度 (b) 在水平面内的直线度 第五章 机械制造质量分析与控制 最后分析床身导轨间产生扭曲（不平行）时的误差。 这项误差一般不能忽略。 第五章 机械制造质量分析与控制 2.主轴回转误差 主轴是工件或刀具的位置基准和运动基准，它的误差直接影响着工件的加工精度。主轴在每一时刻其回转轴线的空间位置相对于其理想轴线的偏离程度，称为主轴回转误差。 第五章 机械制造质量分析与控制 3.传动链误差 滚齿机传动链图 第五章 机械制造质量分析与控制 三、调整误差 四、工艺系统受力变形对加工精度的影响 1.工艺系统的刚度 在切削力的作用下，刀具(由于工艺系统的受力变形)和工件相对退让；设让刀距离为y，则工艺系统在Y方向的刚度是： 第五章 机械制造质量分析与控制 车削时作用在刀具上和工件上的力 第五章 机械制造质量分析与控制 零件的刚度 可由材料力学计算得出，如夹在卡盘中的棒料的刚度： 机床及其部件的刚度 无合适的计算方法，需要用实验的方法和FEA来加以测定。以刀架的刚度为例。 第五章 机械制造质量分析与控制 车床刀架、头尾架静刚度测量示意图 第五章 机械制造质量分析与控制 车床刀架的静刚度曲线 第五章 机械制造质量分析与控制 上图所示为一台旧车床刀架部件的静刚度曲线。试验时载荷逐渐加大，再逐渐减少，反复三次。图中所示就是三次加载卸载的曲线。由图可见： 力和变形的关系不是直线关系，不符合虎克定律 ，这反映了部件的变形不纯粹是弹性变形。 第五章 机械制造质量分析与控制 加载曲线与卸载曲线不重合，它们间包容的面积代表了在加载卸载的循环中所损失的能量，也就是消耗在克服部件内零件之间的摩擦力和接触面塑性变形所作的功。 当载荷去除后，变形恢复不到起点，这说明部件的变形不仅有弹性变形，而且还产生了不能恢复的塑性变形。 第五章 机械制造质量分析与控制 部件的实际刚度远比我们想象的要小。 根据研究，影响部件刚度的因素有： 接触变形 薄弱零件本身的变形 间隙的影响 摩擦的影响 表面的接触情况 第五章机械制造质量分析与控制 机床刚度的薄弱环节 间隙对刚度曲线的影响 第五章 机械制造质量分析与控制 3.工艺系统受力变形对加工精度的影响 由于受力点位置的变化而产生的工件形状误差 第五章 机械制造质量分析与控制 工艺系统的变形随施力点位置的变化情况 第五章 机械制造质量分析与控制 工艺系统受力变形随施加力点位置的变化而变化的情况 第五章 机械制造质量分析与控制 由于切削力变化引起的加工误差-误差复映规律 由于毛坯加工余量和材料硬度的变化，在加工过程中引起了切削力的变化，进而引起工艺系统受力变形的变化，产生了工件的尺寸误差和形状误差。 第五章 机械制造质量分析与控制 车削时的误差复映 第五章 机械制造质量分析与控制 上式表示了加工误差与毛坯误差之间的比例关系，说明了“误差复映” 的规律，定量地反映了毛坯误差经加工所减小的程度，称之为“误差复映系数”。 其它作用力引起工艺系统受力变形所产生的加工误差 夹紧力 、机床部件和工件本身的自重