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机械制造工艺学 第二章 机械加工精度及其控制 第一节 概 述  一、机械加工精度 机械加工精度是指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）与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使得加工出的零件，不可能与理想的要求完全符合。 加工误差是指加工后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）对理想几何参数的偏差程度。从产品的使用性能分析，没有必要把每个零件都加工的绝对精确，可以允许有一定的加工误差。 零件的加工精度包含3方面的内容：尺寸精度、形状精度和位置精度。这三者之间是有联系的。通常形状公差应限制在位置公差之内，而位置误差一般也应限制在尺寸公差之内。当尺寸精度要求高时，相应的位置精度、形状精度也要求高。但形状精度要求高时，相应的位置精度和尺寸精度有时不一定高，这要根据零件的功能要求来决定。 一般情况下，零件的加工精度越高则加工成本相对的越高，生产效率则相对的越低。因此设计人员应根据零件的使用要求，合理的规定零件的加工精度。工艺人员则应根据设计要求、生产条件等采取适当的工艺方法，以保证加工误差不超过允许范围，并在此前提下尽量提高生产率和降低成本。 在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位置的形成，归结到一点，就是取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置的关系，而工件和刀具又安装在夹具和机床上，并受到夹具和机床的约束。因此，在机床加工时，机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。加工精度问题也就牵涉到整个工艺系统的精度问题。工艺系统中的种种误差，就在不同的具体条件下，以不同的程度和方式反映为工艺误差。工艺系统的误差是“因”，是根源；加工精度是“果”，是表现，因此，把加工系统的误差称之为原始误差。 二、影响机械加工精度的原始误差及分类 零件在加工过程中可能出现种种的原始误差，它们会引起工艺系统各环节相互位置关系的变化而造成加工误差。下面我们以活塞加工中精镗销孔工序的加工过程为例，分析影响工件和刀具间相互位置的种种因素， 以使我们对工艺系统的各种原始误差有一个初步的了解。 1、装夹 活塞以止口及其端面为定位基准，在夹具中定位，并用菱形销插入经半精镗的销孔中作周向定位。固定活塞的加紧力作用在活塞的顶部（见图2-1），这是就产生了由于设计基准（顶面）与定位基准（止口端面）不重合，以及定位止口与夹具上凸台、菱形销与销孔的配合间隙所引起的定位误差，还存在由于夹紧力过大而引起的夹紧误差。这两项原始误差统称为工件装夹误差。 2、调整 装夹工件前后，必须对机床、刀具和夹具进行调整，并在试切几个工件后再进行精度微调，才能使工件和刀具之 间保持正确的相对位置。例如本例需进行夹具在工作台上的位置调整，菱形销与主轴同轴度的调整，以及对刀调整（调整镗刀切削刃的伸出长度以保证镗孔直径）等。由于调整不可能绝对精确，图2-1 活塞销孔精镗工序示意图，因而就会产生调整误差。另外机床、刀具、夹具本身的制造误差在加工前就已 经存在了。这类原始误差称为工艺系统的几何误差。 3、加工 由于在加工过程中产生了切削力、切削热和摩擦，它们将引起工艺系统的受力变形、受热变形和磨损，这些都会影响在调整所获得的工件和刀具之间的相对位置，造成种种加工误差。这类在加工过程中产生的原始误差称为工艺系统的动误差。 在加工过程中，还必须对工件进行测量，才能确定加工是否合格，工艺系统是否需要重新调整。任何测量方法和量具、量仪也不可能绝对精确，因此测量误差也是一项不容忽视的原始误差。 此外，工件在毛坯制造（铸、锻、焊、轧制）、切削加工和热处理时的力和热的作用下 产生的内应力，将会引起工件变形而产生加工误差。有时由于采用了近似的成形方法进行加工，还会造成加工原理误差。因此，工件内应力引起的变形及原理误差也是原始误差。 最后，为清晰起见，可将加工过程中可能出现的种种误差归纳如下： 三、误差的敏感方向 切削加工过程中，由于各种原始误差的影响，会使刀具和工件间的正确几何关系遭到破坏，引起加工误差。通常，各种原始误差的大小和方向是各不相同的，而加工误差则必须在工艺尺寸方向度量。因此，不同的原始误差对加工精度有不同的影响。当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时，其对加工精度的影响就最大。 下面以外圆车销为例来进行说明。 如图2-2所示，车销时工件的心轴是O,刀具正确位置在A，设某一瞬间时由于各种原始误差的影响，使刀尖位移到A’。 即为原始误差б，它 与间夹角为ф,由此引起工件加工后的半径由 变为 ,故半径上（即工序尺寸方向上）的加工误差△R为： 可以看出：当原始误差的