第四章,机械加工误差分析第一讲机械加工误差的产生及影响因素
一,机械加工误差的概念
机械加工误差是指零件加工后的实际几何参数（几何尺寸、
几何形状和相互位置）与理想几何参数之间偏差的程度。
二,加工误差的产生
1,加工原理误差
2,工艺系统的几何误差
3,工艺系统受力变形引起的误差
4,工艺系统受热变形引起的误差
5,工件内应力引起的加工误差
6,测量误差三、工艺系统的几何误差对加工误差的影响
（一）,机床的几何误差
1、主轴的回转运动误差轴向窜动、径向跳动和角度摆动
2、影响主轴回转运动误差的主要因素有主轴误差、轴承误差
3,提高主轴回转精度的措施
（ 1）采用高精度的主轴部件
获得高精度的主轴部件的关键是提高轴承精度。因此，主轴轴承，特别是前轴承，多选用 D,C级轴承；当采用滑动轴承时，则采用静压滑动轴承。
以提高轴系刚度，减少径向圆跳动。其次是提高主轴箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合零件的有关表面的加工精度，对滚动轴承进行预紧。
（ 2）使主轴回转的误差不反映到工件上
如采用死顶尖磨削外圆，只要保证定位中心孔的形状、位置精度，即可加工出高精度的外圆柱面。主轴仅仅提供旋转运动和转矩，而与主轴的回转精度无关。
（二） 机床导轨误差
机床导轨副是实现直线运动的主要部件，其制造和装配精度是影响直线运动精度的主要因素，导轨误差对零件的加工精度产生直接的影响。
1,机床导轨在水平面内直线度误差的影响
2,导轨在垂直面内直线度误差的影响
3,机床导轨面间平行度误差的影响
4,机床导轨对主轴轴心线平行度误差的影响
（三）机床的传动误差
对于某些加工方法，为保证工件的精度，要求工件和刀具间必须有准确的传动关系。如车削螺纹时，要求工件旋转一周刀具直线移动一个导程，
为了减少机床传动误差对加工精度的影响，可以采用如下措施：
减少传动链中的环节，缩短传动链；
提高传动副（特别是末端传动副）的制造和装配精度；
消除传动间隙；
二、工艺系统的其他几何误差
（一）刀具误差
( 二 )夹具误差
( 三 )调整误差第四章,机械加工误差分析第二讲机械加工误差的产生及影响因素
一、工艺系统受力变形对加工误差的影响
概念：由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统，在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下，会产生相应的变形 (弹性变形及塑性变形 )。
二、工艺系统受力变形引起的加工误差
( 一 )由于切削力着力点位置变化引起的工件形状误差
（二）由于切削力变化而引起的加工误差
（三）其它力引起的加工误差 惯性力,传动力,夹紧力、重力
三,减少工艺系统受力变形的主要措施
减少工艺系统的受力变形，是机械加工中保证产品质量和提高生产效率的主要途径之一。根据生产的实际情况，可采取以下几方面的措施。
（一）提高接触刚度
（二）提高工件刚度，减少受力变形
（三）提高机床部件刚度，减少受力变形
（四）、合理装夹工件，减少夹紧变形
四、工件内应力引起的加工误差
（一）毛坯的内应力
（二）工件切削时的内应力
（三）冷校直引起的内应力
（四）减少或消除内应力的措施
1,合理设计零件结构
在零件结构设计中，应尽量缩小零件各部分厚度尺寸的差异，以减少铸、锻毛坯在制造中产生的内应力。
2,采取时效处理
自然时效 在毛坯制造之后，或粗、精加工之间，让工件停留一段时间，利用温度的自然变化，
经过多次热胀冷缩，使工件的内应力逐渐消除。
第四章,机械加工误差分析第三讲机械加工误差的影响及分析
一、工艺系统热变形对加工精度的影响
概念：在机械加工过程中，工艺系统在各种热源的影响下，
常产生复杂的变形，破坏了工艺系统间的相对位置精度，
造成了加工误差。
（一）工艺系统的热源
内部热源和外部热源
（二）工艺系统的热平衡
二、机床热变形引起的加工误差
机床受热源的影响，各部分温度将发生变化，由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性，机床各部件将发生不同程度的热变形，破坏了机床原有的几何精度，从而引起了加工误差。
三、工件热变形引起的加工误差
轴类零件在车削或磨削时，一般是均匀受热，温度逐渐升高，其直径也逐渐胀大，胀大部分将被刀具切去，待工件冷却后则形成圆柱度和直径尺寸的误差。
四、刀具热变形引起的加工误差
切削热虽然大部分被切屑带走或传入工件，传到刀具上的热量不多，
但因刀具切削部分质量小 (体积小 )，热容量小，所以刀具切削部的温升大。例如用高速钢刀具车削时，刃部的温度高达 700～ 800℃,刀具热伸长量可达 O.03～ O,05mm。因此对加工精度的影响不容忽略。
五、减少工艺系统热变形的主要途径
( 一 )减少发热和隔热
( 二 )、加强散热能力
( 三 )用热补偿法减少热变形的影响
( 四 )控制温度的变化
六、加工误差的综合分析
一、加工误差的性质
（一）系统性误差
常值系统误差,变值系统误差
（二） 随机性误差
七、加工误差的统计分析法
1,实际分布图 —— 直方图
2,理论分布图
（ 1）正态分布曲线
（ 2）非正态分布
利用正态分布曲线估算瑕疵品
例 在磨床上加工销轴，要求外径 d = 12 mm,=11.974mm,
σ =0.005mm，其尺寸分布符合正态分布，试分析该工序的工艺能力和计算疵品率。
解 该工序尺寸分布如图 4-39所示。
由于 C p= = =0.9<1
工艺能力系数 C p<1，说明该工序工艺能力不足，因此产生疵品是不可避免的。
z y z y x y x y x y
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.0000
0.0040
0.0080
0.0120
0.0160
0.26
0.27
0.28
0.29
0.30
0.1023
0.104
6
0.110
3
0.114
1
0.117
9
0.52
0.54
0.56
0.58
0.60
0.1985
0.205
4
0.212
3
0.219
0
0.225
7
1.05
1.10
1.15
1.20
1.25
0.3531
0.3643
0.3749
0.3849
0.3944
2.60
2.70
2.80
2.90
3.00
0.4953
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0.4981
0.49865
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.0199
0.0239
0.0279
0.0319
0.0359
—
0.31
0.32
0.33
0.34
—
0.121
7
0.125
5
0.129
3
0.133
1
—
0.62
0.64
0.66
0.68
—
0.232
4
0.238
9
0.245
4
0.251
7
—
1.30
1.35
1.40
1.45
— 0.4032
0.4115
0.4192
0.4265
—
3.20
3.40
3.60
3.80
—
0.49931
0.49966
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1
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8
0.10
0.11
0.12
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0.35
0.36
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0.140
6
0.144
3
0.148
0
0.151
7
0.70
0.72
0.74
0.76
0.78
0.2580
0.264
2
0.270
3
0.276
4
0.282
3
1.50
1.55
1.60
1.65
1.70
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4.00
4.50
5.00
—
—
0.499968
0.49999
7
0.49999
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—
—
0.15
0.16
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0
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1
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—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
0.20
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8
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1.00
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2
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0.331
5
0.336
5
0.341
2.00
2.10
2.20
.230
2.40
2.50
0.4772
0.4821
0.4861
0.4893
0.4918
0.4938
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
工件最小尺 d min＝ -3σ＝ 11,959mm＞ A
min=11.975mm
故不会产生不可修复的疵品。
工件最大尺寸
d max ＝ 十 3σ＝ 11,989mm＞ A max＝ 11,984mm
故要产生可修复的疵品。
疵品率 Q＝ 0.5- y
Z= = =2
查表 4-5,Z＝ 2时,y ＝ 0.4772
Q ＝ 0.5-0.4772＝ 0.0228＝ 2.28％
如重新调整机床使分散中心 与公差带中心 A M重合，则可减少疵品率。
减少加工误差的措施一、直接减少原始误差法即在查明影响加工精度的主要原始误差因素之后，设法对其直接进行消除 或减少。
二、误差补偿法误差补偿法时人为地制造一种误差，去抵消工艺系统固有的原始误差，或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，从而达到提高加工精度的目的。
三、误差转移法误差转移法的实质是转移工艺系统的集合误差、受力变形和热变形等。
四、误差分组法在加工中，由于工序毛坯误差的存在，造成了本工序的加工误差。毛坯误差的变化，对本工序的影响主要有两种情况：复映误差和定位误差。如果上述误差太大，不能保证加工精度，而且要提高毛坯精度或上一道工序加工精度是不经济的。这时可采用误差分组法，即把毛坯或上工序尺寸按误差大小分为 n组，每组毛坯的误差就缩小为原来的 1/n，然后按各组分别调整刀具与工件的相对位置或调整定位元件，就可大大地缩小整批工件的尺寸分散范围。
一,机械加工误差的概念
机械加工误差是指零件加工后的实际几何参数（几何尺寸、
几何形状和相互位置）与理想几何参数之间偏差的程度。
二,加工误差的产生
1,加工原理误差
2,工艺系统的几何误差
3,工艺系统受力变形引起的误差
4,工艺系统受热变形引起的误差
5,工件内应力引起的加工误差
6,测量误差三、工艺系统的几何误差对加工误差的影响
（一）,机床的几何误差
1、主轴的回转运动误差轴向窜动、径向跳动和角度摆动
2、影响主轴回转运动误差的主要因素有主轴误差、轴承误差
3,提高主轴回转精度的措施
（ 1）采用高精度的主轴部件
获得高精度的主轴部件的关键是提高轴承精度。因此，主轴轴承，特别是前轴承，多选用 D,C级轴承；当采用滑动轴承时，则采用静压滑动轴承。
以提高轴系刚度，减少径向圆跳动。其次是提高主轴箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合零件的有关表面的加工精度，对滚动轴承进行预紧。
（ 2）使主轴回转的误差不反映到工件上
如采用死顶尖磨削外圆，只要保证定位中心孔的形状、位置精度，即可加工出高精度的外圆柱面。主轴仅仅提供旋转运动和转矩，而与主轴的回转精度无关。
（二） 机床导轨误差
机床导轨副是实现直线运动的主要部件，其制造和装配精度是影响直线运动精度的主要因素，导轨误差对零件的加工精度产生直接的影响。
1,机床导轨在水平面内直线度误差的影响
2,导轨在垂直面内直线度误差的影响
3,机床导轨面间平行度误差的影响
4,机床导轨对主轴轴心线平行度误差的影响
（三）机床的传动误差
对于某些加工方法，为保证工件的精度，要求工件和刀具间必须有准确的传动关系。如车削螺纹时，要求工件旋转一周刀具直线移动一个导程，
为了减少机床传动误差对加工精度的影响，可以采用如下措施：
减少传动链中的环节，缩短传动链；
提高传动副（特别是末端传动副）的制造和装配精度；
消除传动间隙；
二、工艺系统的其他几何误差
（一）刀具误差
( 二 )夹具误差
( 三 )调整误差第四章,机械加工误差分析第二讲机械加工误差的产生及影响因素
一、工艺系统受力变形对加工误差的影响
概念：由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统，在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下，会产生相应的变形 (弹性变形及塑性变形 )。
二、工艺系统受力变形引起的加工误差
( 一 )由于切削力着力点位置变化引起的工件形状误差
（二）由于切削力变化而引起的加工误差
（三）其它力引起的加工误差 惯性力,传动力,夹紧力、重力
三,减少工艺系统受力变形的主要措施
减少工艺系统的受力变形，是机械加工中保证产品质量和提高生产效率的主要途径之一。根据生产的实际情况，可采取以下几方面的措施。
（一）提高接触刚度
（二）提高工件刚度，减少受力变形
（三）提高机床部件刚度，减少受力变形
（四）、合理装夹工件，减少夹紧变形
四、工件内应力引起的加工误差
（一）毛坯的内应力
（二）工件切削时的内应力
（三）冷校直引起的内应力
（四）减少或消除内应力的措施
1,合理设计零件结构
在零件结构设计中，应尽量缩小零件各部分厚度尺寸的差异，以减少铸、锻毛坯在制造中产生的内应力。
2,采取时效处理
自然时效 在毛坯制造之后，或粗、精加工之间，让工件停留一段时间，利用温度的自然变化，
经过多次热胀冷缩，使工件的内应力逐渐消除。
第四章,机械加工误差分析第三讲机械加工误差的影响及分析
一、工艺系统热变形对加工精度的影响
概念：在机械加工过程中，工艺系统在各种热源的影响下，
常产生复杂的变形，破坏了工艺系统间的相对位置精度，
造成了加工误差。
（一）工艺系统的热源
内部热源和外部热源
（二）工艺系统的热平衡
二、机床热变形引起的加工误差
机床受热源的影响，各部分温度将发生变化，由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性，机床各部件将发生不同程度的热变形，破坏了机床原有的几何精度，从而引起了加工误差。
三、工件热变形引起的加工误差
轴类零件在车削或磨削时，一般是均匀受热，温度逐渐升高，其直径也逐渐胀大，胀大部分将被刀具切去，待工件冷却后则形成圆柱度和直径尺寸的误差。
四、刀具热变形引起的加工误差
切削热虽然大部分被切屑带走或传入工件，传到刀具上的热量不多，
但因刀具切削部分质量小 (体积小 )，热容量小，所以刀具切削部的温升大。例如用高速钢刀具车削时，刃部的温度高达 700～ 800℃,刀具热伸长量可达 O.03～ O,05mm。因此对加工精度的影响不容忽略。
五、减少工艺系统热变形的主要途径
( 一 )减少发热和隔热
( 二 )、加强散热能力
( 三 )用热补偿法减少热变形的影响
( 四 )控制温度的变化
六、加工误差的综合分析
一、加工误差的性质
（一）系统性误差
常值系统误差,变值系统误差
（二） 随机性误差
七、加工误差的统计分析法
1,实际分布图 —— 直方图
2,理论分布图
（ 1）正态分布曲线
（ 2）非正态分布
利用正态分布曲线估算瑕疵品
例 在磨床上加工销轴，要求外径 d = 12 mm,=11.974mm,
σ =0.005mm，其尺寸分布符合正态分布，试分析该工序的工艺能力和计算疵品率。
解 该工序尺寸分布如图 4-39所示。
由于 C p= = =0.9<1
工艺能力系数 C p<1，说明该工序工艺能力不足，因此产生疵品是不可避免的。
z y z y x y x y x y
0.00
0.01
0.02
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—
—
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—
—
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工件最小尺 d min＝ -3σ＝ 11,959mm＞ A
min=11.975mm
故不会产生不可修复的疵品。
工件最大尺寸
d max ＝ 十 3σ＝ 11,989mm＞ A max＝ 11,984mm
故要产生可修复的疵品。
疵品率 Q＝ 0.5- y
Z= = =2
查表 4-5,Z＝ 2时,y ＝ 0.4772
Q ＝ 0.5-0.4772＝ 0.0228＝ 2.28％
如重新调整机床使分散中心 与公差带中心 A M重合，则可减少疵品率。
减少加工误差的措施一、直接减少原始误差法即在查明影响加工精度的主要原始误差因素之后，设法对其直接进行消除 或减少。
二、误差补偿法误差补偿法时人为地制造一种误差，去抵消工艺系统固有的原始误差，或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，从而达到提高加工精度的目的。
三、误差转移法误差转移法的实质是转移工艺系统的集合误差、受力变形和热变形等。
四、误差分组法在加工中，由于工序毛坯误差的存在，造成了本工序的加工误差。毛坯误差的变化，对本工序的影响主要有两种情况：复映误差和定位误差。如果上述误差太大，不能保证加工精度，而且要提高毛坯精度或上一道工序加工精度是不经济的。这时可采用误差分组法，即把毛坯或上工序尺寸按误差大小分为 n组，每组毛坯的误差就缩小为原来的 1/n，然后按各组分别调整刀具与工件的相对位置或调整定位元件，就可大大地缩小整批工件的尺寸分散范围。
