1、 欢迎同学们光临欢迎同学们光临2016年秋期年秋期第六章第六章 工件工件本章主要内容：本章主要内容：工件加工精度，包括加工尺寸精度和加工表面质量。（工件加工精度，包括加工尺寸精度和加工表面质量。（位置精度通常由夹具保证）。位置精度通常由夹具保证）。1.1.机械加工精度的概念；机械加工精度的概念；2.2.获得加工精度的方法；获得加工精度的方法；3.3.影响加工精度的因素；影响加工精度的因素；4.4.经济精度与经济表面粗糙度。经济精度与经济表面粗糙度。重点：重点：1.1.影响加工精度的因素；影响加工精度的因素；2.2.获得加工精度的方法。获得加工精度的方法。难点：难点：影响加工精度的因素。影响加工
2、精度的因素。第一节第一节 机械加工精度机械加工精度一、机械加工精度的概念一、机械加工精度的概念 加工精度加工精度 零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。包括：尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度。包括：尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度。加工误差加工误差 零件加工后的实际几何参数与理想几何参数相比较，不可能做零件加工后的实际几何参数与理想几何参数相比较，不可能做到没有误差。到没有误差。加工误差与精度的关系：加工误差与精度的关系：加工精度愈高，误差愈小，加工成本愈高；反之加工精度愈高，误差愈小，加工成本愈高；反之加工精度愈低
3、，误差就愈大，加工成本愈低。加工精度愈低，误差就愈大，加工成本愈低。第一节第一节 机械加工精度机械加工精度二、机械加工精度的方法二、机械加工精度的方法 1.1.获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法 多种方法，适应不同的生产批量。多种方法，适应不同的生产批量。（1 1）试切法）试切法 方法：方法：试切试切测量测量调整刀具调整刀具再试切再试切 特点：特点：试切法的生产率低，要求工人的技术水平较高，精度较高但质量试切法的生产率低，要求工人的技术水平较高，精度较高但质量不易保证，因此多用于单件、小批量生产。不易保证，因此多用于单件、小批量生产。试切法试切法第一节第一节 机械加工精度机械加工精度二、机械
4、加工精度的方法二、机械加工精度的方法 1.1.获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法 多种方法，适应不同的生产批量。多种方法，适应不同的生产批量。（1 1）试切法）试切法 （2 2）调整法）调整法 方法：方法：先按规定尺寸调整好机床、夹具、刀具和工件的相对位置及进给先按规定尺寸调整好机床、夹具、刀具和工件的相对位置及进给行程，从而保证在加工时自动获得尺寸。行程，从而保证在加工时自动获得尺寸。特点：特点：这种方法使得生产率大大提高，精度稳定，主要取决于机床、夹这种方法使得生产率大大提高，精度稳定，主要取决于机床、夹具的精度和调整误差。具的精度和调整误差。第一节第一节 机械加工精度机械加工精度二、机
5、械加工精度的方法二、机械加工精度的方法 1.1.获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法 多种方法，适应不同的生产批量。多种方法，适应不同的生产批量。（1 1）试切法）试切法 （2 2）调整法）调整法 （3 3）定尺寸刀具法（成型刀）定尺寸刀具法（成型刀）方法：方法：大多利用定尺寸的孔加工刀具等来加工孔。大多利用定尺寸的孔加工刀具等来加工孔。特点：特点：精度取决于刀具尺寸、形状，简单，操作方便；但尺寸不能过大精度取决于刀具尺寸、形状，简单，操作方便；但尺寸不能过大，易振动。，易振动。用定尺寸的铰刀铰孔用定尺寸的铰刀铰孔在拉床上用拉刀拉削花键孔在拉床上用拉刀拉削花键孔第一节第一节 机械加工精度机械加
6、工精度二、机械加工精度的方法二、机械加工精度的方法 1.1.获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法 多种方法，适应不同的生产批量。多种方法，适应不同的生产批量。（1 1）试切法）试切法 （2 2）调整法（）调整法（3 3）定尺寸刀具法）定尺寸刀具法 （4 4）主动测量法）主动测量法（在线检测）（在线检测）方法：方法：加工过程中，边加工边测量加工尺寸，达到要求时就立即停止加加工过程中，边加工边测量加工尺寸，达到要求时就立即停止加工。这种方法在大批量生产中精度高，质量稳定，生产率高。工。这种方法在大批量生产中精度高，质量稳定，生产率高。注意：前一工序加工精度有一定的要求。注意：前一工序加工精度有一定
7、的要求。特点：特点：精度控制稳定，自动化程度高。大多数高档数控机床有这样的功精度控制稳定，自动化程度高。大多数高档数控机床有这样的功能。能。JK001型自动测量仪型自动测量仪精密半自动外圆磨床精密半自动外圆磨床 在线自动检测设备在线自动检测设备第一节第一节 机械加工精度机械加工精度二、机械加工精度的方法二、机械加工精度的方法 2.2.获得几何形状精度的方法获得几何形状精度的方法 （1 1）轨迹法）轨迹法 方法：方法：依靠刀具和工件的相对轨迹来获得工件形状。依靠刀具和工件的相对轨迹来获得工件形状。特点：特点：这是大多数机床的加工方法。这是大多数机床的加工方法。数控车床加工曲面数控车床加工曲面刨床
8、刨削平面刨床刨削平面第一节第一节 机械加工精度机械加工精度二、机械加工精度的方法二、机械加工精度的方法 2.2.获得几何形状精度的方法获得几何形状精度的方法 （1 1）轨迹法）轨迹法 （2 2）成形法）成形法 方法：方法：依靠刀具的形状来加工成型表面的方法。依靠刀具的形状来加工成型表面的方法。特点：特点：简单、生产效率高，工件形状精度完全取决于刀具形状。简单、生产效率高，工件形状精度完全取决于刀具形状。用齿轮铣刀在铣床上铣齿轮用齿轮铣刀在铣床上铣齿轮用成形刀车端面沟槽用成形刀车端面沟槽第一节第一节 机械加工精度机械加工精度二、机械加工精度的方法二、机械加工精度的方法 2.2.获得几何形状精度的
9、方法获得几何形状精度的方法 （1 1）轨迹法（）轨迹法（2 2）成形法）成形法 （3 3）展成法）展成法 方法：方法：利用工件和刀具作展成切削运动。刀具与工件之间有利用工件和刀具作展成切削运动。刀具与工件之间有啮合啮合关系。关系。特点：特点：加工精度高，生产效率高，主用于齿轮、蜗轮制造。需使用滚齿加工精度高，生产效率高，主用于齿轮、蜗轮制造。需使用滚齿机或插齿机等设备。机或插齿机等设备。滚齿机滚齿机在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮第一节第一节 机械加工精度机械加工精度二、机械加工精度的方法二、机械加工精度的方法 1.1.获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法 2.2.获得
10、几何形状精度的方法获得几何形状精度的方法 3.3.获得相互位置精度的方法获得相互位置精度的方法 （1 1）一次安装法）一次安装法 方法：方法：把工件上有位置精度要求的表面在一次安装中完成加工。把工件上有位置精度要求的表面在一次安装中完成加工。特点：特点：位置精度只由机床自身精度保证，与工件安装无关；位置精度易位置精度只由机床自身精度保证，与工件安装无关；位置精度易保证，但一次安装中加工内容多，不利于批量生产。保证，但一次安装中加工内容多，不利于批量生产。在一次安装中加工工件在一次安装中加工工件轴套零件轴套零件第一节第一节 机械加工精度机械加工精度二、机械加工精度的方法二、机械加工精度的方法 3
11、.3.获得相互位置精度的方法获得相互位置精度的方法 （1 1）一次安装法）一次安装法 （2 2）多次安装法）多次安装法 方法：方法：通过多次装夹，由工件加工表面与定位基通过多次装夹，由工件加工表面与定位基准之间的位置精度来保证相关表面的位置精度。准之间的位置精度来保证相关表面的位置精度。特点：特点：对机床、夹具、工件的精度要求较高，存对机床、夹具、工件的精度要求较高，存在基准不重合误差，但一次安装中加工内容少，适应在基准不重合误差，但一次安装中加工内容少，适应于大批量生产。于大批量生产。用心轴安装加工工件用心轴安装加工工件用卡爪安装加工工件用卡爪安装加工工件第二节第二节 影响加工精度的主要因素
12、影响加工精度的主要因素 加工工艺系统：加工工艺系统：由机床、刀具、夹具、工件、测量由机床、刀具、夹具、工件、测量、切削力、切削热、磨损及其它未知的因素，共同构成、切削力、切削热、磨损及其它未知的因素，共同构成加工工艺系统。加工工艺系统。加工工艺系统误差：加工工艺系统误差：上述加工工艺系统不可避免的上述加工工艺系统不可避免的带来各种加工误差。带来各种加工误差。一、工艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差 展成法加工齿轮原理图展成法加工齿轮原理图 1.加工原理误差加工原理误差 这种误差通常出现在用展成法加工齿轮，或用近似的成形刀加工成形这种误差通常出现在用展成法加工齿轮，或用近似的成形刀加工成形面
13、，在加工原理上已有不足，出现的误差。但由于能简化加工方法与机床面，在加工原理上已有不足，出现的误差。但由于能简化加工方法与机床结构，在精度许可下，也被广泛使用。结构，在精度许可下，也被广泛使用。成形刀加工曲面成形刀加工曲面第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因素一、工艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差 2.2.机床的几何误差机床的几何误差 由机床制造、安装及使用磨损等因素造成机床的几何误差，必然会导致加由机床制造、安装及使用磨损等因素造成机床的几何误差，必然会导致加工工件的种种误差。工工件的种种误差。（1 1）主轴回转运动误差）主轴回转运动误差 主轴实际回转轴线相对理想回
14、转轴线的偏差。是主轴实际回转轴线相对理想回转轴线的偏差。是机床的重要精度指标。机床的重要精度指标。三种表现形式：三种表现形式：轴向窜动、径向跳动、角度摆动，实际是综合表现。轴向窜动、径向跳动、角度摆动，实际是综合表现。主轴回转运动的误差，会直接造成加工工件在尺寸、表面形状、表面粗糙主轴回转运动的误差，会直接造成加工工件在尺寸、表面形状、表面粗糙度、位置精度等方面的误差。度、位置精度等方面的误差。第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因素一、工艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差 2.2.机床的几何误差机床的几何误差 （1 1）主轴回转运动误差）主轴回转运动误差 （2 2）导轨
15、导向误差）导轨导向误差 导轨在水平面内的直线度误差导轨在水平面内的直线度误差 导轨在垂直面内的直线度误差导轨在垂直面内的直线度误差 导轨面间的平行度误差导轨面间的平行度误差第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因素一、工艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差 2.2.机床的几何误差机床的几何误差 （1 1）主轴回转运动误差）主轴回转运动误差 （2 2）导轨导向误差）导轨导向误差 （3 3）机床的传动误差）机床的传动误差 3.3.刀具误差刀具误差 主要是刀具制造误差和磨损误主要是刀具制造误差和磨损误差两个方面。差两个方面。三类刀具的影响：三类刀具的影响：一般刀具一般刀具（车、刨、
16、单刃镗刀、平面铣刀（车、刨、单刃镗刀、平面铣刀等），对加工误差没有直接影响，但对刀后，等），对加工误差没有直接影响，但对刀后，就有磨损误差。就有磨损误差。成形刀具成形刀具（成形车、成形铣、成形砂轮、（成形车、成形铣、成形砂轮、齿轮铣刀等），其制造精度和磨损都对加工形齿轮铣刀等），其制造精度和磨损都对加工形状和尺寸精度有直接影响。状和尺寸精度有直接影响。定尺寸刀具定尺寸刀具（钻头、铰刀、丝锥、键槽铣（钻头、铰刀、丝锥、键槽铣 刀、拉刀等），其制造精度和磨损都对加工尺刀、拉刀等），其制造精度和磨损都对加工尺寸精度有直接影响。寸精度有直接影响。第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因
17、素一、工艺系统的几何误差一、工艺系统的几何误差 4.4.夹具误差夹具误差 夹具误差夹具误差 夹具定位元件、导向元件、夹具夹具定位元件、导向元件、夹具体的加工误差和装配误差。夹紧变形也会带来体的加工误差和装配误差。夹紧变形也会带来误差。误差。5.5.调整（对刀）误差调整（对刀）误差 在加工中，每道工序在加工中，每道工序都要进行调整（对刀），而调整过程中，不可都要进行调整（对刀），而调整过程中，不可避免的存在种种误差。避免的存在种种误差。各类生产批量及环境下，调整方法不相同，各类生产批量及环境下，调整方法不相同，也就有不同的误差来源。也就有不同的误差来源。（1 1）用试切法的调整误差）用试切法的调
18、整误差 有测量误差、进给机构误差、最小切削厚度有测量误差、进给机构误差、最小切削厚度极限制约。极限制约。（2 2）用调整法的调整误差）用调整法的调整误差 用档铁、靠模、样件、样板来调整刀具，这用档铁、靠模、样件、样板来调整刀具，这些作为标件的制造、安装、操作误差。些作为标件的制造、安装、操作误差。第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因素二、工艺系统的受力变形二、工艺系统的受力变形 工艺系统的受力变形工艺系统的受力变形 工艺系统（机床、夹具、工件、刀具等）在切削力工艺系统（机床、夹具、工件、刀具等）在切削力、传动力、惯性力、夹紧力及重力等作用下，会产生相应变形（弹性变形、传动力
19、、惯性力、夹紧力及重力等作用下，会产生相应变形（弹性变形、塑性变形），破坏工艺系统正确的位置，造成加工误差（工件形状和尺寸误塑性变形），破坏工艺系统正确的位置，造成加工误差（工件形状和尺寸误差）。差）。1.1.切削力作用点位置变化引起的加工误差切削力作用点位置变化引起的加工误差 如：车细长轴引起的鼓形误差如：车细长轴引起的鼓形误差 2.2.切削力变化引起的加工误差切削力变化引起的加工误差 如：误差复映现象如：误差复映现象 3.3.惯性力和传动力引起的加工误差惯性力和传动力引起的加工误差 4.4.夹紧力和重力引起的加工误差夹紧力和重力引起的加工误差第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度
20、的主要因素三、工艺系统的热变形三、工艺系统的热变形 热变形：热变形：工艺系统的受热产生复杂的热变形，破坏了工件与刀具之间的工艺系统的受热产生复杂的热变形，破坏了工件与刀具之间的位置关系和相对运动关系，造成加工误差。热变形造成精加工误差的位置关系和相对运动关系，造成加工误差。热变形造成精加工误差的404070%。1.1.工艺系统的热源工艺系统的热源 内部热源（切削热、摩擦热）；外部热源（环境温度、辐射热）内部热源（切削热、摩擦热）；外部热源（环境温度、辐射热）2.2.机床热变形引起的加工误差机床热变形引起的加工误差 机床热变形机床热变形 机床热变形，引起机床几何精度的变化，导致加工误差。机床热变
21、形，引起机床几何精度的变化，导致加工误差。第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因素机床热变形，引起机床几何精度的变化，导致加工误差。机床热变形，引起机床几何精度的变化，导致加工误差。第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因素三、工艺系统的热变形三、工艺系统的热变形 1.1.工艺系统的热源工艺系统的热源 2.2.机床热变形引起的加工误差机床热变形引起的加工误差 3.3.工件热变形引起的加工误差工件热变形引起的加工误差 切削热引起切削热引起 车、磨圆柱：造成工件热伸长误差；车、磨圆柱：造成工件热伸长误差；加工螺纹：造成螺距误差；加工螺纹：造成螺距误差；铣、刨、磨平
22、面：造成中凸、中凹等平面度误差。铣、刨、磨平面：造成中凸、中凹等平面度误差。4.4.刀具热变形引起的加工误差刀具热变形引起的加工误差 切削热传入刀具，由于刀具体积小，导致温升很多；导致圆柱度、切削热传入刀具，由于刀具体积小，导致温升很多；导致圆柱度、尺寸精度误差。尺寸精度误差。第二节第二节 影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要因素四、工件的内应力（残余应力）四、工件的内应力（残余应力）工件内应力：工件内应力：工件在铸、锻、焊及切削加工后，内部存在各种残余内应工件在铸、锻、焊及切削加工后，内部存在各种残余内应力，处于暂时平衡，若此时进行工件精加工，会获得各种精度。但随着时间力，处于暂时平衡，
23、若此时进行工件精加工，会获得各种精度。但随着时间推移或其它条件改变，工件内应力会重新分布或消推移或其它条件改变，工件内应力会重新分布或消除，这个过程工件将会发除，这个过程工件将会发生变形，使精加工后的精度丧失。生变形，使精加工后的精度丧失。1.1.毛坯制造中产生的内应力毛坯制造中产生的内应力 解决：重要件安排时效退火。解决：重要件安排时效退火。2.2.冷校直产生的内应力冷校直产生的内应力 3.3.切削加工产生的内应力切削加工产生的内应力解决：重要件安排时效退火解决：重要件安排时效退火解决：重要件安排时效退火解决：重要件安排时效退火例：车床主轴：粗车半精车粗磨时效退火精磨例：车床主轴：粗车半精车
24、粗磨时效退火精磨第三节第三节 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表面粗糙度 机床最高加工精度机床最高加工精度 指机床在最好状态下，由级别较高的技师能够达到指机床在最好状态下，由级别较高的技师能够达到的单件最高精度，以区别于机床经济精度。的单件最高精度，以区别于机床经济精度。机床经济加工精度机床经济加工精度 指在批量生产下，由一般级别的操作者能够达到的指在批量生产下，由一般级别的操作者能够达到的批量生产精度。批量生产精度。如：在同一台车床上，机床最高精度可以为如：在同一台车床上，机床最高精度可以为IT7IT6,经济精度为经济精度为IT10IT9。一、经济精度一、经济精度 各种加工方法的经济精
25、度各种加工方法的经济精度 加工成本与加工误差的关系曲线。加工成本与加工误差的关系曲线。第三节第三节 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表面粗糙度加工成本与加工误差的关系曲线。加工成本与加工误差的关系曲线。第三节第三节 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表面粗糙度二、常用加工方法所能达到的经济精度二、常用加工方法所能达到的经济精度 说明：说明：经济精度包括：尺寸、形状、位置精度。经济精度包括：尺寸、形状、位置精度。常用加工内容有：外圆柱面、圆柱孔、平面常用加工内容有：外圆柱面、圆柱孔、平面 、齿形、普通螺纹等。、齿形、普通螺纹等。加工内容有：粗加工、半精加工、精加工。加工内容有：粗加工、
26、半精加工、精加工。常用加工方法有：车、铣、刨、磨、钻、扩、铰、滚齿、研磨、滚压、常用加工方法有：车、铣、刨、磨、钻、扩、铰、滚齿、研磨、滚压、拉削等。拉削等。各类经济精度和经济表面粗糙度值都可以在机械加工工艺手册上查到，各类经济精度和经济表面粗糙度值都可以在机械加工工艺手册上查到，也可以在网络上查到。也可以在网络上查到。1.1.常用加工方法所能达到的尺寸经济精度常用加工方法所能达到的尺寸经济精度 2.2.常用加工方法所能达到的形状经济精度常用加工方法所能达到的形状经济精度 形状经济精度包括直线度、平面度、圆度、圆柱度等经济精度形状经济精度包括直线度、平面度、圆度、圆柱度等经济精度 3.3.常用加工方法所能达到的位置经济精度常用加工方法所能达到的位置经济精度 位置经济精度包括平行度、倾斜度、垂直度、同轴度、圆跳动、全位置经济精度包括平行度、倾斜度、垂直度、同轴度、圆跳动、全跳动等的经济精度跳动等的经济精度 第三节第三节 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表面粗糙度第三节第三节 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表面粗糙度第三节第三节 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表面粗糙度第三节第三节 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表面粗糙度三、常用加工方法所能达到的经济精度三、常用加工方法所能达到的经济精度 第三节第三节 经济精度和经济表面粗糙度经济精度和经济表面粗糙度
