(机械制造行业)第二章机械加工精度

3-2 什么是内联系传动链，它与外联系传动链有和不同，试举例说明。

答：内联系传动链：内联系传动链是联系复合运动之内的各个分解部分，因而传动链所联系的执行件相互之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，用来保证执行件运动的轨迹。

例如，在卧式车床上用螺纹车刀车螺纹时，为了保证所需螺纹的导程大小，主轴（工件）转一周时，车刀必须移动一个规定的准确的距离（螺纹导程）。

联系主轴——刀架之间的螺纹传动链，就是一条传动比有严格要求的内联系传动链。

再如，用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮时，为了得到正确的渐开线齿形，滚刀转1 / K 转（K 是滚刀头数）时，工件就必须转1 / Z 转（Z 为齿轮齿数）。

联系滚刀旋转B11和工件旋转B12的传动链，必须保证两者的严格运动关系。

外联系传动链：外联系传动链是联系动力源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系。

例如，车削螺纹时，从电动机传到车床主轴的传动链就是外联系传动链，它只决定车螺纹速度的快慢，而不影响螺纹表面的成形。

再如，在卧式车床上车削外圆柱表面时，由于工件旋转与刀具移动之间不要求严格的传动比关系，两个执行件的运动可以互相独立调整。

3-3 试列出CA6140车床主运动传动链的传动路线,并计算主轴最高、最低转速及转速级数。

答：传动链的传动路线如下：)(VI )(2M 5826V 50518020IV 50508020_)(2M __5063________III 582250304139II 3034VII 3450)()(1M ______43513856)()(1M I 230130m in /r 1450kw 5.7主电动机主轴右移左移反转右正转左-⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧----⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧--⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧---⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧---ΦΦ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛主轴最高速度：16371.163750634139303434502301301450≅==主轴n r/min 主轴最低速度：103.10582680208020582243512301301450≅==主轴n r/min正转转速级数：2×3×(1+(2×2-1))=24级反转转速级数：1×3×(1+(2×2-1))=12级3-4 CA6140车床主运动、车螺纹运动、机动进给运动、快速运动等传动链中，哪些传动链的两端件之间具有严格的传动比？答：车螺纹运动：两端件（主轴与刀架）之间具有严格的传动比。

机械制造工程原理教案绪论一、课程概述1、课程名称：机械制造工程原理2、课程内容：3、学习目的：培养专业人材4、基本要求：识记理解应用二、制造行业现状发展快，要求高，专业人员缺乏现代制造的目标：高质量、高效率、低成本和自动化第一章工件的定位夹紧与夹具设计本章内容：第一节工件在机床上的安装第二节夹具概念第三节定位原理第四节工件在夹具中的夹紧第五节夹具举例第一节工件在机床上的安装一、安装概念定位：把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置.夹紧：工件定位后，将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变。

二、工件在机床或夹具上的三种安装方式1、直接找正安装2、划线找正安装3、夹具安装夹具安装指直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件.第二节夹具概念一、夹具的概念机床夹具是将工件进行定位、夹紧,将刀具进行导向或对刀,以保证工件和刀具间的相对运动关系的附加装置,简称夹具。

二、夹具的基本构成夹具构成:1、定位元件；2、夹紧装置；; 3、导向元件和对刀装置;4、连接元件；5、夹具体;6、其它元件及装置。

三、夹具的分类1、通用夹具2、专用夹具3、成组夹具4、组合夹具5、随行夹具第三节定位原理一、六点定位原理长方体六点定位三、定位方法1、平面定位⑴支承钉固定支承钉可调支承钉自定位支承辅助支承辅助支承和可调支承的区别:辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的,因此它不起定位作用,但辅助支承锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。

辅助支承主要用来在加工过程中加强被加工部位的刚度和提高工作的稳定性，通过增加一些接触点防止工件在加工中变形,但又不影响原来的定位。

⑵支承板支承板2、圆孔定位⑴圆柱定位销圆柱定位销菱形销⑵圆锥销圆锥销⑶心轴刚性心轴3、外圆柱面定位⑴V形块⑵定位套工件外圆以套筒和锥套定位4、圆锥孔定位工件在锥度心轴上定位三、完全定位与不完全定位实例一:如何对下图所示工件定位?解：方案一：不完全定位球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Z方案二：不完全定位球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Y、Z实例二:不完全定位实例三：完全定位四、欠定位和过定位1、欠定位：应该限制的自由度没有被限制。

机械制造技术基础第二章课后答案#1.金属切削过程的实质是什么答：金属切削过程就是刀具从工件上切除多余的金属，使工件得到符合技术要求的几何精度和表面质量的过程。

2.切削运动可分哪两类，各有什么特点答：切削运动可分为主运动和进给运动。

主运动在切削过程中速度最高，消耗的功率最大，并且在切削过程中切削运动只有一个。

进给运动的速度较低、消耗的功率较小，进给运动可以有一个或多个。

3.切削用量的主要参数有哪些答.：切削用量的参数有切削速度、进给量和背吃刀量。

4.试述车刀前角、后角、主偏角、负偏角和刃倾角的作用，并指出如何使用答：前角对切削的难易程度有很大的影响，前角大小的选择与工件材料、刀具材料、加工要求有关。

后角的作用是为了减小后刀面与工件之间的摩擦和减少后刀面的磨损。

主偏角的大小影响切削条件、刀具寿命和切削分力的大小。

！5.车外圆时，车刀装得过高或过低、偏左或偏右，刀具角度会发生哪些变化什么情况下可以利用这些变化答：当刀尖高于工作中心时，刀具工作前角将增大，工作后角将减小。

如果刀尖低于工作中心，则刀具工作前角减小，后角增大。

若刀杆右偏，则车刀的工作主偏角将增大，负偏角将减小。

若刀杆左偏，则车刀的工作主偏角将减小，负偏角将增大。

6.试标出图刀具的五个基本角度及主切削刃和副切削刃。

7.列举外圆车刀在不同参考系中的主要标准角度及其定义。

答：1）前角：在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角；后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角；主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角；副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角；刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角；副后角：在副切削刃上选定点的副正交平面内，副后刀面与副切削平面之间的夹角。

8.偏角的大小对刀具耐用度和三个切削分力有何影响当车削细长轴时，主偏角应选得较大还是较小为什么答：当切削面积不变时，主偏角增大，切削厚度也随之增大，切屑变厚，因而主切削力随着主偏角的增大而减小，但当主偏角增大到60~70之间时，主切削力又逐渐增大主偏角；背向力随着主偏角的增大而减小，进给力随着主偏角的增大而增大。

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《机械制造技术基础》部分习题参考解答第二章 金属切削过程2-1 什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？ 答：切削用量三要素是指切削速度v 、进给量f 、背吃刀量a p （切削深度)。

在外圆车削中,它们与切削层参数的关系是:2—2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。

答：确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要7个基本角度：前角、后角、主偏角、副偏角、副前角、副后角和刃倾角，这些基本角度如下图所示(其中副前角、副后角不做要求）。

2—3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。

为什么车刀作横向切削时,进给量取值不能过大？答：刀具标注角度是在静态情况下在刀具标注角度参考系中测得的角度;而刀具工作角度是在刀具工作角度参考系中（考虑了刀具安装误差和进给运动影响等因素）确定的刀具角度。

车刀作横向切削时,进给量取值过大会使切削速度、基面变化过大，导致刀具实际工作前角和工作后角变化过大，可能会使刀具工作后角变为负值，不能正常切削加工（P23).2—4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能?答：（P24）(1） 高的硬度和耐磨性;（2) 足够的强度和韧性；(3） 高耐热s i n /s i n D rD p rD ph f b a A f a κκ===切削层公称厚度： 切削层公称宽度： 切削层公称横截面积：性；(4) 良好的导热性和耐热冲击性能;(5）良好的工艺性.2—5 常用的硬质合金有哪几类？如何选用?答：(P26）常用的硬质合金有三类：P类（我国钨钴钛类YT)，主要用于切削钢等长屑材料;K类(我国钨钴类YG），主要用于切削铸铁、有色金属等材料；M类（我国通用类YW），可以加工铸铁、有色金属和钢及难加工材料。

机械制造行业机床加工精度要求机床加工精度是机械制造行业中非常重要的一个指标，直接影响产品的质量和性能。

本文将从机床加工精度的定义、影响因素、要求以及提高方法等方面进行论述。

一、机床加工精度的定义机床加工精度是指在机床上进行加工过程中，实际加工结果与设计加工尺寸之间的差异。

一般以加工误差和加工精度等指标来评价。

二、机床加工精度的影响因素1. 机床自身的精度：包括机床的稳定性、刚性、定位精度、回程精度等，这些因素直接影响到加工结果的精度。

2. 刀具的选择和磨削：刀具的质量和尺寸精度会直接影响切削质量和加工精度。

3. 工件材料的性质：不同材料的硬度、韧性以及热胀冷缩性等因素，会对加工过程中产生的变形和热变化产生影响。

4. 加工条件的控制：包括切削速度、进给速度、切削深度、切削液的选择等，这些因素对于保持加工稳定性和提高加工精度至关重要。

三、机床加工精度的要求机床加工精度的要求在不同行业和不同产品上会有所不同，但一般要求如下：1. 对于形状尺寸：要求加工的工件能够尽量与设计要求相符，误差控制在规定范围内。

2. 对于位置精度：要求加工出来的工件在装配时能够满足要求的位置关系，保证产品的功能性能。

3. 对于表面粗糙度：在机床加工过程中，要求能够获得符合要求的表面粗糙度，以满足产品的外观和功能要求。

四、提高机床加工精度的方法1. 提高机床自身精度：通过优化机床结构，提高机床的刚性和稳定性，选用更高精度的导轨和传动装置等方法，可以提高机床自身的精度。

2. 优化刀具选择和磨削：选择质量更好的刀具，严格控制刀具的尺寸和磨削质量，可以提高切削质量和加工精度。

3. 控制加工条件：严格控制加工参数，如切削速度、进给速度、切削深度等，以及切削液的使用和冷却控制，可以有效提高加工精度。

4. 提高工人技术水平：培训和提高工人的技术水平，加强工人对机床使用和加工工艺的理解，可以提高加工精度。

通过上述措施，可以有效提高机床加工精度，满足不同行业和产品对于精度要求的需求。

一、填空题1、与物流系统的可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切削等）流动的方便程度。

2、机床的设计方法是根据设计类型而定，通用机床采用系列化设计方法，系列中基型产品属创新设计类型，其他属变型设计类型。

3、任何一表面都可以看作一条直线（或曲线），沿着另一条直线（或曲线）运动的轨迹，这两条直线（或曲线）称为该表面发生线，前者称为母线，后者称为导线。

4、几何精度是机床在空载条件下，在不运动或运动速度较低时机床主要独立部件的形状、相互位置或相对运动位移准确程度。

5、运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，执行部件几何位置精度。

6、传动精度是指机床传动系统各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。

7、重复定位精度是机床运动部件在相同条件下，用相同的方法重复定位时位置的一致程度。

8、机床主参数是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力一种参数。

9、专用机床的主参数是以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示，一般参照类似的通用机床主参数系列选取。

10、是一些相互平行和垂直的格线组成，其中距离相等的一组竖线代表（各）轴，距离相等的一组水平线代表各级转速。

11、转速图中传动轴格线间转速点的连线称为传动线，表示两轴间一对传动副的传动比。

12、设计机床主变速传动系时，一般限制直齿圆柱齿轮降速最小传动比大于 1/4 ，最大升速传动比小于 2 。

13、设计机床主变速传动系时，一般限制斜齿圆柱齿轮降速最小传动比大于 1/4 ，最大升速传动比小于（或等于） 2.5 。

14、影响变速箱内各传动轴的空间布置的因素中，最主要的是变速箱的形状和尺寸的限制。

15、变速箱内各传动轴的轴向固定方法有一端和两端固定两类。

16、主变速传动系中主轴或各传动件传递全部功率的最低转速为他们的计算转速。

17、进给传动系中进给传动是恒转矩传动，各传动件的最高转速为其计算转速。

18、进给传动的转速图为前疏后密结构，即采用扩大顺序和传动顺序不一致的结构方案。

机械制造加工精度的影响因素及提高措施摘要：在机械制造加工过程当中，最为重要的就是对于零件的加工处理，这是必不可少的环节，因此，必须要保证零件的制造工艺质量，合格不会出现问题。

但是在目前的加工过程当中，制造加工的精度存在着一定的问题，会受到多种因素的影响，使零件加工过程当中出现偏差，导致零件的尺寸和形状与实际的需要不符。

本文主要结合这些影响因素，找出机械制造加工过程当中零件加工的准确方案，注重精密加工，提高零件加工的质量，对机械制造加工行业可持续发展带来参考。

关键词：机械加工精度；影响因素；提高措施为了充分保证机械制造加工过程当中零件的加工精度，摆脱多种影响因素的制约，就应当结合影响因素制定出具体的解决方案，以提高机械加工制造行业的经济效益，促进稳定发展[1]。

本文探讨了影响机械制造加工精度，机械工具方面的影响因素，加工工艺方面的影响因素，以及内在力量的影响因素三个方面，对提高机械制造加工精度提出了具体的有效策略，妥善处理各种误差，将误差降低到最小，不断优化加工工艺，同时，为我国机械制造加工的技术水平带来一定的帮助，提高整体的加工精度。

一、机械制造加工精度的影响因素（一）机械工具因素机械加工制造环节需要用到不同类型的工具来完成具体的工作，最常见的工具就是刀具和夹具，这些机械的工具会对加工的精度造成一定的影响。

首先，使用刀具时会造成一定的几何误差。

在机械加工制造过程当中，涉及的刀具类型不同，一些零件的加工需要用到特殊的刀具，可能会出现一定的风险，这种刀具带来的误差比普通的刀具带来的误差要大。

其次，使用不同类型的夹具时，也会造成一定的几何误差。

夹具是用来确定机床和刀具之间位置的机械工具，避免在移动过程当中出现一定的偏差或者在偏转的过程当中偏离了正确的位置。

这两种机械工具只要其中一种出现问题，就会影响加工的精度，因此，必须在实际的加工环节当中检验机械工具的质量，避免影响精度。

（二）加工工艺因素在机械制造加工过程当中，很容易受到加工工艺的影响，如果加工工艺发生一定的变化，那么就会导致误差的产生，从而使加工的精度降低，无法保证零件加工的整体质量。

把机械工艺学课后习题教材：王先逵 机械制造工艺学 机械工业出版社 2006.1第一章：1-4从材料的成形机理来分析，加工工艺方法可以分为哪几类？它们各有何特点？答：根据材料的成形机理，加工工艺方法可以分为去除加工，结合加工和变形加工。

去除加工又称分离加工，其特点是从工件上去除一部分材料成形；结合加工是一种堆积成形、分层制造方法，其特点是利用物理和化学的方法将相同材料或不同材料结合在一起而成形；变形加工又称流动加工，其特点是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。

1-6什么是机械加工工艺过程？什么是机械加工工艺系统？答：机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。

由于制造技术的不断发展，现在所说的加工方法除切削和磨削外，还包括电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工以及化学加工等几乎所有加工方法。

零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统，由物质分系统、能量分系统和信息分系统组成。

1-7什么是工序、安装、工位、工步和走刀？答：工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工具连续完成的那一部分工艺过程；安装是指工序中每一次装夹下完成的那一部分工艺过程；工位是指工件的每一次安装中通过分度（或移位）装置使工件相对于机床床身变换加工位置的每一个加工位置上的工艺过程；工步是指工位中加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工艺过程；走刀是指在加工表面上切削一次所完成的工步内容。

1-8某机床厂年产CA6140车床2000台，已知每台车床只有1根主轴，主轴零件的备品率为14%，机械加工费品率为4%，试计算机床主轴零件的年生产纲领。

从生产纲领来分析，试说明主轴零件属于何种生产类型？其工艺有何特点？若1年按282个工作日，一月按26个工作日来计算，试计算主轴零件月平均生产批量。

第二章机械加工精度第一节概述一,加工精度的概念高产,优质,低消耗,产品技术性能好,使用寿命长,这是机械制造企业的基本要求.而质量总是则是最根本的问题.机械加工质量指标包括两方面的参数:一方面是宏观几何参数,指机械加工精度;另一方面是微观几何参数和表面物理-机械性能等方面的参数,指机械加工表面质量.所谓机械加工精度,是指零件在加工后的几何参数(尺寸大小,几何形状,表面间的相互位置)的实际值与理论值相符合的程度.符合程度高,加工精度也高;反之则加工精度低.机械加工精度包括尺寸精度,形状精度,位置精度三项内容,三者有联系,也有区别.由于机械加工中的种种原因,不可能把零件做得绝对精确,总会产生偏差.这种偏差即加工误差.实际生产中加工精度的高低用加工误差的大小表示.加工误差小,则加工精度高;反之则低.保证零件的加工精度就是设法将加工误差控制在允许的偏差范围内;提高零件的加工精度就是设法降低零件的加工误差.随着对产品性能要求的不断提高和现代加工技术的发展,对零件的加工精度要求也在不断的提高.一般来说,零件的加工精度越高则加工成本越高,生产率则相对越低.因此,设计人员应根据零件的使用要求,合理地确定零件的加工精度,工艺人员则应根据设计要求,生产条件等采取适当的加工工艺方法,以保证零件的加工误差不超过零件图上规定的公差范围,并在保证加工精度的前提下,尽量提高生产率和降低成本.二获得零件加工精度的方法1.获得尺寸精度的方法在机械加工中获得尺寸精度的方法有试切法,调整法,定尺寸刀具法,自动控制法和主动测量法等五种.⑴ 试切法通过试切—测量—调整—再试切,反复进行到被加工尺寸达到要求的精度为止的加工方法.试切法不需要复杂的装备,加工精度取决于工人的技术水平和量具的精度,常用于单件小批生产.⑵ 调整法按零件规定的尺寸预先调整机床,夹具,刀具和工件的相互位置,并在加工一批零件的过程中保持这个位置不变,以保证零件加工尺寸精度的加工方法.调整法生产效率高,对调整工的要求高,对操作工的要求不高,常用于成批及大量生产.⑶ 定尺寸刀具法用具有一定形状和尺寸精度的刀具进行加工,使加工表面达到要求的形状和尺寸的加工方法.如用钻头,铰刀,键槽铣刀等刀具的加工即为定尺寸刀具法.定尺寸刀具法生产率较高,加工精度较稳定,广泛的应用于各种生产类型.⑷ 自动控制法把测量装置,进给装置和控制机构组成一个自动加工系统,使加工过程中的尺寸测量,刀具的补偿和切削加工一系列工作自动完成,从而自动获得所要求的尺寸精度的加工方法.该方法生产率高,加工精度稳定,劳动强度低,适应于批量生产.⑸ 主动测量法在加工过程中,边加工边测量加工尺寸,并将测量结果与设计要求比较后,或使机床工作,或使机床停止工作的加工方法.该方法生产率较高,加工精度较稳定,适应于批量生产.2.获得几何形状精度的方法在机械加工中获得几何精度的方法有轨迹法,成形法,仿形法和展成法等四种.⑴ 轨迹法依靠刀尖运动轨迹来获得形状精度的方法.刀尖的运动轨迹取决于刀具和工件的相对成形运动,因而所获得的形状精度取决成形运动的精度.普通车削,铣削,刨削和磨削等均为刀尖轨迹法.⑵ 成形法利用成形刀具对工件进行加工的方法.成形法所获得的形状精度取决于成形刀具的形状精度和其他成形运动精度.用成形刀具或砂轮进行车,铣,刨 ,磨,拉等加工的均为成形法.⑶ 仿形法:刀具依照仿形装置进给获得工件形状精度的方法.如使用仿形装置车手柄,铣凸轮轴等.⑷ 展成法又称为范成法,它是依据零件曲面的成形原理,通过刀具和工件的展成切削运动进行加工的方法.展成法所得的被加工表面是刀刃和工件在展成运动过程中所形成的包络面,刀刃必须是被加工表面的共轭曲线.所获得的精度取决于刀刃的形状和展成运动的精度.滚齿,插齿等均为展成法.3.获得位置精度的方法工件的位置精度取决于工件的安装(定位和夹紧)方式及其精度.获得位置精度的方法有:⑴ 找正安装法找正是用工具和仪表根据工件上有关基准,找出工件有关几何要素相对于机床的正确位置的过程.用找正法安装工件称为找正安装,找正安装又可分为:1)划线找正安装即用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上正确位置的一种安装方法.2)直接找正安装即用划针和百分表或通过目测直接在机床上找正工件正确位置的安装方法.此法的生产率较低,对工人的技术水平要求高,一般只用于单件小批生产中.⑵ 夹具安装法夹具是用以安装工件和引导刀具的装置.在机床上安装好夹具,工件放在夹具中定位,能使工件迅速获得正确位置,并使其固定在夹具和机床上.因此,工件定位方便,定位精度高且稳定,装夹效率也高.⑶ 机床控制法利用机床本身所设置的保证相对位置精度的机构保证工件位置精度的安装方法.如坐标镗床,数控机床等.第二节影响加工精度的因素及其分析在机械加工过程中,机床,夹具,刀具和工件组成了一个完整的系统,称为工艺系统.工件的加工精度问题也就涉及到整个工艺系统的精度问题.工艺系统中各个环节所存在的误差,在不同的条件下,以不同的程度和方式反映为工件的加工误差,它是产生加工误差的根源,因此工艺系统的误差被称为原始误差,如表2-1所示.原始误差主要来自两方面:一方面是在加工前就存在的工艺系统本身的误差(几何误差),包括加工原理误差,机床,夹具,刀具的制造误差,工件的安装误差,工艺系统的调整误差等;另一方面是加工过程中工艺系统的受力变形,受热变形,工件残余应力引起的变形和刀具的磨损等引起的误差,以及加工后因内应力引起的变形和测量引起的误差等.下面即对工艺系统中的各类原始误差分别进行阐述. 表2-1 原始误差一,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的刀刃轮廓进行加工而产生的误差.生产中采用近似的加工原理进行加工的例子很多,例如用齿轮滚刀滚齿就有两种原理误差:一种是为了滚刀制造方便,采用了阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线蜗杆而产生的近似造形误差;另一种是由于齿轮滚刀刀齿数有限,使实际加工出的齿形是一条由微小折线段组成的曲线,而不是一条光滑的渐开线.采用近似的加工方法或近似的刀刃轮廓,虽然会带来加工原理误差,但往往可简化工艺过程及机床和刀具的设计和制造,提高生产率,降低成本,但由此带来的原理误差必须控制在允许的范围内二,工艺系统的几何误差1.机床几何误差机床几何误差包括机床本身各部件的制造误差,安装误差和使用过程中的磨损引起的误差.这里着重分析对加工影响较大的主轴回转误差,机床导轨误差以及传动链误差.⑴ 机床主轴误差机床主轴是用来安装工件或刀具并将运动和动力传递给工件或刀具的重要零件,它是工件或刀具的位置基准和运动基准,它的回转精度是机床精度的主要指标之一,其误差直接影响着工件精度的高低.1)主轴回转误差为了保证加工精度,机床主轴回转时其回转轴线的空间位置应是稳定不变的,但实际上由于受主轴部件结构,制造,装配,使用等种种因素的影响,主轴在每一瞬时回转轴线的空间位置都是变动的,即存在着回转误差.主轴回转轴心线的运动误差表现为纯径向跳动,轴向窜动和角度摆动三种形式,如图2-1所示.(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-18) 图2-1 主轴回转轴线的运动误差机床的主轴是以其轴颈支承在床头箱前后轴承内的,因此影响主轴回转精度的主要因素是轴承精度,主轴轴颈精度和床头箱主轴承孔的精度.如果采用滑动轴承,则影响主轴回转精度的主要因素是主轴颈的圆度,与其配合的轴承孔的圆度和配合间隙.不同类型的机床其主轴回转误差所引起的加工误差的形式也会不同.对于工件回转类机床(如车床,内,外圆磨床),因切削力的方向不变,主轴回转时作用在支承上的作用力方向也不变,因而主轴颈与轴承孔的接触点的位置也是基本固定的,即主轴颈在回转时总是与轴承孔的某一段接触,因此轴承孔的圆度误差对主轴回转精度的影响较小,而主轴颈的圆度误差则影响较大;对于刀具回转类机床(如镗床,钻床),因切削力的方向是变化的,所以轴承孔的圆度误差对主轴回转精度的影响较大,而主轴颈的圆度误差影响较小.2)主轴回转误差的敏感方向不同类型的机床,主轴回转误差的敏感方向是不同的.工件回转类机床的主轴回转误差的敏感方向,如图2-2所示,在车削圆柱表面,当主轴在Y方向存在误差Δy时,则此误差将是1：1地反映到工件的半径方向上去(ΔRy=Δy).而在Z方向存在误差Δz时,反映到工件半径方向上的误差为ΔRz.其关系式为R02十Δz2=(R0十ΔRz)2=R02十2R0·ΔRz十ΔRz2因ΔRz2很小,可以忽略不计,故此式化简后得ΔRz≈Δz2/(2R0)<<Δy (2—1)所以Δy所引起的半径误差远远大于由Δz所引起的半径误差.我们把对加工精度影响最大的那个方向称为误差的敏感方向,把对加工精度影响最小的那个方向称为误差的非敏感方向.(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-19) 图2-2 车外圆的敏感方向刀具回转类机床的主轴回转误差的敏感方向,如镗削时,刀具随主轴一起旋转,切削刃的加工表面的法向随刀具回转而不断变化,因而误差的敏感方向也在不断变化.⑵ 机床导轨误差床身导轨既是装配机床各部件的基准件,又是保证刀具与工件之间导向精度的导向件,因此导轨误差对加工精度有直接的影响.导轨误差分为: 1)导轨在水平面内的直线度误差Δy 这项误差使刀具产生水平位移,如图2-3所示,使工件表面产生的半径误差为ΔRy,ΔRy=Δy,使工件表面产生圆柱度误差(鞍形或鼓形).2)导轨在垂直平面内的直线度误差Δz 这项误差使刀具产生垂直位移,如图2-4所示,使工件表面产生的半径误差为ΔRz,ΔRz≈Δz2/(2R0),其值甚小,对加工精度的影响可以忽略不计;但若在龙门刨这类机床上加工薄长件,由于工件刚性差,如果机床导轨为中凹形,则工件也会是中凹形.3)前后导轨的平行度误差当前后导轨的不平行,存在扭曲时,刀架产生倾倒,刀尖相对于工件在水平和垂直两个方向上发生偏移,从而影响加工精度.如图2-5所示,在某一截面内,工件加工半径误差为:ΔR≈Δy=δ (2—2)式中:H——车床中心高B——导轨宽度Δ——前后导轨的最大平行度误差(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-20,21) 图2-3 机床导轨在水平面内的图2-4 机床导轨在垂直面内的直线度对加工精度的影响直线度对加工精度的影响(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-22) 图2-5 机床导轨扭曲对工件形状的影响⑶ 传动链传动误差传动链传动误差是指机床内联系传动链始末两端传动元件之间相对运动的误差.它是影响螺纹,齿轮,蜗轮蜗杆以及其它按展成原理加工的零件加工精度的主要因素.传动链始末两端的联系是通过一系列的传动元件来实现的,当这些传动元件存在加工误差,装配误差和磨损时,就会破坏正确的运动关系,使工件产生加工误差,这些误差即传动链误差.为了减少机床的传动链误差对加工精度的影响,可以采取以下措施:1)尽量减少传动元件数量,缩短传动链,以缩小误差的来源.2)采用降速传动(即i<<1) 降速传动是保证传动精度的重要措施.对于螺纹加工机床,为保证降速传动,机床传动丝杠的导程应大于工件的导程;齿轮加工机床最后传动副为蜗轮副,为了得到iFy2),从而引起工艺系统的变形不一致(Yl >Y2),这样在加工后的工件上仍留有较小的圆度误差.这种在加工后的工件上出现与毛坯形状相似的误差的现象称为"误差复映".(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-24) 图2-7 毛坯形状误差的复映由于工艺系统具有一定的刚度,因此在加工表面上留下的误差比毛坯表面的误差数值上已大大减小了.也就是说,工艺系统刚度愈高,加工后复映到被加工表面上的误差愈小,当经过数次走刀后,加工误差也就逐渐缩小到所允许的范围内了. ⑶ 其他作用力引起的加工误差1)传动力和惯性力引起的加工误差当在车床上用单爪拨盘带动工件回转时,传动力在拨盘的每一转中不断改变其方向;对高速回转的工件,如其质量不平衡,将会产生离心力,它和传动力一样在工件的转动中不断的改变方向.这样,工件在回转中因受到不断变化方向的力的作用而造成加工误差,如图2-8和图2-9所示. (沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-25,26) 图2-8 传动力所引起的加工误差图2-9 离心惯性所引起的加工误差2)重力所引起的误差在工艺系统中,有些零部件在自身重力作用下产生的变形也会造成加工误差.例如,龙门铣床,龙门刨床横梁在刀架自重下引起的变形将造成工件的平面度误差.对于大型工件,因自重而产生的变形有时会成为引起加工误差的主要原因,所以在安装工件时,应通过恰当地布置支承的位置或通过平衡措施来减少自重的影响.3)夹紧力所引起的加工误差工件在安装时,由于工件刚度较低或夹紧力作用点和方向不当,会引起工件产生相应的变形,造成加工误差.图2-10为加工连杆大端孔的安装示意图,由于夹紧力作用点不当,造成加工后两孔中心线不平行及其与定位端面不垂直.(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-27) 图2-10 夹紧力不当所引起的加工误差4.减少工艺系统受力变形的主要措施减少工艺系统受力变形是保证加工精度的有效途径之一.生产实际中常采取如下措施:1)提高接触刚度所谓接触刚度就是互相接触的两表面抵抗变形的能力.提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键.常用的方法是改善工艺系统主要零件接触面的配合质量,使配合面的表面粗糙度和形状精度得到改善和提高,实际接触面积增加,微观表面和局部区域的弹性,塑性变形减少,从而有效地提高接触刚度.2)提高工件定位基面的精度和表面质量工件的定位基面如存在较大的尺寸,形位误差和表面质量差,在承受切削力和夹紧力时可能产生较大的接触变形,因此精密零件加工用的基准面需要随着工艺过程的进行逐步提高精度.3)设置辅助支承,提高工件刚度,减小受力变形切削力引起的加工误差往往是因为工件本身刚度不足或工件各个部位刚度不均匀而产生的.当工件材料和直径一定时,工件长度和切削分力是影响变形的决定性因素.为了减少工件的受力变形,常采用中心架或跟刀架,以提高工件的刚度,减小受力变形.4)合理装夹工件,减少夹紧变形当工件本身薄弱,刚性差时,夹紧时应特别注意选择适当的夹紧方法,尤其是在加工薄壁零件时,为了减少加工误差,应使夹紧力均匀分布.缩短切削力作用点和支承点的距离,提高工件刚度.5)对相关部件预加载荷例如,机床主轴部件在装配时通过预紧主轴后端面的螺母给主轴滚动轴承以预加载荷,这样不仅能消除轴承的配合间隙,而且在加工开始阶段就使主轴与轴承有较大的实际接触面积,从而提高了配合面间的接触刚度.6)合理设计系统结构在设计机床夹具时,应尽量减少组成零件数,以减少总的接触变形量;选择合理的结构和截面形状;并注意刚度的匹配,防止出现局部环节刚度低.7)提高夹具,刀具刚度;改善材料性能.8)控制负载及其变化适当减少进给量和背吃刀量,可减少总切削力对零件加工精度的影响;此外,改善工件材料性能以及改变刀具几何参数如增大前角等都可减少受力变形;将毛坯合理分组,使每次调整中加工的毛坯余量比较均匀,能减小切削力的变化,减小误差复映.四,工艺系统热变形对加工精度的影响在机械加工中,工艺系统在各种热源的影响下会产生复杂的变形,使得工件与刀具间的正确相对位置关系遭到破坏,造成加工误差.1.工艺系统热变形的热源引起工艺系统热变形的热源主要来自两个方面:一是内部热源,指轴承,离合器,齿轮副,丝杠螺母副,高速运动的导轨副,镗模套等工作时产生的摩擦热,以及液压系统和润滑系统等工作时产生的摩擦热;切削和磨削过程中由于挤压,摩擦和金属塑性变形产生的切削热;电动机等工作时产生的电磁热,电感热.二是外部热源,指由于室温变化及车间内不同位置,不同高度和不同时间存在的温度差别,以及因空气流动产生的温度差等;日照,照明设备以及取暖设备等的辐射热等.工艺系统在上述热源的作用下,温度逐渐升高,同时其热量也通过各种传导方式向周围散发.2.工艺系统热变形对加工精度的影响⑴ 机床热变形对加工精度的影响机床在运转与加工过程中受到各种热源的作用,温度会逐步上升,由于机床各部件受热程度的不同,温升存在差异,因此各部件的相对位置将发生变化,从而造成加工误差.车,铣,镗床这类机床主要热源是床头箱内的齿轮,轴承,离合器等传动副的摩擦热,它使主轴分别在垂直面内和水平面内产生位移与倾斜,也使支承床头箱的导轨面受热弯曲;床鞍与床身导轨面的摩擦热会使导轨受热弯曲,中间凸起.磨床类机床都有液压系统和高速砂轮架,故其主要热源是砂轮架轴承和液压系统的摩擦热;轴承的发热会使砂轮轴线产生位移及变形,如果前,后轴承的温度不同,砂轮轴线还会倾斜;液压系统的发热使床身温度不均产生弯曲和前倾,影响加工精度.大型机床如龙门铣床,龙门刨床,导轨磨床等,这类机床的主要热源是工作台导轨面与床身导轨面间的摩擦热及车间内不同位置的温差.⑵ 工件热变形及其对加工精度的影响在加工过程中,工件受热将产生热变形,工件在热膨胀的状态下达到规定的尺寸精度,冷却收缩后尺寸会变小,甚至可能超出公差范围.工件的热变形可能有两种情况:比较均匀地受热,如车,磨外圆和螺纹,镗削棒料的内孔等;不均匀受热,如铣平面和磨平面等.⑶ 刀具热变形对加工精度的影响在切削加工过程中,切削热传入刀具会使得刀具产生热变形,虽然传入刀具的热量只占总热量的很小部分,但是由于刀具的体积和热容量小,所以由于热积累引起的刀具热变形仍然是不可忽视的.例如,在高速车削中刀具切削刃处的温度可达850℃左右,此时刀杆伸长,可能使加工误差超出公差带.3.环境温度变化对加工精度的影响除了工艺系统内部热源引起的变形以外,工艺系统周围环境的温度变化也会引起工件的热变形.一年四季的温度波动,有时昼夜之间的温度变化可达10℃以上,这不仅影响机床的几何精度,还会直接影响加工和测量精度.4.对工艺系统热变形的控制可采用如下措施减少工艺系统热变形对加工精度的影响:1)隔离热源为了减少机床的热变形,将能从主机分离出去的热源(如电动机,变速箱,液压泵和油箱等)应尽可能放到机外;也可采用隔热材料将发热部件和机床大件(如床身,立柱等)隔离开.2)强制和充分冷却对既不能从机床内移出,又不便隔热的大热源,可采用强制式的风冷,水冷等散热措施;对机床,刀具,工件等发热部位采取充分冷却措施,吸收热量,控制温升,减少热变形.3)采用合理的结构减少热变形如在变速箱中,尽量让轴,轴承,齿轮对称布置,使箱壁温升均匀,减少箱体变形.4)减少系统的发热量对于不能和主机分开的热源(如主轴承,丝杠,摩擦离合器和高速运动导轨之类的部件),应从结构,润滑等方面加以改善,以减少发热量;提高切削速度(或进给量),使传入工件的热量减少;保证切削刀具锋利,避免其刃口钝化增加切削热.5)使热变形指向无害加工精度的方向例如车细长轴时,为使工件有伸缩的余地,可将轴的一端夹紧,另一端架上中心架,使热变形指向尾端;又例如外圆磨削,为使工件有伸缩的余地,采用弹性顶尖等.五,工件内应力对加工精度的影响1.产生内应力的原因内应力也称为残余应力,是指外部载荷去除后仍残存在工件内部的应力.有残余应力的工件处于一种很不稳定的状态,它的内部组织有要恢复到稳定的状态强烈倾向,即使在常温下这种变化也在不断的进行,直到残余应力完全消失为止.在这个过程中,零件的形状逐渐变化,从而逐渐丧失原有的加工精度.残余应力产生的实质原因是由于金属内部组织发生了不均匀的体积变化,而引起体积变化的原因主要有以下方面:⑴ 毛坯制造中产生的残余应力在铸,锻,焊接以及热处理等热加工过程中,由于工件各部分厚度不均,冷却速度和收缩程度不一致,以及金相组织转变时的体积变化等,都会使毛坯内部产生残余应力,而且毛坯结构越复杂,壁厚越不均,散热的条件差别越大,毛坯内部产生的残余应力也越大.具有残余应力的毛坯暂时处于平衡状态,当切去一层金属后,这种平衡便被打破,残余应力重新分布,工件就会出现明显地变形,直至达到新的平衡为止.⑵ 冷校直带来的残余应力某些刚度低的零件,如细长轴,曲轴和丝杠等,由于机加工产生弯曲变形不能满足精度要求,常采用冷校直工艺进行校直.校直的方法是在弯曲的反方向加外力,如图2-11a)所示.在外力F的作用下,工件的内部残余应力的分布如图2-11b)所示,在轴线以上产生压应力(用负号表示),在轴线以下产生拉应力(用正号表示).在轴线和两条双点划线之间是弹性变形区域,在双点划线之外是塑性变形区域.当外力F去除后,外层的塑性变形区域阻止内部弹性变形的恢复,使残余应力重新分布,如图2-11c)所示.这时,冷校直虽然减小了弯曲,但工件却处于不稳定状态,如再次加工,又将产生新的变形.因此,高精度丝杠的加工,不允许冷校直,而是用多次人工时效来消除残余应力.(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-28) a)冷校直方法 b)加载时残余应力的分布 c)卸载后残余应力的分布图2-11 冷校直引起的残余应力⑶ 切削加工产生的残余应力加工表面在切削力和切削热的作用下,会出现不同程度的塑性变形和金相组织的变化,同时也伴随有金属体积的改变,因而必然产生内应力,并在加工后引起工件变形.2.消除或减少内应力的措施⑴ 合理设计零件结构在零件结构设计中应尽量简化结构,保证零件各部分厚度均匀,以减少铸,锻件毛坯在制造中产生的内应力;。

机械行业智能化机械零件的精密加工与制造方案第一章智能化机械零件加工概述 (2)1.1 智能化机械零件加工的意义 (2)1.2 智能化加工技术的发展趋势 (2)第二章精密加工技术基础 (3)2.1 精密加工的定义及分类 (3)2.2 精密加工的关键技术 (3)2.3 精密加工技术的应用领域 (4)第三章智能化机械零件加工工艺 (4)3.1 智能化加工工艺的基本原理 (4)3.2 智能化加工工艺的设计方法 (4)3.3 智能化加工工艺的优化策略 (5)第四章智能化机械零件加工设备 (5)4.1 智能化加工设备的选型 (5)4.2 智能化加工设备的操作与维护 (5)4.3 智能化加工设备的故障诊断与排除 (6)第五章精密测量技术 (6)5.1 精密测量技术的原理 (6)5.2 精密测量技术的应用 (7)5.3 精密测量技术的误差分析 (7)第六章智能化控制系统 (7)6.1 智能化控制系统的组成 (7)6.1.1 控制器 (7)6.1.2 传感器 (8)6.1.3 执行器 (8)6.1.4 通信网络 (8)6.2 智能化控制系统的设计 (8)6.2.1 系统架构设计 (8)6.2.2 控制策略设计 (8)6.2.3 传感器和执行器选型 (8)6.2.4 通信网络设计 (8)6.3 智能化控制系统的调试与优化 (9)6.3.1 系统调试 (9)6.3.2 功能优化 (9)6.3.3 故障诊断与处理 (9)第七章精密加工中的材料选择与处理 (9)7.1 精密加工材料的选择 (9)7.2 精密加工材料的预处理 (10)7.3 精密加工材料的后处理 (10)第八章智能化机械零件加工过程中的质量控制 (10)8.1 质量控制的基本原则 (10)8.2 质量控制的方法与工具 (11)8.3 质量控制体系的建立与运行 (11)第九章智能化机械零件加工的环境与安全 (11)9.1 加工环境的要求与改善 (11)9.2 安全生产的基本原则 (12)9.3 安全的预防与处理 (12)第十章智能化机械零件加工的未来展望 (13)10.1 智能化加工技术的发展方向 (13)10.2 智能化加工技术的市场前景 (13)10.3 智能化加工技术的挑战与对策 (14)第一章智能化机械零件加工概述1.1 智能化机械零件加工的意义现代工业的快速发展，机械零件的加工精度和效率要求越来越高。

机械制造《机械加⼯精度》习题库⼀、填空题1.零件的加⼯质量包含零件的和，零件的加⼯精度包括、和。

2.机床主轴回转轴线的运动误差可分解为和、、。

3.在顺序加⼯⼀批⼯件中，其加⼯误差的⼤⼩和⽅向都保持不变，称为；或者加⼯误差按⼀定规律变化，称为。

4.机床导轨导向误差可分为：⽔平直线度、、、。

5.误差的敏感⽅向是指产⽣加⼯误差的⼯艺系统的原始误差处于加⼯表⾯的在车削加⼯时为⽅向，在刨削加⼯时为⽅向。

⼆、选择题1. 调整法加⼯⼀批⼯件后的尺⼨符合正态分布，且分散中⼼与公差带中⼼重合，但发现有相当数量的废品，产⽣的原因主要是（）A、常值系统误差B、随机误差C、⼑具磨损太⼤D、调态误差⼤2. 车床导轨在⽔平⾯内与主轴线不平⾏，会使车削后的⼯件产⽣（）A、尺⼨误差B、位置误差C、圆柱度误差D、圆度误差3. 车床主轴有径向跳动，镗孔时会使⼯件产⽣（）A、尺⼨误差B、同轴度误差C、圆度误差D、圆锥形4. 某轴⽑坯有锥度，则粗车后此轴会产⽣（）A、圆度误差B、尺⼨误差C、圆柱度误差D、位置误差5. 某⼯件内孔在粗镗后有圆柱度误差，则在半精镗后会产⽣（）A、圆度误差B、尺⼨误差C、圆柱度误差7. ⼯件受热均匀变形时，热变形使⼯件产⽣的误差是（）A、尺⼨误差B、形状误差C、位置误差D、尺⼨和形状误差8. 为减⼩零件加⼯表⾯硬化层深度和硬度，应使切削速度（）A、减⼩B、中速C、增⼤D、保持不变9. 车削加⼯时轴的端⾯与外圆柱⾯不垂直，说明主轴有（）A、圆度误差B、纯经向跳动C、纯⾓度摆动D、轴向窜动10. 镗床上镗孔时主轴有⾓度摆动，镗出的孔将呈现（）A圆孔B椭圆孔C圆锥孔D双⾯孔11. 垂直于被加⼯表⾯的切削⼒与⼯件在该⼒⽅向的位移的⽐值，定义为⼯艺系统的（）A静刚度（刚度）B柔度C动刚度D动柔度12. ⼯件受外⼒时抵抗接触变形的能⼒，称为（）A⼯艺系统刚度B⼯件硬度C接触刚度D疲劳强度13. ⼀级⼯艺的⼯艺能⼒系数Cp为（）A Cp≤0.67B 1.0≥Cp＞0.67C 1.33≥Cp＞1.00D 1.67≥Cp＞1.33⼯序能⼒勉强的⼯艺是（）A⼀级⼯艺B⼆级⼯艺C三级⼯艺D四级⼯艺14.⼯艺系统的热变形只有在系统热平衡后才能稳定，可采取适当的⼯艺措施予以消减，其中系统热平衡的含义是（）。