項目九機械加工精度

項目學(xué)習(xí)要點機械加工精度原始誤差和誤差敏感方向幾何誤差對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響工件殘余應(yīng)力對加工精度的影響工藝系統(tǒng)磨損對加工精度的影響加工誤差的統(tǒng)計分析提高機械加工精度的措施綜合實訓(xùn)項目小結(jié)任務(wù)一機械加工精度

機械加工精度簡稱加工精度，是指工件經(jīng)機械加工后，其幾何參數(shù)（尺寸、形狀及表面相互位置）的實際值與理想值的符合程度。符合程度越高，加工精度越高。工件加工后幾何參數(shù)的實際值與理想值之差稱為加工誤差。加工誤差越小，加工精度越高。因此，加工精度和加工誤差是同一問題的兩種提法。工件的加工精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度三部分內(nèi)容。一、尺寸、形狀和位置精度這三者之間是有聯(lián)系的：一般當(dāng)尺寸精度要求較高時，相應(yīng)的形狀精度和位置精度要求也較高；但當(dāng)形狀精度或（和）位置精度要求較高時，相應(yīng)的尺寸精度要求卻不一定高。這與工件的使用性能要求有關(guān)。

尺寸精度：是指實際尺寸與理論正確尺寸之間的符合程度，如平面間的距離、孔間距、圓柱面的直徑和圓錐面的錐角等。

形狀精度：是指實際幾何形狀與理想幾何形狀之間的符合程度，如平面度、圓度、圓柱度和輪廓度等。位置精度：是指加工后表面間的實際相互位置與理想位置之間的符合程度，如表面間的平行度、垂直度和對稱度等。二、加工精度的獲得方法1．尺寸精度的獲得方法（1）試切法試切法是指先在工件上試切出很小部分的加工表面并測量，按照加工要求適當(dāng)調(diào)整刀具相對工件加工表面的位置，然后再試切、測量、調(diào)整，當(dāng)達(dá)到所要求的尺寸精度后，再切削整個待加工表面的方法。試切法的生產(chǎn)率較低，對操作者的技術(shù)水平要求較高，主要用于單件、小批量生產(chǎn)。（2）調(diào)整法調(diào)整法是指預(yù)先調(diào)整好刀具相對于工件加工表面的位置，并在加工過程中保持這一位置不變，從而獲得工件所要求尺寸精度的方法。調(diào)整法的生產(chǎn)率較高，對操作工的要求不高，但對調(diào)整工的要求較高，主要用于成批、大量生產(chǎn)。（3）定尺寸刀具法

定尺寸刀具法是指用具有一定尺寸精度的刀具來保證工件被加工部位尺寸精度的方法。定尺寸刀具法操作方便，生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，幾乎與工人的技術(shù)水平無關(guān)，主要用于孔、螺紋和成形表面的加工。（4）自動控制法自動控制法是指通過由測量裝置、進(jìn)給機構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成的自動加工系統(tǒng)，自動控制完成加工過程中的尺寸測量、刀具補償調(diào)整、切削加工以及機床停車等一系列工作，從而自動獲得所要求尺寸精度的方法。自動控制法生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，加工柔性好，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)，是目前機械制造的發(fā)展方向和計算機輔助制造（CAM）的基礎(chǔ)。2．形狀精度的獲得方法（1）成形運動法成形運動法是指使刀具相對于工件作有規(guī)律的切削成形運動，從而獲得所要求形狀精度的方法，如2.1節(jié)中所介紹的軌跡法、成形法、展成法和相切法等。成形運動法主要用于加工圓柱面、圓錐面、平面、球面、回轉(zhuǎn)曲面、螺旋面和齒形面等。（2）非成形運動法

非成形運動法是指通過對加工表面形狀的檢測，由工人對其進(jìn)行相應(yīng)的修整加工，以獲得所要求形狀精度的方法。非成形運動法生產(chǎn)率較低，但當(dāng)零件形狀精度要求很高或表面形狀比較復(fù)雜時，常采用此方法。3．位置精度的獲得方法（1）找正安裝法找正是指用工具或儀表根據(jù)工件上的有關(guān)基準(zhǔn)，找出工件在加工或裝配時正確位置的過程。用找正法安裝工件稱為找正安裝。找正安裝可分為劃線找正安裝和直接找正安裝兩種。

劃線找正安裝：是指用劃針在工件上劃線并以此線作為基準(zhǔn)在機床上找正其位置的安裝方法。這種方法既費時，又對劃線工的技術(shù)水平要求較高，且定位精度不高，因此，一般只用于生產(chǎn)批量不大、形狀復(fù)雜且笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大而無法采用夾具裝夾的工件。機床控制法是指利用機床本身所設(shè)置的保證相對位置精度的機構(gòu)來保證工件位置精度的方法，例如坐標(biāo)鏜床和數(shù)控機床等。

直接找正安裝：是指用劃針、百分表或通過目測直接在機床上找正工件位置的安裝方法。這種方法的生產(chǎn)效率低，對工人的技術(shù)水平要求高，一般只用于單件、小批量生產(chǎn)。（2）夾具安裝法夾具安裝法是指通過夾具保證工件加工表面與定位基準(zhǔn)面之間位置精度的安裝方法。這種方法定位迅速方便，定位精度高且穩(wěn)定，但專用夾具的制造周期長，費用高，因此主要用于成批、大量生產(chǎn)。（3）機床控制法

三、研究加工精度的方法1．單因素分析法這種方法只研究某一確定因素對加工精度的影響，一般不考慮其他因素的同時作用。通過分析、計算、或測試、實驗，得出該因素與加工誤差之間的關(guān)系。2．統(tǒng)計分析法這種方法以現(xiàn)場觀察和實測所得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用概率論和數(shù)理統(tǒng)計的方法進(jìn)行處理和分析，從而揭示各種因素對加工精度的綜合影響。一、原始誤差如左圖所示，工藝系統(tǒng)的原始誤差主要來源于兩方面：幾何誤差和動誤差。任務(wù)二原始誤差和誤差敏感方向

幾何誤差：又稱為工藝系統(tǒng)原有誤差，是指加工前工藝系統(tǒng)本身存在的誤差，它主要包括原理誤差、工藝系統(tǒng)靜誤差、工件安裝誤差、測量誤差和調(diào)整誤差等。其中，工藝系統(tǒng)靜誤差又包括機床誤差、刀具誤差和夾具誤差。

動誤差：又稱為工藝過程原始誤差，是指加工過程中工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形，工件殘余應(yīng)力變形和工藝系統(tǒng)的磨損等引起的誤差。二、誤差敏感方向切削加工過程中，各種原始誤差的方向是不同的。不同方向的原始誤差對加工誤差的影響程度不同，其中，當(dāng)原始誤差與工序尺寸方向一致時，其對加工誤差的影響最大。以車削外圓為例，如右圖所示，車削時，工件的回轉(zhuǎn)軸心是O，刀尖的正確位置在A。設(shè)某一瞬時，由于各種原始誤差的影響，刀尖的位置移到A′。即為原始誤差δ，它與之間的夾角為φ。加工后工件的半徑由R0＝變?yōu)镽＝，因此，工序尺寸方向上（即半徑方向上）的加工誤差ΔR為：當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的法線方向（即φ＝0）時，引起的加工誤差ΔR＝δ為最大；當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的切線方向（即φ＝90°）時，引起的加工誤差ΔR＝δ2/2R0為最小。因此，常把對加工誤差影響最大的方向（即通過刀刃的加工表面的法向）稱為誤差敏感方向；把與之垂直的方向（即工件加工表面的切線方向）稱為誤差非敏感方向。原始誤差的方向與誤差敏感方向一致時，其對加工誤差的影響最大。任務(wù)三幾何誤差對加工精度的影響

一、原理誤差原理誤差是指采用近似的成形運動或刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。采用近似的成形運動或刀刃輪廓，雖然會帶來原理誤差，但往往可以簡化工藝過程、機床結(jié)構(gòu)和刀具形狀等，有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，因此，在滿足加工精度要求的前提下，原理誤差的存在是允許的。二、機床誤差機床誤差主要包括機床本身各部件的制造誤差和安裝所引起的誤差。本節(jié)著重分析對加工精度影響較大的機床主軸回轉(zhuǎn)誤差、機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差和機床傳動鏈傳動誤差。1．機床主軸回轉(zhuǎn)誤差（1）機床主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸實際回轉(zhuǎn)軸線相對于理想回轉(zhuǎn)軸線的偏差稱為主軸回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)誤差可以分解為軸向竄動、徑向跳動和角度擺動三種，如下圖所示。（2）主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響

軸向竄動：主要影響工件的端面形狀和軸向尺寸精度。例如，車端面時，主軸的軸向竄動會造成工件端面的平面度誤差，以及端面相對于內(nèi)、外圓的垂直度誤差；車螺紋時，主軸的軸向竄動會造成螺距誤差。主軸的軸向竄動對加工外圓或內(nèi)孔的影響不大。

徑向跳動：主要影響工件的圓度和圓柱度。例如，車外圓或內(nèi)孔時，主軸的徑向跳動會造成工件的圓度誤差。主軸的徑向跳動對加工端面沒有直接影響。

角度擺動：主要影響工件的形狀精度。例如，車外圓時，主軸的角度擺動會使工件產(chǎn)生錐度。（3）影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要因素

引起主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要因素包括軸徑誤差、軸承誤差、軸承間隙和與軸承相配合零件的誤差。當(dāng)主軸采用滑動軸承支承時，主軸軸徑和軸承孔的形狀誤差對主軸回轉(zhuǎn)誤差有直接影響。對于工件回轉(zhuǎn)類機床，切削力的方向大致不變，在切削力的作用下，主軸軸徑以不同部位與軸承孔的某一固定部位接觸，此時，主軸軸徑的形狀誤差是影響回轉(zhuǎn)誤差的主要因素，如右圖所示。對于刀具回轉(zhuǎn)類機床，切削力的方向隨主軸的回轉(zhuǎn)而變化，主軸軸徑以某一固定位置與軸承孔的不同位置接觸，軸承孔的形狀誤差是影響回轉(zhuǎn)誤差的主要因素，如右圖所示。當(dāng)主軸采用滾動軸承支承時，內(nèi)、外環(huán)滾道的形狀誤差、內(nèi)環(huán)滾道與內(nèi)孔的同軸度誤差、滾動體的尺寸誤差和形狀誤差及主軸軸承間隙等都對主軸回轉(zhuǎn)誤差有影響，如下圖所示。（4）提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施①提高主軸部件的精度②使主軸回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上2．機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差（1）機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差是指機床導(dǎo)軌副運動件的實際運動方向與理想運動方向之間的偏差。它一般包括導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差Δy、導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差Δz、前后導(dǎo)軌的平行度誤差δ和導(dǎo)軌對機床主軸軸線的平行度誤差。

導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差Δy：如下圖所示，這項誤差使刀尖相對于工件回轉(zhuǎn)軸線在加工面的法線方向（誤差敏感方向）上產(chǎn)生位移，工件表面產(chǎn)生半徑誤差ΔRy（ΔRy＝Δy），造成工件表面產(chǎn)生圓柱度誤差。

導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差Δz：如下圖所示，這項誤差使刀尖相對于工件回轉(zhuǎn)軸線在加工面的切線方向（誤差非敏感方向）上產(chǎn)生位移，工件表面產(chǎn)生半徑誤差ΔRz（ΔRz＝Δz2/2R），其值很小，因此對工件加工精度的影響很小。但若在平面磨床、龍門刨床或銑床等機床上加工時，由于加工面為平面，這項誤差將直接反映到工件的加工表面上（誤差敏感方向），使工件表面產(chǎn)生形狀誤差。

前后導(dǎo)軌的平行度誤差δ：如下圖所示，這項誤差使刀尖相對于工件回轉(zhuǎn)軸線在加工面的法線和切線方向上都產(chǎn)生位移，工件表面產(chǎn)生的半徑誤差為ΔRy≈Δy＝Hδ/B。一般來說，車床的H/B≈2/3，外圓磨床的H/B≈1，由此可以看出，該誤差對加工精度的影響很大。①制造時，盡量提高導(dǎo)軌的制造精度，并從結(jié)構(gòu)、材料、潤滑和防護(hù)裝置等方面采取措施以提高導(dǎo)軌的耐磨性。②機床安裝時，應(yīng)保證地基質(zhì)量，并進(jìn)行嚴(yán)格地測量和校正水平。③使用時，應(yīng)定期調(diào)整導(dǎo)軌副的配合間隙，同時要保證良好的潤滑和維護(hù)。

導(dǎo)軌對機床主軸軸線的平行度誤差：這項誤差會使工件產(chǎn)生形狀誤差。例如，車外圓時，車床導(dǎo)軌與主軸軸線若在水平面內(nèi)不平行，會使工件的外圓柱表面產(chǎn)生錐度；若在垂直面內(nèi)不平行時，會使工件變成馬鞍形。（2）提高機床導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的措施3．機床傳動鏈傳動誤差機床傳動鏈傳動誤差是指機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運動的誤差。當(dāng)傳動鏈中的各傳動元件存在制造誤差、裝配誤差和磨損時，會破壞正確的運動關(guān)系，從而產(chǎn)生傳動鏈傳動誤差，影響工件的加工精度。為了減小傳動鏈傳動誤差對加工精度的影響，可以采取以下措施。①減少傳動元件的數(shù)量，縮短傳動鏈；②提高傳動副特別是末端傳動副的制造和裝配精度；③盡可能采用降速傳動；④采用間隙消除裝置消除傳動齒輪間的間隙；⑤采用誤差校正裝置。三、刀具誤差刀具誤差主要是指刀具的制造誤差。刀具的制造誤差對加工精度的影響，根據(jù)刀具種類的不同而不同。（1）采用定尺寸刀具加工時，刀具的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。（2）采用成形刀具加工時，刀具的形狀精度直接影響工件的形狀精度。（3）采用展成刀具加工時，刀刃的形狀精度會影響工件的形狀精度。（4）采用一般刀具加工時，其制造精度對加工精度無直接影響，但其磨損對加工精度和表面粗糙度有直接影響。四、夾具誤差夾具誤差主要包括以下兩方面內(nèi)容：（1）定位元件、刀具導(dǎo)向件、分度機構(gòu)和夾具體等夾具元件的制造誤差。（2）夾具元件的裝配誤差。夾具誤差直接影響工件加工表面的位置精度或尺寸精度。五、工件安裝誤差

工件安裝誤差是指工件在夾具中的加工誤差，包括定位誤差、夾緊誤差和夾具裝配與安裝誤差，這部分內(nèi)容在第7.4節(jié)中已經(jīng)介紹過。六、測量誤差量具本身的制造誤差、測量方法和測量條件等因素引起的誤差稱為測量誤差，它直接影響工件的加工精度。減小測量誤差的主要措施有：提高量具精度，合理選擇量具；注意操作方法；注意測量條件等。七、調(diào)整誤差在機械加工的每一個工序中，總要對工藝系統(tǒng)進(jìn)行各種各樣的調(diào)整工作，由于調(diào)整不可能絕對準(zhǔn)確，因此必然會產(chǎn)生誤差，這些誤差稱為調(diào)整誤差。工藝系統(tǒng)的調(diào)整有試切法和調(diào)整法兩種基本形式。1．試切法采用試切法調(diào)整時，影響調(diào)整誤差的因素主要有：（1）由于量具本身的誤差、測量方法或使用條件等造成的測量誤差。（2）試切與正式切削時切削厚度不一致而引起加工誤差。（3）在試切時，由于微量調(diào)整刀具位置常會使機床進(jìn)給機構(gòu)出現(xiàn)“爬行”現(xiàn)象，使刀具的實際位移與刻度盤的顯示值不一致而造成加工誤差。2．調(diào)整法調(diào)整法調(diào)整是以試切為依據(jù)的，影響試切法調(diào)整誤差的因素也對調(diào)整法調(diào)整誤差有影響。除此之外，影響調(diào)整法調(diào)整誤差的因素還有：（1）成批生產(chǎn)中，定程機構(gòu)的制造和調(diào)整誤差，以及與它們配合使用的電、液和氣動元件的靈敏度等調(diào)整誤差的主要來源。（2）樣件或樣板的制造誤差、安裝誤差和對刀誤差等。（3）試切工件的平均尺寸與總體平均尺寸不能完全符合而造成加工誤差。任務(wù)四工藝系統(tǒng)的受力變形

對加工精度的影響

機械加工過程中，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、傳動力、重力及慣性力等外力作用下會產(chǎn)生相應(yīng)的變形和振動，破壞已調(diào)整好的刀具和工件之間的正確位置關(guān)系，使工件產(chǎn)生加工誤差，如右圖所示。一、工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)的剛度是指工藝系統(tǒng)在外力作用下抵抗變形的能力。工藝系統(tǒng)的剛度k（N/mm）可用工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）上的切削分力Fy（N）與工藝系統(tǒng)在該方向上所產(chǎn)生的綜合變形y（mm）的比值表示，即：工藝系統(tǒng)在某一處的法向綜合變形y是其各個組成部分在同一處法向變形的疊加，即：工藝系統(tǒng)各個組成部分的剛度可用下式表示：

工藝系統(tǒng)的剛度k的計算公式為：二、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響1．切削力作用點位置變化對加工精度的影響（1）機床的變形在車床兩頂尖間加工一短而粗的工件，同時車刀懸伸長度很短，即工件和刀具的剛度較好，其受力變形可以忽略不計。此時，工藝系統(tǒng)的變形主要取決于機床主軸箱、尾座和刀架的變形。如下圖所示，當(dāng)車刀處于x位置時，主軸箱前頂尖在力FA的作用下，由A點位移到A′，其變形量為ytj；尾座頂尖在力FB的作用下，由B點位移到B′，其變形量為ywz；刀架在力Fy的作用下，由C點位移到C′，其變形量為ydj。此時，工件的軸線AB位移到A′B′。刀具切削點處，工件軸線變形量yx的計算公式為：機床總變形量yjc的計算公式為：

yjc＝y(tǒng)x＋ydj

根據(jù)力的平衡條件，主軸箱前頂尖、尾座頂尖和刀架變形量的計算公式為：

最后可得機床總變形量yjc的計算公式為：如設(shè)Fy＝300N，ktj＝6×104N/mm，kwz＝5×104N/mm，kdj＝4×104N/mm，L＝600mm，則沿工件長度方向上，工藝系統(tǒng)的變形量如下表所示。由上表可以看出，切削力作用點處于工件中點時，工藝系統(tǒng)的變形最??；處于工件兩端時，工藝系統(tǒng)的變形較大。因此，加工后工件會呈馬鞍形。（2）工件的變形在車床兩頂尖間車削剛性很差的細(xì)長軸時，由于在切削力的作用下，工件的變形很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過機床和刀具的變形，因此，工藝系統(tǒng)的變形主要取決于工件的變形，機床和刀具的變形可以忽略不計。如右圖所示，當(dāng)車刀處于x位置時，工件的軸線產(chǎn)生變形。根據(jù)材料力學(xué)的計算公式，工件在切削點的變形量yw為：如設(shè)Fy＝300N，E＝2×105N/mm2，I＝πd4/64，工件的尺寸為φ30mm×600mm，則工件沿長度方向上的變形量如下表所示。由上表可以看出，切削力作用點處于工件中點時，工藝系統(tǒng)的變形最大；處于工件兩端時，工藝系統(tǒng)的變形為零。因此，加工后工件會呈腰鼓形。（3）工藝系統(tǒng)的總變形當(dāng)同時考慮機床和工件的變形時，工藝系統(tǒng)的總變形y為兩者的疊加，其計算公式為：由上式可以看出，工藝系統(tǒng)的總變形量是隨著切削力作用點位置的變化而變化的，加工后工件會產(chǎn)生形狀誤差。2．切削力大小變化對加工精度的影響在切削加工中，當(dāng)工件的加工余量和硬度不均勻時，會引起切削力大小發(fā)生變化，從而使工藝系統(tǒng)的變形也發(fā)生變化，造成加工誤差。如下圖所示，由于工藝系統(tǒng)的受力變形，加工后的工件上會出現(xiàn)與毛坯形狀相似的誤差，這種現(xiàn)象稱為誤差復(fù)映。誤差復(fù)映程度通常以誤差復(fù)映系數(shù)ε表示。由右圖所示可知，毛坯的最大圓度誤差Δm為：加工后工件的最大圓度誤差Δw為：由切削原理可知，切削力Fy的計算公式為：在工件材料、刀具、切削條件、進(jìn)給量和切削速度一定的情況下，（常數(shù)）在車削加工中，≈1。于是，切削力Fy可表示為：

因此，綜上可得：則由于工藝系統(tǒng)具有一定的剛度，所以Δw總小于Δm，ε是一個小于1的正數(shù)，它定量地反映了毛坯誤差經(jīng)加工后減小的程度。要減小工件的復(fù)映系數(shù)，可通過提高工藝系統(tǒng)剛度、改變刀具材料、減小進(jìn)給量和切削速度等條件來實現(xiàn)。當(dāng)加工精度要求較高時，工件的毛坯誤差可通過多次走刀加工，使加工誤差逐漸減小到工件公差所允許的范圍之內(nèi)。3．其他作用力對加工精度的影響（1）傳動力和慣性力對加工精度的影響向在工件的轉(zhuǎn)動中也不斷改變。這樣，工件在回轉(zhuǎn)過程中，由于所受外力方向不斷變化，會造成加工誤差。如上圖所示，當(dāng)在車床或磨床類機床上用單爪撥盤帶動工件回轉(zhuǎn)時，傳動力的方向在撥盤的每一轉(zhuǎn)中不斷改變；如下圖所示，對于高速回轉(zhuǎn)的工件，如果其質(zhì)量不平衡，將會產(chǎn)生離心慣性力，它的方（2）夾緊力對加工精度的影響（3）重力對加工精度的影響

在工藝系統(tǒng)中，由于零部件的自身重力作用產(chǎn)生的變形也會造成加工誤差。例如，龍門銑床和龍門刨床的橫梁在刀架自重作用下產(chǎn)生的變形，會造成工件加工表面的平面度誤差。當(dāng)加工剛性較差的工件時，若夾緊力的作用點或方向不當(dāng)，會使工件變形，從而產(chǎn)生加工誤差。上圖所示為加工連桿大端孔，由于夾緊力作用點不當(dāng)，引起加工后兩孔中心線不平行，且中心線與定位端面不垂直，從而造成加工誤差。三、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施1．提高接觸剛度提高接觸剛度的常用方法是改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸表面的配合質(zhì)量和預(yù)加載荷

2．提高工件剛度提高工件剛度的主要措施是縮小切削力作用點到工件支承面之間的距離3．合理裝夾工件對于薄壁工件或剛性較差工件，夾緊時應(yīng)特別注意選擇合理的夾緊方法，否則會引起很大的加工誤差。采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，如合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削用量以減小切削力；將毛坯合理分組，使每次調(diào)整中加工的毛坯余量比較均勻，能減小切削力的變化。4．合理設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在設(shè)計機床和夾具時，應(yīng)合理設(shè)計每個零部件，防止因個別零件剛度較差而使整體剛度下降；并注意剛度的匹配，防止有局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)。5．采用補償變形方法為減小機床部件自身重力作用對機床結(jié)構(gòu)變形的影響，可采用加配重和人為制造變形反方向誤差的方法來補償或抵消變形。6．控制載荷及其變化任務(wù)五工藝系統(tǒng)的熱變形對

加工精度的影響

一、工藝系統(tǒng)熱變形的熱源

內(nèi)部熱源：主要包括切削過程中切削層的變形和摩擦所產(chǎn)生的切削熱、機床各種運動副相互運動產(chǎn)生的摩擦熱和機床各種動力源（如液壓系統(tǒng)和電動機等）工作時能量損耗所產(chǎn)生的熱等。

外部熱源：主要包括環(huán)境溫度和輻射熱（如陽光和照明設(shè)備的輻射熱及人體溫度等）。二、工藝系統(tǒng)的熱平衡加工中，工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度會逐漸升高，同時，工藝系統(tǒng)也會通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。當(dāng)單位時間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時，則認(rèn)為工藝系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。工藝系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后，其溫度場處于穩(wěn)定狀態(tài)，熱變形也趨于穩(wěn)定。熱變形在處于穩(wěn)定狀態(tài)時，其引起的加工誤差是有規(guī)律的，因此，精密大型工件一般在工藝系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后才進(jìn)行加工。三、工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響1．機床熱變形對加工精度的影響由于熱源分布的不均勻和機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，機床各部件受熱后將發(fā)生不同程度的熱變形，破壞機床原有的幾何精度，從而造成加工誤差。

車、銑、鏜類機床的主要熱源是主軸箱中的軸承、齒輪和離合器等傳動副的摩擦熱，它會使箱體、床身和立柱發(fā)生變形，從而使主軸分別在垂直面和水平面內(nèi)產(chǎn)生位移。

磨床類機床的主要熱源是砂輪架軸承和液壓系統(tǒng)的摩擦熱。其中，砂輪架軸承的摩擦熱會使砂輪軸線產(chǎn)生位移及變形，如果前后軸承的溫升不同，砂輪軸線還會傾斜；液壓系統(tǒng)的摩擦熱會使機床各處的溫升不同，從而導(dǎo)致床身產(chǎn)生彎曲變形。

大型機床如龍門銑床、外圓磨床和導(dǎo)軌磨床等，其主要熱源是導(dǎo)軌運動副的摩擦熱。導(dǎo)軌運動副的摩擦熱使靠近導(dǎo)軌表面區(qū)域的溫度較其他部位高，導(dǎo)致床身產(chǎn)生彎曲變形，表現(xiàn)為中部凸起。2．工件熱變形對加工精度的影響在加工過程中，工件受熱將會產(chǎn)生熱膨脹變形。工件在熱膨脹的狀態(tài)下加工達(dá)到規(guī)定的尺寸精度，但冷卻收縮后工件尺寸會變小，甚至可能超出公差范圍。工件的熱變形有均勻受熱和不均勻受熱兩種情況。（1）均勻受熱軸類工件在車削或磨削時，受熱較為均勻。隨著切削的進(jìn)行，工件的溫度逐漸升高，直徑也逐漸增大，增大部分將會被刀具切去。冷卻后，工件將會產(chǎn)生圓柱度誤差和直徑尺寸誤差。（2）不均勻受熱工件在進(jìn)行銑、刨、磨等平面加工時，單側(cè)受熱，受熱不均勻，上下表面溫升不等，導(dǎo)致工件（尤其是中間部位）向上凸起，使得中間切去的材料較多。冷卻后，工件表面將會呈凹形。3．刀具熱變形對加工精度的影響切削加工過程中，刀具受到切削熱的影響會產(chǎn)生熱變形。雖然切削熱大部分被傳入工件和切屑中，傳給刀具的熱量并不多，但由于刀具的體積和熱容量較小，所以其溫升較高，熱變形較大。當(dāng)車削一批短小軸類工件時，加工中需不斷地裝卸工件，車刀進(jìn)行間斷切削，其變形情況如曲線2所示。車刀在加工過程中變形逐漸趨于平衡。tg－切削時間；tj－停止切削時間右圖所示為車削時車刀的熱變形與切削時間t的關(guān)系曲線。當(dāng)車刀連續(xù)切削時，車刀的變形情況如曲線1所示，切削開始時，車刀的熱變形較快，經(jīng)過約16～20min其熱變形達(dá)到平衡。當(dāng)車刀停止切削后，車刀的冷卻變形過程如曲線3所示。四、減小工藝系統(tǒng)熱變形的措施1．減少發(fā)熱和隔熱為了減少機床的熱變形，凡是能從主機上分離出去的熱源應(yīng)盡可能移出放到機外，也可采用隔熱材料將發(fā)熱部件和機床大件隔離開；不能分離的熱源應(yīng)從結(jié)構(gòu)、潤滑等方面改善其摩擦特性，以減少發(fā)熱。2．加強散熱能力為減少機床內(nèi)部熱源的影響，可以采用高效冷卻方式（如噴霧冷卻和冷凍機強制冷卻等），加速系統(tǒng)熱量的散出，有效地控制系統(tǒng)的熱變形。3．均衡溫度場在設(shè)計機床時，可采用熱對稱結(jié)構(gòu)和熱補償結(jié)構(gòu)，使機床各部分產(chǎn)生均勻的熱變形，或使熱變形方向為加工誤差非敏感方向，以減少工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響。4．控制環(huán)境溫度環(huán)境溫度的變化和室內(nèi)各部分的溫差，都會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形，從而影響工件的加工精度，尤其對精密零件的加工精度影響較大。因此，精密零件的加工一般在恒溫室內(nèi)進(jìn)行。任務(wù)六工件殘余應(yīng)力對

加工精度的影響殘余應(yīng)力又稱為內(nèi)應(yīng)力，是指外部載荷去除后仍殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力。具有殘余應(yīng)力的工件處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，它的內(nèi)部組織有要恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的強烈傾向，即使在常溫下，這種變化也在不斷地進(jìn)行，直到殘余應(yīng)力完全消失為止。在這一過程中，零件的形狀會發(fā)生變化，原有的加工精度會逐漸喪失。一、產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因殘余應(yīng)力是由于金屬的內(nèi)部組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，引起體積變化的因素主要是熱加工和冷加工。1．熱加工中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力在鑄、鍛、焊及熱處理加工中，由于工件各部分厚度不均勻，冷卻速度和收縮速度不一致，以及金相組織轉(zhuǎn)變時體積變化等原因，會使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力。毛坯結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，壁厚越不均勻，散熱條件相差越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力就越大。具有殘余應(yīng)力的毛坯暫時處于相對平衡狀態(tài)，當(dāng)加工時，某些表面被切去一層金屬后，這種平衡便被打破，殘余應(yīng)力重新分布，工件將會出現(xiàn)明顯的變形。如下圖（a）所示為一截面厚度不均的鑄件。鑄件澆鑄后，壁B的冷卻速度較慢，壁A和C的冷卻速度較快。最終會在B內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，A和C內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，形成相互平衡的狀態(tài)，如下圖（b）所示。

如果在A上開一個缺口，如下圖（c）所示，A的壓應(yīng)力消失，鑄件在殘余應(yīng)力的作用下會產(chǎn)生彎曲變形，直到殘余應(yīng)力達(dá)到新的平衡為止。2．冷校直引起的殘余應(yīng)力細(xì)長軸類零件在加工和運輸過程中很容易產(chǎn)生彎曲變形，通常采用冷校直工藝對其進(jìn)行校直。這種方法簡單、方便，但會使零件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力。冷校直的方法是在彎曲的反方向加外力，使工件產(chǎn)生一定的塑性變形，如左圖所示。在外力F的作用下，工件的內(nèi)部應(yīng)力分布如中圖所示，在軸的上層受壓應(yīng)力，下層受拉應(yīng)力，且外層產(chǎn)生塑性變形，內(nèi)層產(chǎn)生彈性變形。外力F去除后，應(yīng)力重新分布，工件變形成為右圖所示狀態(tài)。3．切削加工引起的殘余應(yīng)力切削加工時，引起殘余應(yīng)力的因素主要是切削力和切削熱。工件表層金屬在切削力的作用下會產(chǎn)生塑性變形，體積膨脹，但由于受到里層金屬的阻礙，使表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，而里層產(chǎn)生與之平衡的拉應(yīng)力。工件表層金屬在切削熱的作用下會產(chǎn)生熱塑性變形，加工完畢冷卻時，表層溫度下降快，收縮大，但由于受到里層金屬的阻礙，使表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，而里層產(chǎn)生與之平衡的壓應(yīng)力。多數(shù)情況下，切削熱的作用大于切削力的作用。在磨削加工中，切削熱作用引起的表層拉應(yīng)力可能會使工件表面產(chǎn)生裂紋。二、減少或消除殘余應(yīng)力的措施1．合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)盡量簡化結(jié)構(gòu)，使各部分壁厚均勻2．采取必要的熱處理措施工件在機械加工前或加工過程中，可進(jìn)行退火、回火或時效處理，以減少或消除其內(nèi)部的殘余應(yīng)力。3．合理安排工藝過程將粗、精加工分開在不同的工序中進(jìn)行，保證工件充分變形。對于粗、精加工需要在一個工序中完成的大型工件，應(yīng)在粗加工后松開工件，使工件的變形恢復(fù)后，再用較小的夾緊力夾緊工件，進(jìn)行精加工。任務(wù)七工藝系統(tǒng)磨損對

加工精度的影響

一、工藝系統(tǒng)磨損對加工精度的影響1．機床磨損對加工精度的影響機床有關(guān)零部件的磨損將破壞機床成形運動的原有精度，造成被加工工件的形位誤差。2．刀具磨損對加工精度的影響任何刀具在切削過程中，都不可避免地會產(chǎn)生磨損，從而造成加工工件的尺寸誤差和形狀誤差。3．夾具磨損對加工精度的影響夾具定位元件和對刀元件的磨損會造成定位誤差和對刀引導(dǎo)誤差，影響加工表面的尺寸精度和位置精度。4．量具磨損對加工精度的影響量具測頭或傳動元件的磨損，會使測量精度下降，影響工件的試切精度，造成加工誤差。二、減少工藝系統(tǒng)磨損的措施（1）提高機床易磨損件的耐磨性。例如，可采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌及合理潤滑等措施提高導(dǎo)軌的耐磨性。（2）正確合理地選用刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量、刃磨刀具及切削液等，可有效地減少刀具的磨損。（3）提高夾具和量具中易磨損件（如定位芯軸、定位銷、鉆套和量具測頭等）的耐磨性，并注意及時更換磨損超限的元件。任務(wù)八加工誤差的統(tǒng)計分析

一、加工誤差的性質(zhì)按其統(tǒng)計性質(zhì)的不同，加工誤差可分為系統(tǒng)性誤差和隨機性誤差兩大類。1．系統(tǒng)性誤差

常值系統(tǒng)性誤差：是指在順序加工一批工件中，其大小和方向保持不變的加工誤差。例如，原理誤差，機床、刀具、夾具和量具的制造誤差及調(diào)整誤差等都是常值系統(tǒng)性誤差。隨機性誤差是指在順序加工一批工件中，其大小和方向不同且作無規(guī)律變化的加工誤差。例如，毛坯的復(fù)映誤差、定位誤差、夾緊誤差、多次調(diào)整的誤差和殘余應(yīng)力引起的變形誤差等都是隨機性誤差。

變值系統(tǒng)性誤差：是指在順序加工一批工件中，其大小和方向按一定規(guī)律變化的加工誤差。例如，機床、刀具和夾具等在熱平衡前的熱變形及刀具磨損等都是變值系統(tǒng)性誤差。2．隨機性誤差二、加工誤差的統(tǒng)計分析法1．分布圖分析法（1）實驗分布圖在用調(diào)整法加工的一批工件中，隨機抽取足夠數(shù)量的工件（稱為樣本）進(jìn)行測量，由于存在加工誤差，實際的加工尺寸數(shù)值并不一致，這種現(xiàn)象稱為尺寸分散。樣本尺寸或偏差的最大值xmax與最小值xmin之差稱為極差R，即R＝xmax－xmin。將樣本尺寸或偏差按大小順序排列，并將它們分成k組，組距（即尺寸間隔）為d：同一尺寸或同一誤差組的工件數(shù)目mi稱為頻數(shù)，頻數(shù)mi與樣本總數(shù)n的比值稱為頻率fi：頻率fi與組距d之比稱為頻率密度：以工件尺寸（或偏差）為橫坐標(biāo)，以頻率密度為縱坐標(biāo)，用來表示某工序加工尺寸的實驗分布圖稱為直方圖。直方圖中每一矩形的面積等于該組距的頻率，其所有矩形面積的和等于1。組數(shù)k的選擇對實驗分布圖的顯示好壞有很大關(guān)系。組數(shù)過多，分布圖會被頻數(shù)的隨機波動所歪曲；組數(shù)過少，分布特征會被掩蓋。因此，組數(shù)k應(yīng)根據(jù)樣本的數(shù)量在一個合理的范圍內(nèi)來選擇，如下表所示。為了分析某工序的加工精度情況，可根據(jù)直方圖計算出該樣本的統(tǒng)計數(shù)字特征：平均值和標(biāo)準(zhǔn)差σ。樣本的平均值表示該樣本的尺寸分散中心，它主要取決于調(diào)整尺寸的大小和常值系統(tǒng)性誤差。其計算公式為：

樣本的標(biāo)準(zhǔn)差σ反映了該批樣本的尺寸分散程度，它主要取決于變值系統(tǒng)性誤差和隨機性誤差。其計算公式為：從總體中抽取樣本時，通常取樣本數(shù)量n＝50～200。本例取n＝100件，軸徑的實測尺寸與基本尺寸之差（尺寸偏差）如右表所示。

【例9-1】磨削一批軸徑為φmm的工件，繪制工件加工尺寸的直方圖?！窘狻?/p>

①收集數(shù)據(jù)

樣本尺寸偏差最大值xmax＝54μm，最小值xmin＝16μm。②確定組數(shù)k、組距d、各組組界和中心值由于樣本數(shù)量n＝100，根據(jù)組數(shù)選擇表可選取k為6～10，本例中取k＝9。組距d為：各組組界為：（j＝1，2，3，…，k）各組中心值為：③繪制頻數(shù)分布表統(tǒng)計尺寸偏差表中數(shù)據(jù)符合各組界偏差值的工件數(shù)量，確定頻數(shù)mi，然后根據(jù)頻數(shù)mi、樣本總數(shù)n和組距d來計算頻率fi和頻率密度，記錄各組數(shù)據(jù)，整理繪制成頻數(shù)分布表，如下表所示。④繪制直方圖根據(jù)頻數(shù)分布表，以工件尺寸偏差為橫坐標(biāo)，以頻率密度為縱坐標(biāo)就可以繪制出直方圖，如右圖所示。在直方圖上做出最大極限尺寸Amax＝60.06mm及最小極限尺寸Amin＝60.01mm的標(biāo)志線，并計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差σ。平均值為：標(biāo)準(zhǔn)差σ為：（2）正態(tài)分布圖正態(tài)分布曲線的形狀如下圖所示，其概率密度函數(shù)表達(dá)式為：（－∞＜x＜＋∞，σ＞0）

值影響正態(tài)分布曲線的位置，值變化，曲線沿x軸移動，但曲線形狀不變，如左圖所示；σ值影響正態(tài)分布曲線的形狀，σ值越小，曲線形狀越陡，σ值越大，曲線形狀越平坦，如右圖所示。＝0、σ＝1的正態(tài)分布曲線稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線。任何不同的與σ的正態(tài)分布都可以通過坐標(biāo)變換z＝（x－）/σ變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。因此，可用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的函數(shù)值來求各種正態(tài)分布的函數(shù)值。由分布函數(shù)的定義可知，分布函數(shù)是正態(tài)分布概率密度函數(shù)的積分，其計算公式為：由上式可知，F(xiàn)（x）為正態(tài)分布曲線上、下積分限間所包含的面積。若令z＝（x－）/σ

則有

F（z）為正態(tài)分布圖中陰影部分的面積。不同z值的F（z）如下表所示。當(dāng)z＝±3，即x－＝±3σ時，由上表可知，2F（3）＝0.49865×2＝99.73%。這說明工件尺寸x落在±3σ范圍內(nèi)的概率為99.73%，落在±3σ范圍以外的概率僅為0.27%，這個數(shù)值很小。故可以認(rèn)為正態(tài)分布的工件尺寸分散范圍是±3σ，這就是±3σ原則。

±3σ原則在研究加工誤差時非常重要。6σ的數(shù)值表示某工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時，加工誤差正常波動的幅度（尺寸分散范圍）。所以，在一般情況下，應(yīng)使所選擇的加工方法的標(biāo)準(zhǔn)差σ與公差帶寬度δ之間具有下列關(guān)系：6σ≤δ。（3）分布圖分析法的應(yīng)用①判斷加工誤差的性質(zhì)如果實際尺寸分布服從正態(tài)分布，則說明加工過程中無顯著的變值系統(tǒng)性誤差；如果實際尺寸分布不服從正態(tài)分布，則說明加工過程中一定有顯著的變值系統(tǒng)性誤差。這是判斷加工誤差性質(zhì)的基本方法。尺寸分散范圍比公差帶寬度略大，說明本工序的加工精度稍微不足。如果實際尺寸分布服從正態(tài)分布，則加工過程中無顯著的變值系統(tǒng)性誤差，這時可進(jìn)一步根據(jù)平均值是否與公差帶中心重合來判斷是否存在常值系統(tǒng)性誤差如果實際尺寸分布不服從正態(tài)分布，可根據(jù)直方圖初步判斷變值系統(tǒng)性誤差的性質(zhì)。例如，在實驗分布圖繪制直方圖示例中，由直方圖可知，該批工件的尺寸分散范圍大部分居中，偏大或偏小者較少。尺寸分散范圍為：6σ＝0.054mm公差帶寬度為：0.06－0.01＝0.05mm直徑的公差帶中心為：60＋（0.06－0.01）/2＝60.025mm

平均值（60.037mm）與公差帶中心不重合，差值為0.012mm，說明存在常值系統(tǒng)性誤差，可通過調(diào)整機床的徑向進(jìn)給量來消除此差值。②確定工序能力及其等級工序能力是指工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時，加工誤差正常波動的幅度。當(dāng)加工尺寸分布服從正態(tài)分布時，其尺寸分散范圍是6σ，所以其工序能力就是6σ。工序能力等級表示工序能力滿足加工精度要求的程度，它用工序能力系數(shù)CP來表示。當(dāng)工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時，工序能力系數(shù)CP可按下式計算：根據(jù)工序能力系數(shù)CP的大小，可將工序能力分為五級，如下表所示。一般情況下，工序能力不應(yīng)低于二級，即CP＞1。但CP＞1只是保證無不合格品的必要條件，但不是充分條件。要想保證無不合格品，還必須保證工藝系統(tǒng)的調(diào)整正確。分布圖分析法的缺點在于：沒有考慮一批工件加工的先后順序，只有在一批工件加工完畢后才能繪制分布圖，因此不能在加工過程中及時提供控制加工精度的信息。③計算不合格品率

【例9-2】一批工件加工后的尺寸分布符合正態(tài)分布，參數(shù)＝0，σ＝0.005，公差δ＝0.02mm，公差帶中心值位于＝0處，求不合格品率。

【解】由于公差δ＝0.02mm，且公差帶中心值位于＝0處，因此允許的尺寸分布范圍x＝±0.01。z＝（x－）/σ＝0.01/0.005＝2

根據(jù)F（z）值表所示可知：2F（2）＝0.4772×2＝95.44%

所以，不合格品率為1－95.44%＝4.56%。2．點圖法（1）-R圖點圖有多種形式，其中常用的點圖為-R圖。在加工過程中，每隔一定時間抽取一個小樣本（樣組）進(jìn)行測量，并求出小樣本的平均值和極差R。然后以按時間先后采集的小樣本組序號為橫坐標(biāo)，以小樣本的值和R值為縱坐標(biāo)，分別繪出圖和R圖。兩者結(jié)合使用即組成了-R圖，如下圖所示。在圖中，線是小樣本平均值的平均值線，線UCL和LCL分別是小樣本平均值的上、下控制線。在R圖上，線是小樣本極差R的平均值線，線UR是小樣本極差R的上控制線。各值的計算公式為：A、D為系數(shù)，如下表所示。（1）-R圖的應(yīng)用①確定工序能力及其等級根據(jù)各小樣本的實際測量數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)差公式可計算出工件的標(biāo)準(zhǔn)差σ，并可進(jìn)一步根據(jù)工序能力系數(shù)公式計算出CP，然后根據(jù)工序能力等級表所示可得出工序能力等級情況。②分析工序工藝過程的穩(wěn)定性

在點圖中作出平均值線和上、下控制線后，就可根據(jù)圖中點的情況來判斷工序工藝過程是否穩(wěn)定（波動狀態(tài)是否屬于正常），判斷的標(biāo)志如下頁表所示。平均值在一定程度上代表了瞬時的分散中心，故圖主要反映系統(tǒng)性誤差及其變化趨勢；極差R在一定程度上代表了瞬時的尺寸分散范圍，故R圖可反映出隨機性誤差及其變化趨勢。單獨的圖和R圖不能全面地反映加工誤差的情況，因此這兩種點圖必須結(jié)合起來應(yīng)用。任務(wù)九提高機械加工精度的措施一、誤差預(yù)防誤差預(yù)防是指查明影響加工精度的主要原始誤差因素之后，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)減少原始誤差或減少原始誤差的影響，即減少誤差源或改變誤差源至加工誤差之間的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系。1．減少誤差法減少誤差法是指在查明影響加工精度的主要原始誤差因素之后，有針對性地將其直接消除或減少，這是生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法。2．轉(zhuǎn)移誤差法轉(zhuǎn)移誤差法是指把影響加工精度的原始誤差轉(zhuǎn)移到不影響或少影響加工精度的方向上。3．均分誤差法（誤差分組法）均分誤差法的具體方法為：把毛坯或上道工序的工件按誤差大小分為n組，每組工件的誤差就縮小為原來的1/n，然后按各組分別調(diào)整刀具與工件的相對位置或選用合適的定位元件，就可大大縮小整批工件的尺寸分散范圍。4．就地加工法就地加工法是指零部件先按經(jīng)濟(jì)精度加工，待裝配后通過就地加工來實現(xiàn)其最終的加工精度要求。5．誤差平均法誤差平均法是指對有密切聯(lián)系的工件表面進(jìn)行相互比較和修正，或使其互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，從而使工件表面的誤差較為均勻，以提高工件的加工精度。二、誤差補償誤差補償是指通過分析、測量現(xiàn)有誤差，人為地在系統(tǒng)中引入一個附加的誤差源，使之與現(xiàn)有的誤差相抵消，以減少或消除工件的加工誤差。用誤差補償?shù)姆椒▉硐驕p小常值系統(tǒng)性誤差是比較容易的，因為用于抵消常值系統(tǒng)性誤差的補償量是固定不變的。但對于變值系統(tǒng)性誤差的補償則不是用一種固定的補償量能解決的，生產(chǎn)中常采用積極控制的誤差補償方法。積極控制的誤差補償主要有在線檢測、偶件自動配磨、積極控制起決定作用的誤差因素等。1．在線檢測這種方法是在加工過程中隨時測量工件的實際尺寸，及時給刀具附加補償量，以控制刀具與工件之間的相對位置，使工件尺寸的變動范圍始終在控制中?，F(xiàn)代機械加工中的在線測量和在線補償均屬于這種形式。2．偶件自動配磨這種方法是將互配件中的一個零件作為基準(zhǔn)，去控制另一個零件的加工精度。在加工過程中自動測量工件的實際尺寸，并和基準(zhǔn)件的尺寸進(jìn)行比較，達(dá)到規(guī)定的差值時機床就自動停止加工，從而保證精密偶件間具有很高的配合精度。3．積極控制起決定作用的誤差因素在某些復(fù)雜精密工件的加工中，當(dāng)無法對主要精度參數(shù)直接進(jìn)行在線測量和控制時，應(yīng)設(shè)法控制起決定作用的誤差因素，并把它掌握在很小的變動范圍之內(nèi)。綜合實訓(xùn)磨削下圖所示挺桿球面C，要求磨削后C面邊沿對B面的跳動不大于0.05mm，試用-R圖分析該工序工藝過程的穩(wěn)定性。一、實訓(xùn)過程1．抽樣、測量嚴(yán)格按加工順序依次抽取小樣本，本例取100件，25個小樣本。如右表所示為所測小樣本中每個工件的偏差值。2．繪制-R圖先計算出各個小樣本的平均值和極差R，然后計算出的平均值和R的平均值，圖的上、下控制線UCL和LCL的值以及R圖的上控制線UR的值。將上述數(shù)據(jù)填入上頁表中，并以此繪制出-R圖，如下圖所示。3．計算工序能力系數(shù)，確定工序能力等級工件的標(biāo)準(zhǔn)差工序能力系數(shù)根據(jù)工序能力等級表可知，工序能力屬于三級。4．分析工序工藝過程的穩(wěn)定性由-R圖可以看出，圖上，點大部分在平均值附近波動，這說明無明顯的變值系統(tǒng)性誤差；R圖上連續(xù)8個點出現(xiàn)在平均值