機(jī)械加工誤差的概念
2024-07-26 12:00:00機(jī)械加工誤差的概念
一、 機(jī)械加工誤差的概念
機(jī)械加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（幾何尺寸、幾何形狀和相互位置）與理想幾何參數(shù)之間偏差的程度。零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的符合程度即為加工精度。加工誤差越小，符合程度越高，加工精度就越高。加工精度與加工誤差是一個(gè)問題的兩種提法。所以，加工誤差的大小反映了加工精度的高低。
研究加工誤差的目的，就是要分析影響加工誤差的各種因素及其存在的規(guī)律，從而找出減小加工誤差、提高加工精度的合理途徑。
二、 加工誤差的產(chǎn)生
零件的機(jī)械加工是在由機(jī)床、刀具、夾具和工件組成的工藝系統(tǒng)內(nèi)完成的。零件加工表面的幾何尺寸、幾何形狀和加工表面之間的相互位置關(guān)系取決于工藝系統(tǒng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。工件和刀具分別安裝在機(jī)床和刀架上，在機(jī)床的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并受機(jī)床和刀具的約束。因此，工藝系統(tǒng)中各種誤差就會(huì)以不同的程度和方式反映為零件的加工誤差。在完成任一個(gè)加工過程中，由于工藝系統(tǒng)各種原始誤差的存在，如機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差及磨損、工件的裝夾誤差、測(cè)量誤差、工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差以及加工中的各種力和熱所引起的誤差等，使工藝系統(tǒng)間正確的幾何關(guān)系遭到破壞而產(chǎn)生加工誤差。這些原始誤差，其中一部分與工藝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀況有關(guān)，一部分與切削過程的物理因素變化有關(guān)。這些誤差的產(chǎn)生的原因可以歸納為以下幾個(gè)方面：
1 ．加工原理誤差
加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使?jié)L刀制造方便，采用了阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿，使齒輪漸開線齒形產(chǎn)生了誤差。又如車削模數(shù)蝸桿時(shí)，由于蝸桿的螺距等于蝸輪的周節(jié)（即 mπ），其中 m是模數(shù)，而π是一個(gè)無理數(shù)，但是車床的配換齒輪的齒數(shù)是有限的，選擇配換齒輪時(shí)只能將π化為近似的分?jǐn)?shù)值（π =3.1415）計(jì)算，這就將引起刀具對(duì)于工件成形運(yùn)動(dòng)（螺旋運(yùn)動(dòng)）的不準(zhǔn)確，造成螺距誤差。
2 ．工藝系統(tǒng)的幾何誤差
由于工藝系統(tǒng)中各組成環(huán)節(jié)的實(shí)際幾何參數(shù)和位置，相對(duì)于理想幾何參數(shù)和位置發(fā)生偏離而引起的誤差，統(tǒng)稱為工藝系統(tǒng)幾何誤差。工藝系統(tǒng)幾何誤差只與工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的幾何要素有關(guān)。
3 ．工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差
工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會(huì)產(chǎn)生變形，從而破壞了已調(diào)整好的工藝系統(tǒng)各組成部分的相互位置關(guān)系，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生，并影響加工過程的穩(wěn)定性。
4 ．工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差
在加工過程中，由于受切削熱、摩擦熱以及工作場(chǎng)地周圍熱源的影響，工藝系統(tǒng)的溫度會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的變化。在各種熱源的作用下，工藝系統(tǒng)會(huì)發(fā)生變形，導(dǎo)致改變系統(tǒng)中各組成部分的正確相對(duì)位置，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。
5 ．工件內(nèi)應(yīng)力引起的加工誤差
內(nèi)應(yīng)力是工件自身的誤差因素。工件冷熱加工后會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力。通常情況下內(nèi)應(yīng)力處于平衡狀態(tài)，但對(duì)具有內(nèi)應(yīng)力的工件進(jìn)行加工時(shí)，工件原有的內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞，從而使工件產(chǎn)生變形。
6 ．測(cè)量誤差
在工序調(diào)整及加工過程中測(cè)量工件時(shí)，由于測(cè)量方法、量具精度等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響而產(chǎn)生的誤差，統(tǒng)稱為測(cè)量誤差。
機(jī)械加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（幾何尺寸、幾何形狀和相互位置）與理想幾何參數(shù)之間偏差的程度。零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的符合程度即為加工精度。加工誤差越小，符合程度越高，加工精度就越高。加工精度與加工誤差是一個(gè)問題的兩種提法。所以，加工誤差的大小反映了加工精度的高低。
研究加工誤差的目的，就是要分析影響加工誤差的各種因素及其存在的規(guī)律，從而找出減小加工誤差、提高加工精度的合理途徑。
二、 加工誤差的產(chǎn)生
零件的機(jī)械加工是在由機(jī)床、刀具、夾具和工件組成的工藝系統(tǒng)內(nèi)完成的。零件加工表面的幾何尺寸、幾何形狀和加工表面之間的相互位置關(guān)系取決于工藝系統(tǒng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。工件和刀具分別安裝在機(jī)床和刀架上，在機(jī)床的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并受機(jī)床和刀具的約束。因此，工藝系統(tǒng)中各種誤差就會(huì)以不同的程度和方式反映為零件的加工誤差。在完成任一個(gè)加工過程中，由于工藝系統(tǒng)各種原始誤差的存在，如機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差及磨損、工件的裝夾誤差、測(cè)量誤差、工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差以及加工中的各種力和熱所引起的誤差等，使工藝系統(tǒng)間正確的幾何關(guān)系遭到破壞而產(chǎn)生加工誤差。這些原始誤差，其中一部分與工藝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀況有關(guān)，一部分與切削過程的物理因素變化有關(guān)。這些誤差的產(chǎn)生的原因可以歸納為以下幾個(gè)方面：
1 ．加工原理誤差
加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。例如，加工漸開線齒輪用的齒輪滾刀，為使?jié)L刀制造方便，采用了阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿，使齒輪漸開線齒形產(chǎn)生了誤差。又如車削模數(shù)蝸桿時(shí)，由于蝸桿的螺距等于蝸輪的周節(jié)（即 mπ），其中 m是模數(shù)，而π是一個(gè)無理數(shù)，但是車床的配換齒輪的齒數(shù)是有限的，選擇配換齒輪時(shí)只能將π化為近似的分?jǐn)?shù)值（π =3.1415）計(jì)算，這就將引起刀具對(duì)于工件成形運(yùn)動(dòng)（螺旋運(yùn)動(dòng)）的不準(zhǔn)確，造成螺距誤差。
2 ．工藝系統(tǒng)的幾何誤差
由于工藝系統(tǒng)中各組成環(huán)節(jié)的實(shí)際幾何參數(shù)和位置，相對(duì)于理想幾何參數(shù)和位置發(fā)生偏離而引起的誤差，統(tǒng)稱為工藝系統(tǒng)幾何誤差。工藝系統(tǒng)幾何誤差只與工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的幾何要素有關(guān)。
3 ．工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差
工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用下會(huì)產(chǎn)生變形，從而破壞了已調(diào)整好的工藝系統(tǒng)各組成部分的相互位置關(guān)系，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生，并影響加工過程的穩(wěn)定性。
4 ．工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差
在加工過程中，由于受切削熱、摩擦熱以及工作場(chǎng)地周圍熱源的影響，工藝系統(tǒng)的溫度會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的變化。在各種熱源的作用下，工藝系統(tǒng)會(huì)發(fā)生變形，導(dǎo)致改變系統(tǒng)中各組成部分的正確相對(duì)位置，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。
5 ．工件內(nèi)應(yīng)力引起的加工誤差
內(nèi)應(yīng)力是工件自身的誤差因素。工件冷熱加工后會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力。通常情況下內(nèi)應(yīng)力處于平衡狀態(tài)，但對(duì)具有內(nèi)應(yīng)力的工件進(jìn)行加工時(shí)，工件原有的內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞，從而使工件產(chǎn)生變形。
6 ．測(cè)量誤差
在工序調(diào)整及加工過程中測(cè)量工件時(shí)，由于測(cè)量方法、量具精度等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響而產(chǎn)生的誤差，統(tǒng)稱為測(cè)量誤差。
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