29.2.1工艺系统的几何误差

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29.2.1工艺系统的几何误差
* o6 W: a$ J: @" f: E. U. I: j    工艺系统的几何误差是指机床、夹具、刀具的制造安装误差以及毛坯和半成品所存在的 误差等。这些误差在不同的加工条件下会以不同程度反映到工件上去，影响加工精度。并 且，随着机床、夹具和刀具在使用过程中逐渐磨损，工艺系统的几何误差将进一步扩大，工 件的加工精度也将相应降低。
(1)  加工原理误差加工原理误差是指由于采用了近似的刀具轮廓或近似的加工运动方式和近似传动比的成 形运动加工工件而产生的加工误差。在机械加工中，大多数的加工原理是精确的，仅少数存在加工原理误差。只要误差不超 过规定的精度要求，采用近似的加工方法是完全可以的，而且还可以提高生产率和使工艺过 程更为经济。
(2)  机床、夹具、刀具的制造误差
, n" N. P( N6 @, |& Y9 F) e! G) {    ①机床的几何误差机床是工艺系统中最重要的组成部分，零件的加工精度主要由机 床保证。一般情况下，只能用一定精度的机床加工出一定精度的工件。引起机床误差的主要 原因主要是它的制造误差、安装误差和磨损。在机床制造误差中，主轴的回转误差、导轨误 差和传动链误差对零件加工精度的影响更为重要。
( j$ D* t6 K% L. }    a.主轴的回转误差。机床的主轴传递着主要的加工运动，它是工件或刀具的位置基准 和运动基准。在理想情况下，主轴回转中心线的空间位置是固定不变的。但实际上由于存在 制造误差和使用中承受力和热变形，主轴每一瞬时的回转中心线的空间位置都要发生变动， 即存在回转误差。该误差直接影响工件的加工精度。
% }" k9 f6 t) O- e* R  e7 A; X# l    主轴回转误差可分为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式（图29-2)。径向 圆跳动是指主轴实际回转轴线平均轴线（主轴回转轴线作不正确运动时的平均中心线位置） 作平行的公转运动。轴向窜动是指主轴回转轴线在轴向的位置变化。角度摆动是指主轴回转 轴线平均轴线作平行的公转运动。实际上，主轴的径向圆跳动和角度摆动往往同时存在，这种合成后产生的误差称为主轴径向回转误差。产生主轴回转误差的主要原因是主轴的几何偏心和主轴回转轴线的瞬时运动误差。前者由主轴制造时产生并受支撑件影响，后者受主轴部件的加工、装配过程中的各种误差和回转时的动力因 素的影响。
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    具体来说，造成主轴径向圆跳动的主要原因是主轴轴颈和主轴箱体孔轴承精度的误差。 就滑动轴承结构而言，主轴以其轴颈在轴套内旋转。经分析研究可知，对车床类机床，轴颈 的圆度误差会使主轴回转轴线产生径向圆跳动，并将其传给工件，而轴套孔的误差对加工精 度影响很小；对镗床类机床，轴套孔的圆度误差会引起锁杆主轴径向圆跳动，并将其传给工 件，而锁杆主轴轴颈误差对加工精度影响很小。就滚动轴承结构而言，影响因素则复杂得 多，但其外圈和内圈的滚道形状精度和位置精度的影响与滑动轴承类似，即车削时内圈滚道 精度影响较大；镗削时，外圆滚道的精度影响较大。造成主轴角度摆动的主要原因可归结为 径向圆跳动。主轴两端的径向圆跳动量不等，方位相同；两端的径向圆跳动量不等，方位相 反；两端的径向圆跳动量相等，方位相反，都能形成主轴的角度摆动。造成主轴轴向窜动的 主要原因对于滑动轴承支撑来说，是由于主轴轴颈的轴向承载面和主轴箱体孔的轴承承载端 面两者的误差；对于滚动轴承支撑来说，是由于两个滚道的精度和滚动体的误差，通过分析 可知，两滚道与轴线的垂直度对主轴轴向窜动的影响决定于两者中精度较高的一个。因此， 加工中多将轴的端面垂直度加工得精度高一些，以减小主轴的轴向窜动。
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    b.导轨误差。机床导轨是确定机床移动部件的相对位置和运动的基准，机床移动部件的运动精度主要取决于机床导轨的精度。导轨的各项误差直接影响工件的加工精度。导轨有 如下误差：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；机床前后导轨在 垂直平面内的平行度误差。
    总的来说，机床导轨精度对加工精度有着不同程度的影响，它不仅取决于其制造精度和 使用过程中的磨损情况，还与安装有关，必须引起足够的视。   
4 Z! B5 Z" R5 x, L( [    c.传动链误差。在机械加工中，被加工表面的形状主要依靠 刀 具和 工 件 间 的成型运动 来获得。这些成型运动间的传动比关系是通过机床的传动机构实现的，或者说是由机 床的一 定的传动 链 保 证的。由于传动链中传动元件的制造误差、安装误差和工作中的磨 损，破 坏 了 正确的运 动 关 系，产生了传动链误差，从而影响了加工精度。
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② 刀 具、夹 具 误差及工件的定位误差1刀具的制造误差和磨损。
    a.刀 具的制造误差对加工精度的影响随刀具的种类不同而异。 除刀 具的制造误差对加工精度的影响外，刀 具的磨损、刀 具的不正确安装也会使加工表面产 生不同程度的加工误差。尤其是成型刀 具，使用时必须特别注意。
8 O) t; @/ N+ t, F/ d+ C    b.夹具误差。工件在夹具中的位置是否正确，同工件加工表面的尺寸精度、粗糙度有 关，可能会产生工件的定位误差。
    工件通过夹具定位，使被加工表面相对机床和刀具具有正确的位置。夹具的制造误差将 直接影响工件的加工精度。
    夹紧工件的夹 紧 力使工件产生弹性变形所造成的加工误差。
    夹紧工件的夹 紧 力使工件的定位基准面与夹具定位基准面紧压接触产生的接触变形而造 成的加工误差。
   
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c.工 件 的 定 位 误 差。工 件 在加 工 前，须 进 行 精 确 定 位 安 装。其 目 的 是 为 了 避 免、减 小 定 位 误 差，用 以 保 证 工 件 被 加 工 面 的 加 工 尺 寸 与 位 置 精 度。所 以，分 析 定 位 误 差 产 生 的 原 因 和内 容、影 响 因 素 及 其 计 算 方 法，设 法 减 小 定 位 误 差，以 控 制 定 位 误  差在 允 许 的 范 围 之 内。
    定 位 元 件 的 制 造 误 差。由 于 工 件 定 位 基 准 与 夹 具 定 位 元 件 上 的 定 位 基 准 制 造 时 产 生 的 制 造 误 差，或 由 于 工 件 安 装 于 机 床 工 作 台 上 进 行 检 测 找 正 零 件 定 位 基 准 时 产 生 的 误 差，将 导 致 在 加 工 时 产 生 工 件 加 工 工序 基 准 与 定 位 元 件 上 的 定 位 基 准不 重 合 误 差 和  工 件 定 位 基 准 位 置 移 动 的 误 差。
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