機械精度加工知識全解（二）
三、定位誤差
定位誤差是指一批工件采用調整法加工時因定位不正確而引起的尺寸或位置的最大變動量。定位誤差由基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差造成。
1、基準不重合誤差
在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據的基準稱為工序基準。一般情況下，工序基準應與設計基準重合。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準(或測量基準)，如果所選用的定位基準(或測量基準)與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。基準不重合誤差等于定位基準相對于設計基準在工序尺寸方向上的最大變動量。
定位基準與設計基準不重合時所產生的基準不重合誤差，只有在采用調整法加工時才會產生，在試切法加工中不會產生。
2、定位副制造不準確誤差
工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，它們得實際尺寸(或位置)都允許在分別規定得公差范圍內變動。同時，工件上的定位基準面也會有制造誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準確誤差。
基準不重合誤差的方向和定位副制造不準確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差的矢量和。
四、工藝系統受力變形引起的誤差
1、基本概念
機械加工工藝系統在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產生相應的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。如右圖a示，車細長軸時，工件在切削力的作用下會發生變形，使加工出的軸出現中間粗兩頭細的情況。
2、工件剛度
工藝系統中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。
3、刀具剛度
外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學有關公式估算。
4、機床部件剛度
（1）機床部件剛度
機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。分析實驗曲線可知，機床部件剛度具有以下特點：
①變形與載荷不成線性關系；
②加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形功；
③第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零；
機床部件的實際剛度遠比我們按實體估算的要小。
（2）影響機床部件剛度的因素
①結合面接觸變形的影響
②摩擦力的影響
③低剛度零件的影響
④間隙的影響
5、工藝系統剛度及其對加工精度的影響
在機械加工過程中，機床、夾具、刀具和工件在切削力作用下，都將分別產生變形y機、y夾、y刀、y工，致使刀具和被加工表面的相對位置發生變化，使工件產生加工誤差。工藝系統剛度的倒數等于其各組成部分剛度的倒數和。
工藝系統剛度對加工精度的影響主要有以下幾種情況：
（1）由于工藝系統剛度變化引起的誤差
（2）由于切削力變化引起的誤差
加工過程中，由于工件的加工余量發生變化工件材質不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統變形發生變化，從而產生加工誤差。
尺寸誤差(包括尺寸分散)和形狀誤差都存在復映現象。如果我們知道了某加工工序的復映系數，就可以通過測量毛坯的誤差值來估算加工后工件的誤差值。
（3）由于夾緊變形引起的誤差
工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點選擇不當，將引起工件變形，造成相應的加工誤差。
（4）其它作用力的影響
6、減小工藝系統受力變形的途徑
由前面對工藝系統剛度的論述可知，若要減少工藝系統變形，就應提高工藝系統剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。
（1）提高工藝系統剛度：
①提高工件和刀具的剛度；
②提高機床剛度；
③采用合理的裝夾方式和加工方式。
（2）減小切削力及其變化
合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對工件材料進行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。
五、工藝系統受熱變形引起的誤差
工藝系統熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的40%～70%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質和空間散發熱量。當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統就達到了熱平衡狀態。
減小工藝系統熱變形的途徑
（1）減少發熱和隔熱
（2）改善散熱條件
（3）均衡溫度場
（4）改進機床結構
（5）加快溫度場的平衡
（6）控制環境溫度
六、內應力重新分布引起的誤差
1、基本概念
沒有外力作用而存在于零件內部的應力，稱為內應力。
工件上一旦產生內應力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩定狀態，它本能地要向低能位的穩定狀態轉化，并伴隨有變形發生，從而使工件喪失原有的加工精度。
2、內應力的產生
（1）熱加工中內應力的產生
在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉變等原因，使工件產生內應力。為了克服內應力重新分布而引起的變形，特別是對大型和精度要求高的零件，一般在鑄件粗加工后安排進行時效處理，然后再作精加工。
（2）冷校直產生的內應力
絲杠一類的細長軸經過車削以后，棒料在軋制中產生的內應力要重新分布，產生彎曲。
3、減小內應力變形誤差的途徑
①改進零件結構——設計零件時，盡量做到壁厚均勻，結構對稱，以減少內應力的產生。
②增設消除內應力的熱處理工序
③合理安排工藝過程——粗加工和精加工宜分階段進行，使工件在粗加工后有一定的時間來松弛內應力。
七、提高加工精度的途徑
1、減小原始誤差
2、轉移原始誤差
3、均分原始誤差
4、均化原始誤差
5、誤差補償。
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