机械加工工艺简明速查手册
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2.1 加工精度的概念

(1)加工精度与加工误差

加工精度(machining, accuracy)是零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。实际几何参数越符合理想几何参数,加工精度就越高。所谓理想零件,对尺寸而言,就是零件图样规定尺寸的平均值(公差带中心);对表面形状而言,就是具有绝对准确的圆柱面、平面、圆锥面等形状;对表面位置而言,就是表面间具有绝对正确的平行、垂直等。

生产表明,任何一种加工方法都不可能把零件做得与理想零件完全一致,总会产生一定的偏差。从保证产品的使用性能和降低生产成本考虑,也没有必要把每个零件都加工得绝对准确,而只要求它在某一规定的范围内变动,这个允许变动的范围,就是公差。

加工误差(machining error)是零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)对理想几何参数的偏离程度。

加工精度是由零件图样或工序图上以公差Τ给定的,而加工误差则是零件加工后实际测得的偏离值Δ。制造者的任务就是要使加工误差小于图样上规定的公差,即当ΔT时,一般就说保证了加工精度。保证和提高加工精度实际上就是控制和减少加工误差。

零件的几何参数主要包括几何尺寸、形状和表面间的位置三个方面,所以加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面的内容,同样加工误差也包括尺寸误差、形状误差和位置精度误差三个方面的内容。

零件的尺寸精度、形状精度和位置精度三者之间既有区别又有联系。没有一定的形状精度,也就谈不上尺寸精度和位置精度。一般说来,形状精度高于位置精度,而位置精度高于尺寸精度。如圆柱形零件(轴类或盘类)表面的圆度、圆柱度等形状公差小于其尺寸公差;零件上两表面之间的平行度公差小于两表面尺寸公差;零件的位置公差和形状公差一般为相应尺寸公差的1/3~1/2,在同一要素上给出的形状公差值应小于位置公差值。通常,尺寸精度要求高时,相应的位置精度和形状精度也要求高,但生产中也有形状精度、位置精度要求极高而尺寸精度要求不是很高的零件表面,如机床床身的导轨表面。

(2)加工经济精度

加工过程中有很多因素影响零件的加工精度,同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的加工精度也可能不相同。例如,采用较高精度的设备、适当降低切削用量、精心完成加工过程中的每个操作等办法,就会得到较高的加工精度,但这会降低生产效率,增加加工成本。

对于同一种加工方法,加工误差Δ和加工成本C有如图2.1所示的关系,即加工精度越高,加工成本也越高。上述关系只是在一定范围内(AB段)才比较明显,在A点左侧段,即使成本提高了很多,加工误差也减少不多;在B点右侧段,即使工件精度降低很多,加工成本也并不因此降低很多,也必须耗费一定的最低成本,因此存在经济精度的问题。

图2.1 加工误差与成本的关系

加工经济精度(economical accuracy of machining)是在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人,不延长加工时间)所能保证的加工精度。

每一种加工方法的加工经济精度并不是固定不变的,它将随着工艺技术的发展、设备及工艺装备的改进以及生产管理水平的不断提高而逐渐提高。

2.1.1 影响尺寸精度的因素及改善措施(见表2.1)

表2.1 影响尺寸精度的因素及改善措施

2.1.2 影响形状精度的因素及改善措施(见表2.2)

表2.2 影响形状精度的因素及改善措施

2.1.3 影响位置精度的因素及改善措施(见表2.3)

表2.3 影响位置精度的因素及改善措施