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(wèn)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。

機(jī)械加工誤差產(chǎn)生的主要原因有以下幾個(gè)方面：

1、機(jī)床的制造誤差

機(jī)床的制造誤差主要包括主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。

主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量，它將直接影響被加工工件的精度，主要包括：徑向跳動(dòng)、軸向跳動(dòng)及擺動(dòng)，見(jiàn)圖1。主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的主要原因有主軸的同軸度誤差、軸承本身的誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等，見(jiàn)圖2。導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。導(dǎo)軌本身的制造誤差、導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素，見(jiàn)圖3。傳動(dòng)鏈誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。它是由傳動(dòng)鏈中各組成環(huán)節(jié)的制造和裝配誤差，以及使用過(guò)程中的磨損所引起的。

圖1

圖2

圖3

2、刀具的幾何誤差

刀具誤差主要指刀具的制造、磨損和安裝誤差等，刀具對(duì)加工精度的影響因刀具種類不同而定。機(jī)械加工中常用的刀具有：一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。一般刀具(如普通車(chē)刀、單刃鏜刀、平面銑刀等)的制造誤差，對(duì)加工精度沒(méi)有直接的影響。但當(dāng)?shù)毒吲c工件的相對(duì)位置調(diào)整好以后，在加工過(guò)程中，刀具的磨損將會(huì)影響加工誤差。

定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、拉刀、槽銑刀等)的制造誤差及磨損誤差，均直接影響工件的加工尺寸精度。

成形刀具(如成形車(chē)刀、成形銑刀、齒輪刀具等)的制造和磨損誤差，主要影響被加工工件的形狀精度。

3、夾具的幾何誤差

夾具的作用是使工件相當(dāng)于刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的幾何誤差對(duì)機(jī)械加工誤差(特別是位置誤差)有很大影響。

4、定位誤差

定位誤差主要包括基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(在零件圖上用來(lái)確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn))不重合，就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。

  工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。定位副制造不準(zhǔn)確誤差只有在采用調(diào)整法加工時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，在試切法加工中不會(huì)產(chǎn)生。

5、工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差

工件剛度：工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來(lái)說(shuō)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(duì)機(jī)械加工誤差的影響就比較大，見(jiàn)圖4。

刀具剛度：外圓車(chē)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(jì)。鏜或磨削直徑較小的內(nèi)孔，刀桿及磨桿剛度很差，刀桿、磨桿受力變形對(duì)孔加工精度就有很大影響，見(jiàn)圖5。

機(jī)床部件剛度：機(jī)床部件由許多零件組成，機(jī)床部件剛度迄今尚無(wú)合適的簡(jiǎn)易計(jì)算方法，目前主要還是用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定機(jī)床部件剛度。影響機(jī)床部件剛度的因素有結(jié)合面接觸變形的影響、個(gè)別薄弱環(huán)節(jié)、摩擦力的影響、低剛度零件的影響、間隙的影響，見(jiàn)圖6。

圖4                                                  圖5

圖6

6、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工誤差的影響比較大，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(shí)可占工件總誤差的50%。

機(jī)床熱變形引起的加工誤差：

機(jī)床受熱源的影響，各部分溫度將發(fā)生變化，由于熱源分布的不均勻和機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，機(jī)床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，破壞了機(jī)床原有的幾何精度，從而引起了加工誤差。

車(chē)床類機(jī)床的主要熱源是主軸箱中的軸承、齒輪、離合器等傳動(dòng)副的摩擦使主軸箱和床身的溫度上升，從而造成了機(jī)床主軸抬高和傾斜，見(jiàn)圖7。

工件熱變形引起的加工誤差：

軸類零件在車(chē)削或磨削時(shí)，一般是均勻受熱，溫度逐漸升高，其直徑也逐漸脹大，脹大部分將被刀具切去，待工件冷卻后則形成圓柱度和直徑尺寸的誤差。

細(xì)長(zhǎng)軸在頂尖間車(chē)削時(shí)，熱變形將使工件伸長(zhǎng)，導(dǎo)致工件的彎曲變形，加工后將產(chǎn)生圓柱度誤差。

床身導(dǎo)軌面的磨削，由于單面受熱，與底面產(chǎn)生溫差而引起熱變形，使磨出的導(dǎo)軌產(chǎn)生直線度誤差。

薄圓環(huán)磨削，如圖8所示，雖近似均勻受熱，但磨削時(shí)磨削熱量大，工件質(zhì)量小，溫升高，在夾壓處散熱條件較好，該處溫度較其他部分低，加工完畢工件冷卻后，會(huì)出現(xiàn)棱圓形的圓度誤差。

刀具熱變形引起的加工誤差：

切削熱雖然大部分被切屑帶走或傳入工件，傳到刀具上的熱量不多，但因刀具切削部分質(zhì)量小(體積小),熱容量小，所以刀具切削部的溫升大。例如用高速鋼刀具車(chē)削時(shí)，刃部的溫度高達(dá)700～800℃，刀具熱伸長(zhǎng)量可達(dá)0.03～0.05mm。因此對(duì)加工精度的影響不容忽略。圖9所示為車(chē)削時(shí)車(chē)刀的熱變形與切削時(shí)間的關(guān)系曲線。當(dāng)車(chē)刀連續(xù)車(chē)削時(shí)，車(chē)刀變形情況如曲線1，經(jīng)過(guò)約10～20min即達(dá)到熱平衡，此時(shí)車(chē)刀變形的影很??；當(dāng)車(chē)刀停止切削后，車(chē)刀冷卻變形過(guò)程如曲線3；當(dāng)車(chē)削一批短小軸類零件時(shí)，加工由于需要裝卸工件而時(shí)斷時(shí)續(xù)，車(chē)刀進(jìn)行間斷切削，熱變形在△范圍內(nèi)變動(dòng)，其變形過(guò)程如曲線2。

圖7                                                                            圖8                                                                       圖9      

7、調(diào)整誤差

在機(jī)械加工的每一工序中，總要對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整工作。由于調(diào)整不可能絕對(duì)地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。在工藝系統(tǒng)中，工件、刀具在機(jī)床上的互相位置精度，是通過(guò)調(diào)整機(jī)床、刀具、夾具或工件等來(lái)保證的。當(dāng)機(jī)床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達(dá)到工藝要求而又不考慮動(dòng)態(tài)因素時(shí)，調(diào)整誤差對(duì)機(jī)械加工誤差起到?jīng)Q定性的作用。

8、測(cè)量誤差

零件在加工時(shí)或加工后進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于測(cè)量方法、量具精度以及工件和主客觀因素都直接影響測(cè)量精度。

9、內(nèi)應(yīng)力

沒(méi)有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力，稱為內(nèi)應(yīng)力。工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會(huì)使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。

工件在鑄造、鍛造及切削加工后，內(nèi)部會(huì)存在的各種內(nèi)應(yīng)力。零件內(nèi)應(yīng)力的重新分布不僅影響零件的加工精度，而且對(duì)裝配精度也有很大的影響。內(nèi)應(yīng)力存在于工件的內(nèi)部，而且其存在和分布情況相當(dāng)復(fù)雜，下面只作一些定性的分析。

（1）毛坯的內(nèi)應(yīng)力

鑄、鍛、焊等毛坯在生產(chǎn)過(guò)程中，由于工件各部分的厚薄不均，冷卻速度不均勻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，見(jiàn)圖10。

（2）冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力

細(xì)長(zhǎng)的軸類零件，如光杠、絲杠、曲軸、凸輪軸等在加工和運(yùn)輸中很容易產(chǎn)生彎曲變形，因此，大多數(shù)在加工中安排冷校直工序，這種方法簡(jiǎn)單方便，但會(huì)帶來(lái)內(nèi)應(yīng)力，引起工件變形而影響加工精度，見(jiàn)圖11。

（3）工件切削時(shí)的內(nèi)應(yīng)力

工件在進(jìn)行切削加工時(shí)，在切削力和摩擦力的作用下，使表層金屬產(chǎn)生塑性變形，體積膨脹，受到里層組織的阻礙，故表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，里層產(chǎn)生拉應(yīng)力；由于切削溫度的影響，表層金屬產(chǎn)生熱塑性變形，表層溫度下降快，冷卻收縮也比里層大，當(dāng)溫度降至彈性變形范圍內(nèi)，表層收縮受到里層的阻礙，因而產(chǎn)生拉應(yīng)力，里層將產(chǎn)生平衡的壓應(yīng)力。

在大多數(shù)情況下，熱的作用大于力的作用。特別是高速切削、強(qiáng)力切削、磨削等，熱的作用占主要地位。磨削加工中，表層拉力嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋。

圖10                                                            圖11