第6章 機(jī)械加工精度

1、12 尺寸精度形狀精度位置精度（通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位置公差限制在尺寸公差內(nèi)）表面粗糙度波度紋理方向傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）加工精度表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面缺陷層表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力加工質(zhì)量包含的內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械加工精度概述機(jī)械加工精度概述 3第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械加工精度概述機(jī)械加工精度概述 加工精度：零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想零件的幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）符合程度一、加工精度概念一、加工精度概念p 加工精度內(nèi)容加工精度內(nèi)容：零件表面之間的實(shí)際尺寸與理想尺寸之間的符合程度零件表面之間的實(shí)際尺寸與理想尺寸之間的符合程度.實(shí)際形狀與表面理想

2、形狀之間的符合程度實(shí)際形狀與表面理想形狀之間的符合程度.實(shí)際位置與表面之間理想位置的符合程度實(shí)際位置與表面之間理想位置的符合程度.p 尺寸精度、形狀精度和位置精度三者之間關(guān)系尺寸精度、形狀精度和位置精度三者之間關(guān)系： 通常形狀公差限制在位置公差內(nèi)，而位置誤差一般限制在尺寸公差之內(nèi)。當(dāng)尺寸精度要求高時，相應(yīng)的位置精度、形狀精度也要求高。但形狀精度或位置精度要求高時，相應(yīng)的尺寸精度不一定要求高，這要根據(jù)零件的功能要求來決定。 4第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械加工精度概述機(jī)械加工精度概述 q加工誤差：零件的實(shí)際幾何參數(shù)與理想零件幾何參零件的實(shí)際幾何參數(shù)與理想零件幾何參數(shù)的偏差。數(shù)的偏差。加工精度與加工誤差兩者間

3、關(guān)系加工精度與加工誤差兩者間關(guān)系 ： 兩者從不同角度來評定加工零件的幾何參數(shù)。兩者從不同角度來評定加工零件的幾何參數(shù)。加工加工精度的高低是由加工誤差的小大來表示的精度的高低是由加工誤差的小大來表示的，保證和提，保證和提高加工精度問題，實(shí)際上是限制和降低加工誤差問題。高加工精度問題，實(shí)際上是限制和降低加工誤差問題。 一、加工精度概念一、加工精度概念5加工成本與加工誤差之間的關(guān)系加工成本與加工誤差之間的關(guān)系一種加工方法介于一種加工方法介于A、B之間的精度為經(jīng)濟(jì)之間的精度為經(jīng)濟(jì)加工加工精度精度成本增加，加工成本增加，加工誤差較小不明顯誤差較小不明顯誤差增大，加工最誤差增大，加工最低成本不變低成本不變

4、p加工經(jīng)濟(jì)精度 在正常的加工條件下（符合在正常的加工條件下（符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、具有標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、具有標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人、不延長工時）所能等級的工人、不延長工時）所能保證的加工精度。保證的加工精度。第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械加工精度概述機(jī)械加工精度概述 6二二、獲得加工精度的方法獲得加工精度的方法1.獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法1)試切法試切法2)調(diào)整法調(diào)整法 3)定尺寸刀具法定尺寸刀具法 4)自動控制法自動控制法 2.獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法1)成形刀具法成形刀具法2)軌跡法軌跡法3)展成法展成法3.獲得位置精度的方法獲得位置精度的方法 1)直接找正法直接找正法 2)劃

5、線找正法劃線找正法 3)夾具定位法夾具定位法7 1.獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法 先先試切試切部分加工表面，部分加工表面，測量測量后，適當(dāng)后，適當(dāng)調(diào)整調(diào)整刀具刀具相對工件的位置，相對工件的位置，再試切再試切，再測量再測量，當(dāng)被加工尺寸，當(dāng)被加工尺寸達(dá)到要求后，再達(dá)到要求后，再切削整個待加工面。切削整個待加工面。 1)1)試切法試切法試切法效率低，精度主要取決于工人技術(shù)，用于單件小批生產(chǎn)。試切測量調(diào)整車刀8利用機(jī)床上的定程裝置、對刀裝置或預(yù)先調(diào)整好的刀架，使刀具相對機(jī)床或夾具滿足位置精度要求，然后加工一批工件。該法需要采用夾具實(shí)現(xiàn)裝夾。2)2)調(diào)整法：調(diào)整法：調(diào)整法生產(chǎn)效率高，加工精度較

6、穩(wěn)定，常用于中批以上的生產(chǎn)。調(diào)整法銑槽 1.獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法9用具有一定尺寸精度的刀具（如絞刀、擴(kuò)孔鉆、鉆頭等）來保證被加工工件尺寸精度的方法（如鉆孔）。3)3)定尺寸刀具法：定尺寸刀具法：定尺寸刀具法：生產(chǎn)率較高，操作簡便，加工精度較穩(wěn)定。 鉆頭的尺寸保證了加工孔的尺寸 1.獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法10 工件達(dá)到要求的尺寸時，自動停止加工。又分自動測量和數(shù)字控制兩種，前者機(jī)床上具有自動測量工件尺寸的裝置，在達(dá)到要求時，停止進(jìn)刀。后者是根據(jù)預(yù)先編制好的機(jī)床數(shù)控程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)刀的。4)4)自動控制法：自動控制法：自動控制法生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，目前機(jī)械加工的發(fā)展方向

7、.數(shù)控機(jī)床自動控制原理框圖 1.獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法11 2.獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法1)1)成形刀具法：成形刀具法：成形銑刀刀刃幾何形狀銑出工件表面形狀；精度由刀具形狀和裝夾決定。典型：齒輪成形加工 用成形刀具加工工件的成形表面以達(dá)到所要求的形狀精度。取決于刀刃的形狀精度。12 2.獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法2)2)軌跡法：軌跡法：依靠刀具與工件的相對運(yùn)動軌跡來獲得工件形狀的。車刀刀尖1的運(yùn)動軌跡形成了工件的表面形狀，車刀運(yùn)動的精度決定了工件的形狀精度。13 利用刀具和工件作展成切削運(yùn)動，刀刃在被加工面上的包絡(luò)面形成的成形表面。這種加工方法所能達(dá)到的精度

8、，主要取決于機(jī)床展成運(yùn)動的傳動鏈精度與刀具的制造精度。3)3)展成法：展成法： 滾齒法加工齒輪，滾刀刀刃在被切齒輪上形成的包絡(luò)線即為齒形，滾刀主運(yùn)動與被切齒輪轉(zhuǎn)速必須符合設(shè)定要求，以保證加工精度。 2.獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法1)1)直接找正法直接找正法 3.獲得位置精度的方法獲得位置精度的方法2)2)劃線找正法劃線找正法 3.獲得位置精度的方法獲得位置精度的方法工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）3)3)夾具定位法夾具定位法 3.獲得位置精度的方法獲得位置精度的方法171.工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng): 在機(jī)械加工時，在機(jī)械加工時，機(jī)床、刀具，夾具和工件機(jī)床、刀具，夾具和工件構(gòu)成一個構(gòu)成一個完整的系

9、統(tǒng)，為工藝系統(tǒng)。完整的系統(tǒng)，為工藝系統(tǒng)。 2.工藝系統(tǒng)誤差工藝系統(tǒng)誤差與與加工誤差加工誤差的關(guān)系的關(guān)系 (因果關(guān)系因果關(guān)系) 工藝系統(tǒng)中的種種誤差，在不同的具體條件下，工藝系統(tǒng)中的種種誤差，在不同的具體條件下，以不同的程度以不同的程度復(fù)映復(fù)映到工件上，形成工件的加工誤差。到工件上，形成工件的加工誤差。 工藝系統(tǒng)的誤差是工藝系統(tǒng)的誤差是”因因”,是根源；加工誤差是是根源；加工誤差是“果果”，是表現(xiàn)。，是表現(xiàn)。 三三. . 影響加工精度的因素影響加工精度的因素( (原始誤差原始誤差) )18工件相對于刀具運(yùn)動狀態(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差傳動誤差 工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。原始誤差與工藝系

10、統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(靜誤差)與工藝過程有關(guān)的原始誤差(動誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差夾具誤差機(jī)床誤差工藝系統(tǒng)受力變形（包括夾緊變形）工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對于刀具靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差原始誤差構(gòu)成三、影響加工精度的因素三、影響加工精度的因素( (原始誤差原始誤差) )19活塞銷孔精鏜工序中的原始誤差定位誤差F設(shè)計(jì)基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)熱變形對刀誤差夾緊誤差菱形銷導(dǎo)軌誤差三、影響加工精度的因素三、影響加工精度的因素( (原始誤差原始誤差) )20RyYRRRx =X202YYRRXRX 顯然：XYRR 5.誤差敏感方向誤差敏感方向誤差敏感方向YR0Xa）YR

11、0Xb）三、影響加工精度的因素三、影響加工精度的因素( (原始誤差原始誤差) )21四、研究加工精度的方法四、研究加工精度的方法1.通過分析計(jì)算或?qū)嶒?yàn)、測試等方法通過分析計(jì)算或?qū)嶒?yàn)、測試等方法 2.統(tǒng)計(jì)分析法統(tǒng)計(jì)分析法 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)原有誤差的影響分析機(jī)械加工工藝系統(tǒng)原有誤差的影響分析 一、原理誤差一、原理誤差 二、調(diào)整誤差二、調(diào)整誤差 三、三、 機(jī)床誤差機(jī)床誤差 四、刀具誤差四、刀具誤差 五、夾具誤差五、夾具誤差2223磨凸輪軸，砂輪進(jìn)給精度不能無限提高，存在近似滾齒時，滾刀包絡(luò)線形成折線表面，并非光滑漸開線24 如果采用如果采用理想的加工原理理想的加工原理，完全，完全準(zhǔn)確的

12、運(yùn)動聯(lián)系準(zhǔn)確的運(yùn)動聯(lián)系，完美的刀刃完美的刀刃或或靠模形狀靠模形狀，則不存在原理誤差，但其，則不存在原理誤差，但其成本過高，并非完全必要。成本過高，并非完全必要。原理誤差合理性原理誤差合理性25 調(diào)整的作用調(diào)整的作用：使刀具與工件之間達(dá)到正確的相：使刀具與工件之間達(dá)到正確的相對位置。對位置。 調(diào)整誤差調(diào)整誤差：采用任何調(diào)整方法及使用任何調(diào)整：采用任何調(diào)整方法及使用任何調(diào)整工具都不可能調(diào)整得絕對準(zhǔn)確，難免帶來工具都不可能調(diào)整得絕對準(zhǔn)確，難免帶來些原些原始誤差，這就是調(diào)整誤差。始誤差，這就是調(diào)整誤差。 調(diào)整方法：調(diào)整方法：試切法調(diào)整試切法調(diào)整和調(diào)整法調(diào)整調(diào)整法調(diào)整。26行程擋塊、靠模行程擋塊、靠模及

13、凸輪等機(jī)構(gòu)的制造誤差、安裝誤差及凸輪等機(jī)構(gòu)的制造誤差、安裝誤差、磨損、剛度。、磨損、剛度。樣件或樣板的樣件或樣板的制造誤差、安裝誤差和對刀精度。制造誤差、安裝誤差和對刀精度。a）b）試切法與調(diào)整法（圖 a）（圖 b）27機(jī)床誤差組成機(jī)床誤差組成機(jī)床幾何誤差機(jī)床幾何誤差機(jī)床傳動鏈誤差機(jī)床傳動鏈誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差軸向竄動軸向竄動徑向跳動徑向跳動傾角擺動傾角擺動水平面內(nèi)直線度水平面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度前后導(dǎo)軌的平行度前后導(dǎo)軌的平行度內(nèi)聯(lián)傳動鏈?zhǔn)寄﹥?nèi)聯(lián)傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g兩端傳動元件間相對運(yùn)動誤差相對運(yùn)動誤差28主軸回轉(zhuǎn)誤差概念主軸回轉(zhuǎn)誤差

14、概念29AB影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素內(nèi)外滾道圓度誤差、滾動體形狀及尺寸誤差都將影響主軸回轉(zhuǎn)精度。主軸軸承間隙增大會使軸向竄動與徑向圓跳動量增大。軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動滑動軸承（注意切削力的方向）軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動滾動軸承30推力軸承 推力軸承滾道端面誤差推力軸承滾道端面誤差會造成主軸會造成主軸。 若只有一個端面滾道存在若只有一個端面滾道存在誤差，對誤差，對影響很小影響很小（圖（圖a）；只有當(dāng)兩個滾道）；只有當(dāng)兩個滾道端面均存在誤差時，才會引端面均存在誤差時，才會引起較大的跳動量（圖起較大的跳動量（圖b）。a） b）0止推軸承端面誤差對主軸軸向竄動的

15、影響影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素31動壓滑動軸承影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 軸承間隙增大會使油膜厚度變化大，軸心軌軸承間隙增大會使油膜厚度變化大，軸心軌跡變動量加大，這會使主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差增大，跡變動量加大，這會使主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差增大，主軸軸線漂移量增大。主軸軸線漂移量增大。 由于存在誤差敏感方向，加工不同表面時，主軸的徑向跳動所引起的加工誤差也不同。 車床上加工外圓或內(nèi)孔時，主軸的徑向跳動將引起工件的圓度誤差，但對于端面加工沒有直接影響； 車端面時，主軸的軸向竄動將造成工件端面的平面度誤差，以及端面相對于內(nèi)、外圓的垂直度誤差； 車螺紋時，會造

16、成螺距誤差。主軸的軸向竄動對加工外圓或內(nèi)孔的影響不大； 鏜孔時，由于主軸的純角度擺動，由于主軸的純角度擺動 使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺導(dǎo)軌不平行，導(dǎo)軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形。使鏜出的孔呈橢圓形。主軸的角度擺動對加工誤差的影響：不僅影響工件加工表面的圓度誤差，而且影響工件加工表面的圓柱度誤差。 q主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件的加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)誤差對零件的加工精度的影響主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響 思考題 工廠常用圖示方法測量主軸回轉(zhuǎn)精度。這種方法存在什么工廠常用圖示方法測量主軸回轉(zhuǎn)精度。這種方法存在什么問題？問題？1）不能把不同性質(zhì)的誤差區(qū)分開來，如）不能把不同性質(zhì)的誤差

17、區(qū)分開來，如測量心軸本身的誤測量心軸本身的誤差差，主軸錐孔誤差主軸錐孔誤差，錐孔與主軸回轉(zhuǎn)軸線的，錐孔與主軸回轉(zhuǎn)軸線的不同軸誤差不同軸誤差等。等。2）不能反映主軸在工作轉(zhuǎn)速下的回轉(zhuǎn)精度。）不能反映主軸在工作轉(zhuǎn)速下的回轉(zhuǎn)精度。 35，提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施 磨床采用死頂尖支承 機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床中確定某些主要部件相對位置的基機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床中確定某些主要部件相對位置的基準(zhǔn)，也是某些主要部件的運(yùn)動基準(zhǔn)。準(zhǔn)，也是某些主要部件的運(yùn)動基準(zhǔn)。 機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式水平面內(nèi)的直線度水平面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度前后導(dǎo)軌的平行度前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）（扭曲） 現(xiàn)以臥式車床

18、為例，說明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件的現(xiàn)以臥式車床為例，說明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件的加工精度的。加工精度的。YYoDR水平面水平面導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度（1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響 當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為y時時,引起工件在引起工件在半徑方向的誤差為：半徑方向的誤差為： R=y（1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響 由此可見：床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，由此可見：床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，使工件在縱向截面和橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差和尺使工件在縱向截面和橫向截面內(nèi)分

19、別產(chǎn)生形狀誤差和尺寸誤差。寸誤差。 垂直平面垂直平面導(dǎo)軌垂直面直線度導(dǎo)軌垂直面直線度ZdRZRd/2（2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響 床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差，會引起刀尖產(chǎn)生切床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差，會引起刀尖產(chǎn)生切向位移向位移Z，造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差為：，造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差為： RZ2/d（2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響設(shè)：設(shè)：Z=Y=0.01mm ，R=50mm ， 則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差 R= Y =0.01mm, 由于切向原始誤差產(chǎn)生的加

20、工誤差由于切向原始誤差產(chǎn)生的加工誤差 R Z2/d =0.000001mm 此值完全可以忽略不計(jì)。由于此值完全可以忽略不計(jì)。由于Z2數(shù)值很小，因此該誤差對數(shù)值很小，因此該誤差對工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。 所以不同方向的誤差對加工誤差的影響是不同的，即存在誤差的敏感方向。41原始誤差所引起的刀刃與工件間的相對位移，如果產(chǎn)生在加工表面的法線方向，則對加工誤差有直接的影響；如果產(chǎn)生在加工表面的切線方向，就可以忽略不計(jì)。把加工表面的法向稱之為誤差的敏感方向。誤差的敏感方向如轉(zhuǎn)塔車床如轉(zhuǎn)塔車床刀具垂直安裝，刀具垂直安裝，此時導(dǎo)軌此時導(dǎo)軌垂直平面垂直平面內(nèi)的誤內(nèi)的

21、誤差直接影響加工精度，是差直接影響加工精度，是誤差的敏感方向誤差的敏感方向。42 前后導(dǎo)軌有了扭曲誤差之后，由幾何關(guān)系可求得y(H/B)。 一般車床的H/B2/3，外圓磨床H/B=1，因此導(dǎo)軌扭曲引起的加工誤差不容忽視。（3）導(dǎo)軌扭曲）導(dǎo)軌扭曲43導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差對加工精度的影響機(jī)床導(dǎo)軌的幾何精度，不但決定于它的制造精度和使用的磨損情況，而且還和機(jī)床的安裝情況有很大關(guān)系44q影響機(jī)床導(dǎo)軌誤差的因素（導(dǎo)軌、溜板的制造誤差以及機(jī)床的裝配誤（導(dǎo)軌、溜板的制造誤差以及機(jī)床的裝配誤差）；差）；（機(jī)床安裝不正確；剛性較差的長床身在自重（機(jī)床安裝不正確；剛性較差的長床身在自重的作用下容易產(chǎn)生變形；地基不牢固）；

22、的作用下容易產(chǎn)生變形；地基不牢固）；（使用程度不同及受力不均，導(dǎo)軌沿全長上各段（使用程度不同及受力不均，導(dǎo)軌沿全長上各段的磨損量不等，就引起導(dǎo)軌在水平面和垂直面內(nèi)產(chǎn)生位移及的磨損量不等，就引起導(dǎo)軌在水平面和垂直面內(nèi)產(chǎn)生位移及傾斜）。傾斜）。45q提高導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的措施提高機(jī)床導(dǎo)軌、溜板的提高機(jī)床導(dǎo)軌、溜板的制造精度及安裝精度制造精度及安裝精度。提高導(dǎo)軌的耐磨性提高導(dǎo)軌的耐磨性 可采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌可采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、導(dǎo)軌表面淬火等措、貼塑導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、導(dǎo)軌表面淬火等措施，以延長導(dǎo)軌壽命。施，以延長導(dǎo)軌壽命。機(jī)床必須安裝正確，地基牢固機(jī)

23、床必須安裝正確，地基牢固 機(jī)床在安裝時應(yīng)有良機(jī)床在安裝時應(yīng)有良好的地基，并嚴(yán)格進(jìn)行測量和校正。使用期間還應(yīng)定期好的地基，并嚴(yán)格進(jìn)行測量和校正。使用期間還應(yīng)定期復(fù)校和調(diào)整。復(fù)校和調(diào)整。46q傳動鏈的傳動誤差，是指傳動鏈的傳動誤差，是指內(nèi)聯(lián)系內(nèi)聯(lián)系的傳動鏈中首末兩的傳動鏈中首末兩端傳動元件之間相對運(yùn)動的誤差。一般用傳動鏈末端端傳動元件之間相對運(yùn)動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。齒輪機(jī)床傳動鏈z7 = z8 = 16z1 = 64zn = 96z5 = z6 = 23z3 = z4 = 23bz2 = 16zn-1 = 1icefacd47 縮短傳動鏈長度 提高末

24、端元件的制造精度與安裝精度 采用降速傳動對傳動誤差進(jìn)行補(bǔ)償提高傳動精度措施1. 刀具刀具 誤差誤差一般刀具一般刀具定尺寸刀具定尺寸刀具成形刀具成形刀具展成法刀具展成法刀具 如普通車刀、單刃鏜刀和面銑刀等）的制造誤差對加工精度沒有直接影響，但磨損后對工件尺寸或形狀精度有一定影響 定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、圓孔拉刀等）的尺寸誤差直接影響被加工工件的尺寸精度。刀具的安裝和使用不當(dāng)，也會影響加工精度。 成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、盤形齒輪銑刀等）的誤差主要影響被加工面的形狀精度 展成法刀具（如齒輪滾刀、插齒刀等）加工齒輪時，刀刃的幾何形狀及有關(guān)尺寸精度會直接影響齒輪加工精度。圖例 車刀的尺寸磨損圖

25、例 車刀磨損過程夾具的誤差主要是指：夾具的誤差主要是指：1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體等零）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體等零件的制造誤差。件的制造誤差。2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對尺寸誤）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對尺寸誤差。差。3）夾具在使用過程中工作表面的磨損。）夾具在使用過程中工作表面的磨損。 工件的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。工件的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。精加工時（精加工時（IT6IT8），夾具主要尺寸的公差一般可規(guī)定為），夾具主要尺寸的公差一般可規(guī)定為被加工零件相應(yīng)尺寸公差的被加工零件相應(yīng)尺寸公差的1/2l/3；粗加工時（

26、粗加工時（IT11以下），因工件尺寸公差較大，夾具的精度以下），因工件尺寸公差較大，夾具的精度則可規(guī)定為零件相應(yīng)尺寸公差的則可規(guī)定為零件相應(yīng)尺寸公差的l/51/10。 鉆套軸心線至夾具定位平面鉆套軸心線至夾具定位平面間的距離誤差，影響工件孔間的距離誤差，影響工件孔a至至底面底面B的尺寸的尺寸L的精度；的精度； 鉆套軸心線鉆套軸心線f與夾具定位平面與夾具定位平面c間的平行度誤差，影響工件孔軸間的平行度誤差，影響工件孔軸心線與底面心線與底面B的平行度；的平行度； 夾具定位平面夾具定位平面c與夾具體底面與夾具體底面d的垂直度誤差，影響工件孔軸的垂直度誤差，影響工件孔軸心線心線a與底面與底面B間的尺寸

27、精度和平間的尺寸精度和平行度；行度； 鉆套孔的直徑誤差亦將影響鉆套孔的直徑誤差亦將影響工件孔工件孔a至底面至底面B的尺寸精度和平的尺寸精度和平行度。行度。52第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)動態(tài)誤差的影響分析機(jī)械加工工藝系統(tǒng)動態(tài)誤差的影響分析 一一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 二二、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差 三三、殘余應(yīng)力重新分布引起的誤差、殘余應(yīng)力重新分布引起的誤差工藝系統(tǒng)：工藝系統(tǒng)：機(jī)床、夾具、機(jī)床、夾具、工件、刀具工件、刀具外力：外力：切削力、傳切削力、傳動力、慣性力、夾動力、慣性力、夾緊力、重力緊力

28、、重力產(chǎn)生加工誤差產(chǎn)生加工誤差破壞了刀具、工破壞了刀具、工件間相對位置件間相對位置工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差受力變形對工件精度的影響 a) 車長軸 b） 磨內(nèi)孔 由此看來，為了保證和提高工件的加工精度，就必須深由此看來，為了保證和提高工件的加工精度，就必須深入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng)及其有關(guān)組成部分的變形。入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng)及其有關(guān)組成部分的變形。55一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)剛度定義q 工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算公式q用實(shí)驗(yàn)方法來測定機(jī)床部件剛

29、度p機(jī)床部件剛度特點(diǎn)p影響機(jī)床部件剛度的因素q切削力作用位置變化引起的加工誤差切削力作用位置變化引起的加工誤差p切削力大小變化引起的加工誤差切削力大小變化引起的加工誤差p夾緊變形引起的誤差夾緊變形引起的誤差q其它作用力的影響其它作用力的影響p受力方向變化引起的加工誤差受力方向變化引起的加工誤差56一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差在加工誤差敏感方向上工藝系統(tǒng)所受外力與變形量之比q 工藝系統(tǒng)剛度定義式中 k工藝系統(tǒng)剛度； Fp吃刀抗力； y 工藝系統(tǒng)位移（切削合力作用下的位移）。yFkp 注意：注意：變形變形y是總切削力的三個分力綜合作用的結(jié)果。是總切削

30、力的三個分力綜合作用的結(jié)果。5711111jcjjdgkkkkk式中 k 工藝系統(tǒng)剛度； kjc 機(jī)床剛度； kjj 夾具剛度； kd 刀具剛度； kg 工件剛度。q 工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算公式一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差58工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算說明一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差q用實(shí)驗(yàn)方法來測定機(jī)床部件剛度 機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成的零部件多，各零部件之間有不同機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成的零部件多，各零部件之間有不同的聯(lián)接和運(yùn)動方式，因而機(jī)床部件的剛度問題就比較復(fù)雜。的聯(lián)接和運(yùn)動方式，因而機(jī)床部件的剛度問題就比較復(fù)雜。它的

31、計(jì)算至今還沒有合適的方法，需要通過它的計(jì)算至今還沒有合適的方法，需要通過實(shí)驗(yàn)來測定實(shí)驗(yàn)來測定。 為單向加載時車床剛度測定示意為單向加載時車床剛度測定示意圖。主軸部件、尾座及刀架的變形圖。主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表可分別從千分表2、3和和6讀出。讀出。 這種方法測得的這種方法測得的y方向位移是方向位移是背向力背向力Fp作用下引起的變形。作用下引起的變形。 圖圖 單向靜載測定車床剛度單向靜載測定車床剛度 1心軸心軸 2、3、6 4測力環(huán)測力環(huán) 5螺旋加力器螺旋加力器 千分表千分表 一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差一、機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差60車床刀架部件靜剛度試驗(yàn)

32、一次加載 二次加載 三次加載變形與載荷不成線性關(guān)系變形與載荷不成線性關(guān)系；加加載曲線和卸載曲線不重合，卸載載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。曲線滯后于加載曲線。第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點(diǎn)，第一次加載的起點(diǎn)，這說明有殘這說明有殘余變形存在，經(jīng)余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后多次加載卸載后，加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終，加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到零零；機(jī)床部件剛度比按實(shí)體估算值機(jī)床部件剛度比按實(shí)體估算值小許多，表明其變形受多種因素小許多，表明其變形受多種因素影響影響p機(jī)床部件剛度特點(diǎn)p影響機(jī)床

33、部件剛度的因素 連接表面間的接觸變形（連接表面間的接觸變形（圖示圖示）薄弱零件本身的影響（薄弱零件本身的影響（圖示圖示） 接合面間的間隙接合面間的間隙接合面間摩擦力的影響接合面間摩擦力的影響兩零件結(jié)合面間的接觸情況兩零件結(jié)合面間的接觸情況 結(jié)合面的實(shí)際接觸面積只是名義接觸面積的一小部結(jié)合面的實(shí)際接觸面積只是名義接觸面積的一小部分，在外力作用下，實(shí)際接觸區(qū)的分，在外力作用下，實(shí)際接觸區(qū)的接觸應(yīng)力很大接觸應(yīng)力很大，產(chǎn)生，產(chǎn)生了較大的了較大的接觸變形接觸變形。 表現(xiàn)：表現(xiàn)：表面愈粗糙表面愈粗糙，表面宏觀幾何形狀誤差愈大，表面宏觀幾何形狀誤差愈大，實(shí)實(shí)際接觸面積愈小，接觸剛度愈小際接觸面積愈小，接觸剛

34、度愈?。徊牧嫌捕雀?，接觸剛；材料硬度高，接觸剛度就大；表面紋理方向相同時，接觸變形較小，接觸剛度就大；表面紋理方向相同時，接觸變形較小，接觸剛度就較大。度就較大。 在機(jī)床部件中，個別薄弱零件對剛度的影響很大。如在機(jī)床部件中，個別薄弱零件對剛度的影響很大。如內(nèi)圓磨頭的軸就是內(nèi)圓磨頭的軸就是部件剛度的薄弱環(huán)內(nèi)圓磨頭的軸就是內(nèi)圓磨頭的軸就是部件剛度的薄弱環(huán)節(jié)。節(jié)。p切削力作用位置變化引起的加工誤差切削力作用位置變化引起的加工誤差 根據(jù)材料力學(xué)的撓度計(jì)算公式，其根據(jù)材料力學(xué)的撓度計(jì)算公式，其切削點(diǎn)工切削點(diǎn)工件的變形量件的變形量為：為： （6-1） 從上式的計(jì)算結(jié)果和車削的實(shí)際情況都可證實(shí)，切削后從上式

35、的計(jì)算結(jié)果和車削的實(shí)際情況都可證實(shí)，切削后的的細(xì)長工件呈鼓形細(xì)長工件呈鼓形，其最大直徑在通過軸線中點(diǎn)的橫截面內(nèi)。，其最大直徑在通過軸線中點(diǎn)的橫截面內(nèi)。1） 工件的剛度及其變形工件的剛度及其變形工件受力變形引起的加工誤差細(xì)長工件：工件剛度低，機(jī)床、夾具、刀具在受力下的變形細(xì)長工件：工件剛度低，機(jī)床、夾具、刀具在受力下的變形可忽略，工藝系統(tǒng)的位移完全取決于工件的變形?？珊雎?，工藝系統(tǒng)的位移完全取決于工件的變形。LxxLEIFyPg22)(32） 工件短而粗工件短而粗 即此時工藝系統(tǒng)剛度主即此時工藝系統(tǒng)剛度主要取決于機(jī)床剛度要取決于機(jī)床剛度 當(dāng)?shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢卯?dāng)?shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢?C時

36、，工藝系統(tǒng)的總變形時，工藝系統(tǒng)的總變形 y系統(tǒng)系統(tǒng)為：為： p切削力作用位置變化引起的加工誤差切削力作用位置變化引起的加工誤差變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律xtjxwzxdjxFpAABBCCzLFAFBxz其中 yjc 機(jī)床總變形； Fp 吃刀抗力； ktj 機(jī)床前頂尖處剛度； kwz 機(jī)床后頂尖處剛度； kdj 機(jī)床刀架剛度； L 工件全長； x 刀尖至工件左端距離。2） 工件短而粗工件短而粗 即此時工藝系統(tǒng)剛度主即此時工藝系統(tǒng)剛度主要取決于機(jī)床剛度要取決于機(jī)床剛度.通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點(diǎn)處的變形量為通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點(diǎn)處的變形量為: （6-2） 可以看出可以看出 : y系統(tǒng)系

37、統(tǒng) =f(x)，是一個二次拋物線方程，變形大小隨是一個二次拋物線方程，變形大小隨刀具在刀具在x方向位置變化方向位置變化,使車出的工件呈拋物線形狀。使車出的工件呈拋物線形狀。p切削力作用位置變化引起的加工誤差切削力作用位置變化引起的加工誤差機(jī)床受力變形引起的加工誤差djwztjPjckLxkLxLkFy11122 剛度變化造成工件誤差剛度變化造成工件誤差 1理想的工件形狀；理想的工件形狀； 2k頭頭k尾尾時車出的工件形狀時車出的工件形狀圓柱度誤差3）工藝系統(tǒng)剛度及總變形）工藝系統(tǒng)剛度及總變形 綜合上述兩種情況，工藝系統(tǒng)的總變形量為式（綜合上述兩種情況，工藝系統(tǒng)的總變形量為式（6-1）和式（和式（

38、6-2）的疊加）的疊加 :工藝系統(tǒng)的剛度為工藝系統(tǒng)的剛度為:可以看出可以看出: 由于在工件加工的不同位置，由于在工件加工的不同位置， Kxt不同，使加不同，使加工后工件的徑向尺寸不同，從而產(chǎn)生形狀誤差。工后工件的徑向尺寸不同，從而產(chǎn)生形狀誤差。EILxxLkLxkLxLkFyyydjwztjPgjc3)(1)(1)(12222EILxxLkLxkLxLkyyFkdjwztjgjcP3111122226970工件變形引起的加工誤差工件受力變形引起的加工誤差LxxLEIFyPg22)(3dkkg和機(jī)床受力變形引起的加工誤差71誤差復(fù)映現(xiàn)象ap11ap22毛坯外形工件外形p切削力大小變化引起的加工誤

39、差切削力大小變化引起的加工誤差 在加工過程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，都在加工過程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，都會引起背向力的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致而產(chǎn)會引起背向力的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致而產(chǎn)生加工誤差。生加工誤差。72CHBfCPFFpnyFpp切削力大小變化引起的加工誤差切削力大小變化引起的加工誤差nFyyFyxFypFyyHBfaCF 為一常數(shù)為一常數(shù)切削力切削力 由于毛坯存在的圓度誤差由于毛坯存在的圓度誤差 m=ap1ap2引起了工件產(chǎn)生圓度誤差引起了工件產(chǎn)生圓度誤差 g=1 2 且且m越大，越大，g越大，這種由于越大，這種由于工藝系統(tǒng)受力變

40、形的工藝系統(tǒng)受力變形的變化變化而使而使毛坯橢圓形狀誤差毛坯橢圓形狀誤差復(fù)映復(fù)映到到加工后工件表面加工后工件表面的現(xiàn)象的現(xiàn)象稱為稱為“誤差復(fù)映誤差復(fù)映”。73 誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù) 來表示，誤差復(fù)映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比。kCmg 123n mppppgkCaakCFFk2121211可得： 在粗加工時在粗加工時,每次走刀的進(jìn)給量每次走刀的進(jìn)給量f一般不變一般不變,假設(shè)假設(shè)誤差復(fù)映系數(shù)均為誤差復(fù)映系數(shù)均為,則則n次走刀就有：次走刀就有： z=n增加走刀次數(shù)增加走刀次數(shù)，可減小誤差復(fù)映，提高加工精度，但生可減小誤差復(fù)映，提高加工精度，但生產(chǎn)率降低了。產(chǎn)率降低了。 提高工藝系統(tǒng)剛度提高工藝系統(tǒng)

41、剛度，對減小誤差復(fù)映系數(shù)具有重要意義。，對減小誤差復(fù)映系數(shù)具有重要意義。 毛坯的各種形狀誤差（圓度、圓柱度、同軸度、平面度毛坯的各種形狀誤差（圓度、圓柱度、同軸度、平面度等）都會以一定的復(fù)映系數(shù)，復(fù)映成工件的加工誤差。等）都會以一定的復(fù)映系數(shù)，復(fù)映成工件的加工誤差。毛坯材料的不均勻，毛坯材料的不均勻，HB有變化，同樣會引起背向力的變有變化，同樣會引起背向力的變化，產(chǎn)生加工誤差，分析方法同誤差復(fù)映規(guī)律?；?，產(chǎn)生加工誤差，分析方法同誤差復(fù)映規(guī)律。討論：討論：75 以上分析可知，工件毛坯有形狀誤差或相互位置誤差時，加工后會有同類加工誤差出現(xiàn)。在成批生產(chǎn)中用調(diào)整法加工一批工件時，如毛坯直徑大小不一或硬

42、度不均勻，同樣會有類似情況發(fā)生。 以上分析僅考慮靜剛度，實(shí)際上加工過程受多種因素影響，例如毛坯的橢圓形及相應(yīng)切深變化，使均值切削力迭加有頻率為2倍于工件轉(zhuǎn)速的簡諧激振力，并使系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動。因而實(shí)際結(jié)果會與上述分析有所不同。 76p受力方向變化引起的加工誤差受力方向變化引起的加工誤差1）由于傳動力引起的誤差）由于傳動力引起的誤差 在車床或磨床類機(jī)床上加工軸類零件時，常用單爪撥盤帶動在車床或磨床類機(jī)床上加工軸類零件時，常用單爪撥盤帶動工件旋轉(zhuǎn)。工件旋轉(zhuǎn)。 單爪撥盤傳動下工件的受力分析單爪撥盤傳動下工件的受力分析結(jié)論：結(jié)論： 在單爪撥盤傳動下車削出來的工件是一個正園柱，并不產(chǎn)在單爪撥盤傳動下車削

43、出來的工件是一個正園柱，并不產(chǎn)生加工誤差。生加工誤差。2）由于慣性力引起的誤差）由于慣性力引起的誤差 在高速切削時，如果工藝系統(tǒng)中有不平衡的在高速切削時，如果工藝系統(tǒng)中有不平衡的高速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件存在，就會產(chǎn)生離心力。它和傳高速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件存在，就會產(chǎn)生離心力。它和傳動力一樣，在工件的每一轉(zhuǎn)中不斷變更方向，引動力一樣，在工件的每一轉(zhuǎn)中不斷變更方向，引起工件幾何軸線作上述相同形式的擺角運(yùn)動，故起工件幾何軸線作上述相同形式的擺角運(yùn)動，故理論上講也不會造成工件園度誤差。但是要注意理論上講也不會造成工件園度誤差。但是要注意的是當(dāng)不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時，車床的是當(dāng)不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時，車床主

44、軸軸頸和軸承內(nèi)孔表面的接觸點(diǎn)就會不斷地變主軸軸頸和軸承內(nèi)孔表面的接觸點(diǎn)就會不斷地變化，軸承孔地園度誤差將傳給工件地回轉(zhuǎn)軸心?；?，軸承孔地園度誤差將傳給工件地回轉(zhuǎn)軸心。 因此可采用因此可采用配重平衡配重平衡的方法來消除這種影響，的方法來消除這種影響，必要時亦可適當(dāng)必要時亦可適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)速，以減小離心力的降低主軸轉(zhuǎn)速，以減小離心力的影響。影響。 p受力方向變化引起的加工誤差受力方向變化引起的加工誤差78a） b）薄壁套夾緊變形例：薄壁套夾緊變形解決：加開口套p由于夾緊變形引起的誤差由于夾緊變形引起的誤差毛坯翹曲 b) 電磁工件臺吸緊 c) 磨后松開，工件翹曲d) 磨削凸面 e) 磨削凹面 f)

45、磨后松開，工件平直薄壁工件磨削例：薄壁工件磨削 解決：加橡皮墊p由于夾緊變形引起的誤差由于夾緊變形引起的誤差80龍門銑橫梁變形例：龍門銑橫梁龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移龍門銑橫梁變形補(bǔ)償q其它作用力的影響其它作用力的影響解決1：重量轉(zhuǎn)移 解決2：變形補(bǔ)償通過提高導(dǎo)軌等結(jié)合面的刮研質(zhì)量、形狀精度并降低表面粗糙度，都能增加接觸面積，有效地提高接觸剛度。預(yù)加載荷，也可增大接觸剛度加工細(xì)長軸時，采用中心架或跟刀架來提高工件的剛度。采用導(dǎo)套、導(dǎo)桿等輔助支承來加強(qiáng)刀架的剛度。對剛性較差的工件選擇合適的夾緊方法，能減小夾緊變形，提高加工精度 采用塑料滑動導(dǎo)軌，其摩擦特性好，有效防止低速爬行，運(yùn)行平穩(wěn)，定位精度高，具有

46、良好的耐磨性、減振性和工藝性。此外，還有滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。（1）提高）提高 接觸剛度接觸剛度（2）提高零部）提高零部件剛度減小受力件剛度減小受力變形變形（3）合理安合理安裝工件減小裝工件減小夾緊變形夾緊變形4減少摩擦減少摩擦防止微量進(jìn)給防止微量進(jìn)給時的時的“爬行爬行”（5）合理使）合理使 用機(jī)床用機(jī)床（6）合理安排）合理安排工藝，粗精分開工藝，粗精分開（7）轉(zhuǎn)移或）轉(zhuǎn)移或補(bǔ)償彈性變形補(bǔ)償彈性變形減少工藝系統(tǒng)受減少工藝系統(tǒng)受力變形力變形82支座零件不同安裝方法83二、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差二、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差q工件均勻受熱圓柱類工件熱變形q工件不均勻受熱板類工件單面加工時的熱變形

47、q刀具熱變形的特點(diǎn)q刀具熱變形的變形曲線 工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的熱變形，從而工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的熱變形，從而破壞工件與刀具間正確的相對位置，造成加工誤差。破壞工件與刀具間正確的相對位置，造成加工誤差。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在精加工時，由于熱變形引起的加工誤差約占總據(jù)統(tǒng)計(jì)，在精加工時，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的加工誤差的40%70%。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴(yán)重地影響加工。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴(yán)重地影響加工精度，而且還影響加工效率的提高。精度，而且還影響加工效率的提高。 實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進(jìn)行補(bǔ)償，全靠實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進(jìn)行補(bǔ)償

48、，全靠機(jī)床自動控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。機(jī)床自動控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。 工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展的一個重工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展的一個重大研究課題。大研究課題。二、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差二、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差電機(jī)、軸承、齒輪、電機(jī)、軸承、齒輪、油泵等油泵等工件、刀具、切屑、工件、刀具、切屑、切削液切削液氣溫、室溫變化、氣溫、室溫變化、熱、冷風(fēng)等熱、冷風(fēng)等熱源熱源切削熱切削熱摩擦熱摩擦熱外部熱源外部熱源內(nèi)部熱源內(nèi)部熱源環(huán)境溫度環(huán)境溫度熱輻射熱輻射日光、照明、暖氣、日光、照明、暖氣、體溫等體溫等 工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，

49、其溫度會逐漸升高。同工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度會逐漸升高。同時，它們也通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。時，它們也通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。 熱熱 平平 衡衡 當(dāng)單位時間內(nèi)傳入和散發(fā)當(dāng)單位時間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達(dá)的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。到了熱平衡狀態(tài)。 而工藝系統(tǒng)的熱變形也就而工藝系統(tǒng)的熱變形也就達(dá)到某種程度的穩(wěn)定。達(dá)到某種程度的穩(wěn)定。 不穩(wěn)態(tài)溫度場不穩(wěn)態(tài)溫度場溫度場溫度場穩(wěn)態(tài)溫度場穩(wěn)態(tài)溫度場熱平衡熱平衡物體中各點(diǎn)的溫度分布稱為溫度場, T=f( x , y, z ,t )當(dāng)物體未達(dá)熱平衡時，各點(diǎn)溫度不僅是坐標(biāo)位置的函數(shù)，也是時間的函數(shù)。這種溫度場稱為

50、不穩(wěn)態(tài)溫度場物體達(dá)到熱平衡后，各點(diǎn)溫度將不再隨時間而變化，只是其坐標(biāo)位置的函數(shù)。這種溫度場稱為穩(wěn)態(tài)溫度場 機(jī)床在開始工作的一段時間內(nèi)，其溫度場處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其精度也是很不穩(wěn)定的，工作一定時間后，溫度才逐漸趨于穩(wěn)定，其精度也比較穩(wěn)定。 因此，精密加工應(yīng)在熱平衡狀態(tài)下進(jìn)行。在生產(chǎn)中，必須注意在生產(chǎn)中，必須注意:89q工件均勻受熱圓柱類工件熱變形531.1 1040014.410()4.4()LLtmmm式中 L， D 長度和直徑熱變形量； L，D 工件原有長度和直徑； 工件材料線膨脹系數(shù)； t 溫升。LLtDDt90式中 X 變形撓度； L，S 工件原有長度和厚度； 工件材料線膨脹系數(shù)； t 溫

51、升。28LtXSq工件不均勻受熱：板類工件單面加工時的熱變形平面加工熱變形X/ 4LS221.120003886000.022 ()LtXSmm此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求。結(jié)果：加工時上表面升溫，工件向上拱起，磨削時將中凸部分磨平，冷卻后工件下凹。例：高600mm，長2000mm的床身，若上表面溫升為3，則變形量為：91 車床受熱變形a） 車床受熱變形形態(tài)b） 溫升與變形曲線92立式銑床、外圓磨床、導(dǎo)軌磨床受熱變形a）銑床受熱變形形態(tài)b）外圓磨床受熱變形形態(tài)c）導(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài)93q刀具熱變形的特點(diǎn)q刀具熱變形的變形曲線max1ce式中 熱伸長量； max 達(dá)到熱平衡熱伸長量； 切削時間

52、； c 時間常數(shù)（熱伸長量為熱平衡熱伸長量約63%的時間，常取34分鐘）。94 圖圖 車刀熱變形曲線車刀熱變形曲線 1 刀具加熱至熱平衡時間刀具加熱至熱平衡時間 2 刀具加熱至熱平衡時間刀具加熱至熱平衡時間 0 刀具間斷切削至熱平衡時間刀具間斷切削至熱平衡時間連續(xù)切削升溫曲線間斷切削升溫曲線冷卻曲線95強(qiáng)制冷卻96例例：磨床油箱置于床身內(nèi)，其發(fā)熱使導(dǎo)軌中凹解決解決：導(dǎo)軌下加回油槽例例：立式平面磨床立柱前壁溫度高，產(chǎn)生后傾。解決解決：采用熱空氣加熱立柱后壁均衡立柱前后壁溫度場97加工中心熱對稱結(jié)構(gòu)立柱98恒溫:精密機(jī)床恒溫精度一般控制在 l，精密級為 0.5，超精密級為 0.0l。v高速空運(yùn)轉(zhuǎn)v

53、人為加熱99（一）（一）殘殘 余應(yīng)力產(chǎn)生的原因余應(yīng)力產(chǎn)生的原因三、工件殘余應(yīng)力引起的誤差三、工件殘余應(yīng)力引起的誤差 （二）（二）殘余應(yīng)力對加工精度的影響殘余應(yīng)力對加工精度的影響（三）（三）減少內(nèi)應(yīng)力引起變形的措施減少內(nèi)應(yīng)力引起變形的措施（一）殘（一）殘 余應(yīng)力產(chǎn)生的原因余應(yīng)力產(chǎn)生的原因什么是殘什么是殘 余余 應(yīng)應(yīng) 力力n殘余應(yīng)力是指在沒殘余應(yīng)力是指在沒有外部載荷的情況下，有外部載荷的情況下，存在于工件內(nèi)部的應(yīng)存在于工件內(nèi)部的應(yīng)力，又稱內(nèi)應(yīng)力。力，又稱內(nèi)應(yīng)力。殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏觀或微觀組織殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，促使這種發(fā)生了不均勻的體積

54、變化而產(chǎn)生的，促使這種變化的因素主要來自熱加工或冷加工。變化的因素主要來自熱加工或冷加工。三、工件殘余應(yīng)力引起的誤差三、工件殘余應(yīng)力引起的誤差在鑄造、鍛造、焊接及熱處理過程中，由于工件各部分冷卻收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時的體積變化，在毛坯內(nèi)部就會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。例如：一個內(nèi)外壁厚相差較大的鑄件，在澆鑄后的冷卻過例如：一個內(nèi)外壁厚相差較大的鑄件，在澆鑄后的冷卻過程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力的情況。程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力的情況。毛坯的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各部分壁厚越不均勻以及散毛坯的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各部分壁厚越不均勻以及散熱條件相差越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力就越大。熱條件相差越大，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力就越大。具有殘余應(yīng)力的

55、毛坯，其內(nèi)部應(yīng)力暫時處于相具有殘余應(yīng)力的毛坯，其內(nèi)部應(yīng)力暫時處于相對平衡狀態(tài)，雖在短期內(nèi)看不出有什么變化，但對平衡狀態(tài)，雖在短期內(nèi)看不出有什么變化，但當(dāng)加工時切去某些表面部分后，這種平衡就被打當(dāng)加工時切去某些表面部分后，這種平衡就被打破，內(nèi)應(yīng)力重新分布，并建立一種新的平衡狀態(tài)，破，內(nèi)應(yīng)力重新分布，并建立一種新的平衡狀態(tài)，工件明顯地出現(xiàn)變形。工件明顯地出現(xiàn)變形。原原 因因n在外力在外力F的作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，在的作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，在軸心線以上的部分產(chǎn)生壓應(yīng)力（用負(fù)號表示），在軸心線以上的部分產(chǎn)生壓應(yīng)力（用負(fù)號表示），在軸心線以下的部分產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號表示）。在軸心線以

56、下的部分產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號表示）。在軸心線和兩條虛線之間，是彈性變形區(qū)域，在虛線軸心線和兩條虛線之間，是彈性變形區(qū)域，在虛線以外是塑性變形區(qū)域。以外是塑性變形區(qū)域。n冷校直工藝方法是在一些長棒料或細(xì)長零件彎曲的冷校直工藝方法是在一些長棒料或細(xì)長零件彎曲的反方向施加外力反方向施加外力F以達(dá)到校直目的，如以達(dá)到校直目的，如圖圖所示。所示?，F(xiàn)現(xiàn) 象象冷校直引起的殘余應(yīng)力壓拉加載壓壓拉拉卸載影影 響響 措措 施施n當(dāng)外力當(dāng)外力F去除后，彈性變形本可完全去除后，彈性變形本可完全恢復(fù)，但因塑性變形部分的阻止而恢復(fù)恢復(fù)，但因塑性變形部分的阻止而恢復(fù)不了，使殘余應(yīng)力重新分布而達(dá)到平衡。不了，使殘余應(yīng)力重新分布

57、而達(dá)到平衡。n對精度要求較高的細(xì)長軸（如精密絲對精度要求較高的細(xì)長軸（如精密絲杠），杠），不允許采用冷校直不允許采用冷校直來減小彎曲變來減小彎曲變形，而采用加大毛坯余量，經(jīng)過多次切形，而采用加大毛坯余量，經(jīng)過多次切削和時效處理來消除內(nèi)應(yīng)力，或采用熱削和時效處理來消除內(nèi)應(yīng)力，或采用熱校直。校直。 工件在切削加工時，其表面層在切削力和切削熱的工件在切削加工時，其表面層在切削力和切削熱的作用下，會產(chǎn)生不同程度的塑性變形，引起體積改變，從作用下，會產(chǎn)生不同程度的塑性變形，引起體積改變，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力的分布情況由加工時的工而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力的分布情況由加工時的工藝因素決定。藝因

58、素決定。內(nèi)部有殘余應(yīng)力的工件在切去表面的一層金屬后，殘余應(yīng)力要重新分布，從而引起工件的變形。在擬定工藝規(guī)程時，要將加工劃分為粗、精等不同階段進(jìn)行，以使粗加工后內(nèi)應(yīng)力重新分布所產(chǎn)生的變形在精加工階段去除。對質(zhì)量和體積均很大的笨重零件，即使在同一臺重型機(jī)床進(jìn)行粗精加工也應(yīng)該在粗加工后將被夾緊的工作松開，使之有充足時間重新分布內(nèi)應(yīng)力，在使其充分變形后，然后重新夾緊進(jìn)行精加工。（二）殘余應(yīng)力對加工精度的影響（二）殘余應(yīng)力對加工精度的影響n存在殘余應(yīng)力的零件，始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，其內(nèi)部組織有要恢復(fù)到一種新的穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的傾向。n在內(nèi)應(yīng)力變化的過程中，零件產(chǎn)生相應(yīng)的變形，原有的加工精度受到破壞

59、。n用這些零件裝配成機(jī)器，在機(jī)器使用中也會逐漸產(chǎn)生變形，從而影響整臺機(jī)器的質(zhì)量。（三）減少內(nèi)應(yīng)力引起變形的措施（三）減少內(nèi)應(yīng)力引起變形的措施1 1合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量簡化結(jié)構(gòu)，減小零件各應(yīng)盡量簡化結(jié)構(gòu)，減小零件各部分尺寸差異，以減少鑄鍛件毛坯在制造中產(chǎn)生的殘部分尺寸差異，以減少鑄鍛件毛坯在制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。余應(yīng)力。2增加消除殘余應(yīng)力的專門工序，增加消除殘余應(yīng)力的專門工序，對鑄、鍛、焊接件對鑄、鍛、焊接件進(jìn)行退火或回火；工件淬火后進(jìn)行回火；對精度要求進(jìn)行退火或回火；工件淬火后進(jìn)行回火；對精度要求高的零件在粗加工或半精加工后進(jìn)行時效處理（自然、高的零件在粗加工或半精加工后

60、進(jìn)行時效處理（自然、人工、振動時效處理）人工、振動時效處理）3合理安排工藝過程，合理安排工藝過程， 在安排零件加工工藝過程中，在安排零件加工工藝過程中，盡可能將粗、精加工分在不同工序中進(jìn)行。盡可能將粗、精加工分在不同工序中進(jìn)行。108第四節(jié)第四節(jié) 提高加工精度的方提高加工精度的方法法 誤差補(bǔ)償法109第四節(jié)第四節(jié) 提高加工精度的方提高加工精度的方法法把影響加工精度把影響加工精度的原始誤差的原始誤差轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到不影響或少影到不影響或少影響加工精度的方響加工精度的方向上向上。轉(zhuǎn)移原始誤差轉(zhuǎn)移原始誤差a）b）轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移110圖6-17 車細(xì)長軸的誤差原因及采取的措施直接減小誤差法直接減