機(jī)械制造工藝學(xué)_第四章課件

1、4.0 機(jī)械加工精度及其控制機(jī)械加工精度是機(jī)械制造工藝學(xué)研究的重要內(nèi)容。本章在介紹機(jī)械加工精度概念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論影響機(jī)械加工精度的誤差因素及其控制方法，并對(duì)加工誤差的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行說(shuō)明。學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，應(yīng)學(xué)習(xí)和掌握綜合運(yùn)用力學(xué)、物理學(xué)、工程材料、統(tǒng)計(jì)學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)分析加工誤差產(chǎn)生的物理原因，從而找出控制加工誤差的方法。同時(shí)還應(yīng)學(xué)習(xí)和掌握運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)加工誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以從加工誤差的統(tǒng)計(jì)特征，確定出加工誤差的變化規(guī)律及可能采取的控制方法。在影響機(jī)械加工精度的諸多誤差因素中，機(jī)床的幾何誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形占有突出的位置，學(xué)習(xí)者應(yīng)理解這些誤差因素是如何影響加工誤差的。學(xué)習(xí)本章內(nèi)

2、容，應(yīng)特別注意理論聯(lián)系實(shí)際，特別注意綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題。4.1 概述一 機(jī)械加工精度加工精度：零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）符合程度。加工誤差：零件的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏差。加工精度內(nèi)容：尺寸精度形狀精度位置精度尺寸精度、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)，而位置公差一般限制在尺寸公差之內(nèi)。當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和形狀精度也要求高。但形狀精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和尺寸精度不一定要求高，這要根據(jù)零件的功能要求來(lái)決定。4.1 概述二 影響機(jī)械加工精度的誤差及分類原始誤差：引起加工誤差的根本

3、原因是工藝系統(tǒng)存在著誤差，將工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。原始誤差分類傳動(dòng)誤差6原始誤差與工藝系統(tǒng)初始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差(幾何誤差)與工藝過(guò)程有關(guān)的原始誤差(動(dòng)誤差)原理誤差定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差?yuàn)A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(cè)量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件相對(duì)于刀具在靜止?fàn)顟B(tài)下的誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差 工件相對(duì)于刀導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差 具在運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 下的誤差4.1 概述三 誤差的敏感方向工藝系統(tǒng)原始誤差方向不同，對(duì)加工精度的影響程度也不同。對(duì)加工精度影響最大的方向，稱為誤差敏感方向。誤差敏感方向一般為已加工表面過(guò)切削點(diǎn)的法線方向。例：外圓切削的誤差敏感方向。水平

4、方向：RX =X垂直方向：R2= R02+Y2 R=R0+ RY忽略高階無(wú)窮小R2，可得到RY = Y2/2R0顯然RX RY 因此，X軸方向是外圓切削的誤差敏感方向。4.1 概述四 研究加工精度的方法物理方法（單因素分析法）理論方法：運(yùn)用物理學(xué)和力學(xué)原理，分析研究某一個(gè)或某幾個(gè)因素對(duì)加工精度或表面質(zhì)量的影響。試驗(yàn)方法：通過(guò)試驗(yàn)或測(cè)試，確定影響各因素與加工質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)系。數(shù)學(xué)方法（統(tǒng)計(jì)分析方法） 統(tǒng)計(jì)分析方法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法，根據(jù)被測(cè)質(zhì)量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行分析和控制。實(shí)際生產(chǎn)中上述兩種方法常常結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響一 加工原理誤差加工原

5、理誤差是指采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的切削刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響二 調(diào)整誤差試切法： 通過(guò)試切測(cè)量尺寸調(diào)整刀具的吃刀量走刀切削再試切，如此反復(fù)直至達(dá)到所需 尺寸。測(cè)量誤差試切時(shí)與正式切削時(shí)切削厚度不同造成的誤差機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)位移誤差（爬行）調(diào)整法：通過(guò)預(yù)先調(diào)整好機(jī)床、夾具、工件和刀具的相對(duì)位置獲得所需尺寸。定程機(jī)構(gòu)誤差樣件或樣板誤差測(cè)量有限試件造成的誤差和試切法有關(guān)的誤差4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差：導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與理想運(yùn)動(dòng)方向的偏差。包括：水平面的直線度垂直面內(nèi)的直線度前后導(dǎo)軌平行度（扭曲）導(dǎo)軌與主

6、軸回轉(zhuǎn)軸線平行度（或垂直度）導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差對(duì)加工精度的影響主要考慮導(dǎo)軌誤差引起刀具與工件在誤差敏感方向的相對(duì)位移4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差水平面的直線度例：車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度引起的誤差。水平方向是切削外圓的誤差敏感方向，誤差R= 1，對(duì)加工精度影響最大。刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡造成工件軸向形狀誤差。4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差垂直面內(nèi)的直線度例：龍門刨床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度引起的誤差。垂直方向是龍門刨床刨平面的誤差敏感方向，誤差R= Y，對(duì)加工精度影響最大。4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差前后導(dǎo)軌平行度（扭曲）臥式

7、車床或外圓磨床若前后導(dǎo)軌存在平等度誤差時(shí)，刀具和工件之間相對(duì)位置發(fā)生變化，刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。R H/BH機(jī)床主軸中心高B前后導(dǎo)軌寬度扭曲量一般車床H/B=2/3外圓磨床H/B1誤差對(duì)加工精度的影響很大4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差主軸的回轉(zhuǎn)誤差：主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。理想狀態(tài)下，主軸在回轉(zhuǎn)時(shí)，其空間位置應(yīng)固定不變。實(shí)際情況下，主軸瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的空間位置會(huì)發(fā)生周期性變化?？煞殖扇惢拘问綇较驁A跳動(dòng)軸向圓跳動(dòng)傾角擺動(dòng)4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響軸向竄動(dòng)對(duì)于外圓加工或孔加工，純

8、軸向竄動(dòng)沒(méi)有影響對(duì)于端面加工，會(huì)造成加工端面與圓柱面不垂直（如主軸回轉(zhuǎn)一周，端面跳動(dòng)一次，加工出的端面近似螺旋面）。a）工件端面與軸線不垂直b）螺距周期誤差主軸端面跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差軸向跳動(dòng)對(duì)于外圓加工或孔加工，純軸向竄動(dòng)沒(méi)有影響對(duì)于端面加工，會(huì)造成加工端面與圓柱面不垂直（如主軸回轉(zhuǎn)一周，端面跳動(dòng)一次，加工出的端面近似螺旋面）。對(duì)于螺紋加工，使螺距產(chǎn)生周期誤差。a）工件端面與軸線不垂直b）螺距周期誤差主軸端面跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差徑向跳動(dòng)鏜孔時(shí)，考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作

9、簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為2e。則刀尖的坐標(biāo)值為X=(R+e)cosY=Rsin式中R 刀尖回轉(zhuǎn)半徑 主軸轉(zhuǎn)角顯然，上式為一橢圓。4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差徑向跳動(dòng)車外圓時(shí)，考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為2e。則刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡接近于正圓。傾角擺動(dòng)與主軸徑向跳動(dòng)類似，不僅影響圓度誤差，而且影響圓柱度誤差。4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素軸承誤差的影響（滑動(dòng)軸承）切削外圓時(shí)，在切削力F的方向保持不變，軸頸和軸承內(nèi)徑的某一固定部位相接觸，此時(shí)，軸頸的圓度誤差

10、對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度影響較大。鏜孔時(shí)，切削力F隨著主軸回轉(zhuǎn)而回軒，軸頸的某一固定部位與軸承內(nèi)徑接觸，此時(shí)，軸承內(nèi)表面的圓度誤差對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度影響較大。4.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對(duì)加工精度的影響三 機(jī)床誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差：內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中首末端傳動(dòng)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。一般用傳動(dòng)鏈末端件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。有些加工方式，比如車、磨、銑螺紋，滾、插、磨齒輪等，要求機(jī)床傳動(dòng)鏈能保證刀具與工件間具有準(zhǔn)確速比關(guān)系，此時(shí)機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差是影響其加工精度的主要誤差來(lái)源之一。例如：在車削螺紋時(shí)，工件回轉(zhuǎn)和刀具移動(dòng)之間必須保證：工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程（即螺距）。刀具移動(dòng)是由機(jī)床絲杠帶動(dòng)的，若工件轉(zhuǎn)數(shù)為n，螺

11、距為S，比杠轉(zhuǎn)速為m，導(dǎo)程為T，則必須保證：n/m=S/T這個(gè)關(guān)系是由工件到刀具之間的內(nèi)傳動(dòng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其精度也由傳動(dòng)鏈的精度來(lái)保證。4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響一 基本概念工藝系統(tǒng)剛度定義：工件加工表面在切削力法向分力Fp的作用下，刀具相對(duì)工件在該方向上位移 y 的比值式中 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）。Fpyk 4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響二 工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算：工藝系統(tǒng)受力變形等于工藝系統(tǒng)各組成部分受力變形之疊加。由此可導(dǎo)出工藝系統(tǒng)剛度與各組成部分剛度之間的關(guān)系式中k 工藝系統(tǒng)剛度；kjc 機(jī)床剛

12、度；kjj 夾具剛度；kd 刀具剛度；kg 工件剛度。工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算說(shuō)明工件、刀具形狀簡(jiǎn)單時(shí)，其剛度可用材料力學(xué)公式計(jì)算。對(duì)機(jī)床部件、夾具等，其剛度多采用實(shí)驗(yàn)方法確定。計(jì)算時(shí)可適當(dāng)簡(jiǎn)化（忽略變形小的部分）。 1 1 1 1 1k k jc k jj kd kg4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差機(jī)床變形引起的加工誤差式中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 工件長(zhǎng)度；x 車刀至主軸箱的距離。變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精

13、度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響機(jī)床受力變形使工件加工后成鞍形。工件變形引起的加工誤差式中yg 工件變形； E 工件材料彈性模量； I 工件截面慣性矩； Fp，L，x 含義同前。由于工件變形，使工件加工后成鼓形。工件受力變形引起的加工誤差機(jī)床受力變形引起的加工誤差4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響機(jī)床變形和工件變形共同引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度根據(jù)上式，測(cè)得車床前頂尖、尾頂尖、刀架三個(gè)部件的剛度，以及確定了工件的材料和尺寸，就可按x值，估算車削圓軸時(shí)工藝系統(tǒng)的剛度及不同處工件半徑的變化。立式車床、龍門刨床、龍門銑床等的橫梁及刀架，大型鏜銑床滑枕內(nèi)

14、的主軸等，其剛度均隨刀架位置或滑枕伸出長(zhǎng)度不同而異可參照上例方法分析進(jìn)行。4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響切削力大小變化引起的加工誤差以橢圓截面車削為例說(shuō)明4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響切削力大小變化引起的加工誤差以橢圓截面車削為例說(shuō)明式中 g 工件圓度誤差； m 毛坯圓度誤差； k 工藝系統(tǒng)剛度； 誤差復(fù)映系數(shù)。誤差復(fù)映：由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化，使毛坯誤差部分地反映到工件上，此種現(xiàn)象稱為誤差復(fù)映。復(fù)映現(xiàn)象產(chǎn)生的誤差，可以通過(guò)增加走刀次數(shù)加以消除。Fp1 Fp2 Cap1 ap2 mk1kg y1 y2

15、4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響切削力大小變化引起的加工誤差誤差復(fù)映：由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化，使毛坯誤差部分地反映到工件上，此種現(xiàn)象稱為誤差復(fù)映。機(jī)械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常小于1。復(fù)映現(xiàn)象產(chǎn)生的誤差，可以通過(guò)增加走刀次數(shù)加以消除。以上分析可知，工件毛坯有形狀誤差或相互位置誤差時(shí)，加工后仍然會(huì)有同類的加工誤差出現(xiàn)。在成批大量生產(chǎn)中用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，如毛坯尺寸大小不一或硬度不均勻，同樣會(huì)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(guò)程受多種因素影響，例如毛坯的橢圓形及相應(yīng)切深變化，使均值切削力疊加有頻率為2倍于工件轉(zhuǎn)速的簡(jiǎn)諧激振力，并使系統(tǒng)

16、產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。因而實(shí)際結(jié)果會(huì)與上述分析不同。4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響夾緊力和重力引起的加工誤差?yuàn)A緊力影響例：薄壁套夾緊變形。解決：加開口套。 4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響夾緊力和重力引起的加工誤差?yuàn)A緊力影響 例：薄壁工件磨削。 解決：加橡皮墊。4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響夾緊力和重力引起的加工誤差重力影響例：龍門銑橫梁。解決1：重量轉(zhuǎn)移。解決2：變形補(bǔ)償。a）龍門銑橫梁變形b）龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移c）龍門銑橫梁變形補(bǔ)償4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的

17、影響三 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響傳動(dòng)力和慣性力引起的加工誤差傳動(dòng)力的影響理論上不會(huì)產(chǎn)生圓度誤差（但會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差）。易引起強(qiáng)迫振動(dòng)。慣性力的影響與傳動(dòng)力類似。解決：靜動(dòng)平衡。4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響四 機(jī)床部件剛度機(jī)床部件變形曲線變形曲線特點(diǎn)非線形關(guān)系，不完全是彈性變形。加載與卸載曲線不重合，所圍面積表示加載卸載循環(huán)中損失的能量，即克服摩擦和接觸塑性變形所作功。存在殘余變形，反復(fù)加載、卸載后殘余變形0。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影響。 刀架部件平均剛度：取剛度曲線兩端點(diǎn)連線的斜率表示平均剛度。4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響四 工件

18、殘余應(yīng)力引起的變形殘余應(yīng)力來(lái)源毛坯制造和熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。冷校直引起的殘余應(yīng)力切削加工引起的殘余應(yīng)力。 減小殘余應(yīng)力措施設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu)；粗、精加工分開；避免冷校直；時(shí)效處理。鑄件殘余應(yīng)力引起變形冷校直引起的殘余應(yīng)力4.2 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響四 工件殘余應(yīng)力引起的變形殘余應(yīng)力來(lái)源毛坯制造和熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。冷校直引起的殘余應(yīng)力切削加工引起的殘余應(yīng)力。 減小殘余應(yīng)力措施設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu)；粗、精加工分開；避免冷校直；時(shí)效處理。鑄件殘余應(yīng)力引起變形冷校直引起的殘余應(yīng)力4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響一 概述工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱變形。工件

19、、刀具及機(jī)床的許多部分因溫度的升高而產(chǎn)生復(fù)雜的變形，從而改變它們之間的相互位置關(guān)系，破壞工件與刀具之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的正確性，改變已調(diào)整好的加工尺寸，引起切削嘗試和切削力的改變，以及破壞傳動(dòng)鏈的精度等，造成加工誤差。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在精密加工和大件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約4070%。 工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴(yán)重影響加工精度，還影響加工效率。工藝系統(tǒng)熱變形的問(wèn)題已成為機(jī)械加工打樁發(fā)展的重大研究課題4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響一 概述工藝系統(tǒng)的熱源溫度場(chǎng)與工藝系統(tǒng)熱平衡溫度場(chǎng)工藝系統(tǒng)各部分溫度分布。熱平衡單位時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)傳入的熱量與傳出的熱量相等，系統(tǒng)各部分溫度保持在一相對(duì)穩(wěn)定

20、的數(shù)值上。溫度場(chǎng)與熱平衡研究目前以實(shí)驗(yàn)研究為主。工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源外部熱源切削熱：工件、刀具、切屑、切削液摩擦熱：電機(jī)、軸承、齒輪、油泵等環(huán)境熱源：氣溫、室溫變化、熱冷風(fēng)等輻射熱：日光、照明、暖氣、體溫等4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響二 工件熱變形對(duì)加工精度的影響工件均勻受熱：以圓柱類工件熱變形為例長(zhǎng)度：L=1Lt直徑：D=1Dt式中 L、D 長(zhǎng)度和直徑熱變形量；L、D 工件原有長(zhǎng)度和直徑；1 工件材料線膨脹系數(shù)；t 溫升。例：長(zhǎng)400mm絲杠，加工過(guò)程溫升1，熱伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)=1Lt=1.11054001=4.4105(mm)=4.4(m)這樣，5級(jí)絲杠累積誤差全長(zhǎng)5m，可見熱變形的

21、嚴(yán)重性。4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響二 工件熱變形對(duì)加工精度的影響工件不均勻受熱：以板類工件單面加工時(shí)的熱變形為例式中 X 變形撓度；L、S工件原有長(zhǎng)度和厚度；1 工件材料線膨脹系數(shù)；t 溫升。結(jié)果：工件向上拱起，磨平冷卻后工件下凹。例：高600mm，長(zhǎng)2000mm的床身，若上表面溫升為3，則變形量為X 1.1*2000*3/(8*600)= 0.022(mm)此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求。4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響三 刀具熱變形對(duì)加工精度的影響刀具熱變形特點(diǎn)體積小，熱容量小，達(dá)到熱平衡時(shí)間較短。溫升高，變形不容忽視（達(dá)0.03 0.05mm）。 刀具熱變形曲線式中

22、熱伸長(zhǎng)量； max達(dá)到熱平衡熱伸長(zhǎng)量； 切削時(shí)間； c時(shí)間常數(shù)（取熱伸長(zhǎng)量為熱平衡熱伸長(zhǎng)量約63%的時(shí)間，常取34min）。4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響四 機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響機(jī)床熱變形特點(diǎn)體積大，熱容量大，溫升不高，達(dá)到熱平衡時(shí)間長(zhǎng)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度場(chǎng)和變形不均勻，對(duì)加工精度影響顯著。 車床熱變形a）車床受熱變形形態(tài)b）溫升與變形曲線4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響四 機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響 其他機(jī)床熱變形 立銑 外圓磨 導(dǎo)軌磨a）銑床受熱變形形態(tài)c）導(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài)b）外圓磨床受熱變形形態(tài)4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響五 減小工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精

23、度影響的措施 減少熱源的發(fā)熱和隔離熱源減少切削熱和磨削熱，改善摩擦條件，粗、精加工分開。充分冷卻和強(qiáng)制冷卻。隔離熱源。 均衡溫度場(chǎng)例：磨床油箱置于床身內(nèi)，其發(fā)熱使導(dǎo)軌中凹。解決：導(dǎo)軌下加回油槽。又例：立式平面磨床立柱前壁溫度高，產(chǎn)生后傾。解決：采用熱空氣加熱立柱后壁。均衡立柱前后壁溫度場(chǎng)平面磨床補(bǔ)償油溝隔熱罩隔離熱源4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響五 減小工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度影響的措施 采用合理結(jié)構(gòu) 熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)。 熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu)（例主軸熱補(bǔ)償）。1主軸2殼體3過(guò)渡套筒4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響五 減小工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度影響的措施 采用合理結(jié)構(gòu) 合理選擇裝配基準(zhǔn) 加速

24、達(dá)到熱平衡 高速空運(yùn)轉(zhuǎn)。 人為加熱。 控制環(huán)境溫度 恒溫。 人體隔離。車床主軸箱定位面位置選擇4.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響五 減小工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度影響的措施 熱變形補(bǔ)償 以彈性變形補(bǔ)償熱變形。 以熱變形補(bǔ)償熱變形。以彈性變形補(bǔ)償熱變形以熱變形補(bǔ)償熱變形4.5 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析一 加工誤差統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 系統(tǒng)誤差：在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改變，或按一定規(guī)律變化的加工誤差。 常值系統(tǒng)誤差其大小和方向在一次加工中均不改變。如加工原理誤差，機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差，機(jī)床、夾具、量具的磨損等因素引起的加工誤差。 變值系統(tǒng)誤差

25、誤差大小和方向按一定規(guī)律變化。如機(jī)床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，刀具磨損等因素引起的加工誤差。加工誤差系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差常值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差4.5 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析一 加工誤差統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 隨機(jī)誤差 順序加工一批工件，其大小和方向隨機(jī)變化的加工誤差。 隨機(jī)誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機(jī)因素共同作用而引起的。 隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。 如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的隨機(jī)變化而造成的加工誤差、定位誤差、夾緊誤差、殘余應(yīng)力引起的變形等。 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和方法，根據(jù)被測(cè)質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行分析和控制。4.5 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析二 分布圖分析法 直方圖1）采集數(shù)據(jù)樣本容量通常取 n = 252502）確定分組數(shù)、組距、組界、組中值 按下表初選分組數(shù) k 確定組距 d：計(jì)算取整，dd 確定各組組界、組中值 統(tǒng)計(jì)各組頻數(shù)4.5 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析二 分布圖分析法 直方圖3）計(jì)算樣