第三章機(jī)械加工精度及其控制課件

1、第三章第三章 機(jī)械加工精度及其控制機(jī)械加工精度及其控制第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 工藝系統(tǒng)的幾何精度對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的幾何精度對加工精度的影響 第三節(jié)第三節(jié) 工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響 第四節(jié)第四節(jié) 工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響第五節(jié)第五節(jié) 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 第六節(jié)第六節(jié) 保證和提高加工精度的途徑保證和提高加工精度的途徑 第七節(jié)第七節(jié) 加工誤差綜合分析實(shí)例加工誤差綜合分析實(shí)例(1)掌握加工精度和加工誤差的基本概念。掌握加工精度和加工誤差的基本概念。 (2)掌握工件尺寸精度的獲得方

2、法及影響尺寸精度掌握工件尺寸精度的獲得方法及影響尺寸精度的因素。的因素。(3)了解工件形狀精度和相互位置精度的獲得方法了解工件形狀精度和相互位置精度的獲得方法及影響因素。及影響因素。(4)掌握工件加工誤差的單因素分析法并初步掌握掌握工件加工誤差的單因素分析法并初步掌握其綜合分析方法其綜合分析方法(5)掌握加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法，其中主要是分掌握加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法，其中主要是分布曲線法。布曲線法。學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求： 產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線。產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線。 按現(xiàn)代質(zhì)量觀它包括按現(xiàn)代質(zhì)量觀它包括設(shè)計(jì)質(zhì)量、加工質(zhì)量和服務(wù)設(shè)計(jì)質(zhì)量、加工質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。質(zhì)量。 零件加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的

3、基礎(chǔ)。零件加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。零件的機(jī)械加工質(zhì)量零件的機(jī)械加工質(zhì)量是由零件的是由零件的機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度和和零件機(jī)械加工表面質(zhì)量零件機(jī)械加工表面質(zhì)量兩部分組成。兩部分組成。機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度是機(jī)械加工質(zhì)量的核心部分。是機(jī)械加工質(zhì)量的核心部分。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述加工質(zhì)量指標(biāo)分加工質(zhì)量指標(biāo)分機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度和和加工表面質(zhì)量。加工表面質(zhì)量。一一. .機(jī)械機(jī)械加工加工精度：精度：指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。程度。 符合程度愈高，加工精度愈高。符合程度愈高，

4、加工精度愈高。 理想幾何參數(shù)的正確意義理想幾何參數(shù)的正確意義: 尺寸尺寸零件圖或工藝圖規(guī)定尺寸的平均值。零件圖或工藝圖規(guī)定尺寸的平均值。 如如 的理想尺寸是的理想尺寸是 形狀、位置形狀、位置絕對正確的形狀和位置。絕對正確的形狀和位置。 加工精度的高低加工精度的高低常用常用加工誤差的大小加工誤差的大小評價。評價。 加工誤差越小，加工精度越高。加工誤差越小，加工精度越高。20. 010. 040mm15.40二二加工誤差：加工誤差：零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸，形狀和相互位置）與理想幾何參（尺寸，形狀和相互位置）與理想幾何參 數(shù)之間的偏差。數(shù)之間的偏差。 注意：注意：偏差

5、是差值的絕對值，沒有負(fù)值。偏差是差值的絕對值，沒有負(fù)值。 如上例，如上例， 尺寸為尺寸為40.19 誤差誤差 0.04mm 40.05 誤差誤差 0.10mm 不是不是-0.1020. 010. 040零件的加工精度包括：零件的加工精度包括：尺寸精度、形狀精度、位置精度。尺寸精度、形狀精度、位置精度。 通常尺寸精度要求越高，形位精度要通常尺寸精度要求越高，形位精度要求也越高。求也越高。三獲得加工（尺寸）精度的方法三獲得加工（尺寸）精度的方法 1）試切法試切法 試切試切測量測量調(diào)整調(diào)整再試切再試切 效率低，單件小批效率低，單件小批 2）調(diào)整法調(diào)整法 預(yù)先調(diào)整工藝系統(tǒng)各元素的位置預(yù)先調(diào)整工藝系統(tǒng)各

6、元素的位置 效率高，成批大量效率高，成批大量 3）定尺寸刀具法）定尺寸刀具法 用具有一定形狀和尺寸的刀具用具有一定形狀和尺寸的刀具 效率高，精度穩(wěn)定，刀具制造復(fù)雜效率高，精度穩(wěn)定，刀具制造復(fù)雜 4）自動控制法自動控制法 切削切削測量測量補(bǔ)償補(bǔ)償調(diào)整調(diào)整 效率高，精度高效率高，精度高（2 2）獲得形狀精度的方法）獲得形狀精度的方法 1 1）軌跡法）軌跡法 利用刀尖運(yùn)動軌跡形成工件表利用刀尖運(yùn)動軌跡形成工件表面形狀面形狀 2 2）成形刀具法）成形刀具法 由刀刃的形狀形成工件表面形狀由刀刃的形狀形成工件表面形狀 3 3）展成法）展成法 由切削刃包絡(luò)面形成工件表面由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀形狀（3

7、 3）獲得相互位置精度的方法）獲得相互位置精度的方法 主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來保證。度來保證。四、影響加工精度的原始誤差四、影響加工精度的原始誤差1.1.原始誤差原始誤差工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)機(jī)械加工中，機(jī)械加工中，工件、刀具、夾工件、刀具、夾 具和機(jī)床具和機(jī)床組成的完整系統(tǒng)。組成的完整系統(tǒng)。原始誤差原始誤差工藝系統(tǒng)中各組成部分引起的工藝系統(tǒng)中各組成部分引起的 誤差。誤差。 原原始始誤誤差差 加工前加工前加工中加工中加工后加工后調(diào)整誤差調(diào)整誤差機(jī)床誤差機(jī)床誤差刀具制造誤差刀具制造誤差夾具誤差夾具誤差加工原理誤差加工原理誤差工件裝夾誤差工件裝夾誤

8、差工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受力變形刀具磨損刀具磨損殘余應(yīng)力引起變形殘余應(yīng)力引起變形測量誤差測量誤差工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)靜誤差靜誤差工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)動誤差動誤差與初始狀態(tài)與初始狀態(tài)有關(guān)（幾何有關(guān)（幾何誤差）誤差）與工藝過與工藝過程有關(guān)程有關(guān)（動誤差）（動誤差）五研究加工精度的方法五研究加工精度的方法 有兩種：有兩種：1）單因素分析法單因素分析法 研究某一確定因素對加工精度的影響研究某一確定因素對加工精度的影響，為了簡單，為了簡單，研究時一般不考慮其它因素的同時作用。研究時一般不考慮其它因素的同時作用。2）統(tǒng)計(jì)分析法統(tǒng)計(jì)分析法 以生產(chǎn)中一批工件的實(shí)測結(jié)果為基礎(chǔ)以生產(chǎn)中一批工

9、件的實(shí)測結(jié)果為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正常進(jìn)行。統(tǒng)計(jì)分析法只適用于批量產(chǎn)。常進(jìn)行。統(tǒng)計(jì)分析法只適用于批量產(chǎn)。 在實(shí)際生產(chǎn)中，這兩種方法常常結(jié)合起來應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)中，這兩種方法常常結(jié)合起來應(yīng)用。第二節(jié)第二節(jié) 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響一一. .機(jī)床的誤差機(jī)床的誤差（主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差與傳動鏈傳動誤差）（主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差與傳動鏈傳動誤差）（一）主軸回轉(zhuǎn)誤差（一）主軸回轉(zhuǎn)誤差1.1.主軸回轉(zhuǎn)誤差概念主軸回轉(zhuǎn)誤差概念 主軸回轉(zhuǎn)時實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的主軸回轉(zhuǎn)時實(shí)

10、際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏移量。偏移量。主軸回轉(zhuǎn)誤差可分解為主軸回轉(zhuǎn)誤差可分解為三種基本形式三種基本形式： a.a.純徑向跳動純徑向跳動 b.b.純軸向竄動純軸向竄動 c.c.純角度擺動純角度擺動 同一形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差，對不同機(jī)床和加工表面同一形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差，對不同機(jī)床和加工表面會產(chǎn)生不同形式的加工誤差，如：會產(chǎn)生不同形式的加工誤差，如：2.主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響車床上加工外圓、內(nèi)孔時，車床上加工外圓、內(nèi)孔時，主軸徑向跳動主軸徑向跳動引起工引起工件圓度和圓柱度誤差，對工件端面無影響；件圓度和圓柱度誤差，對工件端面無影響；軸向竄動軸向竄動對圓柱表面影響不

11、大，對端面垂直度平對圓柱表面影響不大，對端面垂直度平面度影響大，車削螺紋時會造成導(dǎo)程的周期性誤面度影響大，車削螺紋時會造成導(dǎo)程的周期性誤差；差；角度擺動角度擺動會造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在會造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔時，會使鏜出的孔為橢圓形。鏜孔時，會使鏜出的孔為橢圓形。純角度擺動會造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔純角度擺動會造成車削外圓或內(nèi)孔的錐度誤差；在鏜孔時，若工件進(jìn)給會使鏜出的孔為橢圓形。時，若工件進(jìn)給會使鏜出的孔為橢圓形。提高主軸及支承座孔的加工精度，選用高精度軸承，提高提高主軸及支承座孔的加工精度，選用高精度軸承，提高主軸部件裝配精度、預(yù)緊和平衡等主軸部件裝配精

12、度、預(yù)緊和平衡等, ,可提高主軸回轉(zhuǎn)精度?？商岣咧鬏S回轉(zhuǎn)精度。3. 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 主要因素：主要因素：軸承本身誤差、軸承間隙、與軸承配合軸承本身誤差、軸承間隙、與軸承配合零件的誤差、零件的誤差、 主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形、主軸轉(zhuǎn)速、主軸系統(tǒng)的剛度和熱變形、主軸轉(zhuǎn)速、各段軸頸、軸孔的同軸度誤差等。各段軸頸、軸孔的同軸度誤差等。 但它們對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式而不但它們對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式而不同，同，以臥車，立鏜為例。以臥車，立鏜為例。 車車主軸軸頸的不同部分和軸套的某一固定部分接主軸軸頸的不同部分和軸套的某一固定部分接觸，所以軸頸圓度

13、誤差影響大，軸套孔影響小。觸，所以軸頸圓度誤差影響大，軸套孔影響小。 鏜鏜軸頸某一固定部分與軸套內(nèi)表面不同部分接觸，軸頸某一固定部分與軸套內(nèi)表面不同部分接觸，所以軸套孔圓度誤差影響大，軸頸圓度誤差影響小。所以軸套孔圓度誤差影響大，軸頸圓度誤差影響小。主軸采用滑動軸承時，軸承誤差主要是指主軸頸和軸承內(nèi)主軸采用滑動軸承時，軸承誤差主要是指主軸頸和軸承內(nèi)孔的圓度誤差和波度。孔的圓度誤差和波度。工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床（如車床，磨床），主軸受力方向一定，（如車床，磨床），主軸受力方向一定，主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒影響。主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒影響。刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床

14、（如鏜床）刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床（如鏜床）主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化，軸承孔圓度誤差影響較大?；?，軸承孔圓度誤差影響較大。（1）軸承誤差的影響）軸承誤差的影響滾動軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜。滾動軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜。（2）軸承間隙的影響）軸承間隙的影響 間隙大，精度低。間隙大，精度低。（3）與軸承配合的零件誤差的影響）與軸承配合的零件誤差的影響 提高與軸承相配合零件的制造精度和裝配提高與軸承相配合零件的制造精度和裝配質(zhì)量，可提高主軸回轉(zhuǎn)精度。質(zhì)量，可提高主軸回轉(zhuǎn)精度。（4）主軸轉(zhuǎn)速的影響）主軸轉(zhuǎn)速的影響（5）主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形）

15、主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形 4提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施（1）提高主軸部件的制造精度。）提高主軸部件的制造精度。 （軸承，軸頸，支承孔，配合表面等）（軸承，軸頸，支承孔，配合表面等）（2）對滾動軸承進(jìn)行預(yù)緊）對滾動軸承進(jìn)行預(yù)緊 適當(dāng)預(yù)緊以消除間隙，甚至產(chǎn)生微量過盈，可增適當(dāng)預(yù)緊以消除間隙，甚至產(chǎn)生微量過盈，可增加軸承剛度，又對軸承內(nèi)外圈滾道和滾動體的誤加軸承剛度，又對軸承內(nèi)外圈滾道和滾動體的誤差起均化作用。差起均化作用。（3）使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上。）使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上。 這是最簡單而有效的方法。如，外圓磨床磨削：這是最簡單而有效的方法。如，外圓磨床磨

16、削：用前后頂尖支承，主軸只起傳動作用，工件回轉(zhuǎn)用前后頂尖支承，主軸只起傳動作用，工件回轉(zhuǎn)精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差。提高頂尖和中心孔的精度要比提高主軸度誤差。提高頂尖和中心孔的精度要比提高主軸部件的精度容易且經(jīng)濟(jì)的多。部件的精度容易且經(jīng)濟(jì)的多。 導(dǎo)軌導(dǎo)向精度導(dǎo)軌導(dǎo)向精度（運(yùn)動件實(shí)際運(yùn)動與理想運(yùn)動方向符合程（運(yùn)動件實(shí)際運(yùn)動與理想運(yùn)動方向符合程度）主要有以下三方面：度）主要有以下三方面： 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度（以臥式車床為例）（以臥式車床為例）1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感將直接反映在工件加工表面

17、法線方向（誤差敏感方向）方向）上，誤差上，誤差R =1 ，對加工精度影響最大。，對加工精度影響最大。刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動軌跡造成工件軸向形狀誤差。刀尖在水平面內(nèi)的運(yùn)動軌跡造成工件軸向形狀誤差。( (二二) )機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差 在垂直面內(nèi)的直線度在垂直面內(nèi)的直線度 對工件的尺寸和形狀誤差影響比對工件的尺寸和形狀誤差影響比1小得多小得多對臥式車床對臥式車床R 22/D 若設(shè)若設(shè)2= = 0.1 0.1mm, ,D=40=40mm，則則R =0.00025=0.00025mm，影響可忽略不計(jì)。，影響可忽略不計(jì)。 而對平面磨床、龍而對平面磨床、龍門刨床誤差將直接反映在工件上。門刨床誤差

18、將直接反映在工件上。導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度的特殊情況為斜坡狀，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度的特殊情況為斜坡狀，加工的工件軸向形狀為鞍形。加工的工件軸向形狀為鞍形。 臥式車床或外圓磨床若前后導(dǎo)軌存在平行度誤差時，臥式車床或外圓磨床若前后導(dǎo)軌存在平行度誤差時，刀具和工件之間相對位置發(fā)生變化，刀尖運(yùn)動軌跡是一刀具和工件之間相對位置發(fā)生變化，刀尖運(yùn)動軌跡是一條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。條空間曲線，使工件產(chǎn)生形狀誤差。 若扭曲誤差為若扭曲誤差為x,工件誤差工件誤差x(H/B)n，一般車，一般車床床H/B2/3，外圓磨床，外圓磨床H/B1，誤差對加工精度影響很大，誤差對加工精度影響很大除導(dǎo)軌制造誤差外，導(dǎo)軌

19、的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也除導(dǎo)軌制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一?？刹捎媚湍ズ辖痂T鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼的主要原因之一?？刹捎媚湍ズ辖痂T鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌導(dǎo)軌，表面淬火等措施。塑導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌導(dǎo)軌，表面淬火等措施。 前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）由此可以看出：由此可以看出：不同方向的誤差，引起工件的加工誤差是不相不同方向的誤差，引起工件的加工誤差是不相同的，從而引出了同的，從而引出了“誤差的敏感方向誤差的敏感方向”的概念。的概念。誤差的敏感方向誤差的

20、敏感方向通過刀尖與獲得的加工表通過刀尖與獲得的加工表面的法線方向。面的法線方向。對普通車床對普通車床是水平方向。是水平方向。對臥式銑床，臥式平磨，刨床對臥式銑床，臥式平磨，刨床是垂直方向。是垂直方向。對臥式鏜床對臥式鏜床是圓周的各個方向。是圓周的各個方向。（三）機(jī)床傳動鏈的傳動誤差（三）機(jī)床傳動鏈的傳動誤差 1.傳動鏈精度分析傳動鏈精度分析指機(jī)床內(nèi)傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥说膫鲃釉g指機(jī)床內(nèi)傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥说膫鲃釉g相對運(yùn)動的誤差，一般用傳動鏈末端元相對運(yùn)動的誤差，一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。產(chǎn)生的原因是傳件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。產(chǎn)生的原因是傳動鏈中各傳動元件的制造誤差、裝配誤動鏈中各傳動元件的制

21、造誤差、裝配誤差及磨損等。差及磨損等。 圖圖4-27所示為滾齒機(jī)傳動鏈圖。在用單頭滾刀加工直齒輪時，所示為滾齒機(jī)傳動鏈圖。在用單頭滾刀加工直齒輪時，滾刀與工件之間必須保持嚴(yán)格的傳動關(guān)系滾刀與工件之間必須保持嚴(yán)格的傳動關(guān)系滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)過一滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)過一個齒。機(jī)床傳動系統(tǒng)中刀具與工件間的運(yùn)動關(guān)系可表示為：個齒。機(jī)床傳動系統(tǒng)中刀具與工件間的運(yùn)動關(guān)系可表示為：式中式中 g 工件轉(zhuǎn)角；工件轉(zhuǎn)角； d 滾刀轉(zhuǎn)角；滾刀轉(zhuǎn)角； ic 差動輪系的傳動比，差動輪系的傳動比， 在滾切直齒時，在滾切直齒時，ic1； if 分度掛輪傳動比。分度掛輪傳動比。 以滾齒機(jī)為例加以說明以滾齒機(jī)為例加以說明9614

22、646232323231664fcdgii若傳動齒輪若傳動齒輪 j 在某一時刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差為在某一時刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差為j，則它所，則它所造成傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差：造成傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差：j =Kj j Kj 為該軸到末端元件的總傳動比，稱為誤差傳遞系數(shù)，為該軸到末端元件的總傳動比，稱為誤差傳遞系數(shù)，若若Kj大于大于1 1則誤差被擴(kuò)大；反之，若則誤差被擴(kuò)大；反之，若Kj小于小于1 1誤差被縮小。誤差被縮小。由由于傳動鏈上各傳動件都存在誤差，因此，各傳動件對工件于傳動鏈上各傳動件都存在誤差，因此，各傳動件對工件精度影響的綜合結(jié)果精度影響的綜合結(jié)果為各傳動元件轉(zhuǎn)角誤差為各傳動元件轉(zhuǎn)角誤差j

23、所引起所引起末端元件轉(zhuǎn)角誤差的迭加（末端元件轉(zhuǎn)角誤差的迭加（各傳動件對工件精度影響的總各傳動件對工件精度影響的總和）為：和）為：式中，式中， kj (j=1,2,.,n)為第為第j個傳動件的誤差傳遞系數(shù)，即第個傳動件的誤差傳遞系數(shù)，即第j個個傳動件至末端元件的轉(zhuǎn)動比。傳動件至末端元件的轉(zhuǎn)動比。jnjjnjjnk112.2.減少傳動鏈誤差的措施減少傳動鏈誤差的措施 盡可能縮短傳動鏈，減少傳動元件數(shù)目；盡可能縮短傳動鏈，減少傳動元件數(shù)目； 盡量盡量采用降速傳動，誤差被縮?。徊捎媒邓賯鲃?，誤差被縮??； 提高傳動元件、特別是末端元件的制造和提高傳動元件、特別是末端元件的制造和 裝配精度；裝配精度； 消

24、除傳動間隙；消除傳動間隙；采用誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)或自動補(bǔ)償裝置。采用誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)或自動補(bǔ)償裝置。二原理誤差、調(diào)整誤差、夾具及刀具誤差二原理誤差、調(diào)整誤差、夾具及刀具誤差（1）加工原理誤差）加工原理誤差 指采用了近似的成形運(yùn)動或近似的刀具切刃輪廓進(jìn)指采用了近似的成形運(yùn)動或近似的刀具切刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差，多為形狀誤差。行加工而產(chǎn)生的誤差，多為形狀誤差。 附加例子：附加例子：車床上車制模數(shù)蝸桿。車床上車制模數(shù)蝸桿。傳動比傳動比 146357()( )PgiPZZZZZZ蝸桿螺距機(jī)床絲杠螺距上式中，蝸桿螺距上式中，蝸桿螺距Pg=m，是無理數(shù)，其它都是有理數(shù)。是無理數(shù)，其它都是有理數(shù)。因此在選用掛輪因

25、此在選用掛輪Z4 Z7時，只能取小數(shù)點(diǎn)后時，只能取小數(shù)點(diǎn)后4位或位或5位近位近似值計(jì)算，這樣，被加工螺桿螺距必然引入近似值的誤差。似值計(jì)算，這樣，被加工螺桿螺距必然引入近似值的誤差。這個誤差就是由于采用了近似加工方式帶來的。就是原理這個誤差就是由于采用了近似加工方式帶來的。就是原理誤差。誤差。（1）并不是每種加工過程都存在原理誤差。）并不是每種加工過程都存在原理誤差。（2）原理誤差和機(jī)床內(nèi)傳動鏈誤差或刀具刃形制造誤）原理誤差和機(jī)床內(nèi)傳動鏈誤差或刀具刃形制造誤差所引起的加工誤差是不同的。后者可以通過提高差所引起的加工誤差是不同的。后者可以通過提高傳動件制造精度和刀具制造精度來減小和完全消除，傳動

26、件制造精度和刀具制造精度來減小和完全消除，而前者不行。而前者不行。（3）在生產(chǎn)中，采用近似的加工方法。可使機(jī)床結(jié)構(gòu)）在生產(chǎn)中，采用近似的加工方法?？墒箼C(jī)床結(jié)構(gòu)及刀具形狀簡化，刀具數(shù)量減少，進(jìn)一步降低成本及刀具形狀簡化，刀具數(shù)量減少，進(jìn)一步降低成本及提高生產(chǎn)率。因此，只要能將誤差控制在允許的及提高生產(chǎn)率。因此，只要能將誤差控制在允許的范圍內(nèi)（小于工件公差的范圍內(nèi)（小于工件公差的10%15%），允許一），允許一定的原理誤差是一種行之有效的方法。定的原理誤差是一種行之有效的方法。 Notice：調(diào)整誤差調(diào)整誤差：調(diào)整刀具和工件的相對位置時，實(shí)際相調(diào)整刀具和工件的相對位置時，實(shí)際相對位置和正確相對位置

27、之間的偏離。對位置和正確相對位置之間的偏離。一次調(diào)整后存在的誤差對這一批零件的影響是不變的。一次調(diào)整后存在的誤差對這一批零件的影響是不變的。但但大批量加工中存在多次調(diào)大批量加工中存在多次調(diào)整，不可能每次完全相同。整，不可能每次完全相同。對全部零件來說，每次調(diào)整對全部零件來說，每次調(diào)整誤差為偶然性誤差。機(jī)床調(diào)誤差為偶然性誤差。機(jī)床調(diào)整誤差可理解為零件尺寸分整誤差可理解為零件尺寸分布曲線中心的最大偏移量。布曲線中心的最大偏移量。（二）調(diào)整誤差（二）調(diào)整誤差調(diào)整法有兩種：調(diào)整法有兩種：試切調(diào)整法和樣件調(diào)整法試切調(diào)整法和樣件調(diào)整法也可先樣件再試切也可先樣件再試切1）試切調(diào)整法的誤差主要來源：）試切調(diào)整

28、法的誤差主要來源：測量誤差、機(jī)床測量誤差、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)位移誤差、試切與正式切削時切削層進(jìn)給機(jī)構(gòu)位移誤差、試切與正式切削時切削層厚度不同的誤差和工人技術(shù)水平誤差。厚度不同的誤差和工人技術(shù)水平誤差。2）樣件調(diào)整法的誤差主要來源：）樣件調(diào)整法的誤差主要來源：定程機(jī)構(gòu)誤差、定程機(jī)構(gòu)誤差、樣件或樣板的誤差、測量有限試件造成的誤差樣件或樣板的誤差、測量有限試件造成的誤差等。等。 當(dāng)機(jī)床，刀具，毛坯等都已達(dá)到工藝要求當(dāng)機(jī)床，刀具，毛坯等都已達(dá)到工藝要求的前提下，調(diào)整誤差對加工精度的影響很大，的前提下，調(diào)整誤差對加工精度的影響很大，是造成廢品的主要因素之一。是造成廢品的主要因素之一。 （三）刀具的制造誤差與磨

29、損（三）刀具的制造誤差與磨損 定尺寸刀具（鉆頭，鉸刀，拉刀，絲錐，鍵槽銑定尺寸刀具（鉆頭，鉸刀，拉刀，絲錐，鍵槽銑刀等刀等 ）刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度。刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度。成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、成形砂輪）成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、成形砂輪） 刀具形狀精度直接影響工件形狀精度。刀具形狀精度直接影響工件形狀精度。展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀） 刀刃形狀精度會影響工件加工精度。刀刃形狀精度會影響工件加工精度。一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀）一般刀具（如車刀、鏜刀、銑刀） 制造精度對工件加工精度無直接影響。制造精度對

30、工件加工精度無直接影響。刀具磨損誤差。刀具磨損誤差。 夾具誤差夾具誤差來自夾具的制造誤差和使用中來自夾具的制造誤差和使用中的磨損。的磨損。來源：來源：1.1.各組件的制造誤差。各組件的制造誤差。 2.2.夾具的安裝誤差。夾具的安裝誤差。 3.3.夾具使用過程中的磨損誤差。夾具使用過程中的磨損誤差。 對工件尺寸精度和位置精度影響很大。對工件尺寸精度和位置精度影響很大。（五）定位誤差（五）定位誤差 包括基準(zhǔn)不重合誤差、定位副制造不準(zhǔn)確誤差包括基準(zhǔn)不重合誤差、定位副制造不準(zhǔn)確誤差 直接影響工件的尺寸精度和位置精度。直接影響工件的尺寸精度和位置精度。（四）夾具的制造誤差與磨損（四）夾具的制造誤差與磨損

31、第三節(jié)第三節(jié) 工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響 力的來源：力的來源： 在加工過程中，工藝系統(tǒng)除受到切削力的作在加工過程中，工藝系統(tǒng)除受到切削力的作用外，還受到重力，夾緊力，慣性力，傳動力等用外，還受到重力，夾緊力，慣性力，傳動力等的作用。的作用。 由于切削力的影響最具代表性。由于切削力的影響最具代表性。因此主要討因此主要討論由切削力引起的變形對加工精度的影響。論由切削力引起的變形對加工精度的影響。一一. .基本概念基本概念 剛度剛度物體在受力方向上產(chǎn)生單位變形所物體在受力方向上產(chǎn)生單位變形所需的靜載荷大小。需的靜載荷大小。 用來表征物體受力后抵抗受力變形的能

32、力。用來表征物體受力后抵抗受力變形的能力。 工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力可用工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力可用工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度 k系系來描述。來描述。 工件加工表面在切削力法向分力工件加工表面在切削力法向分力Fy的作用下的作用下,刀具相對工件在該方向上的位移（變形）刀具相對工件在該方向上的位移（變形）y之間的之間的比值比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度稱為工藝系統(tǒng)剛度 k系系 k系系= Fy / y （N/mm） y = yFx+ yFy+ yFz 柔度是物體受單位力時在受力方向的變形柔度是物體受單位力時在受力方向的變形 w= 1/ k（mm/N） 二工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算二工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算1系統(tǒng)剛度是在加工表面

33、的法向上定義的。系統(tǒng)剛度是在加工表面的法向上定義的。這是由于法線方向是誤差敏感方向，在這個這是由于法線方向是誤差敏感方向，在這個方向上的變形對加工精度的影響最大。但是方向上的變形對加工精度的影響最大。但是變形變形y不光是法向切削力不光是法向切削力Fy單獨(dú)作用的結(jié)果，單獨(dú)作用的結(jié)果，而是三個方向的切削力而是三個方向的切削力Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z綜合綜合作用作用的結(jié)果。的結(jié)果。2工藝系統(tǒng)的剛度。一般是在求出機(jī)床，刀具，夾工藝系統(tǒng)的剛度。一般是在求出機(jī)床，刀具，夾具和工件各環(huán)節(jié)的剛度，然后通過下式計(jì)算求出工具和工件各環(huán)節(jié)的剛度，然后通過下式計(jì)算求出工藝系統(tǒng)的剛度。藝系統(tǒng)的剛度?？傋冃慰傋冃?y系系 = y

34、機(jī)機(jī)+ y夾夾+ y刀刀+ y工工 k系系= Fy / y系系，k機(jī)機(jī)= Fy / y機(jī)機(jī) ， k夾夾= Fy / y夾夾 ， k刀刀= Fy / y刀刀 ， k工工= Fy / y工工 所以，所以， k系系= 1/(1/ k機(jī)機(jī)+ 1/ k夾夾+ 1/ k刀刀+ 1/ k工工) 工藝系統(tǒng)剛度比剛度最小環(huán)節(jié)的剛度還要差工藝系統(tǒng)剛度比剛度最小環(huán)節(jié)的剛度還要差（1）工件剛度）工件剛度 若工件剛度相對于機(jī)床、刀具、夾具來說比較若工件剛度相對于機(jī)床、刀具、夾具來說比較低，其變形對加工精度影響比較大，最大變形量按低，其變形對加工精度影響比較大，最大變形量按材料力學(xué)公式估算。長軸兩頂尖裝夾按簡支梁計(jì)算材料

35、力學(xué)公式估算。長軸兩頂尖裝夾按簡支梁計(jì)算，三爪卡盤裝夾按懸臂梁計(jì)算，三爪卡盤裝夾按懸臂梁計(jì)算（2）刀具剛度）刀具剛度 外圓刀具在加工表面法線方向上的剛度很大變外圓刀具在加工表面法線方向上的剛度很大變形可忽略；鏜小孔刀桿剛度很差，變形對加工精度形可忽略；鏜小孔刀桿剛度很差，變形對加工精度影響很大，刀桿變形按材料力學(xué)公式估算。影響很大，刀桿變形按材料力學(xué)公式估算。（3）機(jī)床部件剛度）機(jī)床部件剛度 機(jī)床結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，剛度計(jì)算主要通過實(shí)驗(yàn)方機(jī)床結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，剛度計(jì)算主要通過實(shí)驗(yàn)方法來測定。法來測定。（4）夾具剛度）夾具剛度 夾具剛度計(jì)算主要通過實(shí)驗(yàn)方法來測定。夾具剛度計(jì)算主要通過實(shí)驗(yàn)方法來測定。 3計(jì)

36、算工藝系統(tǒng)的剛度時，應(yīng)針對具體情況加以計(jì)算工藝系統(tǒng)的剛度時，應(yīng)針對具體情況加以簡化。簡化。 例如車削外圓時，車刀的例如車削外圓時，車刀的y刀刀很小，可略去。很小，可略去。而在鏜孔時，鏜桿的受力變形嚴(yán)重影響加工精度，而在鏜孔時，鏜桿的受力變形嚴(yán)重影響加工精度，而工件的剛度較大，而工件的剛度較大，y工工很小，可略去。很小，可略去。4工藝系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)的剛度是隨受力點(diǎn)的位置工藝系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)的剛度是隨受力點(diǎn)的位置而變化的，這是工藝系統(tǒng)剛度的特點(diǎn)，也是造成而變化的，這是工藝系統(tǒng)剛度的特點(diǎn)，也是造成工件形狀誤差的主要原因。工件形狀誤差的主要原因。（一）切削力作用點(diǎn)位置的變化對加工精度的影響（一）切削力作

37、用點(diǎn)位置的變化對加工精度的影響1.機(jī)床的變形機(jī)床的變形 工件裝夾在工件裝夾在 兩頂尖上兩頂尖上 車削的情況車削的情況三工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響三工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響設(shè)機(jī)床的剛性較差，設(shè)機(jī)床的剛性較差，刀具、工件剛度很大（變形忽略）刀具、工件剛度很大（變形忽略） 總變形總變形 y系系= y刀架刀架+ yx y主主=FA/k主主=Fy(l-x) /(l k主主)，y尾尾=FB /k尾尾=Fyx /(l k尾尾) y系系= y刀架刀架+ yx=Fy 當(dāng)當(dāng)x = 0時，時， y系系= Fy(1/ k刀架刀架+1/ k主主) 當(dāng)當(dāng) x = l 時，時， y系系= ymax 當(dāng)當(dāng) x

38、= k尾尾l /(k主主+ k尾尾)時，時，y系系min= Fy ly尾尾- y主主xyx- y主主=yx =y尾尾x ll-x l+y主主1 k刀架刀架+1 k主主1 k尾尾x l2l-x l2+1 k刀架刀架+1 k主主+ k尾尾 2. 工件的變形工件的變形若工件剛性較差，若工件剛性較差，機(jī)床、刀具的剛度很大（變形機(jī)床、刀具的剛度很大（變形忽略）忽略）按簡支梁計(jì)算按簡支梁計(jì)算 y工工= 3.工藝系統(tǒng)的總變形工藝系統(tǒng)的總變形 y系系= y刀架刀架+yx+y工工Fy 3EI(l-x)2x2l300248yyxxlF llyxEI工min工max當(dāng)或時當(dāng)時討論：討論：1. 在在 x 處工件半徑處

39、工件半徑 Rx=R+ y刀架刀架+yx+y工工 半徑誤差半徑誤差R= Rx-R= y刀架刀架+yx+y工工= y系系2. 一次走刀中若一次走刀中若 y系系為常量，不會造成工件形狀為常量，不會造成工件形狀 誤差和尺寸不一。誤差和尺寸不一。3.若工件剛性大若工件剛性大l/D5，可不考慮，可不考慮 y工工， y系系是是 x 的二次函數(shù)的二次函數(shù) 圓柱度誤差圓柱度誤差 = ymax- ymin4. 若工件為細(xì)長軸剛性很差，系統(tǒng)變形主要是工若工件為細(xì)長軸剛性很差，系統(tǒng)變形主要是工 件變形，當(dāng)件變形，當(dāng) x=l/2時，時， y工工max=Fyl3/(48EI) (a)工件的剛性較差，工件的剛性較差，機(jī)床、

40、刀具的剛度很大機(jī)床、刀具的剛度很大(b)機(jī)床的剛性較差，機(jī)床的剛性較差，刀具、工件剛度很大刀具、工件剛度很大(c)鏜孔時，鏜孔時，鏜桿的剛性較差，鏜桿的剛性較差， 誤差復(fù)映誤差復(fù)映 （二）（二） 切削力大小變化對加工精度的影響切削力大小變化對加工精度的影響誤差復(fù)映的程度由誤差復(fù)映系數(shù)定量反應(yīng)：誤差復(fù)映的程度由誤差復(fù)映系數(shù)定量反應(yīng)：=工工 /毛毛毛毛 = ap1 ap2工工 = y1 y2誤差復(fù)映系數(shù)誤差復(fù)映系數(shù)=工工 /毛毛 Fy=Cy f yapxHBSn =C apx C ap Fy1= C (ap1 y1 ) C ap1 Fy2= C (ap2 y2 ) C ap2 工工 = y1 y2

41、=(Fy1- Fy2)/k系系 = (C ap1 C ap2) /k系系=工工 /毛毛= C(ap1 ap2) /(k系系(ap1 ap2)= C /k系系=工工 /毛毛= C /k系系 總是小于總是小于1，有修正誤差的能力，有修正誤差的能力 多次進(jìn)給多次進(jìn)給=1232. k系系越大，越大，就越小，復(fù)映到工件上的誤差越小就越小，復(fù)映到工件上的誤差越小3. C減小，減小， 就越小，應(yīng)采取減小就越小，應(yīng)采取減小Fy的措施的措施結(jié)論：結(jié)論：（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差工件剛性差（薄件、圓環(huán)）裝夾不當(dāng)會產(chǎn)生受力變形工件剛性差（薄件、圓環(huán)）裝夾不當(dāng)會產(chǎn)生受力變形薄壁套

42、筒夾緊變形誤差薄壁套筒夾緊變形誤差薄片工件的磨削薄片工件的磨削機(jī)床部件、工件重量對加工精度的影響機(jī)床部件、工件重量對加工精度的影響 （四）傳動力和慣性力對加工精度的影響（四）傳動力和慣性力對加工精度的影響 1.傳動力影響傳動力影響結(jié)論：在單爪撥盤傳動下車削出來的工件是一個正圓柱結(jié)論：在單爪撥盤傳動下車削出來的工件是一個正圓柱cos()(1cos )yyxtxtxtyxFpFpxLRRkkRkFL有些論著的結(jié)論：車削出來的工件有心臟形圓柱度誤差有些論著的結(jié)論：車削出來的工件有心臟形圓柱度誤差 2.慣性力的影響慣性力的影響四機(jī)床部件剛度的測定四機(jī)床部件剛度的測定1）靜態(tài)測定法）靜態(tài)測定法 在機(jī)床不

43、工作狀態(tài)下，模擬切削時的受力在機(jī)床不工作狀態(tài)下，模擬切削時的受力情況，對機(jī)床施加靜載荷，然后測出機(jī)床各部情況，對機(jī)床施加靜載荷，然后測出機(jī)床各部件在不同載荷下的變形，就可以作出各部件的件在不同載荷下的變形，就可以作出各部件的剛度特性曲線，并計(jì)算出機(jī)床的剛度。剛度特性曲線，并計(jì)算出機(jī)床的剛度。 機(jī)床部件剛度曲線的特點(diǎn)：機(jī)床部件剛度曲線的特點(diǎn)： 變形與載荷不成線性關(guān)系；變形與載荷不成線性關(guān)系； 加載與卸載曲線不重合；加載與卸載曲線不重合； 有殘余變形存在；有殘余變形存在； 實(shí)際剛度比估算的小。實(shí)際剛度比估算的小。 由于機(jī)床部件的剛度曲線不是線性的，其剛由于機(jī)床部件的剛度曲線不是線性的，其剛 度就不

44、是常數(shù)，因此其剛度應(yīng)以剛度曲線上的斜度就不是常數(shù)，因此其剛度應(yīng)以剛度曲線上的斜 率來確定。即：率來確定。即：maxmaxyydFFkkdyy為方便起見，一般：2）工作狀態(tài)測定法）工作狀態(tài)測定法 靜態(tài)測定法只是近似地模擬切削時的切削靜態(tài)測定法只是近似地模擬切削時的切削力，與實(shí)際加工條件不完全一樣，采用工作狀力，與實(shí)際加工條件不完全一樣，采用工作狀態(tài)測定法比較接近實(shí)際。態(tài)測定法比較接近實(shí)際。 工作狀態(tài)測定法的依據(jù)是誤差復(fù)映規(guī)律。工作狀態(tài)測定法的依據(jù)是誤差復(fù)映規(guī)律。設(shè)：心軸剛度很大，其變形設(shè)：心軸剛度很大，其變形可忽略，車刀的變形也可忽略，車刀的變形也可忽略?？闪蟹匠探M：可忽略?？闪蟹匠探M：1111

45、11144111kkkkkkkkkk系統(tǒng)（主）刀架主軸箱系統(tǒng)（中）尾座刀架主軸箱系統(tǒng)（尾）尾座刀架解此方程組，可得車床主軸解此方程組，可得車床主軸箱、尾座和刀架的剛度分箱、尾座和刀架的剛度分別是：別是：111111121122kkkkkkkkkk系統(tǒng)（主）刀架主軸箱尾座系統(tǒng)（尾）刀架刀架系統(tǒng)（中）系統(tǒng)（主）系統(tǒng)（中）參看教材參看教材P52的推導(dǎo)的推導(dǎo)結(jié)合面接觸變形結(jié)合面接觸變形接觸表面間的名義壓強(qiáng)的增量與接觸變形的增量接觸表面間的名義壓強(qiáng)的增量與接觸變形的增量之比稱為接觸剛度。零件表面越粗糙，形狀誤差之比稱為接觸剛度。零件表面越粗糙，形狀誤差越大，材料硬度低，接觸剛度越小。越大，材料硬度低，接

46、觸剛度越小。2）影響機(jī)床部件剛度的因素）影響機(jī)床部件剛度的因素 低剛度零件本身的變形低剛度零件本身的變形 連接表面間的間隙連接表面間的間隙 接觸表面間的摩擦接觸表面間的摩擦 變形滯后現(xiàn)象變形滯后現(xiàn)象 受力方向及作用力矩受力方向及作用力矩 y 是是Fx、Fy、Fz 綜合綜合結(jié)果結(jié)果五減少工藝系統(tǒng)變形的措施五減少工藝系統(tǒng)變形的措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度1.合理設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu) 2.提高連接表面的接觸剛度提高連接表面的接觸剛度 （1）提高機(jī)床部件中零件間接合表面的質(zhì)量；）提高機(jī)床部件中零件間接合表面的質(zhì)量；（2）給機(jī)床部件預(yù)加載荷；）給機(jī)床部件預(yù)加載荷；（3

47、）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小它的表）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小它的表面粗糙度。面粗糙度。 3.采用合理的裝夾和加工方式采用合理的裝夾和加工方式好好 不好不好銑角鐵零件的兩種安裝方法銑角鐵零件的兩種安裝方法 4 .采用輔助支撐采用輔助支撐 六角車床提高刀架剛度的措施六角車床提高刀架剛度的措施 （二）減小載荷及其變化（二）減小載荷及其變化 采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┎扇∵m當(dāng)?shù)墓に嚧胧绾侠磉x擇刀具幾何參，如合理選擇刀具幾何參數(shù)（例如增大前角、讓主偏角接近數(shù)（例如增大前角、讓主偏角接近90等）和切削等）和切削用量（如適當(dāng)減少進(jìn)給量和背吃刀量）以減少切削用量（如適當(dāng)減少進(jìn)給量和背吃刀量）以減少切削力

48、（特別使力（特別使Fp)，就可以減少受力變形。，就可以減少受力變形。 將毛坯分組將毛坯分組，使一次調(diào)整中加工的毛坯余量比，使一次調(diào)整中加工的毛坯余量比較均勻，就能減小切削力的變化，減小復(fù)映誤差。較均勻，就能減小切削力的變化，減小復(fù)映誤差。六六.工件殘余應(yīng)力引起的變形及措施工件殘余應(yīng)力引起的變形及措施（1 1）毛坯制造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力）毛坯制造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 鑄、鍛、焊、熱處理等因工件壁厚不均，熱鑄、鍛、焊、熱處理等因工件壁厚不均，熱脹冷縮不均及金相組織變化等導(dǎo)致體積變化，毛脹冷縮不均及金相組織變化等導(dǎo)致體積變化，毛坯產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，處于暫時平衡狀態(tài)，切削時平衡坯產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，處于暫時平衡狀

49、態(tài)，切削時平衡狀態(tài)被打破。狀態(tài)被打破。 （2 2）冷校直帶來的殘余應(yīng)力）冷校直帶來的殘余應(yīng)力 冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力可在熱處理后進(jìn)行時效冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力可在熱處理后進(jìn)行時效處理來消除殘余應(yīng)力。處理來消除殘余應(yīng)力。常用人工時效、振動時常用人工時效、振動時效和天然時效等方法。效和天然時效等方法。 （3 3）切削加工帶來的殘余應(yīng)力）切削加工帶來的殘余應(yīng)力 切削過程中產(chǎn)生的力和熱，也會使被加工工切削過程中產(chǎn)生的力和熱，也會使被加工工件的表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。（下章詳細(xì)分析）件的表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。（下章詳細(xì)分析）減少殘余應(yīng)力可采取的措施：減少殘余應(yīng)力可采取的措施：1）增加消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序增加消除內(nèi)應(yīng)

50、力的熱處理工序 例如對鑄、鍛、例如對鑄、鍛、焊接件進(jìn)行退火或回火；零件淬火后進(jìn)行回火；焊接件進(jìn)行退火或回火；零件淬火后進(jìn)行回火；對精度要求高的零件如床身、絲杠、箱體、精密對精度要求高的零件如床身、絲杠、箱體、精密主軸等在粗加工后進(jìn)行時效處理。主軸等在粗加工后進(jìn)行時效處理。 2）合理安排工藝過程合理安排工藝過程 例如粗精加工分開在不例如粗精加工分開在不同工序中進(jìn)行，使粗加工后有一定時間讓殘余應(yīng)同工序中進(jìn)行，使粗加工后有一定時間讓殘余應(yīng)力重新分布，以減少對精加工的影響。在加工大力重新分布，以減少對精加工的影響。在加工大型工件時，粗精加工往往在一個工序中完成，這型工件時，粗精加工往往在一個工序中完成

51、，這時應(yīng)在粗加工后松開工件，讓工件有自由變形的時應(yīng)在粗加工后松開工件，讓工件有自由變形的可能，然后再用較小的夾緊力夾緊工件后進(jìn)行精可能，然后再用較小的夾緊力夾緊工件后進(jìn)行精加工。對于精密零件（如精密絲杠），在加工過加工。對于精密零件（如精密絲杠），在加工過程中不允許進(jìn)行冷校直（可采用熱校直）。程中不允許進(jìn)行冷校直（可采用熱校直）。 3）改善零件結(jié)構(gòu)，提高零件的剛性，使壁厚均改善零件結(jié)構(gòu)，提高零件的剛性，使壁厚均勻等勻等均可減少殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。均可減少殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。第四節(jié)第四節(jié) 工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響（一）工藝系統(tǒng)的熱源：（一）工藝系統(tǒng)的熱源：切削熱（

52、工件、刀具、切屑、切削液）切削熱（工件、刀具、切屑、切削液） 切削熱切削熱（工件、刀具、切屑、切削液）（工件、刀具、切屑、切削液）內(nèi)部內(nèi)部 摩擦熱摩擦熱（電動機(jī)、軸承、離合器、齒輪副、（電動機(jī)、軸承、離合器、齒輪副、 高速運(yùn)動導(dǎo)軌副、鏜模套、液（氣）高速運(yùn)動導(dǎo)軌副、鏜模套、液（氣） 壓系統(tǒng)、油池、潤滑液等）壓系統(tǒng)、油池、潤滑液等） 環(huán)境溫度環(huán)境溫度（氣溫變化、局部室溫差、熱風(fēng)、（氣溫變化、局部室溫差、熱風(fēng)、外部外部 冷風(fēng)、空氣流動、地基溫度變化等）冷風(fēng)、空氣流動、地基溫度變化等） 熱輻射熱輻射( (陽光、照明燈、暖氣設(shè)備、人體等陽光、照明燈、暖氣設(shè)備、人體等) )（二）工藝系統(tǒng)的熱穩(wěn)定和溫度場

53、概念（二）工藝系統(tǒng)的熱穩(wěn)定和溫度場概念 工藝系統(tǒng)的熱狀態(tài)可能處于穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩種工藝系統(tǒng)的熱狀態(tài)可能處于穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩種狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)是指系統(tǒng)吸收的熱量和散發(fā)的熱量狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)是指系統(tǒng)吸收的熱量和散發(fā)的熱量處于平衡狀態(tài)的熱狀態(tài)。在這種狀態(tài)下系統(tǒng)各部分處于平衡狀態(tài)的熱狀態(tài)。在這種狀態(tài)下系統(tǒng)各部分的溫度是穩(wěn)定的，不隨時間而變化，嚴(yán)格的說，理的溫度是穩(wěn)定的，不隨時間而變化，嚴(yán)格的說，理想的穩(wěn)定狀態(tài)是不存在的。如果工藝系統(tǒng)由于切削想的穩(wěn)定狀態(tài)是不存在的。如果工藝系統(tǒng)由于切削和機(jī)床內(nèi)零件摩擦長時間的加熱，近似于熱穩(wěn)定狀和機(jī)床內(nèi)零件摩擦長時間的加熱，近似于熱穩(wěn)定狀態(tài)時，可認(rèn)為是熱穩(wěn)定狀態(tài)的工藝過程。態(tài)時

54、，可認(rèn)為是熱穩(wěn)定狀態(tài)的工藝過程。 機(jī)床在比較長時間的停頓后的啟動過程，工藝機(jī)床在比較長時間的停頓后的啟動過程，工藝系統(tǒng)從受熱開始到達(dá)熱穩(wěn)定狀態(tài)的過渡過程均屬于系統(tǒng)從受熱開始到達(dá)熱穩(wěn)定狀態(tài)的過渡過程均屬于熱不穩(wěn)定狀態(tài)。熱不穩(wěn)定狀態(tài)。 溫度場溫度場物體中各點(diǎn)溫度的分布。物體中各點(diǎn)溫度的分布。 穩(wěn)定與不穩(wěn)定，實(shí)質(zhì)上是溫度場的穩(wěn)定與不穩(wěn)定與不穩(wěn)定，實(shí)質(zhì)上是溫度場的穩(wěn)定與不穩(wěn)定。理論上，可根據(jù)實(shí)際情況建立熱傳導(dǎo)方程，穩(wěn)定。理論上，可根據(jù)實(shí)際情況建立熱傳導(dǎo)方程，結(jié)合具體的初始條件和邊界條件，用解析法求出結(jié)合具體的初始條件和邊界條件，用解析法求出給定范圍內(nèi)的溫度場。但有時解不出來。所以一給定范圍內(nèi)的溫度場。

55、但有時解不出來。所以一般用實(shí)驗(yàn)測試的方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)般用實(shí)驗(yàn)測試的方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是有限元理論的建立，在熱變形的研究展，尤其是有限元理論的建立，在熱變形的研究方面有了很大的發(fā)展。有些計(jì)算機(jī)軟件已發(fā)展到方面有了很大的發(fā)展。有些計(jì)算機(jī)軟件已發(fā)展到非常高的地步，如非常高的地步，如ANSYS。 工件和刀具的熱源主要是切削熱，按加工方式工件和刀具的熱源主要是切削熱，按加工方式不同，傳入工件和刀具的切削熱量的比例也不同。切不同，傳入工件和刀具的切削熱量的比例也不同。切削過程中切削層金屬的彈塑性變形及刀具與工件、切削過程中切削層金屬的彈塑性變形及刀具與工件、切削間的摩擦所消耗

56、的能量，絕大部分削間的摩擦所消耗的能量，絕大部分(995左右左右)轉(zhuǎn)化為切削熱。這些熱量將傳到工件、刀具、切屑和轉(zhuǎn)化為切削熱。這些熱量將傳到工件、刀具、切屑和周圍介質(zhì)中去。一般車、銑、刨加工時周圍介質(zhì)中去。一般車、銑、刨加工時(不加切削液不加切削液)傳給工件的熱量約占傳給工件的熱量約占1040，傳給刀具的熱量，傳給刀具的熱量，一般在一般在5以下，大量的切削熱以下，大量的切削熱(50一一80)是由切是由切屑帶走的。鉆孔時傳給工件的熱量較多，往往有屑帶走的。鉆孔時傳給工件的熱量較多，往往有50以上，傳人切屑的約以上，傳人切屑的約30，傳給刀具的約，傳給刀具的約15左左右。磨削時傳給工件的熱量約占右

57、。磨削時傳給工件的熱量約占84，傳入磨屑的，傳入磨屑的約約4，傳給砂輪的約為，傳給砂輪的約為12。 （二）工件熱變形對加工精度的影響（二）工件熱變形對加工精度的影響 1）工件均勻受熱）工件均勻受熱 車鏜軸套類零件圓柱面，長度及徑向受熱變車鏜軸套類零件圓柱面，長度及徑向受熱變形。若在受熱時測量達(dá)到規(guī)定尺寸，冷卻后尺寸形。若在受熱時測量達(dá)到規(guī)定尺寸，冷卻后尺寸變小，可能出現(xiàn)尺寸超差。變小，可能出現(xiàn)尺寸超差。 2）工件不均勻受熱）工件不均勻受熱 銑、刨、磨平面等，工件單面受熱產(chǎn)生彎曲銑、刨、磨平面等，工件單面受熱產(chǎn)生彎曲變形；磨削細(xì)長軸時工件溫升逐漸增加。變形；磨削細(xì)長軸時工件溫升逐漸增加。（三）刀

58、具熱變形對加工精度的影響（三）刀具熱變形對加工精度的影響主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對位置的熱變形主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對位置的熱變形（四）機(jī)床熱變形對加工精度的影響（四）機(jī)床熱變形對加工精度的影響幾種機(jī)床熱變形的形態(tài)幾種機(jī)床熱變形的形態(tài) a、b、c、d四減少工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度影響的措施四減少工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度影響的措施1）減少發(fā)熱和隔熱）減少發(fā)熱和隔熱2）用熱補(bǔ)償方法減少熱變形（均衡溫度場）用熱補(bǔ)償方法減少熱變形（均衡溫度場）平面磨床補(bǔ)償油溝平面磨床補(bǔ)償油溝3）采用合理的機(jī)床部件結(jié)構(gòu)及裝配基準(zhǔn)）采用合理的機(jī)床部件結(jié)構(gòu)及裝配基準(zhǔn) 4）加速達(dá)到熱平衡狀態(tài)）加速達(dá)到熱平衡

59、狀態(tài)5）控制環(huán)境溫度）控制環(huán)境溫度第五節(jié)第五節(jié) 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 前面幾節(jié)對影響加工精度的各種主要因素進(jìn)行前面幾節(jié)對影響加工精度的各種主要因素進(jìn)行了分析，并提出了一些保證加工精度的措施。從分了分析，并提出了一些保證加工精度的措施。從分析方法來講，上述內(nèi)容屬于析方法來講，上述內(nèi)容屬于單因素分析法單因素分析法。 在生產(chǎn)實(shí)際中，影響加工精度的因素往往是錯在生產(chǎn)實(shí)際中，影響加工精度的因素往往是錯綜復(fù)雜的，有時很難用單因素分析法來分析計(jì)算某綜復(fù)雜的，有時很難用單因素分析法來分析計(jì)算某一工序的加工誤差。一工序的加工誤差。這時就必須通過對生產(chǎn)現(xiàn)場中這時就必須通過對生產(chǎn)現(xiàn)場中實(shí)際加工出的一

60、批工件進(jìn)行檢查測量，運(yùn)用概率論實(shí)際加工出的一批工件進(jìn)行檢查測量，運(yùn)用概率論理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理加以處理和分析，從中發(fā)現(xiàn)誤差理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理加以處理和分析，從中發(fā)現(xiàn)誤差的規(guī)律，指導(dǎo)我們找出解決加工精度的途徑。的規(guī)律，指導(dǎo)我們找出解決加工精度的途徑。這就這就是是加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法。加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法。加工誤差分兩類：系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差加工誤差分兩類：系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差（一）系統(tǒng)誤差（一）系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不變和方向都保持不變（常值系統(tǒng)誤差）（常值系統(tǒng)誤差），或，或者按一定規(guī)律變化者按一定規(guī)律變化（變值系統(tǒng)誤差）（變值系統(tǒng)