汽車制造工藝學機械加工質量分析

1、第第7章機械加工質量分析章機械加工質量分析123 37. 1機械加工質量的基本概念機械加工質量的基本概念7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制返回3 47. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制3 57. 5影響表面質量的因素及其控制影響表面質量的因素及其控制7. 1機械加工質量的基本概念機械加工質量的基本概念 汽車產品制造質量包括零件制造質量和裝配質量兩方面內容，零件機汽車產品制造質量包括零件制造質量和裝配質量兩方面內容，零件機械加工質量是保證產品質量的基礎。機械加工質量包括加工幾何精度與械加工質量是

2、保證產品質量的基礎。機械加工質量包括加工幾何精度與表面加工質量。加工幾何精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。表表面加工質量。加工幾何精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。表面質量包括表面幾何形狀精度和缺陷層等，如圖面質量包括表面幾何形狀精度和缺陷層等，如圖7一一1所示所示 零件加工精度是指零件實際幾何參數(shù)與設計幾何參數(shù)的接近程度。加零件加工精度是指零件實際幾何參數(shù)與設計幾何參數(shù)的接近程度。加工誤差是指零件實際幾何參數(shù)與偏離設計幾何參數(shù)的數(shù)值大小。加工精工誤差是指零件實際幾何參數(shù)與偏離設計幾何參數(shù)的數(shù)值大小。加工精度用公差等級衡量，其等級數(shù)越低則精度越高。加工誤差用數(shù)值表示，度用公差等級衡量，

3、其等級數(shù)越低則精度越高。加工誤差用數(shù)值表示，誤差值越大則精度越低。誤差值越大則精度越低。 一般情況下，零件加工精度越高時，加工成本相對越高，生產效率則一般情況下，零件加工精度越高時，加工成本相對越高，生產效率則越低。越低。 加工精度包括尺寸精度、形狀精度和相互位置精度。三者關系如下加工精度包括尺寸精度、形狀精度和相互位置精度。三者關系如下:表面形狀誤差二尺寸公差伊表面形狀誤差二尺寸公差伊(30% 50%),表面位置誤差表面位置誤差“尺寸公差尺寸公差x ( 65%一一85 % )。由此可知，形狀公差應該限制在位置公差之內。由此可知，形狀公差應該限制在位置公差之內;位置公位置公差應限制在尺寸公差之

4、內。尺寸精度越高時，形狀和位置精度越高。差應限制在尺寸公差之內。尺寸精度越高時，形狀和位置精度越高。下一頁返回7. 1機械加工質量的基本概念機械加工質量的基本概念 表面質量指零件表面的幾何特征和表面層的物理、力學性能。表面的表面質量指零件表面的幾何特征和表面層的物理、力學性能。表面的幾何特征包括表面粗糙度和波度。物理力學性能包括塑性變形、組織變幾何特征包括表面粗糙度和波度。物理力學性能包括塑性變形、組織變化和表層金屬中的殘余內應力?；捅韺咏饘僦械臍堄鄡葢?。 1.加工表面幾何形狀加工表面幾何形狀 機械加工后的表面幾何形狀總是以機械加工后的表面幾何形狀總是以“峰峰”“”“谷谷”交替形式出現(xiàn)。交

5、替形式出現(xiàn)。 表面粗糙度是指加工表面的微觀幾何形狀誤差。國家標準規(guī)定表面粗糙度是指加工表面的微觀幾何形狀誤差。國家標準規(guī)定:表面表面粗糙度用在一定長度內粗糙度用在一定長度內(稱為基本長度稱為基本長度)輪廓的算術平均偏差值輪廓的算術平均偏差值Ra或輪廓或輪廓最大高度最大高度R:作為評定指標。作為評定指標。 表面波度是介于宏觀幾何形狀與微觀幾何形狀誤差之間的周期性幾何表面波度是介于宏觀幾何形狀與微觀幾何形狀誤差之間的周期性幾何形狀誤差。形狀誤差。LlH =50-1 000，則稱為表面波度。表面波度通常是由加工過，則稱為表面波度。表面波度通常是由加工過程中工藝系統(tǒng)的低頻振動所引起的。程中工藝系統(tǒng)的低

6、頻振動所引起的。上一頁 下一頁返回7. 1機械加工質量的基本概念機械加工質量的基本概念 2.加工表面層物理力學性能變化加工表面層物理力學性能變化 材料的表面層在加工時會產生物理、力學和化學性質的變化，常常在材料的表面層在加工時會產生物理、力學和化學性質的變化，常常在最外層生成氧化膜或其他化合物并吸收、滲進氣體粒子，此稱之為吸附最外層生成氧化膜或其他化合物并吸收、滲進氣體粒子，此稱之為吸附層。層。 在加工過程中由切削力造成的材料表面為壓縮區(qū)，將形成塑性變形區(qū)在加工過程中由切削力造成的材料表面為壓縮區(qū)，將形成塑性變形區(qū)域，厚度約在幾十至幾百微米之內，并隨加工方法的不同而改變。壓縮域，厚度約在幾十至

7、幾百微米之內，并隨加工方法的不同而改變。壓縮區(qū)上部為纖維層，由被加工材料與刀具間的摩擦所造成。另外，切削熱區(qū)上部為纖維層，由被加工材料與刀具間的摩擦所造成。另外，切削熱也會使材料表層產生如同淬火、回火一樣的相變以及晶粒大小的改變等。也會使材料表層產生如同淬火、回火一樣的相變以及晶粒大小的改變等。上一頁 下一頁返回7. 1機械加工質量的基本概念機械加工質量的基本概念表面層的物理力學性能不同于基體，其主要表現(xiàn)為以下三方面表面層的物理力學性能不同于基體，其主要表現(xiàn)為以下三方面:(1)表層發(fā)生冷作硬化表層發(fā)生冷作硬化 其表層產生冷作硬化的原因在于工件在機械加工過程中，表層受力產其表層產生冷作硬化的原因

8、在于工件在機械加工過程中，表層受力產生塑性變形，使其內部晶體發(fā)生剪切滑移，晶格扭曲、晶粒拉長或破碎生塑性變形，使其內部晶體發(fā)生剪切滑移，晶格扭曲、晶粒拉長或破碎甚至纖維化，使表層材料的強度和硬度提高，這種現(xiàn)象稱為表面冷作硬甚至纖維化，使表層材料的強度和硬度提高，這種現(xiàn)象稱為表面冷作硬化?；?。 (2)表層形成殘余應力表層形成殘余應力 在切削特別是在磨削加工中，由于切削變形和切削熱的影響，導致材在切削特別是在磨削加工中，由于切削變形和切削熱的影響，導致材料表層與內部基體材料間因熱脹冷縮不同而處于相互牽制、平衡的彈性料表層與內部基體材料間因熱脹冷縮不同而處于相互牽制、平衡的彈性應力狀態(tài)，從而形成殘余

9、應力。應力狀態(tài)，從而形成殘余應力。 (3)表層金相組織的可能變化表層金相組織的可能變化 在機械加工特別是磨削加工中，由于切削熱的集中，使得材料表面產在機械加工特別是磨削加工中，由于切削熱的集中，使得材料表面產生高溫，促使其發(fā)生不同程度的金相組織和性能改變。生高溫，促使其發(fā)生不同程度的金相組織和性能改變。上一頁 下一頁返回7. 1機械加工質量的基本概念機械加工質量的基本概念 工件、刀具、機床和夾具四要素組成了機械加工工藝系統(tǒng)。機械加工工件、刀具、機床和夾具四要素組成了機械加工工藝系統(tǒng)。機械加工工藝系統(tǒng)中產生的誤差稱為原始誤差。工藝系統(tǒng)誤差來源于機械制造系工藝系統(tǒng)中產生的誤差稱為原始誤差。工藝系統(tǒng)

10、誤差來源于機械制造系統(tǒng)。機械制造系統(tǒng)的組成包括施行方法、機械實體和切削過程三大部分。統(tǒng)。機械制造系統(tǒng)的組成包括施行方法、機械實體和切削過程三大部分。 1.按時間順序產生的原始誤差按時間順序產生的原始誤差 (1)加工前誤差加工前誤差 加工前誤差包括原理誤差、加工誤差加工前誤差包括原理誤差、加工誤差(裝夾誤差、調整誤差裝夾誤差、調整誤差)、機床誤、機床誤差、工裝誤差和毛坯誤差。差、工裝誤差和毛坯誤差。上一頁 下一頁返回7. 1機械加工質量的基本概念機械加工質量的基本概念 (2)加工過程誤差加工過程誤差 加工過程誤差包括工藝系統(tǒng)受力變形誤差、工藝系統(tǒng)熱變形誤差和刀加工過程誤差包括工藝系統(tǒng)受力變形誤差

11、、工藝系統(tǒng)熱變形誤差和刀具磨損誤差。具磨損誤差。 (3)加工后誤差加工后誤差 加工后誤差包括內應力變形和測量誤差。加工后誤差包括內應力變形和測量誤差。 2.按影響因素分類的工藝系統(tǒng)誤差按影響因素分類的工藝系統(tǒng)誤差 工藝系統(tǒng)幾何誤差。工藝系統(tǒng)幾何誤差。 工藝系統(tǒng)受力變形誤差。工藝系統(tǒng)受力變形誤差。 工藝系統(tǒng)熱變形誤差。工藝系統(tǒng)熱變形誤差。 下節(jié)按以上三個方面，逐一展開分析討論工藝系統(tǒng)的誤差以及應該采下節(jié)按以上三個方面，逐一展開分析討論工藝系統(tǒng)的誤差以及應該采取的對應措施取的對應措施上一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制加工原理誤差是指采用近似成形運動或近似刀刃輪廓進行加工

12、而產生的加工原理誤差是指采用近似成形運動或近似刀刃輪廓進行加工而產生的誤差。實際上絕大多數(shù)加工均采用近似成形運動與近似刀刃輪廓。如圖誤差。實際上絕大多數(shù)加工均采用近似成形運動與近似刀刃輪廓。如圖7 -2所示，滾刀滾切漸開線齒面時的齒形誤差就是加工原理誤差，這是所示，滾刀滾切漸開線齒面時的齒形誤差就是加工原理誤差，這是因為滾刀是由有限個非光滑漸開線切削刃所包絡而形成的近似刀刃輪廓。因為滾刀是由有限個非光滑漸開線切削刃所包絡而形成的近似刀刃輪廓。用三坐標數(shù)控銑床加工復雜曲面時，采用的也是近似刀具輪廓，其所形用三坐標數(shù)控銑床加工復雜曲面時，采用的也是近似刀具輪廓，其所形成的誤差亦屬于加工原理誤差。成

13、的誤差亦屬于加工原理誤差。 采用近似成形運動或近似刀刃輪廓的好處是能夠簡化機床結構或刀具采用近似成形運動或近似刀刃輪廓的好處是能夠簡化機床結構或刀具形狀，提高生產效率。當加工誤差不超過形狀，提高生產效率。當加工誤差不超過10%一一15%公差值時，一般可公差值時，一般可滿足生產要求。有時因機床結構或刀具形狀的簡化可使近似加工的精度滿足生產要求。有時因機床結構或刀具形狀的簡化可使近似加工的精度比使用準確切削刃輪廓及準確成形運動進行加工所得到的精度還要高。比使用準確切削刃輪廓及準確成形運動進行加工所得到的精度還要高。因此，在生產中，存在一定加工原理誤差的加工方法仍在廣泛使用。因此，在生產中，存在一定

14、加工原理誤差的加工方法仍在廣泛使用。下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 在零件加工的每一道工序中對機床、夾具和刀具進行調整，在零件加工的每一道工序中對機床、夾具和刀具進行調整， 1.試切調整法試切調整法 試切調整法的工作順序是試切調整法的工作順序是:寸一比較，按差值重復上述過程寸一比較，按差值重復上述過程切削整個表面，如圖切削整個表面，如圖7一一3所示。所示。 2.按定程機構調整，為了獲得被加工表面的合格形狀、尺寸和位置精按定程機構調整，為了獲得被加工表面的合格形狀、尺寸和位置精度，必須但采用任何調整方法及使用任何調整工具都難免帶來一些原始度，必須但采用任何調整方法

15、及使用任何調整工具都難免帶來一些原始誤差，這就是調整誤差。誤差，這就是調整誤差。初調刀具位置一試切一測量尺，當達到所要求的尺寸后，再定程機構包初調刀具位置一試切一測量尺，當達到所要求的尺寸后，再定程機構包括行程擋塊、靠模和凸輪等括行程擋塊、靠模和凸輪等;調整塊備有限位塊、對刀塊限位塊可保證工調整塊備有限位塊、對刀塊限位塊可保證工件定位準確和刀具位移準確件定位準確和刀具位移準確;用對刀塊對刀調整，將使刀具與工件處于相用對刀塊對刀調整，將使刀具與工件處于相對理想位置，如圖對理想位置，如圖7 -4所示。鉆套也屬于一種限位塊，鉆套可確定鉆頭所示。鉆套也屬于一種限位塊，鉆套可確定鉆頭的位置，如圖的位置，

16、如圖7一一5所示所示上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 3.按樣件或樣板調整按樣件或樣板調整 在大批大量生產中常采用多刀加工，往往通過樣件來調整切削刃間的在大批大量生產中常采用多刀加工，往往通過樣件來調整切削刃間的相對位置。相對位置。 4.在線調整在線調整 在線調整實際上包括在線測量工件尺寸并及時調整刀具進給量。這種在線調整實際上包括在線測量工件尺寸并及時調整刀具進給量。這種方法適用于高精度零件加工。測量、調整和切削等機構可以綜合為相互方法適用于高精度零件加工。測量、調整和切削等機構可以綜合為相互聯(lián)系、協(xié)調的自動化系統(tǒng)，如圖聯(lián)系、協(xié)調的自動化系統(tǒng)，如圖7 -

17、6所示。所示。 必須指出，采用任何調整方法及使用任何調整工具都難免帶來一些原必須指出，采用任何調整方法及使用任何調整工具都難免帶來一些原始誤差。比如，用試切法調整會存在測量誤差、進給機構的位移誤差以始誤差。比如，用試切法調整會存在測量誤差、進給機構的位移誤差以及受到最小極限切削厚度的影響及受到最小極限切削厚度的影響;用調整法調整將必然存在定程機構誤差，用調整法調整將必然存在定程機構誤差，樣板或樣件調整時的樣板或樣件的誤差等。樣板或樣件調整時的樣板或樣件的誤差等。 表表7一一1集中了調整誤差來源及形成因素集中了調整誤差來源及形成因素上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差

18、與控制7. 2. 3主軸回轉誤差主軸回轉誤差1.主軸誤差分解主軸誤差分解機床主軸回轉運動誤差，即主軸實際回轉線對其理想回轉軸線的漂移，機床主軸回轉運動誤差，即主軸實際回轉線對其理想回轉軸線的漂移，如圖如圖7 -7所示其誤差形式可以分解為徑向跳動、軸向竄動和角度擺動三所示其誤差形式可以分解為徑向跳動、軸向竄動和角度擺動三種，如圖種，如圖7一一8所示所示 實際上，主軸回轉誤差的三種基本形式一般將同時存在。實際上，主軸回轉誤差的三種基本形式一般將同時存在。 2.主軸誤差原因主軸誤差原因 產生主軸徑向誤差的原因主要來自主軸誤差和軸承誤差。主軸誤差包產生主軸徑向誤差的原因主要來自主軸誤差和軸承誤差。主軸

19、誤差包括主軸徑的圓度誤差和同軸度誤差。軸承誤差主要指軸承孔的圓度誤差。括主軸徑的圓度誤差和同軸度誤差。軸承誤差主要指軸承孔的圓度誤差。上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 當主軸采用滑動軸承支承時，主軸軸徑和軸承孔雙方的圓度誤差將對當主軸采用滑動軸承支承時，主軸軸徑和軸承孔雙方的圓度誤差將對主軸回轉精度產生直接影響。對于工件回轉類機床，在切削力主軸回轉精度產生直接影響。對于工件回轉類機床，在切削力F作用下作用下主軸會出現(xiàn)徑向偏移，其將以不同的部位和軸承內孔某一部位相接觸。主軸會出現(xiàn)徑向偏移，其將以不同的部位和軸承內孔某一部位相接觸。此時主軸形狀誤差突出為影響回

20、轉精度的主要因素，而軸承內孔的圓度此時主軸形狀誤差突出為影響回轉精度的主要因素，而軸承內孔的圓度誤差對主軸回轉精度卻沒有任何影響。誤差對主軸回轉精度卻沒有任何影響。 圖圖圖圖7 -9 (a)所示為車床主軸不圓度影響回轉精度的情況，圖所示為車床主軸不圓度影響回轉精度的情況，圖7 -9 (a)中戈為徑向跳動量。中戈為徑向跳動量。 對于刀具回轉類機床，切削力的方向隨主軸回轉而變化，主軸軸徑以對于刀具回轉類機床，切削力的方向隨主軸回轉而變化，主軸軸徑以某一固定位置與軸承孔的不同位置相接觸。這時，軸承孔的形狀精度突某一固定位置與軸承孔的不同位置相接觸。這時，軸承孔的形狀精度突出為影響回轉精度的主要因素。

21、圖出為影響回轉精度的主要因素。圖7 -9 (b)表示鎖床軸承孔不圓度影響回表示鎖床軸承孔不圓度影響回轉精度的情況。轉精度的情況。 另外，主軸可能會出現(xiàn)軸向竄動，其主要是由主軸承載軸肩與軸線的另外，主軸可能會出現(xiàn)軸向竄動，其主要是由主軸承載軸肩與軸線的垂直度誤差所引起的。垂直度誤差所引起的。上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 3.主軸回轉誤差的影響主軸回轉誤差的影響 在分析主軸回轉誤差對加工精度的影響時，首先要注意到主軸回轉誤在分析主軸回轉誤差對加工精度的影響時，首先要注意到主軸回轉誤差在不同方向上的影響是不同的。分析主軸回轉誤差對加工精度的影響差在不同方向上

22、的影響是不同的。分析主軸回轉誤差對加工精度的影響時，應著重分析誤差敏感方向的影響。時，應著重分析誤差敏感方向的影響。 各種原始誤差的大小和方向各不相同。因此，不同方向的原始誤差對各種原始誤差的大小和方向各不相同。因此，不同方向的原始誤差對加工精度的影響互不相同。當原始誤差與加工精度兩者方向一致時，原加工精度的影響互不相同。當原始誤差與加工精度兩者方向一致時，原始誤差對加工精度的影響最大，兩者一致的方向稱為敏感方向，而敏感始誤差對加工精度的影響最大，兩者一致的方向稱為敏感方向，而敏感方向險哈是切削平面的法線方向。在敏感方向上，原始誤差將以方向險哈是切削平面的法線方向。在敏感方向上，原始誤差將以1

23、: 1的的比例轉變成加工誤差。比例轉變成加工誤差。上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 在除敏感方向以外的其他方向上，原始誤差的影響都將不同程度地減在除敏感方向以外的其他方向上，原始誤差的影響都將不同程度地減小。以臥式車床上車外圓為例，如圖小。以臥式車床上車外圓為例，如圖7一一10所示，當存在某種原始誤差所示，當存在某種原始誤差而使車刀在水平方向偏離正確位置而使車刀在水平方向偏離正確位置R時，在工件直徑方向所產生的加時，在工件直徑方向所產生的加工誤差應為工誤差應為:當車刀在垂直方向偏離正確位置當車刀在垂直方向偏離正確位置y,時，由圖時，由圖7一一11中三角形可

24、知中三角形可知: 展開后略去二階微量展開后略去二階微量(OR)2，則在工件直徑方向產生的，則在工件直徑方向產生的加工誤差為加工誤差為: 上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 敏感方向隨機床類型而異，因此，敏感方向可分為固定和變化兩種類敏感方向隨機床類型而異，因此，敏感方向可分為固定和變化兩種類型。如在車床上加工，因刀具固定，使得切削平面固定不變，此為敏感型。如在車床上加工，因刀具固定，使得切削平面固定不變，此為敏感方向固定情況。而在鎖床上加工，因鎖刀回轉，切削平面旋轉，故敏感方向固定情況。而在鎖床上加工，因鎖刀回轉，切削平面旋轉，故敏感方向為變化型，從而對這類

25、機床的主軸回轉精度要求更高。表方向為變化型，從而對這類機床的主軸回轉精度要求更高。表7 -2列出列出了常用機床的敏感方向。實際上，各類機床主軸回轉誤差對加工精度影了常用機床的敏感方向。實際上，各類機床主軸回轉誤差對加工精度影響的結果是響的結果是:機床主軸徑向跳動會使工件機床主軸徑向跳動會使工件產生圓度誤差若鎖孔時鎖桿做水平簡諧運動，則鎖刀軌跡就是橢圓，如產生圓度誤差若鎖孔時鎖桿做水平簡諧運動，則鎖刀軌跡就是橢圓，如圖圖7 -12所示所示 主軸軸向竄動會形成下列誤差主軸軸向竄動會形成下列誤差:加工端平面時，會造成被加工端平面時，會造成被加工平面與圓柱面不垂直加工平面與圓柱面不垂直;加工螺紋時，會

26、產生小周期螺距誤差。加工螺紋時，會產生小周期螺距誤差。在鎖床上鎖孔時，鎖桿角度擺動會鎖削出橢圓柱面來在鎖床上鎖孔時，鎖桿角度擺動會鎖削出橢圓柱面來上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 4.提高主軸精度措施提高主軸精度措施 根據(jù)前面分析，首先要求主軸前軸承選用精度、剛度較高的軸承，并根據(jù)前面分析，首先要求主軸前軸承選用精度、剛度較高的軸承，并對滾動軸承進行預緊。當采用滑動軸承時，則應采用靜壓軸承。其次是對滾動軸承進行預緊。當采用滑動軸承時，則應采用靜壓軸承。其次是提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸等與軸承配合相關表面的加工精度。再提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸等與軸承配

27、合相關表面的加工精度。再者，為了使主軸回轉誤差不影響工件，還可采取一些相應措施，如采用者，為了使主軸回轉誤差不影響工件，還可采取一些相應措施，如采用死頂尖磨削外圓，只要保證定位中心孔的形狀與位置精度，即可加工出死頂尖磨削外圓，只要保證定位中心孔的形狀與位置精度，即可加工出高精度的外圓柱面高精度的外圓柱面上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制7. 2. 4機床導軌誤差機床導軌誤差機床導軌副是實現(xiàn)導軌直線運動的主要部件，其制造和裝配精度是影響機床導軌副是實現(xiàn)導軌直線運動的主要部件，其制造和裝配精度是影響軌跡直線運動精度的主要因素。導軌誤差會對零件的加工精度產生直接軌

28、跡直線運動精度的主要因素。導軌誤差會對零件的加工精度產生直接影響。如圖影響。如圖7一一13所示，車床導軌所示，車床導軌見圖見圖7一一13 (a)水平誤差水平誤差y,將使工將使工件件見圖見圖7一一13 (b) 出現(xiàn)半徑誤差出現(xiàn)半徑誤差R。當磨削長外圓柱表面時，磨床導。當磨削長外圓柱表面時，磨床導軌將引起工件的圓柱度誤差。軌將引起工件的圓柱度誤差。 導軌在垂直面內直線度誤差對加工精度的影響。導軌在垂直方向上的導軌在垂直面內直線度誤差對加工精度的影響。導軌在垂直方向上的誤差將使平面磨床、龍門刨床、銑床等產生法向位移，其誤差直接反映誤差將使平面磨床、龍門刨床、銑床等產生法向位移，其誤差直接反映到工件的

29、加工表面到工件的加工表面(誤差敏感方向誤差敏感方向)上體現(xiàn)為水平面上上體現(xiàn)為水平面上的形狀誤差。導軌在垂直面內直線度誤差對車床影響較小。的形狀誤差。導軌在垂直面內直線度誤差對車床影響較小。 從圖從圖7一一14可看出，當導軌在垂直面內直線度存在誤差可看出，當導軌在垂直面內直線度存在誤差:時，反映到時，反映到工件半徑方向上的誤差為工件半徑方向上的誤差為R，而反映出的加工誤差則可以忽略不計。，而反映出的加工誤差則可以忽略不計。根據(jù)關系式根據(jù)關系式: 上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制所以此值完全可以忽略不計。所以此值完全可以忽略不計。 機床導軌面間平行度誤差的影響

30、。如圖機床導軌面間平行度誤差的影響。如圖7一一15所示，車床兩導軌的平所示，車床兩導軌的平行度產生誤差行度產生誤差(扭曲扭曲)，使鞍座出現(xiàn)橫向傾斜，刀具相應發(fā)生位移，因而，使鞍座出現(xiàn)橫向傾斜，刀具相應發(fā)生位移，因而引起工件形狀誤差。由圖引起工件形狀誤差。由圖7一一15可知可知: 機床導軌對主軸軸心線平行度誤差的影響。當在車床類或磨床類機床上機床導軌對主軸軸心線平行度誤差的影響。當在車床類或磨床類機床上加工工件時，如果導軌與主軸軸心線不平行，則會引起工件的幾何形狀加工工件時，如果導軌與主軸軸心線不平行，則會引起工件的幾何形狀誤差。例如車床導軌與主軸軸心線在水平面內不平行，會使工件的外圓誤差。例如

31、車床導軌與主軸軸心線在水平面內不平行，會使工件的外圓柱表面產生錐度柱表面產生錐度;在垂直面內不平行時，會使工件加工成馬鞍形。在垂直面內不平行時，會使工件加工成馬鞍形。上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制7. 2. 5機床傳動誤差機床傳動誤差 對于某些加工方法，為保證工件的精度，要求工件和刀具間必須保持對于某些加工方法，為保證工件的精度，要求工件和刀具間必須保持準確的傳動關系。如車削螺紋時，要求工件旋轉一周，刀具直線移動一準確的傳動關系。如車削螺紋時，要求工件旋轉一周，刀具直線移動一個導程。機床傳動時必須保持個導程。機床傳動時必須保持持S = iT為恒值。其中，

32、為恒值。其中，S為工件導程，為工件導程，T為絲杠導程，為絲杠導程，i為齒輪傳動比。所以車床絲杠導程和各齒輪的制造誤差都為齒輪傳動比。所以車床絲杠導程和各齒輪的制造誤差都必將引起工件螺紋導程的誤差。為了減少機床傳動誤差對加工精度的影必將引起工件螺紋導程的誤差。為了減少機床傳動誤差對加工精度的影響，可以采用如下措施。響，可以采用如下措施。 1.減少傳動鏈中的環(huán)節(jié)，縮短傳動鏈減少傳動鏈中的環(huán)節(jié)，縮短傳動鏈 因為傳動鏈的傳動誤差等于組成傳動鏈各傳動件傳遞誤差之和。例如因為傳動鏈的傳動誤差等于組成傳動鏈各傳動件傳遞誤差之和。例如在車床上加工較高精度螺紋時，不經過進給箱，而用交換齒輪直接傳動在車床上加工較

33、高精度螺紋時，不經過進給箱，而用交換齒輪直接傳動給絲杠，以縮短傳動鏈長度，減少傳動鏈的傳動誤差。給絲杠，以縮短傳動鏈長度，減少傳動鏈的傳動誤差。上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制 2.采用降速傳動鏈采用降速傳動鏈 由前面分析可知，傳動比小，傳動元件誤差對傳動精度的影響就小，由前面分析可知，傳動比小，傳動元件誤差對傳動精度的影響就小，而傳動鏈末端傳動元件的誤差對傳動精度影響最大。因此，采用降速傳而傳動鏈末端傳動元件的誤差對傳動精度影響最大。因此，采用降速傳動是保證傳動精度的重要原則。對于螺紋或絲杠加工機床，為保證降速動是保證傳動精度的重要原則。對于螺紋或絲杠加

34、工機床，為保證降速傳動，機床傳動絲杠的導程應大于工件螺紋導程。對于齒輪加工機床，傳動，機床傳動絲杠的導程應大于工件螺紋導程。對于齒輪加工機床，分度蝸輪的齒數(shù)一般很大，其分度蝸輪的齒數(shù)一般很大，其目的是得到大的降速傳動比。目的是得到大的降速傳動比。3.提高傳動副特別是末端傳動副的制造和裝配精度，消除傳動間隙傳動提高傳動副特別是末端傳動副的制造和裝配精度，消除傳動間隙傳動鏈中各傳動件的加工、裝配誤差對傳動精度均有影響，其中最后的傳動鏈中各傳動件的加工、裝配誤差對傳動精度均有影響，其中最后的傳動件的誤差影響最大。如滾齒機上切出的齒輪的齒距誤差及件的誤差影響最大。如滾齒機上切出的齒輪的齒距誤差及齒距累

35、積誤差大部分是由分度蝸輪副引起的。所以滾齒機上分度蝸輪副齒距累積誤差大部分是由分度蝸輪副引起的。所以滾齒機上分度蝸輪副的精度等級應比被加工的齒輪精度高的精度等級應比被加工的齒輪精度高1一一2級。級。 4.采用誤差補償采用誤差補償 在采用誤差補償時，先用測量儀器測出傳動誤差，然后根據(jù)該測量值在采用誤差補償時，先用測量儀器測出傳動誤差，然后根據(jù)該測量值在原傳動鏈中人為地在原傳動鏈中人為地加入一個誤差，其大小與傳動鏈本身的誤差相等而加入一個誤差，其大小與傳動鏈本身的誤差相等而方向相反，使之相互抵消。該方法稱為誤差補償。圖方向相反，使之相互抵消。該方法稱為誤差補償。圖7一一16所示為精密所示為精密絲杠

36、螺距誤差補償裝置絲杠螺距誤差補償裝置上一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制7. 2. 6刀具幾何誤差刀具幾何誤差 刀具誤差包括刀具的制造、磨損和安裝誤差等。機械加工中常用的刀刀具誤差包括刀具的制造、磨損和安裝誤差等。機械加工中常用的刀具有一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。一般刀具如普通車刀、單刃鎖具有一般刀具、定尺寸刀具和成形刀具。一般刀具如普通車刀、單刃鎖刀、平面銑刀等的制造誤差，對加工精度沒有直接影響。但當?shù)毒吲c工刀、平面銑刀等的制造誤差，對加工精度沒有直接影響。但當?shù)毒吲c工件的相對位置調整好以后，在加工過程中，刀具的磨損將會增加加工誤件的相對位置調整好以后，

37、在加工過程中，刀具的磨損將會增加加工誤差。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，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，如成形車刀、成形銑刀、均直接影響工件的加工尺寸精度。成形刀具，如成形車刀、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。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。7. 2. 7夾具幾何誤差夾具幾何誤差 夾具誤差主要是指定位誤差、夾緊誤差、夾具安裝誤差、對刀誤差以夾具誤差主要是指定位誤差、夾緊誤差、夾具安裝誤差、對刀誤差以及夾具的磨損等。及夾具的磨損等。上

38、一頁 下一頁返回7. 2工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制工藝系統(tǒng)幾何誤差與控制7. 2. 8測量誤差測量誤差測量結果與被測真值之差，稱為測量誤差。測量誤差來源于測量方法和測量結果與被測真值之差，稱為測量誤差。測量誤差來源于測量方法和測量裝置誤差也會因溫度、濕度、氣壓、振動、照明、塵埃與電磁場等測量裝置誤差也會因溫度、濕度、氣壓、振動、照明、塵埃與電磁場等環(huán)境變化而引起。工件在加工中進行的測量和加工后的測量，總會產生環(huán)境變化而引起。工件在加工中進行的測量和加工后的測量，總會產生測量誤差。測量誤差。 為了減少測量誤差，提高檢驗效率，降低工人的技術要求，為了減少測量誤差，提高檢驗效率，降低工人的技術要求，在汽

39、車生產中大量采用專用量具、檢具來測量零件。如圖在汽車生產中大量采用專用量具、檢具來測量零件。如圖7一一17所示的所示的光滑極限量規(guī)即為一種專用量具。專用量具和檢具是針對具體零件尺寸光滑極限量規(guī)即為一種專用量具。專用量具和檢具是針對具體零件尺寸而制造的，大多數(shù)只用來判斷零件是否合格而實際不反映真值。只有某而制造的，大多數(shù)只用來判斷零件是否合格而實際不反映真值。只有某些特殊需要的專用量具和檢具，需要通過專業(yè)設計和制造來反映真值。些特殊需要的專用量具和檢具，需要通過專業(yè)設計和制造來反映真值。專用量具、檢具包括光滑極限量規(guī)、高度和深度量規(guī)、圓錐規(guī)、花鍵規(guī)、專用量具、檢具包括光滑極限量規(guī)、高度和深度量規(guī)

40、、圓錐規(guī)、花鍵規(guī)、樣板及綜合檢驗夾具等。樣板及綜合檢驗夾具等。上一頁返回7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制 7. 3. 1概述概述 由機床、夾具、刀具、工件組成的工藝系統(tǒng)，受切削力、傳動力、慣由機床、夾具、刀具、工件組成的工藝系統(tǒng)，受切削力、傳動力、慣性力、夾緊力以及重力等的作用，會相應因各種力的作用而產生變形。性力、夾緊力以及重力等的作用，會相應因各種力的作用而產生變形。這種變形將破壞工藝系統(tǒng)各組元間已調整好的正確位置關系，從而形成這種變形將破壞工藝系統(tǒng)各組元間已調整好的正確位置關系，從而形成加工誤差之加工誤差之 例如，車削細長軸時，工件在切削力作用下會發(fā)例如，

41、車削細長軸時，工件在切削力作用下會發(fā) 生彎曲變形，使之加工后產生腰鼓形的圓柱度誤差，如圖生彎曲變形，使之加工后產生腰鼓形的圓柱度誤差，如圖7一一18 (a)所所示示;又如，在內圓磨床上用橫向切人磨孔時，由于磨頭主軸彎曲變形，使又如，在內圓磨床上用橫向切人磨孔時，由于磨頭主軸彎曲變形，使得所磨出的孔會出現(xiàn)帶有錐度的圓柱度誤差，如圖得所磨出的孔會出現(xiàn)帶有錐度的圓柱度誤差，如圖7一一18 (b) 所示。所示。 從材料力學中得知，任何一個物體在受力后總要產生一定的變形，人從材料力學中得知，任何一個物體在受力后總要產生一定的變形，人們常把作用力們常把作用力F與其引起在作用力方向上的變形量與其引起在作用力

42、方向上的變形量Y的比值，稱為物體的的比值，稱為物體的剛度剛度k下面我們就來討論工藝系統(tǒng)受力變形對誤差的影響與控制。下面我們就來討論工藝系統(tǒng)受力變形對誤差的影響與控制。下一頁返回7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制7. 3. 2對工藝系統(tǒng)剛度的認識對工藝系統(tǒng)剛度的認識 機械加工工藝系統(tǒng)是一個彈性系統(tǒng)。彈性系統(tǒng)在外力作用下產生的變機械加工工藝系統(tǒng)是一個彈性系統(tǒng)。彈性系統(tǒng)在外力作用下產生的變形位移的大小取決于外力大小和系統(tǒng)抵抗外力的能力。工藝系統(tǒng)抵抗外形位移的大小取決于外力大小和系統(tǒng)抵抗外力的能力。工藝系統(tǒng)抵抗外力使其變形的能力稱為工藝系統(tǒng)的剛度。工藝系統(tǒng)的剛度用切削力和

43、在力使其變形的能力稱為工藝系統(tǒng)的剛度。工藝系統(tǒng)的剛度用切削力和在該力方向上所引起的刀具與工件間相對變形位移的比值來表示。由于切該力方向上所引起的刀具與工件間相對變形位移的比值來表示。由于切削力有三個分力，在切削加工中對加工精度影響最大的是刀刃沿加工表削力有三個分力，在切削加工中對加工精度影響最大的是刀刃沿加工表面的法線方向面的法線方向(Y方向上方向上)的分力，因此，計算工藝系統(tǒng)剛度時，通常只考的分力，因此，計算工藝系統(tǒng)剛度時，通常只考慮此方向上的切削分力慮此方向上的切削分力Fv和變形位移量和變形位移量yk=FYy,即即(7一一4)上一頁 下一頁返回7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制工藝系統(tǒng)受

44、力變形誤差及其控制 1.車床刀架剛度變形曲線車床刀架剛度變形曲線 眾所周知，機床部件由許多零件組成。機床部件的剛度，即其抵抗外眾所周知，機床部件由許多零件組成。機床部件的剛度，即其抵抗外力使其變形的能力，迄今尚無合適的簡易計算方法，主要用實驗方法來力使其變形的能力，迄今尚無合適的簡易計算方法，主要用實驗方法來測定。圖測定。圖7一一19所示為車床刀架剛度變形曲線。分析圖所示為車床刀架剛度變形曲線。分析圖7一一19中實驗曲線，中實驗曲線，可以總結出機床刀架剛度具有以下特點可以總結出機床刀架剛度具有以下特點: 變形與載荷不成線性關系。變形與載荷不成線性關系。 加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于

45、加載曲線。兩曲線間加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線間所包容的面積就是加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量。該能量消耗于摩擦所包容的面積就是加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量。該能量消耗于摩擦力所做的功和接觸變形功。力所做的功和接觸變形功。 第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明存在有殘第一次卸載后，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明存在有殘余變形。經多次加載、卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，余變形。經多次加載、卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零。殘余變形才逐漸減小到零。 機床部件的實際剛度遠比我們按實體估算的要小。機床部件的實際剛

46、度遠比我們按實體估算的要小。上一頁 下一頁返回7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制 2.工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 (1)刀架剛度的影響刀架剛度的影響 在加工過程中，由于工件加工余量發(fā)生改變將引起切削力變化，所以在加工過程中，由于工件加工余量發(fā)生改變將引起切削力變化，所以刀架后移會產生加工誤差。刀架后移會產生加工誤差。 若毛坯存在有橢圓形狀誤差。如圖若毛坯存在有橢圓形狀誤差。如圖7一一20所示，令毛坯橢圓長軸方向上吃刀量為所示，令毛坯橢圓長軸方向上吃刀量為ap1，短軸方向吃刀量為，短軸方向吃刀量為ap2 。由于橢圓長軸、短軸兩方向吃刀量

47、和切削力不同，故刀架后移也不同。由于橢圓長軸、短軸兩方向吃刀量和切削力不同，故刀架后移也不同。設對應于設對應于ap1，產生的讓，產生的讓y2對應于對應于ap2產生的讓刀為產生的讓刀為y2 ，則加工出來的工，則加工出來的工件必然存在一定的橢圓形狀誤差。由于毛坯存在圓度誤差件必然存在一定的橢圓形狀誤差。由于毛坯存在圓度誤差 ，故，故將引起工件的圓度誤差為將引起工件的圓度誤差為 ，且，且毛毛越大，越大， 工工越大。這種現(xiàn)越大。這種現(xiàn)象稱為加工過程中的毛坯誤差復映現(xiàn)象。象稱為加工過程中的毛坯誤差復映現(xiàn)象。 上一頁 下一頁返回7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制(2)工件剛度

48、的影響工件剛度的影響圖圖7 -21所示為車床上車削細長桿，此時工件發(fā)生彎曲，影響加工精度由所示為車床上車削細長桿，此時工件發(fā)生彎曲，影響加工精度由此，加工中一般采取加裝跟刀架、活頂尖和改變走刀方向的措施來提高此，加工中一般采取加裝跟刀架、活頂尖和改變走刀方向的措施來提高加工精度。加工精度。 3.提高工藝系統(tǒng)剛度措施提高工藝系統(tǒng)剛度措施 合理設計零部件結構。在設計零部件結構時，應盡量減少連接面數(shù)口，合理設計零部件結構。在設計零部件結構時，應盡量減少連接面數(shù)口，并防止有局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)。對于基礎件、支撐件，應合理選擇零件并防止有局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)。對于基礎件、支撐件，應合理選擇零件結構和截面形狀

49、，以提高機床部件中零件間的接合剛度。必要時，應給結構和截面形狀，以提高機床部件中零件間的接合剛度。必要時，應給機床部件預加反向載荷等。采用輔助支撐。例如，在加工細長軸時，工機床部件預加反向載荷等。采用輔助支撐。例如，在加工細長軸時，工件的剛性差，采用中心架或跟刀架，或采用中間驅動方式，有助于提高件的剛性差，采用中心架或跟刀架，或采用中間驅動方式，有助于提高工件的剛度。工件的剛度。上一頁 下一頁返回7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制 如圖如圖7 -22 (a)所示曲軸車床采用中間驅動而不是端頭驅動，明顯縮短所示曲軸車床采用中間驅動而不是端頭驅動，明顯縮短了驅動部位與

50、被加工軸頸距離，降低了對剛度的要求。圖了驅動部位與被加工軸頸距離，降低了對剛度的要求。圖7一一22 (b)所示所示為六角車床采用導套和導桿輔助支撐副提高刀架剛度措施。為六角車床采用導套和導桿輔助支撐副提高刀架剛度措施。 采用合理采用合理的裝夾和加工方式。例如，在臥式銑床上銑削角鐵形零件，如按圖的裝夾和加工方式。例如，在臥式銑床上銑削角鐵形零件，如按圖7一一22 (c)左所示裝夾和加工方式，則工件剛度較低左所示裝夾和加工方式，則工件剛度較低;如改用圖如改用圖7一一22 ( c)右右所示裝夾和加工方式，則工件剛度明顯提高。加工箱體零件時，粗加工所示裝夾和加工方式，則工件剛度明顯提高。加工箱體零件時

51、，粗加工采用短定位銷，精加工采用長定位銷，以消除定位孔磨損的影響，如圖采用短定位銷，精加工采用長定位銷，以消除定位孔磨損的影響，如圖7一一22 ( d )所示。加工汽車凸輪軸則采用托輪增加剛性，如所示。加工汽車凸輪軸則采用托輪增加剛性，如722所示。所示。上一頁 下一頁返回7. 3工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制工藝系統(tǒng)受力變形誤差及其控制 減小載荷及其變化。為了提高工藝系統(tǒng)剛度，建議采取適當?shù)墓に嚧霚p小載荷及其變化。為了提高工藝系統(tǒng)剛度，建議采取適當?shù)墓に嚧胧﹣頊p小工藝系統(tǒng)中的載荷和變化。首先應該合理選擇刀具幾何參數(shù)，施來減小工藝系統(tǒng)中的載荷和變化。首先應該合理選擇刀具幾何參數(shù)，例如增大前角、讓

52、主偏角接近例如增大前角、讓主偏角接近900等等;其次是控制切削用量，如適當減少其次是控制切削用量，如適當減少進給量和背吃刀量，以減小切削力，相應減小受力變形進給量和背吃刀量，以減小切削力，相應減小受力變形;再者，將毛坯分再者，將毛坯分組，使加工中的各組毛坯余量相對均勻，這樣能減少切削力的變化，從組，使加工中的各組毛坯余量相對均勻，這樣能減少切削力的變化，從而能夠減小復映誤差而能夠減小復映誤差上一頁返回7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制7. 4. 1工藝系統(tǒng)熱源工藝系統(tǒng)熱源 工件、刀具等的熱變形對加工精度影響較大，特別是在精密加工和大工件、刀具等的熱變形對加工精度影響較大，

53、特別是在精密加工和大件加工中，熱變形所引起的加工誤差通常會占到工件總誤差的件加工中，熱變形所引起的加工誤差通常會占到工件總誤差的40%一一70% 引起工藝系統(tǒng)熱變形的熱源可分為內部熱源和外部熱源兩大類。引起工藝系統(tǒng)熱變形的熱源可分為內部熱源和外部熱源兩大類。 1.內部熱源內部熱源 內部熱源包括切削熱和摩擦熱。內部熱源包括切削熱和摩擦熱。 在切削過程中，消耗于切削的彈、塑性變形能及刀具、工件和切屑之在切削過程中，消耗于切削的彈、塑性變形能及刀具、工件和切屑之間摩擦的機械能，絕大部分都轉變成了切削熱。在車削加工中，切屑所間摩擦的機械能，絕大部分都轉變成了切削熱。在車削加工中，切屑所帶走的熱量可達帶

54、走的熱量可達50%一一80 %，傳給工件的熱量約為，傳給工件的熱量約為30%，傳給刀具的熱，傳給刀具的熱量不超過量不超過5%。下一頁返回7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制 工藝系統(tǒng)中的摩擦熱主要是由機床運動部件產生的，如電動機、軸承、工藝系統(tǒng)中的摩擦熱主要是由機床運動部件產生的，如電動機、軸承、齒輪、絲杠副、導軌副、離合器、液壓泵和閥等。盡管摩擦熱比切削熱齒輪、絲杠副、導軌副、離合器、液壓泵和閥等。盡管摩擦熱比切削熱少，但其在工藝系統(tǒng)中是局部發(fā)熱，會引起局部溫升和變形，破壞了系少，但其在工藝系統(tǒng)中是局部發(fā)熱，會引起局部溫升和變形，破壞了系統(tǒng)原有的幾何精度，對加工精度也會帶

55、來嚴重影響。統(tǒng)原有的幾何精度，對加工精度也會帶來嚴重影響。 2.外部熱源外部熱源 外部熱源的熱輻射包括照明燈光、加熱器等對機床的熱輻射，同時也外部熱源的熱輻射包括照明燈光、加熱器等對機床的熱輻射，同時也不容忽視周圍環(huán)境溫度，如不同晝夜溫度對機床熱變形的影響?？刂仆獠蝗莺鲆曋車h(huán)境溫度，如不同晝夜溫度對機床熱變形的影響。控制外部熱源的熱輻射影響對于大型和精密加工尤為重要。部熱源的熱輻射影響對于大型和精密加工尤為重要。上一頁 下一頁返回7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制7. 4. 2工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差 1.機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形對加

56、工精度的影響 一般機床的體積較大，熱容量大，雖溫升不高，但其變形量卻不容忽一般機床的體積較大，熱容量大，雖溫升不高，但其變形量卻不容忽視。機床結構較復雜，其達到熱平衡所需的時間較長，各部分的受熱變視。機床結構較復雜，其達到熱平衡所需的時間較長，各部分的受熱變形不均，會破壞原有的相互位置精度，造成工件的加工誤差。形不均，會破壞原有的相互位置精度，造成工件的加工誤差。 機床結構和工作條件不同，機床熱變形的熱源和變形形式也不盡相同。機床結構和工作條件不同，機床熱變形的熱源和變形形式也不盡相同。對于車、銑、鉆、鎖類機床，其主軸箱中的齒輪、軸承摩擦發(fā)熱和潤滑對于車、銑、鉆、鎖類機床，其主軸箱中的齒輪、軸

57、承摩擦發(fā)熱和潤滑油發(fā)熱是其主要熱源，因而使得主軸箱及與之相連部分，如床身或立柱油發(fā)熱是其主要熱源，因而使得主軸箱及與之相連部分，如床身或立柱的溫度升高而產生較大變形。車床主軸發(fā)熱使主軸箱在垂直面與水平面的溫度升高而產生較大變形。車床主軸發(fā)熱使主軸箱在垂直面與水平面內發(fā)生偏移和傾斜，如圖內發(fā)生偏移和傾斜，如圖7一一23 ( a)所示。圖所示。圖7一一23 ( b )所示為車床主所示為車床主軸溫升、位移隨運轉時間變化而變化的情況。由圖軸溫升、位移隨運轉時間變化而變化的情況。由圖7 - 23可見，可見，Y方向的方向的位移量遠大于位移量遠大于X方向的位移量，由于方向的位移量，由于Y方向是誤差非敏感方向

58、，故對加工方向是誤差非敏感方向，故對加工精度影響較小。精度影響較小。上一頁 下一頁返回7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制 2.刀具熱變形所引起的誤差刀具熱變形所引起的誤差 盡管在切削加工中傳入刀具的熱量很少，但由于刀具的尺寸和熱容量盡管在切削加工中傳入刀具的熱量很少，但由于刀具的尺寸和熱容量小，故仍有相當程度的溫升，從而引起刀具的熱伸長并造成加工誤差。小，故仍有相當程度的溫升，從而引起刀具的熱伸長并造成加工誤差。例如車削時高速鋼車刀的工作表面溫度可達例如車削時高速鋼車刀的工作表面溫度可達700一一800 ，硬質合金，硬質合金車刀可達車刀可達1 000 ，刀具伸長量可達，刀

59、具伸長量可達0. 03一一0. 0Smm 圖圖7 - 24所示為車刀熱伸長量與切削時間的關系。在車刀連續(xù)切削的所示為車刀熱伸長量與切削時間的關系。在車刀連續(xù)切削的情況下，切削開始時，刀具的溫升和熱伸長較快，隨后趨于緩和，經情況下，切削開始時，刀具的溫升和熱伸長較快，隨后趨于緩和，經30min逐步達到熱平衡。當切削停止時，刀具溫度開始下降較快，以后逐步達到熱平衡。當切削停止時，刀具溫度開始下降較快，以后逐漸減緩。逐漸減緩。 刀具斷續(xù)加工時，變形趨于零。如加工一批短小軸件，在加工過程中刀具斷續(xù)加工時，變形趨于零。如加工一批短小軸件，在加工過程中機床、工件、刀具趨于熱平衡。機床、工件、刀具趨于熱平衡

60、。上一頁 下一頁返回7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制在連續(xù)冷卻條件下經在連續(xù)冷卻條件下經20min后溫度趨于室溫，變形趨于零后溫度趨于室溫，變形趨于零3.工件熱變形引起的誤差工件熱變形引起的誤差(1)工件均勻受熱圖一些簡單的均勻受熱工件，如車、磨軸類件的外圓，工件均勻受熱圖一些簡單的均勻受熱工件，如車、磨軸類件的外圓，待加工后冷卻到室溫時其長度和直徑將有所收縮，由此而產生尺寸誤差待加工后冷卻到室溫時其長度和直徑將有所收縮，由此而產生尺寸誤差差 L， L可用簡單的熱伸長公式進行估算，即可用簡單的熱伸長公式進行估算，即: (2)工件非均勻受熱工件非均勻受熱 工件受熱不均會引