第三講 機械加工精度與表面質(zhì)量

1、 產(chǎn)品的質(zhì)量與零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量密切相關(guān)，而零件的加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。它包括零件的加工精度和表面質(zhì)量兩方面。 零件的加工精度包括尺寸精度、形狀精度和相互位置精度。 第一節(jié)第一節(jié) 機械加工精度概機械加工精度概 述述一、加工精度與加工誤差一、加工精度與加工誤差 加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度。度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。 理想幾何參數(shù)理想幾何參數(shù)表面表面絕對平

2、面、圓柱面等；絕對平面、圓柱面等；位置位置絕對平行、垂直、同絕對平行、垂直、同 軸等；軸等；尺寸尺寸位于公差帶中心位于公差帶中心。1.加工精度加工精度 加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數(shù)對加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，所以，加工誤差的大理想幾何參數(shù)的偏離程度，所以，加工誤差的大小反映了加工精度的高低。小反映了加工精度的高低。 實際加工時不可能也沒有必要把零件做得與理想零實際加工時不可能也沒有必要把零件做得與理想零件完全一致，而總會有一定的偏差，即加工誤差。只要件完全一致，而總會有一定的偏差，即加工誤差。只要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機器使用性能的要這些誤

3、差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機器使用性能的要求。求。2.加工誤差加工誤差二、尺寸、形狀和位置精度間的關(guān)系二、尺寸、形狀和位置精度間的關(guān)系 獨立原則是處理形位公差和尺寸公差關(guān)系的基本原獨立原則是處理形位公差和尺寸公差關(guān)系的基本原則，即尺寸精度和形位精度按照使用要求分別滿足；在則，即尺寸精度和形位精度按照使用要求分別滿足；在一般情況下，尺寸精度高，其形狀和位置精度也高；通一般情況下，尺寸精度高，其形狀和位置精度也高；通常，零件的形狀誤差約占相應尺寸公差的常，零件的形狀誤差約占相應尺寸公差的3050；位置誤差約為尺寸公差的位置誤差約為尺寸公差的6585。三、獲得加工精度的方法三、獲得加工精度的方法1.

4、獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法 試切法試切法 定尺寸刀具法定尺寸刀具法 調(diào)整法調(diào)整法 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 刀尖軌跡法刀尖軌跡法 成形刀具法成形刀具法 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 直接找正直接找正 劃線找正劃線找正 夾具定位夾具定位四、原始誤差四、原始誤差 由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各的誤差是工件產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱之為原始誤差。種誤差稱之為原始誤差。 原始誤差的種類原始誤差的

5、種類工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差工藝系統(tǒng)熱變形引起的誤差工件的殘余應力引起的誤差工件的殘余應力引起的誤差進給系統(tǒng)位移誤差等進給系統(tǒng)位移誤差等原始誤差是產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：原始誤差是產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)靜誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導軌誤差傳動鏈誤差一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成法刀具 試切法調(diào)整法外力作用點變化外力方向變化外力大小變化機床幾何誤差機床幾何誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差原理誤差原理誤差調(diào)整誤差調(diào)整誤差測量誤差測量誤差定位誤差定位誤差工藝系統(tǒng)動誤差工藝系統(tǒng)動誤差工藝系

6、統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應力變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應力變形刀具幾何誤差刀具幾何誤差夾具幾何誤差夾具幾何誤差機床熱變形工件熱變形刀具熱變形四、四、研究機械加工精度的方法研究機械加工精度的方法分析計算法統(tǒng)計分析法 是在掌握各種原始誤差對加工精是在掌握各種原始誤差對加工精度影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析工件加工度影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析工件加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一種或哪幾中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一種或哪幾種主要原始誤差所引起的，并找出原種主要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的影響關(guān)系，始誤差與加工誤差之間的影響關(guān)系，通過估算來確定工件加工誤差的大小，通過估算來確定工

7、件加工誤差的大小，再通過試驗測試來加以驗證。再通過試驗測試來加以驗證。 是對具體加工條件下得到的幾何是對具體加工條件下得到的幾何參數(shù)進行實際測量，然后運用數(shù)理統(tǒng)參數(shù)進行實際測量，然后運用數(shù)理統(tǒng)計學方法對這些測試數(shù)據(jù)進行分析處計學方法對這些測試數(shù)據(jù)進行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，進而控制加工質(zhì)量。進而控制加工質(zhì)量。 加工精度加工精度尺寸精度形狀精度位置精度 加工誤差加工誤差與理想零件的偏離加工精度的另一描述 工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)機床刀具夾具工件 原始誤差原始誤差工藝系統(tǒng)的誤差產(chǎn)生加工誤差的根源包括工藝系統(tǒng)靜誤差、動誤差分析計算法統(tǒng)計分析法 第二節(jié)第二節(jié)

8、影響加工精度的因素影響加工精度的因素一、原理誤差一、原理誤差 原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形運動或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。形運動或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。 例如滾齒用的齒輪滾刀，就有兩種誤差，一是為了制造方便，采例如滾齒用的齒輪滾刀，就有兩種誤差，一是為了制造方便，采用阿基米德蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造形誤差；用阿基米德蝸桿代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的刀刃齒廓近似造形誤差；二是由于滾刀切削刃數(shù)有限，切削是不連續(xù)的，因而滾切出的齒輪齒二是由于滾刀切削刃數(shù)有限，切削是不連續(xù)的，因而滾切出的齒輪齒形不是光滑的漸開

9、線，而是折線。形不是光滑的漸開線，而是折線。 成形車刀、成形銑刀也采用了近似的刀具輪廓。成形車刀、成形銑刀也采用了近似的刀具輪廓。 采用近似的成形運動和刀具刃形，不但可以簡化機床或刀具的結(jié)采用近似的成形運動和刀具刃形，不但可以簡化機床或刀具的結(jié)構(gòu)，而且能提高生產(chǎn)效率和加工的經(jīng)濟效益。構(gòu)，而且能提高生產(chǎn)效率和加工的經(jīng)濟效益。二、機床幾何誤差二、機床幾何誤差機床幾何誤差的來源機床幾何誤差的來源機床制造機床制造磨損磨損安裝安裝機床幾何誤差的組成機床幾何誤差的組成主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導軌誤差導軌誤差傳動鏈誤差傳動鏈誤差機床的幾何誤差組成機床的幾何誤差組成機床幾何誤差機床幾何誤差機床傳動鏈誤差機床傳

10、動鏈誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差機床導軌誤差機床導軌誤差軸向竄動徑向跳動角度擺動水平面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度前后導軌的平行度內(nèi)聯(lián)傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動誤差1、機床導軌誤差、機床導軌誤差 機床導軌是機床中確定某些主要部件相對位置的機床導軌是機床中確定某些主要部件相對位置的基準，也是某些主要部件的運動基準?；鶞剩彩悄承┲饕考倪\動基準。 機床導軌誤差的基本形式機床導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)的直線度前后導軌的平行度前后導軌的平行度（扭曲）（扭曲） 現(xiàn)以臥式車床為例，說明導軌誤差是怎樣影響工件現(xiàn)以臥式車床為例，說明導軌誤差是怎樣影響

11、工件的加工精度的。的加工精度的。（1）導軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響導軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響 當導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為當導軌在水平面內(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（圖半徑方向的誤差為（圖49）：）： R=y 由此可見：床身導軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，使工件由此可見：床身導軌在水平面內(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)生形狀誤差和尺寸誤差。在縱向截面和橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差和尺寸誤差。 當導軌向后凸出時，工件上產(chǎn)生鞍形加工誤差；當導軌向后凸出時，工件上產(chǎn)生鞍形加工誤差；當導軌向前凸出時，工件上產(chǎn)生鼓形加工誤差。當導軌向前凸出時，

12、工件上產(chǎn)生鼓形加工誤差。YYoDR水平面水平面導軌水平面內(nèi)直線度導軌水平面內(nèi)直線度圖圖49 導軌在水平面內(nèi)直線度誤差導軌在水平面內(nèi)直線度誤差垂直平面垂直平面導軌垂直面直線度導軌垂直面直線度ZdRZ圖圖410 導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差Rd/2 床身導軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差（圖床身導軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差（圖4-10），會引起會引起刀尖產(chǎn)生切向位移刀尖產(chǎn)生切向位移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）導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響導軌在垂直面內(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

13、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。由于此值完全可以忽略不計。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。 對平面磨床，龍門刨床對平面磨床，龍門刨床及銑床等，導軌在垂直面內(nèi)及銑床等，導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差會引起工件相的直線度誤差會引起工件相對于砂輪（刀具）產(chǎn)生法向?qū)τ谏拜啠ǖ毒撸┊a(chǎn)生法向位移，其誤差將直接反映到位移，其誤差將直接反映到被加工工件上，

14、造成形狀誤被加工工件上，造成形狀誤差（圖差（圖7-117-11）。）。 原始誤差引起工件相對于刀具產(chǎn)生相對位移，若原始誤差引起工件相對于刀具產(chǎn)生相對位移，若產(chǎn)生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對加工產(chǎn)生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對加工精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向（誤差非精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向（誤差非敏感方向）敏感方向） ，可忽略不計。，可忽略不計。結(jié)論：結(jié)論： 圖圖 龍門刨床導軌垂直面龍門刨床導軌垂直面 內(nèi)直線度誤差內(nèi)直線度誤差 1刨刀刨刀 2工件工件 3工作臺工作臺 4床身導軌床身導軌（3）前后）前后導軌平行度誤差的影響導軌平行度誤差的影響 床身前后導

15、軌有平行度誤差（扭曲）床身前后導軌有平行度誤差（扭曲）時，會使車床溜板在沿床身移動時發(fā)生時，會使車床溜板在沿床身移動時發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對工件產(chǎn)生偏移，偏斜，從而使刀尖相對工件產(chǎn)生偏移，使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。度）。 從圖從圖4-114-11可知，車床前后導軌扭曲的最終結(jié)果可知，車床前后導軌扭曲的最終結(jié)果反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差y y。從幾何從幾何關(guān)系中可得出：關(guān)系中可得出： yHyH/B/B 一般車床一般車床H2B/3H2B/3，外圓磨床外圓磨床HBHB，因此該項因此該項原始誤差對加工精度的影響很大

16、。原始誤差對加工精度的影響很大。圖圖411 車床導軌扭曲對工件形狀精度影響車床導軌扭曲對工件形狀精度影響2、機床主軸回轉(zhuǎn)誤差、機床主軸回轉(zhuǎn)誤差（1）機床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念）機床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念 主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均回轉(zhuǎn)軸線來代替）產(chǎn)生的偏移量。回轉(zhuǎn)軸線來代替）產(chǎn)生的偏移量。主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 軸向竄動軸向竄動 純徑向跳動純徑向跳動 純角度擺動純角度擺動 實際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實際實際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實際回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化

17、的，由上述三種運動所產(chǎn)生的位回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運動所產(chǎn)生的位移（即誤差）是一個瞬時值。移（即誤差）是一個瞬時值。 下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來說明主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響。說明主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響。車間車間所有機床，我們分為：所有機床，我們分為： 工件回轉(zhuǎn)類工件回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類誤差敏感方向不變加工時誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化（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主軸的純徑向跳動對車削和鏜削加工精度的影響主軸的純徑向跳動對車削和鏜削加工精度的影響鏜削加工：

18、鏜刀回轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn)鏜削加工：鏜刀回轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn) 假設(shè)由于主軸的純徑向跳動而使軸線在假設(shè)由于主軸的純徑向跳動而使軸線在y y坐標方向作簡諧坐標方向作簡諧運動（圖運動（圖4-44-4），其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，簡諧幅值為其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，簡諧幅值為A A； 則則: : Y Y = Acos = Acos （ tt） 且主軸中心偏移最大（等于且主軸中心偏移最大（等于A A）時，鏜刀尖正好通過水平時，鏜刀尖正好通過水平位置位置1 1處。處。 當鏜刀轉(zhuǎn)過一個當鏜刀轉(zhuǎn)過一個角時（位置角時（位置11），刀尖軌跡的水平分），刀尖軌跡的水平分量和垂直分量分別計算得：量和垂直分量分別計算得： y=Acos+Rc

19、os=(A+R)cos y=Acos+Rcos=(A+R)cos Z=Rsin Z=Rsin將上兩式平方相加得將上兩式平方相加得: : y y2 2/(A+R)/(A+R)2 2+Z+Z2 2/R/R2 2=1=1 表明此時鏜出的孔為橢圓形。表明此時鏜出的孔為橢圓形。AAROm11，AcosO234ORsin(A+R）cos圖圖44 鏜孔時純徑向跳動對加工精度的影響鏜孔時純徑向跳動對加工精度的影響車床加工：工件回轉(zhuǎn)，刀具移動車床加工：工件回轉(zhuǎn)，刀具移動 假設(shè)主軸軸線沿假設(shè)主軸軸線沿y軸作簡諧運動（圖軸作簡諧運動（圖4-5），在工件的在工件的1處（主軸中心偏移最大之處）切出的半徑比在工件的處（主

20、軸中心偏移最大之處）切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑小一個幅值處切出的半徑小一個幅值A(chǔ)；在工件的在工件的3處切出的半徑比處切出的半徑比在工件的在工件的2、4處切出的半徑大一個幅值處切出的半徑大一個幅值A(chǔ)。 這樣，上述四點工件的直徑都相等，其它各點直徑這樣，上述四點工件的直徑都相等，其它各點直徑誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個真圓。誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個真圓。 Y2+Z2=R2+A2Sin2 由此可見，主軸的純徑向跳動對車削加工工件的圓由此可見，主軸的純徑向跳動對車削加工工件的圓度影響很小。度影響很小。圖圖45 車削時純徑向跳動對加工精度的影響車削時純徑向跳動

21、對加工精度的影響軸向竄動對車、鏜削加工精度的影響軸向竄動對車、鏜削加工精度的影響 主軸的軸向竄動對內(nèi)、外圓的加工精度沒有主軸的軸向竄動對內(nèi)、外圓的加工精度沒有影響，但加工端面時，會使加工的端面與內(nèi)外圓影響，但加工端面時，會使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。軸線產(chǎn)生垂直度誤差。 主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動一次，使得切主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動一次，使得切出的端面產(chǎn)生平面度誤差（圖出的端面產(chǎn)生平面度誤差（圖4-6）。當加工螺紋）。當加工螺紋時，會產(chǎn)生螺距誤差。時，會產(chǎn)生螺距誤差。 圖圖46 主軸軸向竄動對端面加工精度的影響主軸軸向竄動對端面加工精度的影響 車削加工時工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差

22、很小，但軸車削加工時工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，但軸平面有圓柱度誤差（錐度）。平面有圓柱度誤差（錐度）。 車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體）車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體） 車端面：產(chǎn)生平面度誤差車端面：產(chǎn)生平面度誤差 鏜孔時，由于主軸的純角度擺動鏜孔時，由于主軸的純角度擺動 使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺導軌不平行，工作臺導軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，使鏜出的孔呈橢圓形，如圖如圖4-7所示。所示。 角度擺動對車、鏜削加工精度的影響角度擺動對車、鏜削加工精度的影響 主軸純角度擺動對加工精度的影響，取決于不同主軸純角度擺動對加工精度的影響，取決于不同的

23、加工內(nèi)容。的加工內(nèi)容。圖圖47 主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響（3）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）提高主軸的軸承精度。）提高主軸的軸承精度。2）減少機床主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響。）減少機床主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響。3）對滾動軸承進行預緊，以消除間隙。）對滾動軸承進行預緊，以消除間隙。4）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合的零件有關(guān)表面的加工精度。相配合的零件有關(guān)表面的加工精度。討論n鏜床上鏜孔時，工作臺進給（圖示），即工件直線進給運動，鏜桿旋轉(zhuǎn)運動。導軌在水平面、垂直面內(nèi)的直線度誤差對加工精

24、度有何影響？n答：孔徑?jīng)]有誤差，有圓柱度誤差。軸線不直。因為誤差敏感方向不斷變化。討論n若鏜桿進給，即鏜桿既旋轉(zhuǎn)又移動（圖示），導軌誤差對加工精度有無影響？n答：不會產(chǎn)生孔的形狀誤差，但會產(chǎn)生孔的位置誤差。討論n刨平面時，導軌誤差對加工精度有何影響？n答：產(chǎn)生加工表面的直線度誤差、平面度誤差。n若刨削剛性很差的薄板時，會產(chǎn)生何種加工誤差？n答：無形狀誤差，但有尺寸誤差。思考題n端銑時，若主軸回轉(zhuǎn)軸線與工件進給方向不垂直，會產(chǎn)生何種加工誤差？誤差大小？3、機床傳動鏈誤差、機床傳動鏈誤差 在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與工件之在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與工件之間有嚴格的傳動比要求。要滿

25、足這一要求，間有嚴格的傳動比要求。要滿足這一要求，機床內(nèi)聯(lián)機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈系傳動鏈的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。（1）機床傳動鏈誤差定義）機床傳動鏈誤差定義 指傳動鏈始末兩端指傳動鏈始末兩端執(zhí)行元件間相對運動的誤執(zhí)行元件間相對運動的誤差。差。（2）機床傳動鏈誤差描述）機床傳動鏈誤差描述 傳動鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。傳動鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。它的大小它的大小對車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）對車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會影響分度精度，造成加工表面的形齒輪等加工會影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。狀誤差

26、，如螺距精度、齒距精度等。 例如，車螺紋時，要求主軸與傳動絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定例如，車螺紋時，要求主軸與傳動絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示），即（圖示），即iTTiii iTzzzzzzzzS432186427531Z1Z2（3）驅(qū)動絲杠誤差的產(chǎn)生）驅(qū)動絲杠誤差的產(chǎn)生2112zzi1122i12 圖圖 車螺紋的傳動誤差示意圖車螺紋的傳動誤差示意圖S工件導程；工件導程；T絲杠導程；絲杠導程；Z1Z8各齒輪齒數(shù)各齒輪齒數(shù)若齒輪若齒輪Z1有轉(zhuǎn)角誤差有轉(zhuǎn)角誤差1，造成造成Z2的轉(zhuǎn)角誤差為：的轉(zhuǎn)角誤差為：12i121Z1 1 1n=i1n1Z2 2 2n=i2n2Zn n nn=innn在任一時刻，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差

27、反映到絲杠的總誤差為：在任一時刻，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差反映到絲杠的總誤差為：njjnjnnnni121傳到絲杠上的轉(zhuǎn)角誤差為傳到絲杠上的轉(zhuǎn)角誤差為1n，即：即：（3）減少傳動鏈誤差的措施）減少傳動鏈誤差的措施1）盡量縮短傳動鏈。）盡量縮短傳動鏈。 2）提高傳動件的制造和安裝精度，尤其是末端）提高傳動件的制造和安裝精度，尤其是末端零件的精度。零件的精度。 3）盡可能采用降速運動，且傳動比最小的一級）盡可能采用降速運動，且傳動比最小的一級傳動件應在最后。傳動件應在最后。 4）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。 5）采用誤差校正機構(gòu)）采用誤差校正機構(gòu)圖圖 絲杠加工誤差校正裝置絲杠加工

28、誤差校正裝置1工件工件 2螺母螺母 3母絲杠母絲杠 4杠桿杠桿 5校正尺校正尺 6觸頭觸頭 7校正曲線校正曲線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，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

29、齒輪加工精度三、工藝系統(tǒng)其它幾何誤差三、工藝系統(tǒng)其它幾何誤差圖例圖例 車刀的尺寸磨損車刀的尺寸磨損圖例圖例 車刀磨損過程車刀磨損過程 夾具的誤差主要是指：夾具的誤差主要是指：1）定位元件、刀具導向元件、分度機構(gòu)、夾具體）定位元件、刀具導向元件、分度機構(gòu)、夾具體等零件的制造誤差。等零件的制造誤差。2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對尺）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對尺寸誤差。寸誤差。3）夾具在使用過程中工作表面的磨損。（圖例）夾具在使用過程中工作表面的磨損。（圖例） 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。2、夾具誤差和工件安裝誤差、夾具誤差和工

30、件安裝誤差圖例圖例 鉆孔夾具誤差對加工精度的影響鉆孔夾具誤差對加工精度的影響3、測量誤差、測量誤差（1）量具、量儀和測量方法本身的誤差）量具、量儀和測量方法本身的誤差（2）環(huán)境條件的影響（溫度、振動等）環(huán)境條件的影響（溫度、振動等）（3）測量人員主觀因素的影響（視力、測量）測量人員主觀因素的影響（視力、測量 力大小等）力大小等）（4）正確選擇和使用量具，以保證測量精度）正確選擇和使用量具，以保證測量精度4、調(diào)整誤差調(diào)整誤差試切法調(diào)整試切法調(diào)整定程機構(gòu)調(diào)整定程機構(gòu)調(diào)整樣板、樣件調(diào)整樣板、樣件調(diào)整夾具安裝調(diào)整夾具安裝調(diào)整 大批量生產(chǎn)時常采用行程擋塊、靠模、凸輪作為定程機構(gòu)，其制造精度和調(diào)整精度產(chǎn)生

31、調(diào)整誤差樣件、樣板的制造精度和安裝精度、對刀精度產(chǎn)生調(diào)整誤差測量誤差進給機構(gòu)位移誤差（爬行現(xiàn)象）加工余量的影響（余量很小時，刀刃打滑） 影響工件在機床上占有正確的加工位置5、工藝系、工藝系統(tǒng)磨損引統(tǒng)磨損引起的誤差起的誤差 磨損破壞了成形運動，改變了工件與磨損破壞了成形運動，改變了工件與刀具的相對位置和速比，產(chǎn)生加工誤差刀具的相對位置和速比，產(chǎn)生加工誤差 刀具磨損嚴重影響工件的刀具磨損嚴重影響工件的形狀精度、尺寸精度形狀精度、尺寸精度工藝系統(tǒng)：工藝系統(tǒng)：機床、夾具、機床、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、重力產(chǎn)生加工誤差產(chǎn)生

32、加工誤差（舉例）（舉例）破壞了刀具、工破壞了刀具、工件間相對位置件間相對位置四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象圖圖 受力變形對工件精度的影響受力變形對工件精度的影響 a) 車長軸車長軸 b） 磨內(nèi)孔磨內(nèi)孔 由此看來，為了保證和提高工件的加工精度，就由此看來，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。部分的變形。（一）工藝系統(tǒng)的剛度（一）工藝系統(tǒng)的剛度 工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為：工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為

33、： 背向力背向力Fp （舊標準中為徑向切削分力舊標準中為徑向切削分力Fy）與工藝系統(tǒng)在該方向與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形上的變形yxt的比值，即的比值，即kxt=Fp/yxt 注意：注意：這里變形這里變形yxt是總切削力的三個分力是總切削力的三個分力Fc、Fp、Ff（舊標準舊標準中為中為Fz、Fy、Fx）綜合作用的結(jié)果。綜合作用的結(jié)果。 1. 工藝系統(tǒng)剛度的概念工藝系統(tǒng)剛度的概念負負 剛剛 度度 現(xiàn)現(xiàn) 象象 若出現(xiàn)變形方向與若出現(xiàn)變形方向與Fp方向不一致的情況，如方向不一致的情況，如Fp與與yxt方方向相反，工藝系統(tǒng)就處于負剛度狀態(tài)。向相反，工藝系統(tǒng)就處于負剛度狀態(tài)。 刀架系統(tǒng)在刀架系統(tǒng)在Fp力

34、作用下引起力作用下引起同向變形同向變形y（圖圖7-15a）；）；在在Fc力作用下引起的變形力作用下引起的變形y與與Fp方向相反（圖方向相反（圖7-15b）。）。 負剛度現(xiàn)象對保證加工質(zhì)量是不利的，此時車刀的刀負剛度現(xiàn)象對保證加工質(zhì)量是不利的，此時車刀的刀尖將扎入工件（扎刀）的外圓表面，引起刀具的破損和振尖將扎入工件（扎刀）的外圓表面，引起刀具的破損和振動，應盡量避免。動，應盡量避免。 圖圖 車削加工中的負剛度現(xiàn)象車削加工中的負剛度現(xiàn)象2、系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度、系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度 工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定的。工藝系統(tǒng)的總變形量為：

35、的。工藝系統(tǒng)的總變形量為： yxt= yjc+ydj+yjj+ygjkxt=Fp/yxt, kjc= Fp/yjc ， kdj= Fp/ydj , kjj= Fp/yjj， kgj= Fp/ygj 工藝系統(tǒng)剛度的一般式為：工藝系統(tǒng)剛度的一般式為： kxt= 1/(1/kjc+1/ kdj+1/ kj+1/ kgj) （4 - 7） 若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度（即環(huán)節(jié)剛度），若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度（即環(huán)節(jié)剛度），就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。3. 機床部件剛度特點機床部件剛度特點 機床結(jié)構(gòu)復雜，組成的零部件多，各零部機床結(jié)構(gòu)復雜，組成的零部件多，各零部件之間有不

36、同的聯(lián)接和運動方式，因而機床部件之間有不同的聯(lián)接和運動方式，因而機床部件的剛度問題就比較復雜。它的計算至今還沒件的剛度問題就比較復雜。它的計算至今還沒有合適的方法，需要通過實驗來測定。有合適的方法，需要通過實驗來測定。 下圖為單向加載時車床剛度測定示意圖。下圖為單向加載時車床剛度測定示意圖。主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表2、3和和6讀出。讀出。 這種方法測得的這種方法測得的y方向位移是背向力方向位移是背向力Fp作用作用下引起的變形。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、6千分表千分表 4測力環(huán)測力環(huán)

37、 5螺旋加力器螺旋加力器 圖圖415 車床刀架部件的剛度曲線車床刀架部件的剛度曲線 一次加載一次加載 二次加載二次加載 三次加載三次加載（1）機床部件剛度的特點）機床部件剛度的特點1） 背向力背向力Fp與刀架變形與刀架變形ydj不是線性關(guān)系。不是線性關(guān)系。2） 加載曲線與卸載曲線不重合。加載曲線與卸載曲線不重合。3） 加載曲線與卸載曲線不封閉（卸載后加載曲線與卸載曲線不封閉（卸載后 由于存在殘余變形，曲線回不到原點）。由于存在殘余變形，曲線回不到原點）。4）部件的實際剛度遠比按實體結(jié)構(gòu)的估計）部件的實際剛度遠比按實體結(jié)構(gòu)的估計 值小。值小。 圖圖4-15是以是以Fp為縱坐標，刀架變形為縱坐標，

38、刀架變形ydj為橫坐標的某車為橫坐標的某車床刀架部件的剛度實測曲線。實驗中進行了三次加載床刀架部件的剛度實測曲線。實驗中進行了三次加載卸卸載循環(huán)，由圖可以看出，機床部件的剛度曲線有以下特點載循環(huán)，由圖可以看出，機床部件的剛度曲線有以下特點：（2）影響機床部件剛度的因素）影響機床部件剛度的因素 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（圖416） 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)合面間的接觸情況圖圖 表面接觸變形與壓強的關(guān)系表面接觸變形與壓強的關(guān)系圖圖416 機床部件剛

39、度的薄弱環(huán)節(jié)機床部件剛度的薄弱環(huán)節(jié) a) 溜板中的楔鐵溜板中的楔鐵 b) 軸承套軸承套（二）工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響（二）工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響1、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)材料力學的撓度計算公式，其切削點根據(jù)材料力學的撓度計算公式，其切削點工件的變形量為：（在兩頂尖間車細長軸）工件的變形量為：（在兩頂尖間車細長軸） yw=Fp(L-x)2x2/3E I L (4-18) 從上式的計算結(jié)果和車削的實際情況都可從上式的計算結(jié)果和車削的實際情況都可證實，切削后的工件呈鼓形，其最大直徑在通證實，切削后的工件呈鼓形，其最大直徑在通過軸線中

40、點的橫截面內(nèi)。過軸線中點的橫截面內(nèi)。1） 工件的剛度及其變形工件的剛度及其變形nyw=Fp(L-x)2x2/3E I LnL工件的長度工件的長度(mm)nE材料的彈性模數(shù)材料的彈性模數(shù)N/mm2nI工件斷面的慣性距工件斷面的慣性距2） 工件短而粗工件短而粗 即此時工藝系即此時工藝系統(tǒng)剛度主要取決統(tǒng)剛度主要取決于機床剛度于機床剛度 當?shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢卯數(shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢?C時（圖示），工藝系統(tǒng)的總變形時（圖示），工藝系統(tǒng)的總變形 y系統(tǒng)系統(tǒng)為：為： yxtyx+y刀架刀架 通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點處的變形量為通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點處的變形量為: y系統(tǒng)=Fp1/k

41、刀+1/k頭(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2 (4-16) 可以看出可以看出 : y系統(tǒng)系統(tǒng) =f(x)，是一個二次拋物線方程，變形大小隨刀具是一個二次拋物線方程，變形大小隨刀具在在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（圖使車出的工件呈拋物線形狀（圖420）。）。圖圖419 工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化圖圖420 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)的總變形量為綜合上述兩種情況

42、，工藝系統(tǒng)的總變形量為式（式（4-16）和式（）和式（4-18）的疊加）的疊加 Y系統(tǒng)系統(tǒng)=Fp1/k刀架刀架+1/k頭頭(L-x/x)2+1/k尾尾(x/L)2 +(L-x)2x2/3EIL工藝系統(tǒng)的剛度為工藝系統(tǒng)的剛度為Kxt=Fp/yxt=1/ 1/k刀架刀架+1/k頭頭(L-x/x)2+1/k尾尾(x/L)2 +(L-x)2x2/3EIL可以看出可以看出 Kxt=f(x) 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。2、切削力、切削力 大小變化引起的加工誤差（誤差復映

43、）大小變化引起的加工誤差（誤差復映） 在加工過程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，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)生加工誤差。而產(chǎn)生加工誤差。 以車削短圓柱工件外圓為例，如圖以車削短圓柱工件外圓為例，如圖4-18所示。所示。由于毛坯存在的圓度誤差由于毛坯存在的圓度誤差m=ap1-ap2引起了工件產(chǎn)生圓度誤差引起了工件產(chǎn)生圓度誤差w=y1 -y2 且且m越大，越大，w越大，這種由于工藝系統(tǒng)受力變形的變越大，這種由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化而使毛坯橢圓形狀誤差復映到加工后工件表

44、面的現(xiàn)象稱化而使毛坯橢圓形狀誤差復映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱為為“誤差復映誤差復映”。圖圖418 毛坯形狀誤差復映毛坯形狀誤差復映 增加走刀次數(shù)增加走刀次數(shù),可減小誤差復映可減小誤差復映,提高加工精度提高加工精度,但生產(chǎn)但生產(chǎn)率降率降 低了。低了。 提高工藝系統(tǒng)剛度，對減小誤差復映系數(shù)具有重要意提高工藝系統(tǒng)剛度，對減小誤差復映系數(shù)具有重要意義。義。 毛坯的各種形狀誤差毛坯的各種形狀誤差（圓度、圓柱度、同軸度、平面（圓度、圓柱度、同軸度、平面度等）都會以一定的復映系數(shù)，復映成工件的加工誤差。度等）都會以一定的復映系數(shù)，復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

45、引起背向力的有變化，同樣會引起背向力的變化，產(chǎn)生加工誤差，分析方法同誤差復映規(guī)律。變化，產(chǎn)生加工誤差，分析方法同誤差復映規(guī)律。討論：討論： 在車床或磨床類機床上加工軸類零件時，常用單爪撥在車床或磨床類機床上加工軸類零件時，常用單爪撥盤帶動工件旋轉(zhuǎn)，如圖盤帶動工件旋轉(zhuǎn)，如圖4-21所示。所示。3、切削過程中受力方向變化引起的加工誤差、切削過程中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 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)生加工誤差。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)生加工誤差。圖圖421 單爪撥盤傳動下工件的受力分析單爪

46、撥盤傳動下工件的受力分析圖圖422 單爪撥盤傳動下工件的變形分析單爪撥盤傳動下工件的變形分析O工件幾何軸心O工件的平均回轉(zhuǎn)軸心（受切削力的影響）O工件的瞬時回轉(zhuǎn)軸心（受傳動力的作用）實際工件軸心線，以后頂尖為頂點，在空間做圓錐回轉(zhuǎn)運動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)中有不平衡的高在高速切削時，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。它和傳動速旋轉(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，引起力一樣，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動，故理工件幾何軸線作上述相同形式的

47、擺角運動，故理論上講也不會造成工件園度誤差。但是要注意的論上講也不會造成工件園度誤差。但是要注意的是當不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時，車床主是當不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時，車床主軸軸頸和軸承內(nèi)孔表面的接觸點就會不斷地變化，軸軸頸和軸承內(nèi)孔表面的接觸點就會不斷地變化，軸承孔園度誤差將傳給工件的回轉(zhuǎn)軸心。軸承孔園度誤差將傳給工件的回轉(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，必要時亦可適當必要時亦可適當降低主軸轉(zhuǎn)速，降低主軸轉(zhuǎn)速，以減小離心力的以減小離心力的影響影響。 4、工藝系統(tǒng)其它外力作用引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)其它外力作用引起的加工誤差1）由

48、于）由于機床部件或工件本身重量以及它們在移機床部件或工件本身重量以及它們在移動中位置變化而引起的加工誤差（圖）動中位置變化而引起的加工誤差（圖） 2）由于夾緊力）由于夾緊力引起的加工誤差（圖引起的加工誤差（圖4-23） 圖圖 機床部件自重引起的橫梁變形機床部件自重引起的橫梁變形 圖圖423 套筒夾緊變形誤差套筒夾緊變形誤差 工件工件 開口過渡環(huán)開口過渡環(huán) 圖圖424 薄片工件的磨削薄片工件的磨削毛坯翹曲毛坯翹曲 b) 電磁工件臺吸緊電磁工件臺吸緊 c) 磨后松開，工件翹曲磨后松開，工件翹曲a)d) 磨削凸面磨削凸面 e) 磨削凹面磨削凹面 f) 磨后松開，工件平直磨后松開，工件平直通過提高導軌

49、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。預加載荷，也可增大接觸剛度加工細長軸時，采用中心架或跟刀架來提高工件的剛度。采用導套、導桿等輔助支承來加強刀架的剛度。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 采用塑料滑動導軌，其摩擦特性好，有效防止低速爬行，運行平穩(wěn)，定位精度高，具有良好的耐磨性、減振性和工藝性。此外，還有滾動導軌和靜壓導軌。（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）減少摩擦防止微量進擦防止微量進給

50、時的給時的“爬行爬行”五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（5）合理使）合理使 用機床用機床（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)移或補償彈性變形補償彈性變形（8）減少工）減少工藝系統(tǒng)受力變藝系統(tǒng)受力變形形五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差（一）概（一）概 述述 工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應的熱變形，從而破壞工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產(chǎn)生相應的熱變形，從而破壞工件與刀具間正確的相對位置，造成加工誤差。工件與刀具間正確的相對位置，造成加工誤差。 據(jù)統(tǒng)計，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的據(jù)統(tǒng)計，由

51、于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的40%70%。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴重地影響加工精度，而且還。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴重地影響加工精度，而且還影響加工效率的提高。影響加工效率的提高。 實現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進行補償，全靠機床實現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進行補償，全靠機床自動控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。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械加工技術(shù)發(fā)展的一個重大研工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機械加工技術(shù)發(fā)展的一個重大研究課題。究課題。 1. 工藝系統(tǒng)的熱源工藝系統(tǒng)的熱源電機、軸承、齒輪、油泵等工件、刀具、切屑、切削液氣溫、室溫

52、變化、熱、冷風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、體溫等 2. 工藝系統(tǒng)的熱平衡工藝系統(tǒng)的熱平衡 工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度會逐漸工藝系統(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升高。同時，它們也通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。發(fā)熱量。 熱熱 平平 衡衡 當單位時間內(nèi)傳入和散發(fā)當單位時間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達到了熱平衡狀態(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)的熱變形也就達到某種程度的穩(wěn)定。達到某種程度的穩(wěn)定。 不穩(wěn)態(tài)溫度場不穩(wěn)態(tài)

53、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的溫度分布稱為溫度場, T=f( x , y, z ,t )當物體未達熱平衡時，各點溫度不僅是坐標位置的函數(shù)，也是時間的函數(shù)。這種溫度場稱為不穩(wěn)態(tài)溫度場物體達到熱平衡后，各點溫度將不再隨時間而變化，只是其坐標位置的函數(shù)。這種溫度場稱為穩(wěn)態(tài)溫度場 機床在開始工作的一段時間內(nèi)，其機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。漸趨于穩(wěn)定，其精度也比較穩(wěn)定。 因此，因此，精密加工應在熱平衡狀態(tài)下

54、精密加工應在熱平衡狀態(tài)下進行（恒溫車間）。進行（恒溫車間）。在生產(chǎn)中，必須注意在生產(chǎn)中，必須注意:（二）機床熱變形對加工精度的影響（二）機床熱變形對加工精度的影響 機床熱變形會使機床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響機床熱變形會使機床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響加工精度，其中主軸部件、床身、導軌、立柱、工作臺等加工精度，其中主軸部件、床身、導軌、立柱、工作臺等部件的熱變形，對加工精度影響最大。部件的熱變形，對加工精度影響最大。 各類機床其結(jié)構(gòu)、工作條件及熱源形式均不相同，因此各類機床其結(jié)構(gòu)、工作條件及熱源形式均不相同，因此機床各部件的溫升和熱變形情況是不一樣的。機床各部件的溫升和熱變形情況是不一樣的

55、。車、銑、鉆、鏜類機床車、銑、鉆、鏜類機床主軸箱中的齒輪、主軸箱中的齒輪、軸承摩擦發(fā)熱、軸承摩擦發(fā)熱、潤滑油發(fā)熱。潤滑油發(fā)熱。（圖）（圖）機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形對加工精度的影響a)車床受熱變形形態(tài)車床受熱變形形態(tài) b）溫升與熱變形）溫升與熱變形機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形對加工精度的影響立式銑床受熱變形形態(tài)立式銑床受熱變形形態(tài)機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形對加工精度的影響外圓磨床受熱變形形態(tài)外圓磨床受熱變形形態(tài)機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形對加工精度的影響導軌磨床受熱變形形態(tài)導軌磨床受熱變形形態(tài)n在工藝系統(tǒng)熱變形中，機床熱變形最為復在工藝系統(tǒng)熱變形中，機床熱變

56、形最為復雜，工件、刀具的熱變形相對來說要簡單雜，工件、刀具的熱變形相對來說要簡單一些一些n使工件產(chǎn)生熱變形的熱源，主要是使工件產(chǎn)生熱變形的熱源，主要是切削熱切削熱。 對于精密零件，周圍對于精密零件，周圍環(huán)境溫度環(huán)境溫度和局部受到和局部受到日光等日光等外部熱源外部熱源的輻射熱也不容忽視。的輻射熱也不容忽視。（三）工件熱變形對加工精度的影響（三）工件熱變形對加工精度的影響 （三）工件熱變形對加工精度的影響（三）工件熱變形對加工精度的影響 （三）工件熱變形對加工精度的影響（三）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 對于一些形狀簡單、對稱的零件，如軸、套筒等，加工時（如車對于一些形

57、狀簡單、對稱的零件，如軸、套筒等，加工時（如車削、磨削）切削熱能較均勻地傳入工件，工件熱變形量可按下式估算：削、磨削）切削熱能較均勻地傳入工件，工件熱變形量可按下式估算： L=Lt式中式中 工件材料的熱膨脹系數(shù)，單位為工件材料的熱膨脹系數(shù)，單位為1/； L工件在熱變形方向的尺寸，單位為工件在熱變形方向的尺寸，單位為mm； t工件溫升，單位為工件溫升，單位為。均勻熱變形對工件加工精度要求的影響均勻熱變形對工件加工精度要求的影響n加工盤類和長度較短的銷軸、套類零件時，由于加工盤類和長度較短的銷軸、套類零件時，由于走刀行程很短，可以忽略走刀行程很短，可以忽略n車削較長工件時，由于溫升逐漸增加，工件直

58、徑車削較長工件時，由于溫升逐漸增加，工件直徑隨之逐漸脹大，因而車刀的背吃刀量將隨走刀而隨之逐漸脹大，因而車刀的背吃刀量將隨走刀而逐漸增大，工件冷卻收縮后外圓表面就會產(chǎn)生圓逐漸增大，工件冷卻收縮后外圓表面就會產(chǎn)生圓柱度誤差柱度誤差n當工件以兩頂尖定位，工件受熱伸長時，如果頂當工件以兩頂尖定位，工件受熱伸長時，如果頂尖不能軸向位移，則工件受頂尖的壓力將產(chǎn)生彎尖不能軸向位移，則工件受頂尖的壓力將產(chǎn)生彎曲變形，對加工精度產(chǎn)生影響。宜采用彈性或液曲變形，對加工精度產(chǎn)生影響。宜采用彈性或液壓尾頂尖。壓尾頂尖。實實 例例 在精密絲桿加工中，工件的在精密絲桿加工中，工件的熱伸長會產(chǎn)生螺距的累積誤差。熱伸長會產(chǎn)

59、生螺距的累積誤差。在較長的軸類零件加工中，在較長的軸類零件加工中，將出現(xiàn)錐度誤差。將出現(xiàn)錐度誤差。 例如：在磨削例如：在磨削400mm長的絲杠螺紋時，每磨長的絲杠螺紋時，每磨一次溫度升高一次溫度升高1，則被磨絲杠將伸長，則被磨絲杠將伸長L=1.1710-54001=0.0047mm 而而5級絲杠的螺距累積誤差在級絲杠的螺距累積誤差在400mm長度上長度上不允許超過不允許超過5m左右。左右。 因此，因此，熱變形對工件加工精度影響很大熱變形對工件加工精度影響很大,主要主要表現(xiàn)在零件的加工尺寸誤差。表現(xiàn)在零件的加工尺寸誤差。2. 工件不均勻受熱工件不均勻受熱 在刨削、銑削、磨削加工平面時，工件單面受

60、熱，上在刨削、銑削、磨削加工平面時，工件單面受熱，上下平面間產(chǎn)生溫差，導致工件向上凸起，凸起部分被工具下平面間產(chǎn)生溫差，導致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產(chǎn)生了中凹，切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產(chǎn)生了中凹，造成了造成了幾何形狀誤差。幾何形狀誤差。 工件凸起量工件凸起量 f 可按圖例所示圖形進可按圖例所示圖形進行估算。由于中心角行估算。由于中心角很小，其中性層很小，其中性層的長度可近似認為等于原長的長度可近似認為等于原長L，則則 f =L/2 tan(/4）L/8 且且 （R+H）-R =tL = tL/H 所以所以 f tL2/8H圖例圖例 薄板磨削時的彎曲變