機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)--第5章

1、1第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械加工精度的基本概念機(jī)械加工精度的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 影響加工精度的因素及其分析影響加工精度的因素及其分析第三節(jié)第三節(jié) 加工誤差的綜合分析加工誤差的綜合分析第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械加工表面質(zhì)量機(jī)械加工表面質(zhì)量第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械加工工程中振動(dòng)的基本概念機(jī)械加工工程中振動(dòng)的基本概念2尺寸精度尺寸精度形狀精度形狀精度位置精度位置精度（通常形狀誤差限制在位置公差內(nèi)，位（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)）置公差限制在尺寸公差內(nèi)）表面粗糙度表面粗糙度波度波度紋理方向紋理方向傷痕傷痕加工精度加工精度表面質(zhì)量表面質(zhì)量表面幾何形狀精度表面幾何形狀精度表面缺陷層表面缺陷層表層加

2、工硬化表層加工硬化表層金相組織變化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力表層殘余應(yīng)力加工質(zhì)量加工質(zhì)量3一、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(shí)際幾何參數(shù)加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與圖樣（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與圖樣規(guī)定的理想零件的幾何參數(shù)的符合程度。規(guī)定的理想零件的幾何參數(shù)的符合程度。符合程符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。度越高，加工精度就越高。反之，越低。 零件的形狀公差和位置公差一般應(yīng)為相應(yīng)尺寸公差的零件的形狀公差和位置公差一般應(yīng)為相應(yīng)尺寸公差的1/31/31/21/2左右，在同一要素上給出的形狀公差

3、值應(yīng)小于位置公差值。左右，在同一要素上給出的形狀公差值應(yīng)小于位置公差值。 加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)加工誤差是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)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。4二、加工經(jīng)濟(jì)精度二、加工經(jīng)濟(jì)精度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 加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常生產(chǎn)條件下（采用符合質(zhì)量加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常生產(chǎn)條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，不延長(zhǎng)加標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人，不延長(zhǎng)加工時(shí)間）所能保證的加工精度，如圖中

4、之工時(shí)間）所能保證的加工精度，如圖中之ABAB范圍。范圍。5定尺寸刀具加工定尺寸刀具加工試切法切削軸試切法切削軸三、零件獲得加工精度的方法三、零件獲得加工精度的方法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(dòng)控制法自動(dòng)控制法6獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法 軌跡法軌跡法 成形刀具法成形刀具法 展成法展成法獲得位置精度的方法獲得位置精度的方法 直接裝夾法直接裝夾法 找正裝夾法找正裝夾法 夾具裝夾法夾具裝夾法7 在機(jī)械加工時(shí)，機(jī)床、夾具、刀具和工件就構(gòu)成在機(jī)械加工時(shí)，機(jī)床、夾具、刀具和工件就構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)中的誤差是造成零件加工

5、一個(gè)完整的系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)中的誤差是造成零件加工誤差的根源，故稱為原始誤差。誤差的根源，故稱為原始誤差。例：活塞加工中例：活塞加工中以止口定位、頂以止口定位、頂部夾緊的精鏜銷部夾緊的精鏜銷孔工序的加工過孔工序的加工過程，分析影響工程，分析影響工件和刀具間相互件和刀具間相互位置的種種因素位置的種種因素。1-1-對(duì)刀誤差；對(duì)刀誤差；2-2-夾緊誤差；夾緊誤差；3-3-定位誤差；定位誤差；4-4-導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差8工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)原原始始誤誤差差工藝系統(tǒng)原始工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關(guān)的原狀態(tài)有關(guān)的原始誤差始誤差( (工藝系工藝系統(tǒng)靜誤差統(tǒng)靜誤差) )與工藝過程有與工藝過程有關(guān)的原始誤差關(guān)的原始誤差( (工藝

6、系統(tǒng)動(dòng)誤工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差差) )原理誤差原理誤差定位誤差定位誤差調(diào)整誤差調(diào)整誤差刀具誤差刀具誤差?yuàn)A具誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床誤差機(jī)床誤差工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受熱變形工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損刀具磨損測(cè)量誤差測(cè)量誤差工件殘余應(yīng)力引起的變形工件殘余應(yīng)力引起的變形主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差傳動(dòng)誤差傳動(dòng)誤差9一、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、近原理誤差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的誤差。似的成形運(yùn)動(dòng)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，例如滾齒用的齒輪滾刀，

7、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；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形不是光滑的漸開線，而是折線。的齒輪齒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(yùn)動(dòng)和刀具刃形，不但可以簡(jiǎn)化機(jī)床或刀具的采用近似的成形運(yùn)動(dòng)和刀具刃形，不但可以簡(jiǎn)化機(jī)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(jì)效益。結(jié)構(gòu)，而且能提高生產(chǎn)效

8、率和加工的經(jīng)濟(jì)效益。10機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差 機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床中確定某些主要部件相對(duì)位置的機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床中確定某些主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)，也是某些主要部件的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)，也是某些主要部件的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)。 機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式垂直面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度水平面內(nèi)的直線度水平面內(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)以臥式車床為例，說明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件現(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。的加工精度的。二、機(jī)床幾何誤差二、機(jī)床幾何誤差11 床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差如圖示，會(huì)引起刀尖產(chǎn)生床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差如

9、圖示，會(huì)引起刀尖產(chǎn)生切向位移切向位移z z，造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差，造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差R R為：為：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222)(RRRZ DRRzz222 12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 y時(shí)時(shí), ,引起工件在半徑方向引起工件在半徑方向的誤差為：的誤差為：R R= = y ymmDmmzy40;1 . 0 mmR00025. 0401 . 02 RmmR 4001 . 0假設(shè)：則：13 對(duì)平面磨床，龍門刨床對(duì)平面磨床，龍門刨床及銑床等，導(dǎo)軌

10、在垂直面內(nèi)及銑床等，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差會(huì)引起工件相的直線度誤差會(huì)引起工件相對(duì)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，造成形狀誤被加工工件上，造成形狀誤差（圖）。差（圖）。 原始誤差引起工件相對(duì)于刀具產(chǎn)生相對(duì)位移，若原始誤差引起工件相對(duì)于刀具產(chǎn)生相對(duì)位移，若產(chǎn)生在加工表面法向方向產(chǎn)生在加工表面法向方向Y Y（誤差敏感方向），對(duì)加工（誤差敏感方向），對(duì)加工精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向Z Z（誤差非（誤差非敏感方向）敏感方向） ，可忽略不計(jì)。，可忽略不計(jì)。 龍門刨床導(dǎo)軌垂直面內(nèi)

11、直線度誤差龍門刨床導(dǎo)軌垂直面內(nèi)直線度誤差 1刨刀刨刀 2工件工件 3工作臺(tái)工作臺(tái) 4床身導(dǎo)軌床身導(dǎo)軌14前后導(dǎo)軌平行度誤差的影響前后導(dǎo)軌平行度誤差的影響 從圖可知，車床前后從圖可知，車床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果反映導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果反映在工件上，于是產(chǎn)生了加在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差工誤差y y。從幾何關(guān)系中。從幾何關(guān)系中可得出：可得出： y:Hy:H:A:A即即 yHyH/A/A 一般車床一般車床H2A/3H2A/3，外，外圓磨床圓磨床HAHA，因此該項(xiàng)原，因此該項(xiàng)原始誤差對(duì)加工精度的影響始誤差對(duì)加工精度的影響很大。很大。15機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式主軸回轉(zhuǎn)誤差

12、的基本形式16 工件回轉(zhuǎn)類工件回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類誤差敏感誤差敏感方向不變方向不變加工時(shí)誤差敏感加工時(shí)誤差敏感方向和切削力方方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化不斷變化下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來說明主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(duì)加工精度的影響。軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響。機(jī)床機(jī)床17車削時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響車削時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響 車床加工：工件回轉(zhuǎn)，刀車床加工：工件回轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng)。具移動(dòng)。假設(shè)主軸軸線沿假設(shè)主軸軸線沿y軸軸作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在工件的作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在工件的1處處（主軸中心偏移最大之處）切（主軸中心偏移最大之處）

13、切出的半徑比在工件的出的半徑比在工件的2、4處切處切出的半徑小一個(gè)幅值出的半徑小一個(gè)幅值A(chǔ)；在工；在工件的件的3處切出的半徑比在工件處切出的半徑比在工件的的2、4處切出的半徑大一個(gè)幅處切出的半徑大一個(gè)幅值值A(chǔ)。這樣上述四點(diǎn)工件的直。這樣上述四點(diǎn)工件的直徑都相等，其它各點(diǎn)直徑誤差徑都相等，其它各點(diǎn)直徑誤差也很小，所以車削出的工件表也很小，所以車削出的工件表面接近于一個(gè)真圓。面接近于一個(gè)真圓。 由此可見，主軸純徑向跳動(dòng)對(duì)車削加工工件的圓度影響很小。由此可見，主軸純徑向跳動(dòng)對(duì)車削加工工件的圓度影響很小。主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響18鏜孔時(shí)純徑

14、向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響鏜孔時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響 Y=Acos+Rcos Y=Acos+Rcos=(A+R)cos; Z=Rsin;=(A+R)cos; 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(shí)鏜出的孔為橢圓形。表明此時(shí)鏜出的孔為橢圓形。 鏜削加工：鏜刀回鏜削加工：鏜刀回轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn)。假設(shè)由假設(shè)由于主軸純徑向跳動(dòng)而使于主軸純徑向跳動(dòng)而使軸線在軸線在y y坐標(biāo)方向作簡(jiǎn)諧坐標(biāo)方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，簡(jiǎn)諧幅值為速相同，簡(jiǎn)諧幅值為A A； 則則:Y

15、 = Acos(:Y = Acos(tt) )當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過一個(gè)當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過一個(gè)角時(shí)角時(shí)（位置（位置11），刀尖軌跡），刀尖軌跡的水平分量和垂直分量的水平分量和垂直分量分別計(jì)算得：分別計(jì)算得：19 產(chǎn)生徑向圓跳動(dòng)誤差的主要原因有：主軸支承軸頸的圓度誤差、產(chǎn)生徑向圓跳動(dòng)誤差的主要原因有：主軸支承軸頸的圓度誤差、軸承工作表面的圓度誤差等、軸承孔之間的同軸度誤差。若機(jī)床主軸承工作表面的圓度誤差等、軸承孔之間的同軸度誤差。若機(jī)床主軸采用滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)如圖軸采用滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)如圖a a所示，此時(shí)主軸支承軸頸的圓度誤差將所示，此時(shí)主軸支承軸頸的圓度誤差將直接反映為主軸徑向圓跳動(dòng)直接反映為主軸徑向圓跳動(dòng)d d，而軸承

16、內(nèi)徑的圓度誤差則影響不，而軸承內(nèi)徑的圓度誤差則影響不大；在鏜床上鏜孔時(shí)如圖大；在鏜床上鏜孔時(shí)如圖b b所示，軸承內(nèi)表面的圓度誤差將直接反所示，軸承內(nèi)表面的圓度誤差將直接反映為主軸徑向圓跳動(dòng)映為主軸徑向圓跳動(dòng)d d，而主軸支承軸頸的圓度誤差則影響不大。，而主軸支承軸頸的圓度誤差則影響不大。 若機(jī)床主軸采用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，在車床上車外圓時(shí)，滾動(dòng)軸承若機(jī)床主軸采用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，在車床上車外圓時(shí)，滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)外滾道的圓度誤差對(duì)主軸徑向圓跳動(dòng)影響較大；在鏜床上鏜孔內(nèi)環(huán)外滾道的圓度誤差對(duì)主軸徑向圓跳動(dòng)影響較大；在鏜床上鏜孔時(shí)，軸承外環(huán)內(nèi)滾道的圓度誤差對(duì)主軸徑向圓跳動(dòng)影響較大。滾動(dòng)時(shí)，軸承外環(huán)內(nèi)滾道的圓度誤差

17、對(duì)主軸徑向圓跳動(dòng)影響較大。滾動(dòng)體的尺寸誤差將直接影響主軸徑向圓跳動(dòng)誤差的大小。體的尺寸誤差將直接影響主軸徑向圓跳動(dòng)誤差的大小。20軸向竄動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響軸向竄動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響 主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)、主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓的加工精度沒有影響，外圓的加工精度沒有影響，但加工端面時(shí)，會(huì)使加工的但加工端面時(shí)，會(huì)使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。度誤差。 主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動(dòng)一次，使得切出的端向竄動(dòng)一次，使得切出的端面產(chǎn)生平面度誤差，如圖示。面產(chǎn)生平面度誤差，如圖示。當(dāng)加工螺紋時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺距當(dāng)加工螺紋時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺距誤差。誤差。

18、軸向竄動(dòng)對(duì)車削端面的影響軸向竄動(dòng)對(duì)車削端面的影響21 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(shí)，由于主軸的純角度擺動(dòng)鏜孔時(shí)，由于主軸的純角度擺動(dòng) 使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺(tái)使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺(tái)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，如圖所示。如圖所示。 角度擺動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響角度擺動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響主軸純角度擺動(dòng)對(duì)鏜孔精度的影響主軸純角度擺動(dòng)對(duì)鏜孔精度的影響22機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差111184156422828282823232080Ki

19、fcixcnjjjnK22228415642282828282323KifeixcnnjjjnjjnK11j njK 23三、調(diào)整誤差三、調(diào)整誤差調(diào)調(diào) 整整 誤誤 差差機(jī)床的調(diào)整機(jī)床的調(diào)整夾具的調(diào)整夾具的調(diào)整刀具的調(diào)整刀具的調(diào)整工藝系統(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、傳動(dòng)力、切削力、傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力慣性力、夾緊力、重力破壞刀具、工件間相對(duì)位置破壞刀具、工件間相對(duì)位置現(xiàn)場(chǎng)加工中工藝系統(tǒng)受力變形的現(xiàn)象現(xiàn)場(chǎng)加工中工藝系統(tǒng)受力變形的現(xiàn)象四、工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響四、工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響現(xiàn)象一：現(xiàn)象一：車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)的腰車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)

20、的腰鼓形誤差鼓形誤差現(xiàn)象二：現(xiàn)象二：舊機(jī)床的舊機(jī)床的“讓刀讓刀”現(xiàn)象三：現(xiàn)象三：“無進(jìn)給磨削無進(jìn)給磨削”25 受力變形對(duì)工件精度的影響受力變形對(duì)工件精度的影響 a) 車細(xì)長(zhǎng)軸車細(xì)長(zhǎng)軸 b） 磨內(nèi)孔磨內(nèi)孔 由此看來，工藝系統(tǒng)的受力變形是機(jī)械加工精度中由此看來，工藝系統(tǒng)的受力變形是機(jī)械加工精度中一項(xiàng)很重要的原始誤差，為了保證和提高工件的加工一項(xiàng)很重要的原始誤差，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。有關(guān)組成部分的變形。26機(jī)床部件剛度及其特點(diǎn)機(jī)床部件剛度及其特點(diǎn) 工藝系統(tǒng)的剛度表示工藝系統(tǒng)整體抵抗其變

21、形的能力。工藝系統(tǒng)的剛度表示工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為：垂直作用于工件加工表面的徑向切削分力其大小為：垂直作用于工件加工表面的徑向切削分力Fy與與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y的比值，即的比值，即k=Fy/y 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：工藝系統(tǒng)的總變形量為： y系統(tǒng)系統(tǒng)= y機(jī)床機(jī)床+y刀具刀具+y夾具夾具+y工件工件 而而所以所以工工件件工工件件夾夾具具夾夾具具刀刀具具刀刀具具機(jī)機(jī)床床機(jī)機(jī)床床系系統(tǒng)統(tǒng)系系統(tǒng)統(tǒng)，ykykykykykyyyyyFFFFF 工工件件夾夾具

22、具刀刀具具機(jī)機(jī)床床系系統(tǒng)統(tǒng)kkkkk11111 若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度，就可以求出工藝若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度，就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。系統(tǒng)的剛度。工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)的剛度27例如裝夾在卡盤中的棒料以及壓緊在車床方刀架上的車刀，可以按照懸臂梁公式把它們的剛度計(jì)算出來（刀在工件最右端時(shí)變形最大）3min3max133lEIkEIlFyy ；又如支承在兩頂尖間加工的棒料，切削位置在中間點(diǎn)時(shí)，工件變形最大，可以用兩支點(diǎn)梁的公式求出它的剛度：3min3max24848lEIkEIlFyy ； 式中 l-工件

23、(刀具)長(zhǎng)度(mm)； E-材料的彈性模量(Nmm2)，； I-工件(刀具)的截面慣性矩(mm4)； y1max-外力作用在梁端點(diǎn)的最大位移(mm)； y2max-外力作用在梁中點(diǎn)的最大位移(mm)。28靜剛度測(cè)量靜剛度測(cè)量機(jī)床部件剛度的測(cè)定機(jī)床部件剛度的測(cè)定車床刀架部件靜剛度曲線車床刀架部件靜剛度曲線29 非線形關(guān)系，不完全是彈性變形 部件實(shí)測(cè)剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)估算值小。圖中第一次加載時(shí)刀架的部件實(shí)測(cè)剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)估算值小。圖中第一次加載時(shí)刀架的平均剛度值約為平均剛度值約為4.64.610103 3N/mmN/mm，這只相當(dāng)于一個(gè)截面積為，這只相當(dāng)于一個(gè)截面積為30mm30mm30mm3

24、0mm、懸伸長(zhǎng)度為、懸伸長(zhǎng)度為200mm200mm的鑄鐵懸臂梁的剛度，而刀架的實(shí)體結(jié)構(gòu)尺寸要的鑄鐵懸臂梁的剛度，而刀架的實(shí)體結(jié)構(gòu)尺寸要比此尺寸大得多。比此尺寸大得多。存在殘余變形，反復(fù)加載卸載后殘余變形0 加載和卸載曲線不重合，所圍面積表示克服摩擦和接觸塑性變形所作功30連接表面的接觸變形連接表面的接觸變形薄弱零件本身的變形薄弱零件本身的變形間隙的影響間隙的影響摩擦的影響摩擦的影響施力方向的影響施力方向的影響影響機(jī)床部件剛度的因素影響機(jī)床部件剛度的因素 接觸剛度接觸剛度 粗糙度粗糙度 材料硬度材料硬度機(jī)床剛度的薄弱環(huán)節(jié)機(jī)床剛度的薄弱環(huán)節(jié)表面的接觸情況表面的接觸情況31工藝系統(tǒng)的變形隨施力點(diǎn)位置

25、的變化情況工藝系統(tǒng)的變形隨施力點(diǎn)位置的變化情況切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響xxyy 頭頭座座lxyyyyx）（頭頭座座尾尾座座頭頭座座 lxyyx）（頭頭座座尾尾座座 lxlFFyA lxFFyB 22)()(lxkFlxlkFyyyx尾尾座座頭頭座座 )(1)(1122lxklxlkkFyyyyx尾尾座座頭頭座座刀刀架架刀刀架架系系統(tǒng)統(tǒng) 22)(1)(111lxklxlkkyFky尾尾座座頭頭座座刀刀架架系系統(tǒng)統(tǒng)系系統(tǒng)統(tǒng) 頭頭座座頭頭座座kFyA 尾尾座座尾尾座座kFyB 刀刀架架刀刀

26、架架kFyy )11(min尾尾座座頭頭座座刀刀架架kkkFyy )11(max尾尾座座刀刀架架kkFyy )11(minmax尾尾座座頭頭座座尾尾座座kkkFyyy ；32 例：已知臥式車床的例：已知臥式車床的k k頭座頭座=300000N/mm=300000N/mm，k k尾座尾座=56600N/mm=56600N/mm，k k刀架刀架=30000N/mm=30000N/mm，徑向切削分力，徑向切削分力F Fy y=4000N=4000N，設(shè)工件剛度、刀具剛度、夾，設(shè)工件剛度、刀具剛度、夾具剛度相對(duì)較大，試計(jì)算加工一長(zhǎng)為具剛度相對(duì)較大，試計(jì)算加工一長(zhǎng)為l l的光軸由于工藝系統(tǒng)剛度發(fā)的光軸由

27、于工藝系統(tǒng)剛度發(fā)生變化引起的圓柱度誤差。生變化引起的圓柱度誤差。 解：工藝系統(tǒng)最小變形解：工藝系統(tǒng)最小變形y yminmin和最大變形和最大變形y ymaxmax： mmmmkkkFyy144. 0)566003000001300001(4000)11(min 尾尾座座頭頭座座刀刀架架mmmkkFyy204. 0)566001300001(4000)11(max 尾尾座座刀刀架架 由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的工件圓柱度誤差：由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的工件圓柱度誤差： mmmmmmyy06. 0144. 0204. 0minmax 33根據(jù)材料力學(xué)的計(jì)算公式，根據(jù)材料力學(xué)的計(jì)算公式，在切削點(diǎn)處的位

28、移為：在切削點(diǎn)處的位移為： lxxlEIFyy22)(3 工工件件 綜合以上兩例的分析，可以推廣到一般的情況，即工藝系統(tǒng)的綜合以上兩例的分析，可以推廣到一般的情況，即工藝系統(tǒng)的總位移為以上兩種情況的位移的疊加：總位移為以上兩種情況的位移的疊加： 3)()(1)(112222EIlxxllxklxlkkFyy 尾尾座座頭頭座座刀刀架架系系統(tǒng)統(tǒng)EIlxxllxklxlkkyFky3)()(1)(1112222 尾座尾座頭座頭座刀架刀架系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)34車削時(shí)毛坯形狀的誤差復(fù)映車削時(shí)毛坯形狀的誤差復(fù)映 由于毛坯存在的圓度誤差由于毛坯存在的圓度誤差m m=a=ap1p1-a-ap2 p2 ，引起了工

29、件產(chǎn)生圓度誤引起了工件產(chǎn)生圓度誤差差w w=y=y1 1 -y-y2 2 ，且且m m越大，越大，w w越大，這種由于工藝系統(tǒng)受力變形的越大，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(fù)映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱為變化而使毛坯橢圓形狀誤差復(fù)映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱為“誤誤差復(fù)映差復(fù)映”。 車削一具有橢圓形狀誤差車削一具有橢圓形狀誤差的毛坯件的毛坯件A A，讓刀具預(yù)先調(diào)整，讓刀具預(yù)先調(diào)整到圖上雙點(diǎn)劃線的位置，到圖上雙點(diǎn)劃線的位置， 毛坯橢圓長(zhǎng)軸方向的背吃刀量毛坯橢圓長(zhǎng)軸方向的背吃刀量為為a ap1p1，短軸方向的背吃刀量為，短軸方向的背吃刀量為a ap2p2。由于背吃刀量不同，切削。由

30、于背吃刀量不同，切削力不同，工藝系統(tǒng)的變形也不力不同，工藝系統(tǒng)的變形也不同，切削力大時(shí)，變形大。同，切削力大時(shí)，變形大。 切削力大小變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映）切削力大小變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映）35）（系系統(tǒng)統(tǒng)系系統(tǒng)統(tǒng)毛毛坯坯工工件件kFkFaaaayyyypppp212121211 式中為式中為F Fy y徑向切削力，根據(jù)徑向切削力，根據(jù)切削原理，切削分力可表示為：切削原理，切削分力可表示為： 令令, C, C為常數(shù)，在車削加工中，為常數(shù)，在車削加工中，x xFyFy1，故有，故有 pyCaF 系系統(tǒng)統(tǒng)系系統(tǒng)統(tǒng)系系統(tǒng)統(tǒng)毛毛坯坯工工件件）（kCkCakCaaapppp 21211 則則

31、）（總總.321 CKvfCyyFyFyFnyF yyFyFyFyFnyxpFyKvfaCF 36 例：在車床上用硬質(zhì)合金刀具半精鏜大直徑短孔，加工前內(nèi)孔例：在車床上用硬質(zhì)合金刀具半精鏜大直徑短孔，加工前內(nèi)孔的圓度誤差為的圓度誤差為0.5mm0.5mm，要求加工后圓度誤差小于，要求加工后圓度誤差小于0.01mm0.01mm；已知主軸；已知主軸箱剛度箱剛度k k主軸主軸=40000N/mm=40000N/mm，k k刀架刀架=3000N/mm=3000N/mm，走刀量走刀量f f0.05mm/r0.05mm/r，工，工件材料硬度為件材料硬度為190HBS190HBS；如只考慮機(jī)床剛度對(duì)加工精度的

32、影響，問此；如只考慮機(jī)床剛度對(duì)加工精度的影響，問此鏜孔工序能否達(dá)到預(yù)定的加工要求？鏜孔工序能否達(dá)到預(yù)定的加工要求？ 解：解： mmNmmNkkkkkkk/2790/43000300040000111 刀刀架架主主軸軸刀刀架架主主軸軸系系統(tǒng)統(tǒng)刀刀架架主主軸軸系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)kKvfCkCyyFyFyFnyF 查表查表2-22-2得：得： 1, 0,75. 0,530 yyyyFFFFKnyC02. 0279005. 053075. 0 mmmm01. 05 . 002. 0 毛毛坯坯工工件件 計(jì)算結(jié)果表明，該鏜孔工序能夠達(dá)到預(yù)定的加工要求。計(jì)算結(jié)果表明，該鏜孔工序能夠達(dá)到預(yù)定的加工要求。 37夾

33、緊力影響夾緊力影響套筒夾緊變形后誤差套筒夾緊變形后誤差 圖所示用三爪卡盤夾持薄壁套筒，在車床上車內(nèi)孔。圖所示用三爪卡盤夾持薄壁套筒，在車床上車內(nèi)孔。為減小此類誤差，可用開口環(huán)夾緊薄壁環(huán)（如圖為減小此類誤差，可用開口環(huán)夾緊薄壁環(huán)（如圖d d）或圓）或圓弧面卡爪夾緊（如圖弧面卡爪夾緊（如圖e e）。由于夾緊力在薄壁環(huán)內(nèi)均勻分）。由于夾緊力在薄壁環(huán)內(nèi)均勻分布，故可減小由于工件夾緊變形引起的加工誤差。布，故可減小由于工件夾緊變形引起的加工誤差。其他作用力引起的加工誤差其他作用力引起的加工誤差38薄片工件的磨削薄片工件的磨削a) 毛坯翹曲毛坯翹曲 b) 電磁工件臺(tái)吸緊電磁工件臺(tái)吸緊 c) 磨后松開，工件

34、翹曲磨后松開，工件翹曲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39 龍門銑橫梁變形龍門銑橫梁變形【例】【例】龍門銑橫梁龍門銑橫梁在橫梁上再安裝一根附加橫梁，使在橫梁上再安裝一根附加橫梁，使橫梁承受的重量轉(zhuǎn)移到附加梁上橫梁承受的重量轉(zhuǎn)移到附加梁上龍門銑橫梁變形補(bǔ)償龍門銑橫梁變形補(bǔ)償機(jī)床部件和工件本身質(zhì)量質(zhì)量的影響機(jī)床部件和工件本身質(zhì)量質(zhì)量的影響 解決解決1 1：重量轉(zhuǎn)移重量轉(zhuǎn)移 解決解決2 2：變形補(bǔ)償變形補(bǔ)償40 常用的提高接觸剛度方法：常用的提高接觸剛度方法：改善工藝系統(tǒng)主要零件接改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸面的配合質(zhì)量；在接觸面間預(yù)加載荷。觸面

35、的配合質(zhì)量；在接觸面間預(yù)加載荷。減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施提高工藝系統(tǒng)中零件間的配合表面質(zhì)量，以提高接觸剛度提高工藝系統(tǒng)中零件間的配合表面質(zhì)量，以提高接觸剛度設(shè)置輔助支承提高部件剛度設(shè)置輔助支承提高部件剛度采用輔助支承提高機(jī)床部件的剛度采用輔助支承提高機(jī)床部件的剛度41 提高工件的剛度提高工件的剛度增加支承提高工件的剛度增加支承提高工件的剛度a a）采用中心架）采用中心架 b b）采用跟刀架）采用跟刀架42合理裝夾工件，減小夾緊變形合理裝夾工件，減小夾緊變形銑角鐵時(shí)的兩種裝夾銑角鐵時(shí)的兩種裝夾43 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，工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下

36、，會(huì)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(duì)位置，造成加工誤差。從而破壞工件與刀具間正確的相對(duì)位置，造成加工誤差。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工藝系統(tǒng)的熱變形及其熱源工藝系統(tǒng)的熱變形及其熱源電機(jī)、軸承、齒電機(jī)、軸承、齒輪、油泵等輪、油泵等工件、刀具、工件、刀具、切屑、切削液切屑、切削液氣溫、室溫變氣溫、室溫變化、熱、冷風(fēng)等化、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、日光、照明、暖氣、體溫等暖氣、體溫等44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(huì)逐漸工

37、藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度會(huì)逐漸升高。同時(shí)，它們也通過各種傳熱方式向周圍散升高。同時(shí)，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(dāng)單位時(shí)間內(nèi)傳入和散發(fā)當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)達(dá)的熱量相等時(shí)，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。45機(jī)床的熱變形及其對(duì)加工精度影響機(jī)床的熱變形及其對(duì)加工精度影響 車床受熱變形車床受熱變形a a） 車床受熱變形使床車床受熱變形使床身及導(dǎo)軌向上凸起身及導(dǎo)軌向上凸起b b） 溫升與變形曲線溫升與變形曲線46v 立銑（圖a）立式銑床、外

38、圓磨床、導(dǎo)軌磨床受熱變形立式銑床、外圓磨床、導(dǎo)軌磨床受熱變形a a）銑床受熱變形形態(tài)）銑床受熱變形形態(tài)b b）外圓磨床受熱變形形態(tài)）外圓磨床受熱變形形態(tài)c c）導(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài)）導(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài)v 外圓磨（圖b）v 導(dǎo)軌磨（圖c）47圖c）支承距影響熱變形v 熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)（圖熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)（圖a a）圖b）主軸箱的兩種裝配結(jié)構(gòu)的熱位移v 合理選擇裝配基準(zhǔn)（圖合理選擇裝配基準(zhǔn)（圖c c）v 避開加工誤差的敏感避開加工誤差的敏感方向（圖方向（圖b b）結(jié)構(gòu)措施結(jié)構(gòu)措施減小機(jī)床熱變形對(duì)加工精度影響的措施減小機(jī)床熱變形對(duì)加工精度影響的措施 圖a）立柱熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)48圖圖a a）均衡立柱前后壁溫度場(chǎng)）均

39、衡立柱前后壁溫度場(chǎng)v和隔離熱源和隔離熱源v均衡溫度場(chǎng)均衡溫度場(chǎng)v充分冷卻和強(qiáng)制冷卻，改善散熱條件充分冷卻和強(qiáng)制冷卻，改善散熱條件 。圖圖b b）采用隔熱罩減少熱變形）采用隔熱罩減少熱變形工藝措施工藝措施49車刀熱變形曲線車刀熱變形曲線曲線曲線AA車刀連續(xù)工作時(shí)的熱伸長(zhǎng)曲線；車刀連續(xù)工作時(shí)的熱伸長(zhǎng)曲線；曲線曲線BB切削停止后，車刀溫度下降曲線；切削停止后，車刀溫度下降曲線；曲線曲線CC車刀作間斷切削的熱變形切削。車刀作間斷切削的熱變形切削。 車外圓時(shí)，車刀熱變形會(huì)使工件產(chǎn)生圓柱度誤差（喇叭口）。車外圓時(shí)，車刀熱變形會(huì)使工件產(chǎn)生圓柱度誤差（喇叭口）。加工內(nèi)孔又如何？加工內(nèi)孔又如何？刀具熱變形對(duì)加工

40、精度的影響刀具熱變形對(duì)加工精度的影響50工件均勻受熱工件均勻受熱 L=LL=LT T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1/1/； LL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mmmm； TT工件溫升，單位為工件溫升，單位為。工件熱變形對(duì)加工精度的影響工件熱變形對(duì)加工精度的影響 例如：在磨削例如：在磨削3m3m長(zhǎng)的絲杠時(shí)，每磨一次溫度升高長(zhǎng)的絲杠時(shí)，每磨一次溫度升高33，則被磨絲杠將伸長(zhǎng)：則被磨絲杠將伸長(zhǎng)：L=L=（1.21.21010-5-5300030003 3）mm=0.1mmmm=0.1mm 而而6 6級(jí)絲杠的螺距累積誤差在級(jí)絲杠的螺距

41、累積誤差在3m3m長(zhǎng)度上不允許超過長(zhǎng)度上不允許超過0.02mm0.02mm左右。因此，熱變形對(duì)工件加工精度影響很大。左右。因此，熱變形對(duì)工件加工精度影響很大。51 為了減少工件熱變形，可以采為了減少工件熱變形，可以采取下列措施：取下列措施： 在切削區(qū)域施加充分的冷卻液。在切削區(qū)域施加充分的冷卻液。 提高切削速度或進(jìn)給量。提高切削速度或進(jìn)給量。 工件在精加工前得到足夠的冷卻。工件在精加工前得到足夠的冷卻。 刀具和砂輪不能過分磨鈍。刀具和砂輪不能過分磨鈍。 使工件在夾緊狀態(tài)下有伸縮的自由。使工件在夾緊狀態(tài)下有伸縮的自由。 在刨削、銑削、磨削加工平面時(shí)，工件單面受熱，上下平面在刨削、銑削、磨削加工平

42、面時(shí)，工件單面受熱，上下平面間產(chǎn)生溫差，導(dǎo)致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完間產(chǎn)生溫差，導(dǎo)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，造成了幾何形狀誤差。畢冷卻后，加工表面就產(chǎn)生了中凹，造成了幾何形狀誤差。工件不均勻受熱工件不均勻受熱52六、工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形六、工件內(nèi)應(yīng)力引起的變形 內(nèi)應(yīng)力是指在沒有外部載荷的情況下，存在于工件內(nèi)應(yīng)力是指在沒有外部載荷的情況下，存在于工件內(nèi)部的應(yīng)力，又稱殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的內(nèi)部的應(yīng)力，又稱殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，相鄰宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化

43、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。促使這種變化的因素主要來自熱加工或冷加工。存在殘余應(yīng)力的零件，始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，其存在殘余應(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)到一種沒有內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)傾向。內(nèi)部組織有要恢復(fù)到一種沒有內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)傾向。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。的加工精度受到破壞。用這些零件裝配成機(jī)器，在機(jī)器使用中也會(huì)逐漸產(chǎn)生用這些零件裝配成機(jī)器，在機(jī)器使用中也會(huì)逐漸產(chǎn)生變形，從而影響整臺(tái)機(jī)器的質(zhì)量。變形，從而影響整臺(tái)機(jī)器的質(zhì)量。53鑄件殘余應(yīng)力引起的變形鑄件殘余應(yīng)力引起

44、的變形毛坯制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力毛坯制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 在鑄造、鍛造、焊接及熱處理過程中，由于工件各部分冷在鑄造、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(shí)的體積變化，在毛坯內(nèi)部就卻收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化，在毛坯內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。54冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力n在外力在外力F的作用下，工件內(nèi)部的作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)力重新分布，在軸心線以的應(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(hào)上的部分產(chǎn)生壓應(yīng)力（用負(fù)號(hào)表示），在軸心線以下的部分表示），在軸心線以下的部分產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號(hào)表示）。產(chǎn)生拉應(yīng)力（用正號(hào)表示）。在軸

45、心線和兩條虛線之間，是在軸心線和兩條虛線之間，是彈性變形區(qū)域，在虛線以外是彈性變形區(qū)域，在虛線以外是塑性變形區(qū)域。塑性變形區(qū)域。n冷校直工藝方法是在一些長(zhǎng)冷校直工藝方法是在一些長(zhǎng)棒料或細(xì)長(zhǎng)零件彎曲的反方向棒料或細(xì)長(zhǎng)零件彎曲的反方向施加外力施加外力F以達(dá)到校直目的以達(dá)到校直目的.n當(dāng)外力當(dāng)外力F去除后，彈性變形本去除后，彈性變形本可完全恢復(fù)，但因塑性變形部可完全恢復(fù)，但因塑性變形部分的阻止而恢復(fù)不了，使殘余分的阻止而恢復(fù)不了，使殘余應(yīng)力重新分布而達(dá)到平衡。應(yīng)力重新分布而達(dá)到平衡。冷校直帶來的內(nèi)應(yīng)力冷校直帶來的內(nèi)應(yīng)力55切削帶來的內(nèi)應(yīng)力切削帶來的內(nèi)應(yīng)力 工件在切削加工時(shí)，其表面層在切削力和切削熱的

46、作用下，工件在切削加工時(shí)，其表面層在切削力和切削熱的作用下，會(huì)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)會(huì)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(shí)的工藝因素決定。力。這種殘余應(yīng)力的分布情況由加工時(shí)的工藝因素決定。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。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(shí)，要將加工劃分為粗、精等不同階段在擬定工藝規(guī)程時(shí)，要將加工劃分為粗、精等不同階段進(jìn)行，避免在粗加工后內(nèi)應(yīng)力重新分布所產(chǎn)生的變形發(fā)生在進(jìn)行，避免在粗加

47、工后內(nèi)應(yīng)力重新分布所產(chǎn)生的變形發(fā)生在精加工階段或精加工之后。精加工階段或精加工之后。對(duì)質(zhì)量和體積均很大的笨重零件，即使在同一臺(tái)重型機(jī)對(duì)質(zhì)量和體積均很大的笨重零件，即使在同一臺(tái)重型機(jī)床進(jìn)行粗精加工也應(yīng)該在床進(jìn)行粗精加工也應(yīng)該在粗加工后將被夾緊的工作松開粗加工后將被夾緊的工作松開，使，使之有充足時(shí)間重新分布內(nèi)應(yīng)力，在使其充分變形后，然后重之有充足時(shí)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。新夾緊進(jìn)行精加工。56細(xì)長(zhǎng)軸車削時(shí)的受力情況和變形狀況細(xì)長(zhǎng)軸車削時(shí)的受力情況和變形狀況軸向力軸向力壓彎壓彎工件一端被夾緊工件一端被夾緊切削軸向力切削軸向力彎曲彎曲高速回轉(zhuǎn)高速回轉(zhuǎn)離心力離心力加劇

48、變形，導(dǎo)致振動(dòng)加劇變形，導(dǎo)致振動(dòng)切削熱，兩端固定切削熱，兩端固定熱身長(zhǎng)熱身長(zhǎng)軸向力軸向力加劇加劇七、保證和提高加工精度的途徑七、保證和提高加工精度的途徑直接消除或減少原始誤差直接消除或減少原始誤差57大進(jìn)給量反向切削法加工細(xì)長(zhǎng)軸大進(jìn)給量反向切削法加工細(xì)長(zhǎng)軸進(jìn)給方向由卡盤向尾座方向，后面采用浮動(dòng)活頂尖進(jìn)給方向由卡盤向尾座方向，后面采用浮動(dòng)活頂尖采用大進(jìn)給量和大主偏角車刀采用大進(jìn)給量和大主偏角車刀: : 消除徑向振動(dòng)消除徑向振動(dòng)采用浮動(dòng)活頂尖緩解工件熱伸長(zhǎng)采用浮動(dòng)活頂尖緩解工件熱伸長(zhǎng); ;減小彎曲變形減小彎曲變形將工件的卡盤端車出一縮頸，消除軸心線歪斜影響將工件的卡盤端車出一縮頸，消除軸心線歪斜影

49、響58補(bǔ)償或抵消原始誤差的方法補(bǔ)償或抵消原始誤差的方法 人為的造成一種新原始誤差去抵消原來的誤差，正誤差用人為人為的造成一種新原始誤差去抵消原來的誤差，正誤差用人為的負(fù)誤差去抵消，負(fù)誤差用人為的正誤差去抵消，兩者大小相等，的負(fù)誤差去抵消，負(fù)誤差用人為的正誤差去抵消，兩者大小相等，方向相反。方向相反。用人為誤差抵消裝配后因自重產(chǎn)生變形用人為誤差抵消裝配后因自重產(chǎn)生變形精加工磨床床身導(dǎo)軌時(shí)預(yù)加載荷抵消裝配后部件自重變形精加工磨床床身導(dǎo)軌時(shí)預(yù)加載荷抵消裝配后部件自重變形前后雙刀架對(duì)刀前后雙刀架對(duì)刀: :使切削力抵消使切削力抵消對(duì)刀切削示意圖對(duì)刀切削示意圖龍門銑床橫梁的變形與刮研龍門銑床橫梁的變形與刮

50、研59分組調(diào)整或均分誤差的方法分組調(diào)整或均分誤差的方法 例如，在例如，在V V型塊上銑削一個(gè)軸類工件的小平面，如圖示，要求型塊上銑削一個(gè)軸類工件的小平面，如圖示，要求保證尺寸保證尺寸h h的公差為的公差為0.02mm0.02mm。工件采用經(jīng)鍛工藝，其尺寸分散范圍。工件采用經(jīng)鍛工藝，其尺寸分散范圍D=0.05mmD=0.05mm，怎樣才能滿足要求？，怎樣才能滿足要求？ 解：解：mmmmDdw035. 0205. 02sin2 即毛坯的定位誤差已經(jīng)超出公差要求。即毛坯的定位誤差已經(jīng)超出公差要求。 現(xiàn)采用分組調(diào)整的方法，將毛坯分為現(xiàn)采用分組調(diào)整的方法，將毛坯分為4組，則各組毛坯誤差組，則各組毛坯誤差

51、D=0.0125mmD=0.0125mm，計(jì)算得其毛坯定位誤差為，計(jì)算得其毛坯定位誤差為0.0088mm0.0088mm，占工件公差的，占工件公差的44%44%，比較合適。，比較合適。 這個(gè)方法的實(shí)質(zhì)就是：把毛坯按誤差的大小分為這個(gè)方法的實(shí)質(zhì)就是：把毛坯按誤差的大小分為n n組，每組毛組，每組毛坯誤差的范圍就縮小為原來的坯誤差的范圍就縮小為原來的1/n1/n。然后按各組分別調(diào)整刀具相對(duì)。然后按各組分別調(diào)整刀具相對(duì)于工件的位置，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本上一致。于工件的位置，使各組工件的尺寸分散范圍中心基本上一致。 60轉(zhuǎn)位誤差在垂直面內(nèi)，影響非常小轉(zhuǎn)位誤差在垂直面內(nèi)，影響非常小變形轉(zhuǎn)移或

52、誤差轉(zhuǎn)移的方法變形轉(zhuǎn)移或誤差轉(zhuǎn)移的方法 橫梁變形的轉(zhuǎn)移橫梁變形的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔車床的“立刀立刀”安裝安裝法法立軸轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移立軸轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移a)a)水平水平 b)b)垂直垂直六角轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位誤六角轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位誤差差就處于就處于Z Z方向，方向，而非誤差的敏感方而非誤差的敏感方向，由向，由而產(chǎn)生的而產(chǎn)生的加工誤差加工誤差y y就小到就小到可以忽略不計(jì)?？梢院雎圆挥?jì)。 61“就地加工就地加工”達(dá)到最終精度的方法達(dá)到最終精度的方法 如轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架上有如轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架上有6 6個(gè)安裝刀桿的大孔，采用自己加個(gè)安裝刀桿的大孔，采用自己加工自己保證與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)件同軸。

53、工自己保證與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)件同軸。六角車床轉(zhuǎn)塔上六個(gè)孔和平面的加工與檢驗(yàn)六角車床轉(zhuǎn)塔上六個(gè)孔和平面的加工與檢驗(yàn)62 在現(xiàn)場(chǎng)中，經(jīng)?？吹揭恍缀尉纫蠛芨叩妮S和孔在現(xiàn)場(chǎng)中，經(jīng)?？吹揭恍缀尉纫蠛芨叩妮S和孔采用研磨方法來達(dá)到。研具本身并不要求具有很高的精度，采用研磨方法來達(dá)到。研具本身并不要求具有很高的精度，但它卻能在和工件作相對(duì)的運(yùn)動(dòng)中對(duì)工件進(jìn)行微量的切削。但它卻能在和工件作相對(duì)的運(yùn)動(dòng)中對(duì)工件進(jìn)行微量的切削。最初是工件和研具的表面粗糙中最高點(diǎn)相接觸，在一定的最初是工件和研具的表面粗糙中最高點(diǎn)相接觸，在一定的壓力下，高點(diǎn)先磨損，然后接觸面擴(kuò)大，高低不平處逐漸壓力下，高點(diǎn)先磨損，然后接觸面擴(kuò)大，

54、高低不平處逐漸接近，幾何形狀的精度也逐漸提高。這種表面間相對(duì)研擦接近，幾何形狀的精度也逐漸提高。這種表面間相對(duì)研擦和磨損的過程，也就是誤差不斷地減少的過程，稱之為誤和磨損的過程，也就是誤差不斷地減少的過程，稱之為誤差平均的方法。差平均的方法。 誤差平均法的實(shí)質(zhì)是：利用有密切聯(lián)系的表面相互比誤差平均法的實(shí)質(zhì)是：利用有密切聯(lián)系的表面相互比較，相互檢查，從對(duì)比中找出差距以后，或是相互糾正較，相互檢查，從對(duì)比中找出差距以后，或是相互糾正( (如偶件的對(duì)研如偶件的對(duì)研) )或是互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。或是互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。誤差平均的方法誤差平均的方法實(shí)時(shí)檢測(cè)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆椒▽?shí)時(shí)檢測(cè)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆椒?3常值誤差

55、常值誤差變值誤差變值誤差 誤差的大小和方向保持誤差的大小和方向保持不變。如原理誤差，機(jī)床、不變。如原理誤差，機(jī)床、刀具、夾具、量具的制造誤刀具、夾具、量具的制造誤差，一次調(diào)整誤差以及工藝差，一次調(diào)整誤差以及工藝系統(tǒng)的靜力變形。系統(tǒng)的靜力變形。 誤差的大小和方向按一誤差的大小和方向按一定規(guī)律變化。如機(jī)床和刀具定規(guī)律變化。如機(jī)床和刀具的熱變形和刀具磨損。的熱變形和刀具磨損。加工加工誤差誤差隨機(jī)隨機(jī)誤差誤差系統(tǒng)系統(tǒng)誤差誤差 在順序加工一批工件時(shí)，誤差的大在順序加工一批工件時(shí)，誤差的大小和方向都是隨機(jī)變化的。如毛坯誤差小和方向都是隨機(jī)變化的。如毛坯誤差的復(fù)映，夾緊誤差，多次調(diào)整誤差，殘的復(fù)映，夾緊誤差

56、，多次調(diào)整誤差，殘余應(yīng)力引起的變形誤差等都屬于隨機(jī)性余應(yīng)力引起的變形誤差等都屬于隨機(jī)性誤差。誤差。一、加工誤差的性質(zhì)一、加工誤差的性質(zhì)第三節(jié)第三節(jié) 加工誤差的綜合分析加工誤差的綜合分析64 檢查一批精鏜后的活塞銷孔直徑，抽查件數(shù)為檢查一批精鏜后的活塞銷孔直徑，抽查件數(shù)為100100，測(cè)量的結(jié)，測(cè)量的結(jié)果如表所示。圖紙規(guī)定的尺寸及公差為果如表所示。圖紙規(guī)定的尺寸及公差為 。0015. 028 分布曲線法分布曲線法二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析方法 表中表中n n是測(cè)量的工件數(shù)。如果用每組件數(shù)的頻率作為縱坐標(biāo)，是測(cè)量的工件數(shù)。如果用每組件數(shù)的頻率作為縱坐標(biāo)，以尺寸范圍的中點(diǎn)以尺寸

57、范圍的中點(diǎn)x x為橫坐標(biāo)，就可以作成如圖所示的折線圖。為橫坐標(biāo)，就可以作成如圖所示的折線圖。 65活塞銷孔實(shí)際直徑尺寸分布折線圖活塞銷孔實(shí)際直徑尺寸分布折線圖 分散范圍分散范圍= =最大孔徑最大孔徑- -最小孔徑最小孔徑=(28.004-27.992)mm=0.012mm;=(28.004-27.992)mm=0.012mm; 問題：?jiǎn)栴}：分散范圍分散范圍0.012mm0.012mm比比公差范圍公差范圍0.015mm0.015mm小，但還是有小，但還是有18%18%的工件超出了公差上限的工件超出了公差上限。mmnmx9979.27分散范圍中心mm9925.272015. 028 公公差差范范圍

58、圍中中心心mmmm0054. 0)9925.279979.27( 系系統(tǒng)統(tǒng) 解決方法：消除常值系統(tǒng)性誤差，即鏜孔時(shí)將鏜刀伸出量調(diào)整解決方法：消除常值系統(tǒng)性誤差，即鏜孔時(shí)將鏜刀伸出量調(diào)整得短一些。得短一些。 66 再如在無心磨床上用貫穿法磨削活塞銷，其公差為再如在無心磨床上用貫穿法磨削活塞銷，其公差為 ，公差范圍為公差范圍為0.009mm0.009mm。設(shè)加工后量得的工件尺寸分布如圖。設(shè)加工后量得的工件尺寸分布如圖。活塞銷實(shí)際直徑尺寸分布折線圖活塞銷實(shí)際直徑尺寸分布折線圖 尺寸分散范圍尺寸分散范圍0.0160.016大于公大于公差范圍差范圍0.0090.009，常值系統(tǒng)誤差，常值系統(tǒng)誤差27.9

59、980-27.9945=0.0035mm27.9980-27.9945=0.0035mm，即使把分散范圍中心調(diào)整到與即使把分散范圍中心調(diào)整到與公差范圍中心重合公差范圍中心重合, ,也還是要產(chǎn)也還是要產(chǎn)生不合格品。生不合格品。001. 0010. 028 要解決這類精度問題，不要解決這類精度問題，不但要把系統(tǒng)誤差減小，而且還但要把系統(tǒng)誤差減小，而且還要設(shè)法減小隨機(jī)性誤差。要設(shè)法減小隨機(jī)性誤差。 67式中式中 n工件的數(shù)目（應(yīng)足夠多）。工件的數(shù)目（應(yīng)足夠多）。x工件的平均尺寸（分散中心），工件的平均尺寸（分散中心）， niixnx1;1均方根差，均方根差，;)(112 niixxn 正態(tài)分布曲線方

60、程：正態(tài)分布曲線方程：）0,(2)(exp21)(22 xxxxy 正態(tài)分布曲線下面所包含的全部面正態(tài)分布曲線下面所包含的全部面積代表了全部工件，即積代表了全部工件，即100%100%。 dxxxxxFxx 222)(exp21),( 圖中陰影部分的面積圖中陰影部分的面積F F為尺寸從為尺寸從 到到X X間的工件的頻率：間的工件的頻率：x6869均方根誤差均方根誤差決定了分布曲線的形狀和分散范圍決定了分布曲線的形狀和分散范圍。值越小值越小則曲線形狀越陡，尺寸分散范圍越小，則曲線形狀越陡，尺寸分散范圍越小，加工精度越高加工精度越高；x算術(shù)平均值算術(shù)平均值正態(tài)分布曲線的特征參數(shù)正態(tài)分布曲線的特征參