機(jī)械工藝課件--§5-4__工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響及其控制

1、第17次課教學(xué)課型：理論課車床床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的直線度誤差對(duì)車削軸類零件的加工精度有什么影響？影響程度有何不同？由軸承滾道的形狀誤差所引起主軸回轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動(dòng)誤差，對(duì)加工精度有什么影響？分析在車床上車削內(nèi)孔時(shí)，造成形狀和位置誤差的原因。試分析題圖2-5中，導(dǎo)軌在垂直面和水平面內(nèi)的彎曲對(duì)加工精度的影響程度哪個(gè)大？與臥式車床有什么不同？上次課內(nèi)容復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容復(fù)習(xí) 5-1 概 述5-2 加工精度的獲得方法5-3 工藝系統(tǒng)的幾何精度對(duì)加工精度的影響及其控制5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制5-5 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響及其控制5-6 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析5-7 保證

2、和提高加工精度的主要途徑第17次課教學(xué)課型：理論課第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制機(jī)械加工中，若想獲得準(zhǔn)確的尺寸、形狀和位置，首先應(yīng)具備準(zhǔn)確的尺寸測(cè)量、工件裝夾、刀具調(diào)整及成形運(yùn)動(dòng)等條件，這主要通過(guò)使用與零件精度相適應(yīng)的機(jī)床、刀具、夾具、量具及工人的正確操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。但具備了上述條件未必就能獲得理想的加工表面，如細(xì)長(zhǎng)軸的腰鼓、長(zhǎng)孔的孔徑減小等。這說(shuō)明還有其它一些影響機(jī)械加工精度的因素，如工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形等。第17次課教學(xué)課型：理論課工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精

3、度的影響各種力引起的加工誤差減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響的措施第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響1.工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計(jì)算任何物體在外力作用下都要產(chǎn)生變形，力與變形之比值即稱之為剛度，即K=F/y。工藝系統(tǒng)剛度就是整個(gè)系統(tǒng)在外力作用下抵抗變形的能力。系統(tǒng)在各受力方向均有變形，但影響加工精度最大的是加工表面的法向變形。工藝系統(tǒng)剛度(K系

4、)：加工表面法向分力F法與該力作用下刀具在此方向上相對(duì)工件的變形位移量y法之比值，即K系=F法/y法。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度1.工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計(jì)算物體剛度是一常數(shù)，但工藝系統(tǒng)剛度并非如此。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響1.工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計(jì)算

5、5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響第五章機(jī)械加工精度第五章機(jī)械加工精度第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度1.工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的概念及其計(jì)算5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響由于切削加工時(shí)，整個(gè)工藝系統(tǒng)在外力作用下都會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形，因此其法向變形y法應(yīng)該是各個(gè)

6、組成環(huán)節(jié)在同一處法向變形的疊加。即 y法=yjc+yjj+yd+yg而工藝系統(tǒng)各部分的剛度可以由其定義寫為：kjc=F法/yjc kjj=F法/yjj kd=F法/yd kg=F法/yg由此得1/k法=1/kjc+1/kjj+1/kd+1/kg第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差機(jī)床的變形yx=ytj+x=yt

7、j+(ywz-ytj)x/L式中 yx切削點(diǎn)處工件軸線的位移； ytj機(jī)床主軸箱的受力變形； ywz尾座的受力變形； ydj刀架的受力變形； L工件的長(zhǎng)度。機(jī)床的變形（單一因素） 變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律ytjywzydjxFpAABBCCxLFAFByz第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差機(jī)床的變形由于刀架的變形

8、與工件切削點(diǎn)處的軸線位移方向相反，因此機(jī)床的總變形為：yjc=yx+ydj由剛度定義得主軸箱、尾座及刀架的變形分別為：djpdjwzpwztjptjkFyLxkFyLxLkFy)(第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差機(jī)床的變形機(jī)床的總變形為：)(1)(1)(122cxykLxkLxLkFyjcdjwztjpj第

9、五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響工件的變形加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由力學(xué)公式得工件在切削點(diǎn)處的變形量為：切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差LxxLEIFyp22g)(3因此，工件加工后呈腰鼓形。工件的變形（單一因素）第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響

10、及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)的總變形同時(shí)考慮機(jī)床和工件變形時(shí)的總變形量為：切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差工藝系統(tǒng)的剛度為：EILxxLkLxkLxLkFydjwztjp3)(1112222法EILxxLkLxkLxLkkdjwztj3)(11112222第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理

11、論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(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：指工件加工后得到的誤差與加工前的誤差相似，但誤差值較小這種現(xiàn)象。橢圓形毛坯加工后的圓度誤差為：)(121ppgFFk法切削力大小變化引起的加工誤差（單一因素）ap11ap22毛坯外形工件外形第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響切削力大小

12、變化引起的加工誤差由切削原理得：式中CFp與刀具幾何參數(shù)及切削條件相關(guān)的系數(shù)；ap背吃刀量；f進(jìn)給量；HB工件的材料硬度。FpFpFpnyxpFppHBfaCF)(當(dāng)工件材料硬度均勻，刀具、切削條件及進(jìn)給量不變時(shí)，常數(shù)。CHBfCFpFpnyFp)(第五章機(jī)械加工精度第五章機(jī)械加工精度ppCaF 2.工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響切削力大小變化引起的加工誤差而對(duì)于車削來(lái)說(shuō)，xFp1

13、。因此mmpp1gkCaakC法法)(2由此得圓度誤差為：其中，=C/k稱之為復(fù)映系數(shù)。第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度3.工藝系統(tǒng)剛度曲線工藝系統(tǒng)剛度曲線5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響x /m1020304050012F /kN第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度3.工藝系統(tǒng)剛度曲線工藝系統(tǒng)剛度曲線q力與變形不成直線關(guān)系，說(shuō)明不是純粹的彈性變形；q加、卸載曲線不重合，其包容面積說(shuō)明損失在內(nèi)部摩擦和塑性變形上的能量；q卸載后恢復(fù)不到

14、起點(diǎn)，說(shuō)明有塑性變形；q反復(fù)多次加、卸載后，起、終點(diǎn)逐漸接近直至重合，說(shuō)明塑性變形越來(lái)越小，最終不再有塑性變形。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度3.工藝系統(tǒng)剛度曲線工藝系統(tǒng)剛度曲線5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制實(shí)際上，不僅加工表面的法向力F法能夠引起y法，其它切向分力也能引起沿工件加工面法向的變形。第17次課教學(xué)課型：理論課一、工藝系統(tǒng)剛度及

15、其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度3.工藝系統(tǒng)剛度曲線工藝系統(tǒng)剛度曲線5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制因此，可將工藝系統(tǒng)剛度的定義修正如下：第17次課教學(xué)課型：理論課工藝系統(tǒng)剛度(K系)(綜合)：加工表面法向分力F法與在各切削分力作用下所產(chǎn)生的法向綜合變形位移量y法綜之比值，即K系=F法/y法綜。一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響各種力引起的加工誤差減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響的措施第五章第五章機(jī)械加工精

16、度機(jī)械加工精度5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度1.夾緊力夾緊力機(jī)械加工中，若工件或夾具剛度過(guò)低，或夾緊力過(guò)大，都會(huì)引起變形，從而造成加工誤差。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課二、各種力引起的加工誤差二、各種力引起的加工誤差第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.撥動(dòng)力和離心力撥動(dòng)力和離心力單爪撥盤帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)時(shí)，其撥動(dòng)力的方向不斷改變，對(duì)工件加工精度的影響類似于高速旋轉(zhuǎn)時(shí)由于不平衡而產(chǎn)生的

17、離心力。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課二、各種力引起的加工誤差二、各種力引起的加工誤差第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度3.切削力切削力機(jī)械加工中，切削力也會(huì)引起工藝系統(tǒng)的變形。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課二、各種力引起的加工誤差二、各種力引起的加工誤差第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度4.重力重力機(jī)械加工中，工藝系統(tǒng)自身重力引起的變形也會(huì)造成加工誤差。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受

18、力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課二、各種力引起的加工誤差二、各種力引起的加工誤差第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度5.測(cè)量力測(cè)量力試切法加工中，測(cè)量力使測(cè)量觸頭與工件表面產(chǎn)生接觸變形，測(cè)量不準(zhǔn)而造成加工誤差。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課二、各種力引起的加工誤差二、各種力引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響各種力引起的加工誤差減小工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響的措施第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度1.降低切削用量降低切削用量由此可減少切削力、夾緊力和撥動(dòng)力等，從而提高加工精度。但由于生產(chǎn)率低，故只在精加工中采用。5-4 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響及其控制第17次課教學(xué)課型：理論課三、減小工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響的措施三、減小工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響的措施第五章第五章機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度2.補(bǔ)償工藝系統(tǒng)有關(guān)部件的受力變形補(bǔ)償工藝系統(tǒng)有關(guān)部件的受力變形據(jù)工藝系統(tǒng)受力變形的規(guī)律，事先調(diào)整工藝系統(tǒng)的某個(gè)部位，使其