機械零件加工培訓資料課件

機械零件加工培訓資料機械零件加工培訓資料

1概述

2工藝系統(tǒng)幾何精度對加工精度的影響

3工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響

4工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響

5工件殘余應(yīng)力引起的變形

6加工誤差的統(tǒng)計分析方法目次1概述目次1概述零件加工質(zhì)量指標：加工精度；加工表面質(zhì)量

加工精度：加工以后零件的實際幾何參數(shù)與理想零件幾何參數(shù)的符合程度。理想零件——幾何參數(shù)絕對正確的假想零件。幾何參數(shù)——尺寸；形狀；表面間的相互位置。

“符合”的程度越高，加工精度越高。

加工精度指標：尺寸精度

形狀精度

表面相互位置精度一、機械加工精度的概念1概述零件加工質(zhì)量指標：加工精度；加工表面質(zhì)量一、機

加工誤差：加工以后零件的實際幾何參數(shù)與理想零件幾何參數(shù)的偏離程度。零件的加工允許有一定的加工誤差存在。

加工誤差的大小反映了加工精度的高低。

加工精度和加工誤差是對加工零件幾何參數(shù)評定的不同描述方法：前者為定性的，后者為定量性。加工精度要求越高，加工成本越高

討論加工精度問題，一方面是要求在進行工藝設(shè)計時，合理地規(guī)定零件的加工精度；另一方面是對零件加工過程中影響加工精度的因素進行分析并研究其變化規(guī)律，尋求掌握控制加工誤差的方法，以取得所需的加工精度和研究提高加工精度的途徑。加工誤差：加工以后零件的實際幾何參數(shù)與理想二、影響機械加工精度的因素工藝系統(tǒng)

—機床,刀具,夾具和工件組成的加工系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)組成部分的相對位置和相對運動相對位置和相對運動發(fā)生改變零件的幾何參數(shù)零件幾何參數(shù)發(fā)生變化切削加工產(chǎn)生加工誤差工藝過程中的其它誤差因素加工過程中的物理干擾因素工藝系統(tǒng)自身的幾何誤差原始誤差工藝系統(tǒng)的原始誤差與加工誤差二、影響機械加工精度的因素工藝系統(tǒng)—機床,刀具,夾具和n工f車削細長軸的工藝系統(tǒng)原始誤差原始誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差及磨損加工過程物理因素引起變形工藝過程中的其它誤差因素機床誤差：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差夾具誤差：卡盤定心誤差,調(diào)頭車的同軸度誤差刀具誤差：長工件車削引起的車刀磨損系統(tǒng)受力變形：工件受切削力夾緊力引起變形系統(tǒng)的熱變形：因切削熱引起工件的熱伸長工件內(nèi)應(yīng)力引起變形：冷校直產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力原理誤差：由加工原理引起的誤差調(diào)整誤差：試切調(diào)整的微量進給產(chǎn)生尺寸誤差測量誤差：由量具、測量方法、操作者引起n工f車削細長軸的工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)的幾何誤差及磨R0RRA0A誤差敏感方向OYZ當=0時(Y方向):

R=當=90°時(Z方向)：由于很小

R=2/2R0≈0通過切削刀刃的加工表面法向稱為誤差敏感方向XR0RRA0A誤差敏感方向OYZ當=0時(Y方三、研究加工精度的方法原始誤差對應(yīng)的加工誤差實驗、測試分析、計算統(tǒng)計分析法加工誤差實測數(shù)據(jù)誤差性質(zhì)與規(guī)律的分析數(shù)據(jù)處理加工過程單因素分析法數(shù)理統(tǒng)計法測量產(chǎn)生加工誤差的可能原因數(shù)理統(tǒng)計理論影響加工精度的主要原因工藝措施因果分析單因素法的分析、試驗控制工藝對策抽樣樣本隨機抽樣三、研究加工精度的方法原始誤差對應(yīng)的實驗、測試統(tǒng)

獲得形狀精度方法：軌跡法成形法展成法獲得尺寸精度方法：試切法調(diào)整法定尺寸刀具法自動控制法

表面相互位置精度的獲得：由工件的定位安裝精度決定附：獲得零件加工幾何參數(shù)的方法獲得形狀精度方法：附：獲得零件加工幾何參數(shù)的方法獲得尺寸精度的基本方法試切法——以試切—測量—調(diào)整—再試切的循環(huán)方法，得到刀具與工件的正確位置，以獲得加工表面的尺寸精度。調(diào)整法——預先調(diào)整好刀具與工件的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這個相對位置的不變，取得尺寸精度的加工方法。定尺寸刀具法——依靠刀具的尺寸以保證加工面的尺寸。自動控制法——將測量、調(diào)整和切削機構(gòu)組成自動控制系統(tǒng)，以自動控制被加工面的尺寸要求。附A1獲得尺寸精度的基本方法試切法——以試切—測量—調(diào)整—再試切的鏜孔試切尺寸取得的過程h1h2h3h當h3=h時銑平面試切尺寸的取得獲得尺寸精度的方法試切法附A2鏜孔試切尺寸h1h2h3h當h3=h時銑平面獲得尺寸精度的方獲得尺寸精度的方法定尺寸刀具法銑槽拉方孔附A3獲得尺寸精度的方法銑槽拉方孔附A3獲得表面形狀的基本方法軌跡法——依靠刀尖運動軌跡取得所要求的表面幾何形狀。

簡單幾何形狀表面的加工，如圓柱面、圓錐面、平面等。成形法——由成形刀具刀刃形狀取得所要求的表面形狀。

成形車刀（砂輪）加工回轉(zhuǎn)曲面、成形銑刀加工曲面、

車磨螺紋時其牙形由刀具形狀所決定。展成法——依靠刀具與工件的相對嚙合運動，被加工表面由刀刃在嚙合運動中的包絡(luò)面所形成。

齒輪的滾、插、磨及剃齒加工；加工螺紋的螺旋面成形。附A4獲得表面形狀的基本方法軌跡法——依靠刀尖運動軌跡取得所要求的軌跡法加工的形狀精度由形成成形運動軌跡的相對位置精度決定n工磨外圓仿形車削鏜錐孔附A5軌跡法加工的形狀精度由形成成形運動軌跡的相對位置精度成形法加工的形狀精度高低由成形刀刃的廓形精度決定車曲面銑葉片車螺紋附A6加工的形狀精度高低由成形刀刃的廓形精度決定車曲面銑葉片車螺紋展成法齒形的包絡(luò)線加工的形狀精度由成形嚙合精度及刀具形狀精度所決定附A7滾齒加工展成法齒形的包絡(luò)線加工的形狀精度由成形嚙合附A7滾齒表面間相互位置精度的獲得1、直接定位安裝（無需找正）——

依靠機床的相關(guān)精度或夾具的定位精度來保證所需的位置精度要求。

2、找正定位安裝——

取決于找正安裝的精度。

3、加工時的安裝次數(shù)：一次安裝中加工有相互位置要求的多個面

——主要取決于機床（或夾具）的精度。有相互位置要求的面在不同的安裝中加工出

——加工面相對于基準面的位置精度主要決定于由工件在機床或夾具上的定位精度。附A8表面間相互位置精度的獲得1、直接定位安裝（無需找正）—附A9直接定位安裝工件加工面工件基準面機床切削成形面機床安裝面相加對工位要置求機幾床何的精度

附A9直接定位安裝工件加工面工件基準面機床切削成形面機床安裝附A10一次安裝中加工有相互位置要求的多個表面同時銑削a面和b面一次安裝中先后車端面1；外圓2、3；鏜內(nèi)孔，以保證內(nèi)外圓的同軸度及端面對孔的垂直度要求。1234附A10一次安裝中加工有相互位置要求的多個表面同時銑削a面和2工藝系統(tǒng)幾何精度對加工精度的影響

一、加工原理誤差

二、調(diào)整誤差三、機床誤差（一）機床導軌誤差（二）機床主軸回轉(zhuǎn)誤差

（三）機床傳動鏈誤差四、夾具的制造誤差與磨損五、刀具的制造誤差與磨損2工藝系統(tǒng)幾何精度對加工精度的影響一、加工原理原始誤差

由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(tǒng)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。

原始誤差的種類工藝系統(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)熱變形引起的誤差刀具磨損測量誤差工件的殘余應(yīng)力引起的誤差原始誤差由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝原始誤差產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：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工藝系統(tǒng)幾何誤差原理誤差調(diào)整誤差測量誤差定位誤差工藝系統(tǒng)動誤差工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)殘余應(yīng)力變形刀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原始誤差產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：工藝系統(tǒng)靜誤差主軸回轉(zhuǎn)誤一、加工原理誤差采用近似成形運動或近似刀刃輪廓加工所產(chǎn)生的誤差球頭銑刀行切法加工形成的原理誤差——由近似刀具廓形引起由插補功能產(chǎn)生的原理誤差——近似成形運動引起

滾齒采用非漸開線基本蝸桿滾刀——近似刀具輪廓形狀

引起原加工展成法所形成的包絡(luò)線齒形——近似成形運動

理誤差原理誤差在不超過規(guī)定的范圍內(nèi)是合理的一、加工原理誤差采用近似成形運動或近似刀刃輪廓加工所產(chǎn)生的誤二、調(diào)整誤差試切法的調(diào)整誤差A)測量誤差量具精度；量具的使用條件；測量方法的影響。B)試切與正式切削的切削層厚度不同的影響第一刀試切第二刀試切正式切削——————二、調(diào)整誤差試切法的調(diào)整誤差A)測量誤差B)C)

進給機構(gòu)的微量進給誤差爬行對進給的影響試切法的調(diào)整誤差磨床微量進給機構(gòu)車床進給機構(gòu)C)進給機構(gòu)的微量進給誤差爬行對進給的影響試切法的調(diào)B)樣件樣板的誤差C)試切樣本數(shù)量有限造成的誤差用試切法的調(diào)整；或采用樣件樣板調(diào)整。以少量試切樣件平均尺寸作為調(diào)整依據(jù)，不能反映整批工件加工的隨機誤差，試樣平均尺寸與實際總體尺寸不符形成調(diào)整誤差。凸輪杠桿定程機構(gòu)對刀塊精度、對刀時的調(diào)整精度調(diào)整法的調(diào)整誤差A)定程機構(gòu)的誤差B)樣件樣板的誤差C)試切樣本數(shù)量有限造成的誤差用試切法的調(diào)三、機床誤差機床幾何誤差的來源

機床制造

磨損

安裝機床幾何誤差的組成①導軌誤差②主軸回轉(zhuǎn)誤差③傳動鏈誤差三、機床誤差機床幾何誤差的來源機床制造機床幾何誤差的組成①導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差;導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差;前后導軌的平行度誤差(扭曲);

導軌對主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度

(或垂直度)誤差.(一)導軌誤差導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差;(一)導軌誤差磨床導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差磨床導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差磨床導軌在水平面內(nèi)的直線度誤差磨床導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差導軌誤差方向?qū)к壵`差方向?qū)к壴谒矫鎯?nèi)的直線度誤差將使工件產(chǎn)生圓柱度誤差導軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差引起的加工誤差可忽略不計外圓磨床導軌直線度誤差的影響R≈0導軌誤差方向?qū)к壵`差方向?qū)к壴谒矫鎯?nèi)的導軌在垂直面內(nèi)的外圓RyDOD′YD′ODZRZyzzy車床導軌誤差對圓柱面加工精度的影響水平面內(nèi)的導軌誤差Y將1:1傳遞給工件形成圓柱度誤差Ry

垂直面內(nèi)的導軌誤差Z引起的加工誤差可忽略不計Ry=YRZ=(Z)2/D≈0RyDOD′YD′ODZRZyzzy車床導軌誤差對圓車床前后導軌扭曲引起的加工誤差∵y/H=/B∴R=y=H/BH—車床中心高；B—前后導軌距離；—前后導軌扭曲量。車床前后導軌扭曲引起的加工誤差∵y/H=/B不同類型機床的誤差敏感方向不同，導軌誤差對加工精度的影響也不同。y刨床導軌在垂直面內(nèi)直線度引起加工表面直線度和平面度誤差yfv12431—砂輪2—工件3—工作臺4—導軌平面磨床導軌在垂直面內(nèi)直線度誤差將引起被磨上平面的平面度誤差不同類型機床的誤差敏感方向不同，導軌誤差對加工精度的影響也不f普通鏜床的誤差敏感方向隨主軸旋轉(zhuǎn)而變化，其導軌在水平面和垂直面直線度誤差均直接影響加工精度

鏜床工作臺進給鏜孔時:導軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度將使被鏜孔呈現(xiàn)橢圓形；橢圓長短軸比：a/b=cos導軌直線度和扭曲將使被鏜孔的軸線產(chǎn)生直線度誤差。f普通鏜床的誤差敏感方向隨主軸旋轉(zhuǎn)而變化，其導軌在水平面和垂導軌誤差產(chǎn)生的原因及對策

導軌本身的設(shè)計制造誤差：

對策：設(shè)計中在結(jié)構(gòu)、材料、潤滑和防護裝置方面采取措施；并保證制造精度要求。

安裝機床時引起的導軌誤差——機床安裝不良引起的導軌誤差遠大于導軌本身的制造誤差(尤其是長導軌機床)。對策：按照標準要求進行機床安裝；機床使用過程中對導軌定期檢查復校及調(diào)整。

導軌磨損引起的誤差：對策：保證充分的潤滑和良好的維護措施。導軌誤差產(chǎn)生的原因及對策導軌本身的設(shè)計制造誤差：機械零件加工培訓資料課件主軸實際回轉(zhuǎn)軸線相對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。理想回轉(zhuǎn)軸線——以主軸平均回轉(zhuǎn)軸線代替。（即主軸各瞬時回轉(zhuǎn)軸線的平均位置）主軸回轉(zhuǎn)精度表測法三種基本形式徑向圓跳動（徑向跳動）端面圓跳動（軸向竄動）傾角擺動（角向擺動）1、主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念(二)主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸實際回轉(zhuǎn)軸線相對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移。主軸回轉(zhuǎn)精度表測法rX徑向圓跳動傾角擺動端面圓跳動主軸回轉(zhuǎn)運動誤差的基本型式rX徑向圓跳動傾角擺動端面圓跳動主軸回轉(zhuǎn)運動誤差的基

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。車間所有機床，我們分為：

工件回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類誤差敏感方向不變鏜床

車床加工時誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響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2、主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響不同型式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響與加工方法相關(guān)，需要針對具體加工方法進行分析。A）在鏜床(刀具回轉(zhuǎn)類)上鏜孔實際軸線O1在y方向作簡諧運動：

h=Acos（=t）鏜刀點坐標：Za=RsinYa=(A+R)cosR—鏜刀調(diào)整半徑

A—主軸徑向圓跳動幅值刀尖運動軌跡：

[Y/(A+R)]2+(Z/R)2=1

結(jié)論:鏜床(刀具回轉(zhuǎn)類機床)鏜孔因主軸徑向跳動被加工孔呈圓度誤差(橢圓)。1）主軸徑向圓跳動造成的加工誤差11’yz2、主軸回轉(zhuǎn)誤差對不同型式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響B(tài)）在車床(工件回轉(zhuǎn)類)上鏜孔

該類機床加工時，平均回轉(zhuǎn)軸線Om至切削點ai的距離R為定值；實際軸線Oi在y方向作簡諧運動：Ar1ROmO1a1aia1aihriRzyzyabOmOi

設(shè)a圖中a1為切削起點位置，此時實際軸線O1在最大偏移位置：r1=R–A

由于切削點a1與ai的起始點不在同一參考坐標系中而無法比較，需將ai倒轉(zhuǎn)角，使之回到與車刀固連坐標系Om中，求出ai的位置。

因刀具位置固定，當工件旋轉(zhuǎn)和主軸徑向跳動，以b圖表示；實際軸線Oi在沿y軸偏移，切削點ai

位置有：

ri=R–h=R–AcosriB）在車床(工件回轉(zhuǎn)類)上鏜孔Ar1R

實際軸線Oi在y方向作簡諧運動：h=Acos（=t）實際切削半徑：ri()=R–ha圖中O1為最大偏移位置：r1=R–A

b圖中Oi的偏移位置為：ri=R–h=R–Acos

在與車刀固連的坐標系Om中，ai的坐標：

y=A+(R–h)cos=Asin2+Rcosz=(R–h)sin=Rsin–Asincosy2+z2=R2+A2sin2ri()=R[1+sin2(A/R)2]1/2≈R[1+sin2A2/(2R2)]≈R[A為微小量，A?R；可使用(1+x)1/2≈1+x/2]結(jié)

車床(工件回轉(zhuǎn)類機床)加工孔或外圓時，因論

主軸徑向圓跳動引起的加工誤差可忽略不計。實際軸線Oi在y方向作簡諧運動：h=A2）主軸端面圓跳動引起的加工誤差用車床車端面時，產(chǎn)生端面跳動誤差：包括端面平面度(a)以及端面對軸線的垂直度誤差(b)。a)b)主軸轉(zhuǎn)一周來回跳動一次，端面呈螺旋面，跳動向前半周為右螺旋面，向后半周為左螺旋面。端面對軸線的垂直度誤差近似為：tg=A/R被切工件端面形狀2）主軸端面圓跳動引起的加工誤差用車床車端面時，產(chǎn)生端面跳動車削螺紋時，車床主軸的端面圓跳動方向是螺紋軸線方向，原始誤差發(fā)生在誤差敏感方向，將使被加工螺紋的螺距產(chǎn)生周期誤差，即在螺紋的一圈中（=2），螺距誤差x呈周期性變化。主軸端面圓跳動方向車削螺紋時主軸端面圓跳動引起螺距誤差車削螺紋時，車床主軸的端面圓跳動方向是螺紋軸線方向，原始誤差

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）。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)生平面度誤差鏜孔時，由于主軸的純角度擺動

使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺導軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，如圖示。

3）純角度擺動對車、鏜削加工精度的影響

主軸純角度擺動對加工精度的影響，取決于不同的加工內(nèi)容。車削加工時工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，但軸3、影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要因素1）主軸軸承誤差的影響：與主軸軸承類型及機床類型有關(guān)。內(nèi)圈與外圈滾道的圓度及波度；滾動體的尺寸誤差（尺寸一致性）

主軸軸頸的圓度誤差和波度；軸承（軸瓦）的圓度及波度；機床的加工形式。滑動軸承滾動軸承3、影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要因素1）主軸軸承誤差的影響：采用滑動軸承的主軸徑向跳動工件回轉(zhuǎn)類機床刀具回轉(zhuǎn)類機床切削力方向不變受力接觸部位:軸承(瓦)固定不變,軸頸隨主軸旋轉(zhuǎn)變化切削力方向在變化受力接觸部位:軸頸固定不變,軸承(瓦)隨主軸旋轉(zhuǎn)變化軸頸圓度和波度將影響主軸的徑向跳動誤差軸瓦的形狀誤差和波度將影響主軸的徑向跳動誤差工件與主軸相連接刀具與主軸相連接采用滑動軸承的主軸徑向跳動工件回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類切削力方向不變2）與軸承配合零件誤差的影響軸瓦或滾動軸承內(nèi)圈為薄壁件，裝配以后相配零件的形狀誤差將使軸瓦或內(nèi)圈變形，使軸承原有的精度受到破壞，引起主軸的回轉(zhuǎn)誤差。

箱體前后支承孔以及主軸前后支承軸頸的同軸度。3）其他的影響因素：

軸承間隙的影響；主軸轉(zhuǎn)速的影響；

主軸系統(tǒng)的剛度變化和熱變形的影響。

滑動軸承—支承孔的圓度。

滾動軸承—支承軸頸的圓度；軸承端面的配套件（如軸肩、套、緊固螺母、端蓋等）。2）與軸承配合零件誤差的影響滑動軸承—支承孔的圓度。4、提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施采用死頂尖支承磨外圓用鏜模法鏜孔

提高主軸部件的設(shè)計和制造精度：選用高精度的主軸軸承；提高軸承配合件的精度；滾動軸承采取預緊措施；必要的裝配工藝方法。

設(shè)法使主軸回轉(zhuǎn)誤差不反映給工件

——誤差轉(zhuǎn)移法。4、提高主軸回轉(zhuǎn)采用死頂尖支承磨外圓用鏜模法鏜孔提高主軸(三)傳動鏈誤差展成法加工齒輪、蝸輪；螺紋加工。產(chǎn)生原因——

傳動鏈中傳動元件的制造誤差、裝配誤差及磨損引起運動傳遞的誤差(變化)。滾齒機傳動鏈簡圖傳動鏈誤差——機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中首尾傳動元件間的相對運動誤差只反映在刀具與工件間有嚴格運動速比關(guān)系的加工(三)傳動鏈誤差展成法加工齒輪、滾齒機傳動鏈誤差——機TSZ1Z3Z4Z21—工件2—螺母3—母絲杠絲杠車床的傳動鏈誤差分析TSZ1Z3Z4Z21—工件2—螺母工件導程S與機床母絲杠導程T：S=i?T

其中i=i1

?i2i1=Z1/Z2i2=Z3/Z4

又：i1=Z1/Z2=n2/n1=2/1∴2=i1?1Z1的轉(zhuǎn)角誤差傳給Z2有:2=i1?1

Z1轉(zhuǎn)角誤差經(jīng)Z4傳給母絲杠:

M1=i1?i2?1=

i?1

同理Z2的轉(zhuǎn)角誤差經(jīng)Z4傳給母絲杠:M2=i2?2Z4的轉(zhuǎn)角誤差直接傳給母絲杠:M4=4各傳動件的轉(zhuǎn)角誤差都通過傳動鏈最終傳給母絲杠：

Mj=ij

?j=kj?j

其中

Z4的轉(zhuǎn)角誤差

4以1:1傳至母絲杠絲杠車床傳動鏈誤差的分析工件導程S與機床母絲杠導程T：S=i?T結(jié)論及提高傳動鏈精度的措施采用降速傳動比(i1)

傳動鏈越短，傳動件則少，傳動精度高；傳動鏈中末端傳動件的誤差對傳動誤差影響最大；末端傳動件的制造與裝配精度要求最高。采用降速傳動比設(shè)計，傳動鏈末端傳動副的傳動比應(yīng)最小（如滾齒機的分度蝸輪副）。傳動鏈最短；（如精密絲杠磨床的母絲杠與工件裝在同一根軸上）。提高末端傳動件的制造裝配精度：如絲杠車床末級齒輪和母絲杠、滾齒機分度蝸輪精度最高。采用校正裝置；如絲杠車床的校正機構(gòu)。結(jié)論措施結(jié)論及提高傳動鏈精度的措施采用降速傳絲杠車床的誤差校正裝置1—工件2—螺母3—母絲杠4—杠桿5—校正尺6—觸頭7—校正曲線絲杠車床的誤差校正裝置1—工件2—螺四、夾具制造誤差與磨損

夾具組成部分的制造誤差（定位、對刀導向元件；分度機構(gòu)；夾具體等）夾具的裝配精度——

裝配圖的技術(shù)要求。夾具的磨損。d鉆套孔到定位面的距離鉆套孔與定位面的平行度鉆套孔的尺寸精度鉆模精度對鉆孔精度的影響AabB設(shè)計時需要對加工尺寸精度有影響的夾具相關(guān)尺寸制造誤差的控制。四、夾具制造誤差與磨損夾具組成部分的制造誤差d鉆套孔到定四、夾具制造誤差與磨損

夾具組成部分的制造誤差（定位、對刀導向元件；分度機構(gòu)；夾具體等）夾具的裝配精度——

裝配圖的技術(shù)要求。夾具的磨損。f鉆套孔到定位面的距離鉆套孔與定位面的平行度鉆套孔的尺寸精度鉆模精度對鉆孔精度的影響AabB設(shè)計時需要對加工尺寸精度有影響的夾具相關(guān)尺寸制造誤差的控制。四、夾具制造誤差與磨損夾具組成部分的制造誤差f鉆套孔到定五、刀具制造誤差與磨損定尺寸刀具——鉆、擴、鉸、拉刀等刀具尺寸精度直接影響加工尺寸精度成形刀具——成形車刀、銑刀、砂輪等刀具形狀精度直接影響加工面的形狀精度展成法刀具——齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀等刀刃廓形應(yīng)當是被加工面的共軛曲線刀刃的形狀誤差影響加工表面的形狀精度一般刀具——車刀、銑刀、刨刀、砂輪等刀具磨損后影響工件的尺寸或形狀精度五、刀具制造誤差與磨損定尺寸刀具——鉆、擴、鉸、拉刀等成形刀刀具磨損的影響刀具磨損引起工件的尺寸和形狀誤差由刀具磨損引起的加工誤差情況與刀具類型及加工方式有關(guān)，應(yīng)作具體分析。(成形刀具、調(diào)整法加工刀具、長走刀加工刀具等)刀具的尺寸磨損為誤差敏感方向的磨損量誤差敏感方向的刀具磨損量刀具的磨損曲線刀具磨損的刀具磨損引起工件的尺寸和形狀誤差誤差敏感方向

為減少刀具制造誤差和磨損誤差對加工精度的影響，除合理規(guī)定定尺寸刀具和成形刀具的制造公差外，還應(yīng)根據(jù)工件的本材料和加工要求，準確選擇刀具材料、切削用量、冷卻潤滑、并準確刃磨，以減少磨損。必要時還可對刀具的尺寸磨損進行補償。刀具的磨損量可用下式計算式中，μ——刀具磨損量（μm）

μ0——刀具初始磨損量（μm）

k——單位磨損量（μm/1000m）

L——切削路程（m）為減少刀具制造誤差和磨損誤差對加工精度的影響，除3工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響

一、工藝系統(tǒng)剛度的基本概念二、機床部件剛度的特點及測定(試驗)

三、工藝系統(tǒng)剛度的計算四、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響

(一)切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差

(二)切削力大小變化引起的加工誤差——誤差復映

(三)夾緊力、重力引起的加工誤差

(四)傳動力、慣性力對加工精度的影響

五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施3工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響一、工藝系統(tǒng)剛度的基本工藝系統(tǒng)：機床、夾具、工件、刀具外力：切削力、傳動力、慣性力、夾緊力、重力產(chǎn)生加工誤差（舉例）破壞了刀具、工件間相對位置工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)：外力：切削力、傳動力、慣性力、夾緊力、重力破壞了刀圖受力變形對工件精度的影響

a)車長軸b）磨內(nèi)孔

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)組成部分的變形。圖受力變形對工件精度的影響

由此看來，為了保加工作用力切削力、夾緊力、重力破壞加工成形運動幾何關(guān)系及刀具工件靜態(tài)位置工藝系統(tǒng)受力變形加工誤差加工作用力破壞加工成形運動幾何關(guān)系及刀具工件靜態(tài)位置工藝系統(tǒng)（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：背向力Fp（舊標準中為徑向切削分力Fy）與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形yxt的比值，即kxt=Fp/y

注意：這里變形y是總切削力的三個分力Fc、Fp、Ff（舊標準中為Fz、Fy、Fx）綜合作用的結(jié)果。

1.工藝系統(tǒng)剛度的概念（一）工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的負剛度現(xiàn)象

若出現(xiàn)變形方向與Fp方向不一致的情況，如Fp與y方向相反，工藝系統(tǒng)就處于負剛度狀態(tài)。

刀架系統(tǒng)在Fp力作用下引起同向變形y（圖a）；在Fc力作用下引起的變形y與Fp方向相反（圖b）。

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動，應(yīng)盡量避免。負剛度現(xiàn)象若出現(xiàn)變形方向與Fp方向不

圖車削加工中的負剛度現(xiàn)象圖車削加工中的負剛度現(xiàn)象Fy(kN)321y(m)車床刀架靜剛度曲線2010503040車床單向靜剛度測定0二、機床部件剛度的特點及測定機床由多個零部件組成，受力變形情況復雜，機床及其部件的剛度主要采用實驗方法測定。Fy(kN)321y(m)車床刀架2010503040

機床部件剛度的特點（以車床刀架為例）力—位移間呈非線性：刀架變形為非完全彈性變形；

加、卸載曲線不重合：部件中部零件間存在摩擦和接觸面間的塑形變形；

卸載后變形不回復到0點：有殘余變形存在；實際測得的部件剛度偏低（與估算相比）。連接表面間的接觸變形零件間的摩擦力影響接合面的間隙薄弱零件變形的影響影響機床部件剛度的因素機床部件剛度的特點（以車床刀架為例）連接表面間的接觸變形ppdpdyyy接觸變形與接觸表面名義壓強間關(guān)系接觸表面質(zhì)量對接觸剛度的影響y=c?pmkj=p(1–m)/(c?m)接觸剛度的概念

定義:kj=dp/dy(N/mm2)

影響

接觸表面的材料、硬度、粗糙度、

因素紋理方向、表面形狀誤差等ppdpdyyy接觸變形與接觸表面名義壓強間關(guān)系接觸表面質(zhì)量間隙對接觸剛度的影響薄弱零件變形對接觸剛度的影響間隙對薄弱零件三向加載裝置測定車床靜剛度的實驗方法1—前頂尖2—接長套筒3—測力環(huán)4—弓形加載器5—定位桿6—模擬車刀三向加載裝置測定1—前頂尖2—接三、工藝系統(tǒng)剛度的計算

工藝系統(tǒng)的法向總變形：y=y機+y夾+y刀+y工工藝系統(tǒng)的剛度：

k=Fy/y=Fy/(y機+y夾+y刀+y工

)=1/[(y機/Fy)

+(y夾/

Fy)

+(y刀/Fy)+(y工/Fy)]=1/[(1/k機)

+(1/k夾)

+(1/k刀)+(1/k工)]k機=Fy/y機;k夾=

Fy/y夾;

k刀=Fy/y刀;

k工=Fy/y工∴1/k=(1/k機)

+(1/k夾)

+(1/k刀)+(1/k工)結(jié)當工藝系統(tǒng)某個部分剛度很低時必然論影響整個系統(tǒng)的剛度——相當并聯(lián)系統(tǒng)三、工藝系統(tǒng)剛度的計算工藝系統(tǒng)的法向總變形：y系統(tǒng)各組成部分剛度確定近似的力學模型估算——工件、刀具實驗測定——機床、夾具LLxx簡支梁模型懸臂梁模型y=Fy(L–x)2?x2/(3E?I?L)k=(3E?I?L)/[(L–x)2?x2]X=L/2時受力變形最大:∴k=48E?I/L3y=Fy(3L–x)?x2/(6E?I)k=(6E?I)/[(3L–x)?x2]X=L時受力變形最大:∴k=3E?I/L3系統(tǒng)各近似的力學模型估算——工件、刀具LLxx簡支梁模型懸臂四、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響原因加工中工藝系統(tǒng)受力作用，原調(diào)整好的刀具工件位置改變或成形運動發(fā)生變化出現(xiàn)加工誤差作用力切削力、傳動力、慣性力、重力、夾緊力等作用模型誤差分析考慮因素受力點位置的變化—系統(tǒng)剛度變化(作用力不變)力大小方向的變化—受力變形改變(剛度不變化)作用力類型；受力作用模型；加工方式與工藝系統(tǒng)組成形式；系統(tǒng)的剛度薄弱環(huán)節(jié)四、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響原因加工中工藝系統(tǒng)受力LxytjywzydjyxxAABBFyFAFB模頂尖支承型車削短粗軸受力情況機床變形主軸箱部位尾架部位刀架部位總變形二者組合(一)切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差LxytjywzydjyxxAABBFyFAFB模頂尖

受力主軸箱部位：尾架部位：情況FA=Fy?(L–x)/LFB=Fy

?x/L

主軸箱部位：尾架部位：

ytj=FA/ktj=ywz=FA/kwz=

二者組合：yx=ytj+xx=(ywz–

ytj)?x/L

刀架變形：ytj=Fy/kdj

總變形：yjc=yx+ydj機床變形

結(jié)

切削力點位置改變時工藝系統(tǒng)變形是變化的，原因果

是工藝系統(tǒng)剛度隨切削力點的位置改變而變化。當x=0時：yjc=Fy/(1/ktj+1/kdj)；

x=L/2時：yjc=Fy/(1/4ktj+1/4kwz+1/kdj)x=L時：yjc=Fy/(1/kwz+1/kdj)=ymaxx=L

?

kwz/(ktj+kwz)時yjc=ymin=Fy[1/(ktj+kwz)+1/kdj]受力主軸箱部位：兩頂尖間車削短粗軸的形狀誤差

機床部件不變形的理想情況主軸箱及尾座變形時的情況包括刀架變形在內(nèi)時的情況

分析結(jié)果說明：在兩頂尖間車削短粗軸零件時，機床的剛度中間大、兩頭小，工件出現(xiàn)鞍形圓柱度誤差。結(jié)論兩頂尖間車削短粗軸的形狀誤差機床部件不變

工件的變形：

x=0，x=L時:yg=0;x=L/2時:yg=ygmax=Fy?

L3/(48E?I)

結(jié)果車削細長軸時：工件的剛度中間小,兩頭大;

加工后工件呈鼓形的形狀誤差。模型——車削細長軸Lxygf工件的變形：模型——車削細長軸Lxygf工藝系統(tǒng)的總變形和剛度

系統(tǒng)總變形系統(tǒng)剛度

當工藝系統(tǒng)的組合方式使得系統(tǒng)隨受力點位置改變出現(xiàn)剛度的變化時，加工后的工件將產(chǎn)生形狀誤差。影響誤差大小主要因素是系統(tǒng)中的剛度薄弱環(huán)節(jié)。減少此類加工誤差的措施為：提高系統(tǒng)各部分的剛度，設(shè)法使系統(tǒng)的剛度不隨受力點位置的改變而變化說明：系統(tǒng)受力可為切削力或重力等;并設(shè)定力的大小不變。結(jié)論工藝系統(tǒng)的總變形和剛度系統(tǒng)系統(tǒng)當工藝系統(tǒng)的組合方式使

工件尺寸：d=50(mm)L=600(mm)

機床部件剛度：ytj=6×104(N/mm)ywj=5×104(N/mm)ydj=4×104(N/mm)

切削力：Fy=300（N）材料彈性模量：E=2.1×105(N/mm2)x01/6L1/3L5/11L1/2L6/11L2/3L5/6LLyjc12.511.110.410.210.310.310.711.813.5yg06.516.620.621.020.616.66.50y12.517.627.030.831.230.927.318.313.5沿工件長度的工藝系統(tǒng)變形(m)案例工件尺寸：d=50(mm)L=6加工時工件彎曲加工后工件呈鼓形加工時工件彎曲加工后工件呈鼓形工藝上使系統(tǒng)剛度不隨受力點位置改變而變化FyFyfx1x2fFyA鏜桿進給使鏜桿沿懸伸長度方向變形變化，造成孔的圓柱度誤差工作臺進給鏜桿懸伸長度不變，鏜桿變形對孔尺寸的影響由調(diào)整刀具消除工藝上使系統(tǒng)剛度不隨受力點位置改變而變化FyFyfx1x2fap1ap2y1y2123模型車加工毛坯形狀誤差較大的短軸或盤類件考慮因素切削力隨切削深度改變而變化；但系統(tǒng)剛度不變化1—

毛坯外形2—工件理想外形3—工件實際外形api—名義切削深度

yi—系統(tǒng)變形AB(二)切削力大小變化引起的加工誤差——誤差復映ap1ap2y1y2123模型考慮因素1—毛坯設(shè)A、B處分別為毛坯的最大最小外圓：系統(tǒng)剛度：kxt名義切削深度：A處ap1B處ap2系統(tǒng)受力變形：y1y2實際切削深度：asp1=ap1–y1asp2=

ap2–y2切削力公式：Fy=CFy?

ap1XFp

?

fyFp

?

(HB)nFp

=C?apA,B處實際切削力：FyA=C?(ap1–y1)FyB=C?(ap2–y2)A,B處的變形：y1=FyA/kxty2=FyB/kxt毛坯的誤差:m=ap1–ap2工件的誤差:g=y1–

y2=C?[(ap1–ap2)–(y1–y2)]/kxt=C?(m–g)/kxt∴g=C?m/(C+kxt)C?m/kxt[∵C?kxt]

誤差復映系數(shù)

:

=g/m=C/kxt

AB設(shè)A、B處分別為毛坯的最大最小外圓：AB

在粗加工時,每次走刀的進給量f一般不變,假設(shè)誤差復映系數(shù)均為ε,則n次走刀就有

εz=εn

增加走刀次數(shù),可減小誤差復映,提高加工精度,但生產(chǎn)率降低了。提高工藝系統(tǒng)剛度，對減小誤差復映系數(shù)具有重要意義。

毛坯的各種形狀誤差（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。

毛坯材料的不均勻，HB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。討論：在粗加工時,每次走刀的進給量f一般不變,假設(shè)關(guān)于誤差復映規(guī)律的結(jié)論工件毛坯的形狀誤差（如等）、某些位置誤差或材料的硬度變化，以誤差復映的形式反映成加工誤差，其原因是上述誤差或變化導致了切削力大小的變化，使工藝系統(tǒng)的變形發(fā)生改變所致。多工序加工或多次走刀可以減少誤差復映的影響。對多次走刀：g1=

1mg2=

2g1=12mgn=

12……

nm=im

∵i<1∴i?1采用調(diào)整法的成批生產(chǎn)，當毛坯尺寸不一致或硬度變化時由于誤差復映將造成加工后零件的“尺寸分散”。系統(tǒng)剛度高時，誤差復映估計粗加工才有實際意義；系統(tǒng)剛度低時，分析加工誤差應(yīng)注意誤差復映的影響。關(guān)于誤差復映規(guī)律的結(jié)論(三)夾緊力、重力引起的加工誤差

夾緊力、重力引起的加工誤差應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)組成部分的剛度特性和系統(tǒng)的受力情況作具體分析:

考慮夾緊力時：當工件本身的剛度低或夾緊力施加不當使工件產(chǎn)生變形，加工后這種變形回復，破壞了加工好的狀態(tài)，造成加工誤差.

考慮重力時：一般指加工大型零件或使用重型機床的加工。系統(tǒng)某些部分（如工件或自重較大的機床部件）在加工運動中的位置移動，使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生變形的變化，從而形成加工誤差。(三)夾緊力、重力引起的加工誤差夾緊力、重力引起的薄壁套筒的夾緊變形誤差夾緊以后鏜孔以后松開以后采用開口過渡環(huán)采用專用卡爪夾緊力引起的加工誤差示例之一薄壁套筒的夾緊變形誤差夾緊以后鏜孔以后松開以后采用夾緊力引起的加工誤差示例之二薄片零件的磨削a)翹曲的毛坯b)吸盤吸緊后磨削c)磨后松開工件翹曲d)吸盤吸住磨凸面e)翻身磨凹面f)磨后松開工件平直夾緊力引起的薄片零件a)翹曲的毛坯夾緊力引起的加工誤差示例之三夾緊力施力點不當導致工件變形夾緊力引起的夾緊力施力點不當導致工件變形重力引起的加工誤差示例銑床床鞍部件自重引起的變形立車刀架部件的重力引起的加工誤差車端面車外圓ff重力引起的銑床床鞍部件自重引起的變形立車刀架部件的重力引起的(四)傳動力、慣性力對加工精度的影響LxFcYFcFZFyv

FC?R=FZ?

rFCY=FC?cosφ=FZ?cosφ(r/R)

rRφ兩頂尖支承車、磨軸零件采用單爪撥盤傳動，撥銷的傳動力方向隨工件轉(zhuǎn)動改變，Y方向分力大小變化。單點傳動的傳動力問題(四)傳動力、慣性力對加工精度的影響LxFcYFcFZZAYOO1O2FCFCFZFYr0ΔY=FY/kSΔZ=FZ/kSrC=Fc/kcβ觀點之一不產(chǎn)生加工誤差切削力FZFY作用：工件幾何軸心O變形至O1，變形只與系統(tǒng)剛度kS有關(guān)；傳動力FC作用：工件幾何軸心O1變形至O2，變形與頂尖接觸剛度kC有關(guān)；前后頂尖連線相當于主軸回轉(zhuǎn)誤差的純角度擺動：空間成一錐角的圓錐擺動軌跡。車削外圓FZFY不變，變形參數(shù)β、OO1不變，r0恒定。O1為工件的平均回轉(zhuǎn)軸心；O2為工件的瞬時回轉(zhuǎn)軸心。ZAYOO1O2FCFCFZFYr0ΔY=FY/kSΔZ=φFCYFCFYFZρyR=(R–Fy/kC)?[1–Fccosφ/(R?kC–Fy)]=(R–Fy/kC)?(1–b?cosφ)R——刀具調(diào)整尺寸

y——系統(tǒng)受力變形

ρ——工件實際尺寸y=(Fy+Fcy)/kC=(Fy+Fccosφ)/kCρ=R–y=R–(Fy+Fccosφ)/kCYZρ=a?(1–b?cosφ)工件截面為心臟線形觀點之二φFCYFCFYFZρyR=(R–Fy/kC)?[1刀具離前頂尖處距離X越大，F(xiàn)C影響越小，在后頂尖處(X=L)的影響為0工件橫截面的形狀工件的縱向形狀觀點之二的結(jié)果刀具離前頂尖處距離X越大，F(xiàn)C影響越小，在后頂尖處(XφPFYRyρ123慣性力影響的問題精鏜連桿大頭孔按觀點一

理論上不引起工件圓度誤差按觀點二

出現(xiàn)與傳動力相似形狀誤差慣性力引起系統(tǒng)的受迫振動需進行“對重平衡”處理φPFYRyρ123慣性力影響的問題精鏜連桿大頭孔按觀點五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施?提高工藝系統(tǒng)的剛度?采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計?提高連接表面的接觸剛度?提高機床部件中零件接合表面的質(zhì)量?對機床部件預加載荷?提高工件定位基準表面的精度和表面粗糙度要求?對工件采取合理的裝夾及加工方式?采取適當?shù)墓に嚧胧瑴p小載荷及其變化五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施?提高工藝系統(tǒng)的剛4工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響

一、概述工藝系統(tǒng)熱變形的概念工藝系統(tǒng)的熱源工藝系統(tǒng)的溫度場及熱平衡二、工件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四、機床熱變形對加工精度的影響五、減少工藝系統(tǒng)熱變形的措施4工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響一、概述一、概述

工藝系統(tǒng)的熱源

內(nèi)部熱源——切削熱；摩擦熱及能量損耗。包括系統(tǒng)工作過程中由內(nèi)部熱源形成的“派生熱源”。

外部熱源——輻射熱(輻射傳熱)；環(huán)境熱(對流傳熱)。

內(nèi)部熱源——造成工藝系統(tǒng)熱變形的主要根源不同熱源對系統(tǒng)熱變形影響的作用由熱源性質(zhì)，系統(tǒng)的組成及特性，加工質(zhì)量要求等因素決定。

工藝系統(tǒng)熱變形的概念加工中的熱效應(yīng)作用導致工藝系統(tǒng)變形，破壞系統(tǒng)預先調(diào)整相對幾何位置及運動關(guān)系，引起工件的加工誤差。一、概述工藝系統(tǒng)的熱源內(nèi)部熱源——造成工藝系工藝系統(tǒng)的溫升和溫度場的概念工藝系統(tǒng)的升溫過程

溫度場——系統(tǒng)的各點（空間各坐標點）的溫度分布。

T=f(x，y，z,a)

不穩(wěn)定溫度場——隨時間變化的溫度場(系統(tǒng)受熱源作用的升溫過程或斷開熱源的冷卻過程)。

T（t）=f(x，y，z,t)

穩(wěn)定溫度場——與時間變化無關(guān)的溫度場。

T（t）=f(x，y，z)各種熱源系統(tǒng)溫度上升傳熱系統(tǒng)溫度下降系統(tǒng)溫度動態(tài)平衡向周圍介質(zhì)散熱傳熱散熱工藝系統(tǒng)的溫升和溫度場的概念工藝系統(tǒng)的升溫過不穩(wěn)定溫度場系統(tǒng)各點溫度變化T=f(x,y,z,t)系統(tǒng)熱變形變化yxt=Y(x,y,z,t)跟蹤消除熱變形實現(xiàn)系統(tǒng)復雜穩(wěn)定溫度場系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)T=f(x,y,z)系統(tǒng)熱變形穩(wěn)定yxt=Y(x,y,z)調(diào)整或補償熱平衡狀態(tài)下的變形

熱平衡——系統(tǒng)處于穩(wěn)定溫度場時，各點受熱與散熱處于動態(tài)平衡的狀態(tài)。溫度場研究與描述方法點溫法等溫線法熱象圖法不穩(wěn)定溫度場系統(tǒng)各點溫度變化系統(tǒng)熱變形變化跟蹤消除熱二、工件熱變形對加工精度的影響影響工件熱變形的主要熱源：

切削熱

（大型或精密件的加工，環(huán)境熱不能忽略）工件熱變形表現(xiàn)形式

——“熱脹冷縮”：工件受熱源作用在熱膨脹時加工，加工結(jié)束后冷卻收縮。討論工件熱變形需考慮的因素：加工中的排屑情況：排屑流暢的加工與排屑不流暢的加工有較大區(qū)別。

工件受熱體積的大小：薄壁件容易熱變形。工件受熱的均勻性：單面受熱會出現(xiàn)彎曲變形。二、工件熱變形對加工精度的影響影響工件熱變形的主要熱源：

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。因此，精密加工應(yīng)在熱平衡狀態(tài)下進行。在生產(chǎn)中，必須注意:機床在開始工作的一段時間內(nèi)，其溫度場處于不穩(wěn)(一)受熱較均勻的工件熱變形

熱膨脹公式:

長度：L=?L?t

直徑：D=?D?t

案例具體問題的處理方法熱變形引起直徑方向尺寸變化——車、磨長軸件：

A)工件溫度逐漸升高,直徑尺寸逐漸膨脹,沿軸向切削深度加大,工件冷卻收縮后出現(xiàn)圓柱度誤差。(

用D公式

)

B)死頂尖裝夾時,工件沿軸向尺寸的熱伸長因壓桿不穩(wěn)定出現(xiàn)彎曲變形導致圓柱度誤差。(采用彈性后頂尖)

熱變形引起軸向尺寸變化——車或磨絲杠：(用L公式)

沿軸向的熱伸長量將影響絲杠的螺距累積誤差。工序集中的加工——多工位連續(xù)加工中，粗加工產(chǎn)生的工件熱變形對精加工工位的加工精度影響問題。(一)受熱較均勻的工件熱變形熱膨脹公式:長度：L實例

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。在較長的軸類零件加工中，將出現(xiàn)錐度誤差。

例如：在磨削400mm長的絲杠螺紋時，每磨一次溫度升高1℃，則被磨絲杠將伸長△L=1.17×10-5×400×1mm=0.0047mm

而5級絲杠的螺距累積誤差在400mm長度上不允許超過5μm左右。

因此，熱變形對工件加工精度影響很大。實例在精密絲桿加工中，工件的熱伸長會產(chǎn)生螺距的累積誤(二)不均勻受熱工件的熱變形

類板類或長床身件平面

型銑、刨、磨削加工SLt1t2xR/4原因

加工面受切削熱作用使工件單面受熱,形成梯度分布的溫度場出現(xiàn)上下溫差,工件產(chǎn)生彎曲變形(中間上凸),加工時中間凸起部分被切除,卻后出現(xiàn)下凹的平面度誤差熱變形的計算：x=

?t?L2/8s(二)不均勻受熱工件的熱變形類板類或長床身件平面S三、刀具熱變形對加工精度的影響

刀具熱變形的主要熱源——切削熱不同切削形式刀具的熱變形：

連續(xù)切削的刀具：切削熱持續(xù)傳入刀具，刀具的熱伸長變化為達到熱平衡狀態(tài)的典型過程。（曲線1）

案例：車削長軸零件、立車車大型工件端面

斷續(xù)切削的刀具：刀具呈間隙工作狀態(tài)，有短暫冷卻時間，刀具熱伸長有波動，總變形量小于連續(xù)切削狀態(tài)，并在波動范圍變動。（曲線2）

案例：調(diào)整法加工一批零件的裝卸工件非切削時間。三、刀具熱變形對加工精度的影響刀具熱變形的主要熱源——(min)0刀具熱變形(m)123車刀熱變形曲線1—連續(xù)切削2—斷續(xù)切削3—冷卻曲線案例說明連續(xù)車削長軸——刀具熱伸長,工件呈圓柱度誤差。切削

立車車大型工件端面——產(chǎn)生平面度誤差。斷續(xù)

熱平衡前零件尺寸有明顯變化趨勢(趨大或趨小)切削

達到熱平衡后，一批零件有的“尺寸分散”。引起加工誤差的原因應(yīng)根據(jù)加工中刀具熱變形、刀具磨損、系統(tǒng)受力變形等因素進行綜合分析(min)0刀具熱變形(m)123車刀熱變形四、機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形的特點熱變形形態(tài)最復雜——溫度場的均勻與穩(wěn)定狀況

影

響不同機床的結(jié)構(gòu)形式；發(fā)生熱變形的部位；

因

素熱源種類及產(chǎn)生部位；到達熱平衡狀態(tài)的時間；工藝系統(tǒng)的組合形式等。對加工精度影響大——對精密加工的影響尤其嚴重。不同的熱源對熱變形的影響——主要影響熱源

傳動系統(tǒng)：運動副的摩擦熱；

直線運動副：導軌運動的摩擦熱；

液壓系統(tǒng)：工作能量損耗；傳熱途徑：油箱、油管等

派生熱源：切屑、切削液留落(留入)機床表面四、機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形的特點某車床傾斜式主軸箱實測溫度分布圖等溫線圖“有限元法”熱場理論計算圖某車床傾斜式主軸箱實測溫度分布圖等溫線圖“有限元法”熱場理論幾種典型機床熱變形的分析1、普通車床的熱變形位移(m)20015010050溫升(°C)20406080運轉(zhuǎn)時間(h)1234ZY前軸承溫升

主要熱源主軸箱中齒輪,軸承的摩擦熱;潤滑油發(fā)熱.

熱變形主軸軸線在Y,Z方向的偏移;主軸軸線傾斜:

前后軸承溫差;床身導軌的上凸熱變形.幾種典型機床熱變形的分析1、普通車床的熱變形位移(m)20不同機床主軸部件發(fā)熱時的熱變形臥式銑床端面磨床立式銑床雙端面磨床不同機床主軸部件發(fā)熱時的熱變形臥式銑床端面磨床立式銑床雙端面3—砂輪架4—砂輪5—導軌1—工件頭架液壓系統(tǒng)發(fā)熱,導軌彎曲變形,工作臺移動與砂輪軸線不平行,工件圓柱度誤差砂輪架部件發(fā)熱，砂輪軸線與工件軸線中心距變動，工件尺寸分散工件頭尾架溫差，工件回轉(zhuǎn)軸線與砂輪軸線不平行,工件圓柱度誤差143252—工件尾架2、外圓磨床的熱變形3—砂輪架4—砂輪5—導軌1—工件頭架液壓系3、長床身機床的熱變形（導軌磨床、龍門刨床）

主要工作臺運動導軌摩擦發(fā)熱熱源環(huán)境溫度引起床身上下的溫差熱變形部位導軌3、長床身機床的熱變形主要工作臺運動導軌摩擦4、精密機床的熱變形立柱變形x=25y=90z=115主軸變形x=62y=46z=52某加工中心的熱變形2001601208040642垂直面的熱變形m運行時間(h)0未強制冷卻強制冷卻坐標鏜床主軸箱熱變形熱變形對精密機床精度影響非常嚴重4、精密機床的熱變形立柱變形主軸變形某加工中心的熱變形200五、減少工藝系統(tǒng)熱變形的措施

減少熱源的發(fā)熱和隔離熱源采取熱補償措施,均衡溫度場采用合理的部件結(jié)構(gòu)

采用熱對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計；選擇可減小熱變形影響的裝配基準。

保持工藝系統(tǒng)的熱平衡控制環(huán)境溫度（季節(jié)調(diào)溫）五、減少工藝系統(tǒng)熱變形的措施減少熱源的發(fā)熱和隔離熱源均衡溫度場——減小工藝系統(tǒng)熱變形的措施M7150平面磨床采用熱補償油溝以均衡床身的溫度場立式平面磨床采用熱送風方法均衡立柱部分的溫度場均衡溫度場——減小工藝系統(tǒng)熱變形的措施M7150平面磨床采用t(h)4812160.100.200.30滑枕截面結(jié)構(gòu)的原設(shè)計滑枕截面結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計牛頭刨床滑枕的熱變形原設(shè)計的滑枕熱變形測試數(shù)據(jù)熱對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計的實例t(h)4812160.100.200.30滑枕截面結(jié)構(gòu)的LL1zyzMM車床主軸箱定位位置對熱變形的影響支承距離對砂輪架熱變形的影響選擇可以減小熱變形的裝配基準LL1zyzMM車床主軸箱定位位置對熱變形的影響支承距5工件殘余應(yīng)力引起的變形

定義無外部載荷作用或外部載荷去除后工件內(nèi)部存留的應(yīng)力.

對加工精度的影響

有殘余應(yīng)力的零件屬不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時間的推移其內(nèi)應(yīng)力緩慢釋放，內(nèi)應(yīng)力的變化將導致零件的變形。切削加工具有殘余應(yīng)力的零件，其內(nèi)部殘余應(yīng)力重新分布，致使加工后的工件發(fā)生變形，造成加工誤差。工件殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：毛坯制造或熱處理過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力因工件冷校直產(chǎn)生的殘余應(yīng)力切削中的力和熱作用引起工件表面層的殘余應(yīng)力5工件殘余應(yīng)力引起的變形定義無外部載荷作毛坯制造和熱處理過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力毛坯制造時各部分冷卻速度不均內(nèi)部產(chǎn)生相對平衡的殘余應(yīng)力切削去除材料層殘余應(yīng)力平衡被破壞工件產(chǎn)生變形殘余應(yīng)力重新分布+–毛坯制造和熱處理過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力毛坯制造時各部分冷卻速度F+–+–校直加載時的應(yīng)力分布卸載后的殘余應(yīng)力分布冷校直引起的殘余應(yīng)力彎曲長軸冷校直反向彎曲出現(xiàn)塑性變形出現(xiàn)應(yīng)力分布去除外力工件彈性回復變直殘余應(yīng)力重新分布加工后產(chǎn)生彎曲變形F+–+–校直加載時的應(yīng)力分布卸載后的殘余應(yīng)力分布冷減少工件殘余應(yīng)力的措施?增加消除殘余應(yīng)力的熱處理工序——退火、回火處理；時效處理。?合理安排工藝過程，減少或避免因殘余應(yīng)力引起的工件變形。?改善零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。切削加工引起的殘余應(yīng)力切削或磨削加工過程中，產(chǎn)生的力和熱效應(yīng)導致工件表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。減少工件殘余應(yīng)力的措施切削加工引起的殘余應(yīng)力誤差數(shù)據(jù)誤差性質(zhì)與規(guī)律分析數(shù)據(jù)處理加工過程概