機(jī)械制造工藝學(xué)第二版-王先奎第二章4

第三章機(jī)械加工精度第一節(jié)概述1、機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量取決于零部件的加工質(zhì)量，產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。2、零件的加工質(zhì)量1〕幾何形狀——加工精度、外表粗糙度2〕物理性能——硬度、強(qiáng)度、韌性、耐磨性等。3〕化學(xué)性能——耐磨蝕性能。4〕其它性能2025/2/9機(jī)械加工精度：尺寸、形狀、位置加工精度與加工誤差：加工的大小，說明加工精度的上下。加工精度與設(shè)計(jì)精度、生產(chǎn)效率、加工本錢有關(guān)。加工精度與工藝系統(tǒng)精度〔原始誤差〕。工藝系統(tǒng)——由機(jī)床、夾具、刀具、工件組成的統(tǒng)一體。設(shè)計(jì)精度：由零件工作圖上的尺寸，形狀，位置公差確定。2025/2/9二、影響機(jī)械加工精度的因素〔原始誤差分析〕原始誤差——工藝系統(tǒng)偏離理想位置產(chǎn)生的誤差。1、幾何誤差——工藝系統(tǒng)初始狀態(tài)的誤差〔加工前〕A、靜態(tài)誤差B、運(yùn)動(dòng)誤差2、動(dòng)〔效應(yīng)〕誤差——切削過程的物理因素所產(chǎn)生的誤差〔受力，受熱，磨損等〕A．加工過程中B．加工后例：精鏜活塞銷孔工序的原始誤差?！矆D3－1〕2025/2/92025/2/9三、誤差敏感方向在誤差敏感方向上系統(tǒng)原始誤差對(duì)加工精度的影響最大。例如：車削外圓時(shí)，刀尖在工件法向方向上的誤差δ，引起最大加工誤差△R。〔圖3－2〕2025/2/9分析：當(dāng)時(shí)，〔忽略了〕當(dāng)時(shí)，〔當(dāng)δ很小時(shí)，△Rmin可忽略〕2025/2/9四、研究加工精度的方法1、單因素分析法：分析某一原始誤差對(duì)加工精度的影響。通過分析計(jì)算，測量，實(shí)驗(yàn)等方法。2、統(tǒng)計(jì)分析法：對(duì)一批工件測量，并對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷加工誤差的性質(zhì)，從而找出產(chǎn)生誤差的原因。3、實(shí)際生產(chǎn)中，兩種方法結(jié)合應(yīng)用。2025/2/9第二節(jié)工藝系統(tǒng)的幾何精度對(duì)加工精度的影響一、加工原理誤差1、近似的切削成形運(yùn)動(dòng)例如：數(shù)控插補(bǔ)原理：直線或圓弧逼近曲線的加工，數(shù)控銑床上用球頭銑刀加工曲面〔行切法〕〔圖3－3〕2、近似的切削刀形狀例如：滾齒刀具3、近似的計(jì)算例：模數(shù)螺紋的π因子2025/2/9二、調(diào)整誤差尺寸精度的獲得方法〔一〕試切法〔如車外圓的5個(gè)步驟：開車對(duì)刀；右退出車刀；進(jìn)刀；走刀切削1-3mm；退出車刀；測量；按尺寸進(jìn)刀；走刀切削?！吃嚽蟹ㄒ鹫{(diào)整誤差的因素1、測量誤差：量具，測量方法，使用條件等。2、機(jī)床進(jìn)繪機(jī)構(gòu)的位移誤差3、切削狀態(tài)不同產(chǎn)生的誤差。例如：刀尖的圓角影響。2025/2/9〔二〕調(diào)整法如車臺(tái)階長度時(shí)的位置調(diào)整引起調(diào)整誤差的因素1、定程機(jī)構(gòu)誤差液壓死擋鐵＜0.01(精度高)電氣行程開關(guān)＜0.01〔靈敏度〕2、樣件或樣板誤差3、測量有限試件造成誤差2025/2/9〔三〕其它方法1、定尺寸刀具法例如：鉆孔，鉸孔，浮動(dòng)鏜等取決于刀具的相關(guān)尺寸精度〔與刀具制造，安裝，磨損有關(guān)〕2、自動(dòng)控制法例如：自動(dòng)或半自動(dòng)磨床，取決于自動(dòng)檢測裝置精度和自動(dòng)反響控制系統(tǒng)控制精度。三、機(jī)床誤差例如：銑床的精度檢驗(yàn)工程有多項(xiàng)2025/2/9〔一〕機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差〔來源于加工，裝配，安裝，磨損，溫度等〕1、導(dǎo)向誤差〔直線度，扭曲度及偏離，平行，垂直等〕例車床直線度〔圖3－5〕1〕在水平面內(nèi)的直線度△Y〔圖3－6a〕〔設(shè)車刀刀夾中心與工件軸或等高〕2〕在垂直面內(nèi)的直線度△Z〔圖3－6b〕2025/2/92025/2/92025/2/9忽略項(xiàng)

∵∴可以忽略〔3〕扭曲誤差與機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)及主軸中心高有關(guān)〔圖3－7〕2025/2/92025/2/9〔4〕導(dǎo)軌與主軸軸線相互位置誤差水平面內(nèi)平行度誤差車——錐度鏜——橢圓垂直內(nèi)平行度誤差車〔度〕—雙曲線鏜——橢圓圖3-92025/2/92025/2/92．導(dǎo)軌誤差的理論分析方法滑板在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向：限制了5個(gè)自由度。坐標(biāo)系的建立：直角坐標(biāo)系：——與導(dǎo)軌固連通常i軸與主軸平行或垂直直角坐標(biāo)系——與滑板固連直角坐標(biāo)系——滑板上的參考坐標(biāo)系。隨滑板平移時(shí)，各坐標(biāo)軸方向始終與導(dǎo)軌固連各坐標(biāo)軸方向一致。2025/2/92025/2/9設(shè)：刀具或工件上的任意點(diǎn)：假設(shè)點(diǎn)P隨σ沿j、k平移，繞坐標(biāo)i′j′k′轉(zhuǎn)動(dòng)α，β，γ角，那么P點(diǎn)位置變化，產(chǎn)生加工誤差。其中：△yt，△zt——由與i軸的偏離而造成〔導(dǎo)軌與主軸軸線在水平、垂直面內(nèi)平行度誤差〕。α——由扭曲造成β——由垂直面內(nèi)直線度造成γ——由水平面內(nèi)直線度造成2025/2/9〔圖3－10〕，其中轉(zhuǎn)角誤差計(jì)算2025/2/9——坐標(biāo)變換矩陣記列矩陣：那么：同理：有，當(dāng)σ1旋轉(zhuǎn)α、β、γ時(shí)有：2025/2/9當(dāng)α、β、γ值很小時(shí)，近似有：得：P點(diǎn)的線位移誤差〔由轉(zhuǎn)角誤差引起的〕為：2025/2/9I——單位矩陣綜合△xt(進(jìn)給誤差)、△yt、△zt和轉(zhuǎn)角引起的成性誤差x處，P點(diǎn)的線性誤差為：〔線性疊加〕或〔改寫成方程組的形式〕2025/2/9例：導(dǎo)軌誤差在車削絲桿時(shí)引起螺距誤差坐標(biāo)設(shè)定如圖3－11〔縱向x，橫向y，垂直于z〕設(shè)：刀刃在中徑〔d2〕上一點(diǎn)A1〔x1，y1，z1〕=〔0，，H〕x與P同方向∴

∴△y—工件法向誤差〔使中徑尺寸增大或減少〕2025/2/92025/2/9△z——產(chǎn)生刀具沿工件切向誤差〔△z使工件相對(duì)于刀具瞬間產(chǎn)生角位移誤差φ〕〔正負(fù)為圖示刀具位置〕2025/2/9綜合引起的螺距誤差為〔二〕機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差1．根本概念實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)理想軸線的漂移三種根本形式(圖3－13)純經(jīng)向圓跳動(dòng)、純端面圓跳動(dòng)、純傾角擺動(dòng)2025/2/9主軸回轉(zhuǎn)精度的檢驗(yàn)方式〔JB2670-82〕〔機(jī)床檢驗(yàn)通那么〕a徑跳b軸向跳動(dòng)〔傾角擺動(dòng)通常由徑向跳動(dòng)指標(biāo)保證如圖〕2025/2/92．主軸回轉(zhuǎn)精度對(duì)加工精度的影響1〕主軸端面純圓跳動(dòng)：(圖3－14)〔1〕車端面——近似螺旋面〔誤差〕θ——垂直度偏角〔2〕車螺紋——產(chǎn)生螺距周期誤差。

2025/2/92〕徑內(nèi)圓跳動(dòng)——產(chǎn)生圓度誤差(圖3－15~17)〔1〕對(duì)鏜孔的影響〔圖3-15〕設(shè)鏜刀主軸誤差為：h=Acosφ(頻率與主軸轉(zhuǎn)角相同，刀尖到刀軸中心不變，R為定值，在y方向簡諧運(yùn)動(dòng)。)簡諧運(yùn)動(dòng)方程加工孔為橢圓，長軸：〔A+R〕，短軸：R2025/2/92025/2/9〔2〕對(duì)車削孔的影響〔圖3-16〕，刀尖到平均回轉(zhuǎn)軸線Om為定值：R設(shè)工件主軸誤差：h＝Acosφ沿y方向：Rφ=0＝R－ARφ=φ＝R－h(huán)＝R－Acosφ=R+A任一點(diǎn)：加工孔近似為圓。2025/2/93、影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素〔1〕軸承誤差A(yù))滾動(dòng)軸承：內(nèi)環(huán)，外環(huán)滾道，滾動(dòng)體，保持架等圓度誤差、波度誤差、滾動(dòng)體尺寸誤差等B)滑動(dòng)軸承工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床〔圖3-17a〕刀具回轉(zhuǎn)機(jī)床〔圖3-17b〕①工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床主軸軸徑的橢圓誤差影響：產(chǎn)生與軸徑誤差近似的加工誤差。2025/2/92025/2/9工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床主軸軸承孔的橢圓誤差影響：∵軸承孔受力點(diǎn)不變∴不產(chǎn)生加工誤差。主軸軸承孔的誤差影響與之相反。另：多油楔動(dòng)壓軸承——主要為主軸軸徑誤差影響靜壓軸承——較厚的油膜減小了軸徑和軸孔的誤差，所以精度較高。2025/2/9②刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床主軸軸徑的橢圓誤差影響：刀具回轉(zhuǎn)類機(jī)床主軸軸徑、主軸軸承孔對(duì)加工誤差的影響與工件回轉(zhuǎn)類機(jī)床相反。〔2〕軸承間隙調(diào)整〔3〕軸承安裝配合件主軸滾動(dòng)軸承安裝軸徑箱體上的主軸滾動(dòng)軸承安裝孔等〔4〕主軸轉(zhuǎn)速〔5〕其它因素2025/2/94、提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措失〔1〕提高制造精度〔要求精度，本錢高〕〔2〕滾動(dòng)軸承預(yù)緊〔磨損大，發(fā)熱〕〔3〕排除主軸回轉(zhuǎn)誤差的工藝措失。例：使用固定頂尖〔0.001〕適用于低速，輕載鏜?！矆D3-19〕∵刀桿與主軸浮動(dòng)連接∴刀具回轉(zhuǎn)精度由刀桿精度和導(dǎo)套精度確定。2025/2/92025/2/92025/2/9〔三〕機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差1，傳動(dòng)鏈精度分析內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中，首末件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差。在用展成法加工螺紋，齒輪，蝸輪時(shí)產(chǎn)生加工誤差。例如：螺紋的螺距誤差，齒輪、蝸輪的周節(jié)誤差等。圖3-20滾齒輪傳動(dòng)鏈中，工件轉(zhuǎn)角與滾刀轉(zhuǎn)角的運(yùn)動(dòng)關(guān)系為：2025/2/92025/2/9討論由傳動(dòng)件的周節(jié)誤差、螺距誤差等原始誤差引起的末端件的轉(zhuǎn)角誤差。設(shè)：工件的轉(zhuǎn)角誤差勁—由第j個(gè)傳動(dòng)件誤差引起的工件轉(zhuǎn)角誤差。

kj——誤差傳遞系數(shù)〔k——傳動(dòng)件到末商件的傳動(dòng)比，j——表示工件在傳動(dòng)鏈中的位置〕2025/2/9kj>1(升速)，原始誤差擴(kuò)大，kj<1〔降速〕，原始誤差縮小?？傓D(zhuǎn)角誤差

概率法做算有

轉(zhuǎn)角誤差為周期函數(shù)〔轉(zhuǎn)一周誤差重復(fù)〕即，2025/2/9總轉(zhuǎn)角誤差：其中：∴測量系統(tǒng)原理圖3-22分析儀工作原理圖3-232025/2/92025/2/92025/2/92、傳動(dòng)精度測量與信號(hào)處理用磁分度儀或光柵試分度儀測出末端轉(zhuǎn)角誤差曲線〔圖3-21B〕用頻譜分析的方法，找出誤差影響較大的傳動(dòng)元件，采取相應(yīng)的改善損失。圖3-21C分析

——原始誤差，——末端件誤差〔直接反映為工件加工誤差〕2025/2/93、傳動(dòng)誤差的估算和對(duì)加工精度的影響〔1〕齒輪轉(zhuǎn)角誤差的估算

或?qū)?yīng)的工件周節(jié)積累誤差〔加工誤差〕2025/2/9〔2〕螺距誤差的估算

——傳動(dòng)絲桿導(dǎo)程——傳動(dòng)比微分上式，近似得：△Ps－絲杠原始誤差△i－傳動(dòng)鏈誤差2025/2/94、減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的措失1．縮短傳動(dòng)鏈〔傳動(dòng)件少，原始誤差少〕2．大降速比傳動(dòng)k<＜1，合理分配降速比。3．提高傳動(dòng)件精度4.誤差補(bǔ)償校正機(jī)構(gòu)。校正尺校正機(jī)構(gòu)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償校正機(jī)構(gòu)。5．?dāng)?shù)控機(jī)床中的電子傳動(dòng)鏈2025/2/9例如：①YK3120滾齒機(jī)范成運(yùn)動(dòng)、差動(dòng)運(yùn)動(dòng)均為電子傳動(dòng)鏈。半閉環(huán)控制，跟蹤主軸方式。②數(shù)控車床車螺紋其加工工件的導(dǎo)程精度取決于主軸編碼器精度和機(jī)床刀架進(jìn)給精度。2025/2/9四、夾具的制造誤差與磨損夾具的誤差包括：1.定位2.制造3.磨損夾具設(shè)計(jì)時(shí)，精加工夾具：取工件公差的1/2—1/3，粗加工夾具：取工件公差的1/5—1/10五、刀具的制造誤差與磨損刀具的種類〔1〕定尺寸刀具——鉆頭，絞刀等2025/2/9〔2〕成形刀具——成形車刀，成形銑刀等〔刀刃與加工形狀一致〕〔3〕展成刀具——滾齒刀，插齒刀等?！?〕一般刀具——刀具的進(jìn)合精度控制工件尺寸或形狀刀具誤差種類：〔1〕制造誤差——前三種刀具的制造誤差產(chǎn)生加工誤差?！?〕磨損及磨損曲線〔圖3－27〕2025/2/92025/2/9第三節(jié)工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響一、根本概念工藝系統(tǒng)受力：切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、重力、慣性力等。工藝系統(tǒng)受力變形：例：車細(xì)長軸時(shí),工件的彎曲變形；磨小孔，磨頭細(xì)長刀軸彎曲變形等?！矆D3－28〕2025/2/92025/2/9工藝系統(tǒng)的剛度：靜剛度：工藝系統(tǒng)法向受力Fy，與在Fy作用下刀具相對(duì)于工件在該方向的位移y的比值,即：動(dòng)剛度：工藝系統(tǒng)在變載荷的作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性?！舶ǎ汗逃蓄l率、共振頻率、振幅，相位角等?！?025/2/9二、工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工藝系統(tǒng)變形：工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)的剛度

；；；工藝系統(tǒng)總剛度：2025/2/91．工件剛度、刀具剛度計(jì)算由力學(xué)公式計(jì)算例如：〔1〕支承在兩頂尖的軸——力學(xué)模型為簡支梁。2025/2/9〔2〕在機(jī)床卡盤上裝夾的棒料——懸臂梁。2．機(jī)床剛度、夾具剛度〔〕機(jī)床和夾具的剛度計(jì)算值與實(shí)際值出入較大，一般用實(shí)驗(yàn)方法測定。2025/2/9例如：車床刀架部件剛度。測得：K刀架≈4.6×103〔N/mm〕按力學(xué)公式計(jì)算相當(dāng)于30×30×200mm〔長×寬×高〕的鑄鐵件的剛度。刀架實(shí)際尺寸為：僅方刀架200×200×200mm〔從刀架往下到床鞍尺寸逐漸增大〕即：實(shí)測剛度比力學(xué)公式計(jì)算值小許多。2025/2/9三．工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響〔一〕當(dāng)?shù)断髁ψ饔命c(diǎn)位置變化時(shí)的影響〔力的作用點(diǎn)沿軸向移動(dòng)〕1．機(jī)床的變形假定：〔1〕工件為剛體，忽略變形?！?〕刀具為剛體，忽略變形〔3〕切削力大小不變。車床的變形由頭架，尾座，刀架三個(gè)部件的變形組成。圖3－292025/2/9機(jī)床總變形2025/2/9其中2025/2/9分析工藝系統(tǒng)剛度的變化〔隨切削力作用點(diǎn)而變化?！程卣鼽c(diǎn)：2025/2/9通常有：剛度引起的加工誤差使工件形狀呈鞍型。2025/2/9加工誤差對(duì)工件形狀誤差：變形大，切削下金屬層薄，工件直徑大，變形小，切削下金屬層厚，工件直徑小，工件呈鞍型〔圖3-30〕工件產(chǎn)生形狀誤差為圓柱度誤差。根據(jù)形狀公差定義：〔原因：兩頂尖支承處，機(jī)床剛度缺乏〕2025/2/92．工件的變形——〔細(xì)長軸〕或剛度缺乏等。工件呈鼓形〔圖3-28a〕。2025/2/93、工藝系統(tǒng)總變形變形的線性疊加2025/2/9工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算：①實(shí)驗(yàn)測定：頭架、尾架和刀架三個(gè)部件的剛度②力學(xué)公式計(jì)算：工件剛度③代入工藝系統(tǒng)剛度，求出x點(diǎn)的剛度。根據(jù)系統(tǒng)剛度公式及切削力Fy，可計(jì)算出工件的半徑變化，即加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度隨受力點(diǎn)位置變化而變化的例子:①刀架在橫梁上移動(dòng)類：立式車床、龍門刨床等。②刀具主軸伸縮類：鏜床，鏜模，平磨等。2025/2/9〔二〕切削力大小變化時(shí)引起的加工誤差(Fy——徑向的削分力大小變化)由于在同一截面內(nèi)存在余量變化，材料硬度不均等而產(chǎn)生Fy變化。設(shè)：工藝流系統(tǒng)剛度k不變，F(xiàn)y變化→y變化，產(chǎn)生加工誤差?！矆D3－31〕橢圓毛坯：橢圓工件：誤差復(fù)映：

——誤差復(fù)映系數(shù)。2025/2/92025/2/9討論：1〕ε是小于的正數(shù)，ε越小，加工誤差越小。k↑→ε↓；C↓→ε↓2〕毛坯的各種形狀誤差，一次走刀加工后，都按一定的ε產(chǎn)生加工誤差?！怖A梯形狀誤差、橢圓形狀誤差等〕。每次起產(chǎn)生ε1、ε2……3)屢次走刀加工后ε總=ε1ε2ε3……△g=△m、ε總，屢次走刀加工后，工件誤差逐漸變小。2025/2/9〔三〕夾緊力、重力引起的加工誤差例如：加工薄壁套筒的孔，夾緊變形，加工后變形恢復(fù)，孔出現(xiàn)形狀誤差?！矆D3-32措施：均勻夾緊〔夾緊套，專用卡爪等〕例如：平面糜床加工薄片零件?！矆D3-33〕例如：夾緊位置不當(dāng)產(chǎn)生的誤差。〔圖3-34〕例如：機(jī)床部件自重、工件自重產(chǎn)生的誤差?！矆D3-35、36〕〔四〕傳動(dòng)力和慣性力對(duì)加工精度的影響〔略〕2025/2/92025/2/92025/2/92025/2/9四、機(jī)床部件剛度〔一〕機(jī)床部件剛度的測定1．靜態(tài)測定法對(duì)機(jī)床施加靜截序，根據(jù)力的不同及變形不同，計(jì)算出機(jī)床各部件剛度。車床靜剛度特性曲線〔圖3-38〕分析：1〕呈非線性變化2〕加載與卸載曲線不重合3〕卸載曲線不回到厚點(diǎn)。 平均剛度:2025/2/92025/2/92．工作狀態(tài)測定法。比靜態(tài)法測定接近實(shí)際情況利用誤差復(fù)映系數(shù)規(guī)律假定：工件為剛體變形忽略，刀具變形忽略試件：三個(gè)臺(tái)階的剛性軸?！鱩=臺(tái)階尺寸△g=加工后測量加工誤差圖3-39中，△m=H1－H2，△g=h1－h(huán)2分別有ε1〔前頂尖處〕，ε2〔中〕，ε3〔后頂尖處〕。2025/2/9前中后

解方程得出：

2025/2/9〔二〕影響機(jī)床部件剛度的因素1．連接外表的接觸變形。接觸剛度：實(shí)驗(yàn)有：m——由材料種類和外表粗糙度有關(guān)〔Ra=0.6～1.6時(shí)，m≈0.5〕c——與材料種類和外表粗糙度有關(guān)，表3-1所以——當(dāng)p↑→↓，及其它影響因素。2025/2/92、零件間的摩擦力。3、接合面之間的間隙——載荷方向變化時(shí)，剛度受影響。4薄弱件的變形。〔圖3－30、31〕五、減小工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響〔一〕提高工藝系統(tǒng)剛度。1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)和斷面形狀工件單純受拉或受壓，變形只與截面積有關(guān)。2025/2/9工件受彎、扭作用時(shí)，變形與截面積大小和形狀有關(guān)。相同截面積：空心剛度>實(shí)心，封閉>開口所以應(yīng)減少壁厚，增大輪廓尺寸。外形尺寸相同：圓形優(yōu)于方形，方形優(yōu)于矩形。合理布置隔板，筋等。盡量減少連接層面數(shù)目?！财胀ㄜ嚧驳都艿倪B接層面數(shù)較多〕2025/2/92、提高連接外表的接觸剛度提高工藝系統(tǒng)剛度最簡便，有效的方法?！?〕零件接合面的外表質(zhì)量〔粗糙度，形狀精度〕〔2〕預(yù)加載荷——消除間隙，產(chǎn)生較大接觸面積。又例：銑刀桿與主軸軸孔——拉桿?！?〕提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和外表質(zhì)量2025/2/93、合理的工藝方法〔1〕合理的安裝方法和加工方法〔圖3-42〕〔2〕增加輔助支承〔中心架，跟力架等〕〔二〕減小載荷及其變化合理的切削刀具〔刀具角度：γ，κr，εr等〕合理的切削用量〔CP與Fy〕提高毛坯的質(zhì)量。2025/2/9六、工件剩余應(yīng)力引起的變形剩余應(yīng)力〔內(nèi)應(yīng)力〕——由金屬內(nèi)部相鄰組織的不均體和變化引起。〔一〕毛坯制造和熱處理產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，例如：鑄造應(yīng)力框的應(yīng)力與變形。A、C壁較薄，B較厚A、C先冷，B在熱壁狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形。B后冷，A、C在冷態(tài)下被壓縮起彈性變形〔不恢復(fù)變形〕所以A、C長度大于B,產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力如圖。2025/2/9〔二〕冷校直帶來的剩余應(yīng)力〔圖3－44〕b〕加載時(shí)的應(yīng)力分布：最外處產(chǎn)生塑性變形c)卸載后：應(yīng)力平衡〔被校直〕外表切削后，〔塑變層消除〕工件恢復(fù)〔三〕加削加工帶來的剩余應(yīng)力1)改善零件結(jié)構(gòu)2)合理安排工藝2025/2/92025/2/9第四節(jié)工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加精度的影響一．概述〔一〕熱源：內(nèi)部——切削熱〔由刀具，切屑，切削夜工件傳出〕摩擦力——〔電機(jī)、液壓、齒輪、軸承、導(dǎo)軌等〕外部：環(huán)境熱輻射〔陽光加熱器等〕〔二〕工藝系統(tǒng)的溫度場和熱平衡溫度場——物體中各點(diǎn)溫度隨坐標(biāo)和時(shí)間變化的的分布場。〔各點(diǎn)溫度是隨時(shí)間和坐標(biāo)而變化的函數(shù)〕。2025/2/9熱平衡——單位時(shí)間內(nèi)熱量的散出與輸入相等，系統(tǒng)各局部溫度相對(duì)固定，熱變形趨于穩(wěn)定。刀具，工件一般不能到達(dá)穩(wěn)定的熱平衡機(jī)床應(yīng)工作在熱平衡狀態(tài)，保持熱態(tài)幾何精度。〔較長時(shí)間空轉(zhuǎn)后工作〕穩(wěn)態(tài)溫度場——各點(diǎn)溫度只是坐標(biāo)位置的函數(shù)，熱平衡時(shí)為穩(wěn)態(tài)溫度場。2025/2/9熱變形對(duì)加工精度的影響1、 粗加工——可忽略2、 精加工和大件加工——熱變形產(chǎn)生的誤差達(dá)總誤差的40%～70%。二、工件熱變形的影響〔一〕工件均勻受熱按平均線膨漲尺寸計(jì)算或

2025/2/9例題1磨絲桿△=0.07mm例題2鉆孔△=0.021mm所以應(yīng)把粗加工與精加工分開,使工件粗加工之后充分冷卻.(或粗加工后冷卻一段時(shí)間)(二)工件不均勻受熱例：磨削平面板，工件熱變形拱度x〔圖3-45〕

2025/2/92025/2/9三、刀具熱變形切削熱的傳散特點(diǎn)：刀體小，熱容量小，溫升高，到達(dá)熱平衡時(shí)間短。熱變形曲線〔圖3-46〕1、 連續(xù)工件〔切削〕2、 連續(xù)冷卻3、 間歇工作曲線批量加工時(shí)，應(yīng)合理選擇切削和冷卻時(shí)間，使誤差穩(wěn)定在δ范圍內(nèi)。2025/2/9四、機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響：主要熱源：主傳動(dòng)系統(tǒng)，導(dǎo)軌付，液壓系統(tǒng)。各類機(jī)床的熱變形趨勢：車床等〔圖3-47，圖3-48〕五、減少工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響設(shè)計(jì)合理〔一〕減少熱源的發(fā)熱和隔熱1、別離熱源，2、隔熱，3、冷卻。2025/2/92025/2/92025/2/9〔二〕均衡溫度場例：利用液壓回油溫度或采用熱空氣加熱等方式?！矆D3-50〕2025/2/9〔三〕合理的機(jī)床部件結(jié)構(gòu)和裝配基準(zhǔn)〔圖3-52〕工藝條件〔四〕加速到達(dá)熱平衡〔五〕恒溫環(huán)境2025/2/9第五節(jié)加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析引起加工誤差的原因的復(fù)雜性。加工誤差綜合分析例：導(dǎo)軌誤差對(duì)一批工件進(jìn)行檢驗(yàn)測量，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，找出誤差的規(guī)律，例：機(jī)床的熱變形，刀具磨損等圖3-272025/2/9一、加工誤差的性質(zhì)：〔一〕系統(tǒng)誤差1〕常值系統(tǒng)誤差——一批零件的誤差其大小，方向不變。2〕變值系統(tǒng)誤差——一批零件的誤差其大小，方向按一定規(guī)律變化。引起常值系統(tǒng)誤差的原因有：原理誤差，機(jī)床誤差，刀具誤差，夾具制造誤差等。例：鉸刀直徑制造誤差產(chǎn)生孔加工誤差為定值。產(chǎn)生變值系統(tǒng)誤差的原因有：刀具磨損，工藝系統(tǒng)熱變形等。2025/2/9〔二〕隨機(jī)誤差一批工件誤差的大小，方向無規(guī)律變化。例：△毛坯〔余量變化〕、△定位〔組成環(huán)尺寸變化〕、△夾緊〔力變化〕產(chǎn)生的加工誤差，工件內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的加工誤差也是無規(guī)律變化的。不同誤差的解決途徑不同。2025/2/9常值系統(tǒng)誤差：可按誤差大小方向調(diào)零。例如調(diào)整刀具相對(duì)位置，調(diào)整刀具尺寸等。〔鉸刀直徑的調(diào)整。〕變值系統(tǒng)誤差：按誤差規(guī)律進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)補(bǔ)償，例如螺紋的螺距誤差。圖3-24隨機(jī)誤差：提高工藝系統(tǒng)特性，例如：系統(tǒng)剛度，受力狀況，熱變形情況等。二、分布圖分析法〔一〕實(shí)驗(yàn)分布圖〔直方圖，圖3-53〕2025/2/9樣本取樣N——按統(tǒng)計(jì)精度要求，隨機(jī)抽取N個(gè)〔50-200〕分組——并按樣本含量N分成k組，〔表3-2〕按尺寸或偏差大小順序排列。組距——各組頻數(shù)mi和頻率各組頻率密度作圖：以工件尺寸為橫坐標(biāo)〔組距d〕，以頻數(shù)、頻率或頻率密度為縱坐標(biāo)，繪出直方圖。2025/2/92025/2/9分析加工精度：1、工件的工序尺寸及公差帶位置〔上下偏差、根本尺寸、平均尺寸等〕2、直方圖統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)特征。①樣本的平均值，即樣本尺寸的分散中心。

②樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差S，反映樣本尺寸的分散程度。2025/2/9例題：磨削一批軸徑的工件。解：1、n=100，xmax=54μ，xmin=16μ2、取k=9，得d=4.75μ，取d=5μ各組組界及各組中心值3、數(shù)據(jù)整理〔表3-4〕4、繪直方圖〔3-53圖〕5、繪工件尺寸及公差，并計(jì)算：=37.3μ,=8.93μ6、分析1〕分布〔大多數(shù)尺寸居中〕。2〕分散范圍〔分散范圍略大于公差值〕。3〕分散中心與公差帶中心Am根本重合。2025/2/92025/2/9曲線特性1、曲線呈鐘形對(duì)稱分布，x=為對(duì)稱軸2、在x=μ處有〔尺寸在μ附近集中分布〕3、X=μ處有拐點(diǎn)4、x軸為曲線漸近線，遠(yuǎn)離處的工件是極少數(shù)。5、曲線的位置和形狀與曲線參數(shù)關(guān)系值確定曲線位置：σ不變，μ改變——曲線沿x軸平移。圖3-55a2025/2/9σ值決定曲線的形狀：〔設(shè)μ不變，σ改變〕σ↓——Ymax↑，曲線陡直凸起。〔尺寸分布集中，加工精度高〕σ↑——Ymax↓，曲線平坦，〔尺寸分散寬，加工精度低〕

2025/2/9σ=1，μ=0時(shí),稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布.σ、μ取不同值時(shí),通過公式：變換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)公布.故可以利用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的函數(shù)值，求出各種正態(tài)分布的函數(shù)值。區(qū)間〔－∞，＋∞〕公式中：1——即代表工件總數(shù)100%2025/2/96、曲線的面積(由曲線方程沿x軸方向積分獲得)區(qū)間〔x，－∞〕令那么有對(duì)應(yīng)不同的z值，可求出F〔z〕，F(xiàn)〔z〕值見表3-52025/2/97、代表工件的分布當(dāng)z=±3，即在=±3時(shí)2F〔z〕=99.73＜0.27%%∵在±3以外，＜0.27%，可以忽略,∴一般取正態(tài)分布的分散范圍±3代表工件總數(shù)100%，即±3原那么。8、工件的合格率和廢品率，公差寬帶度為T，在T內(nèi)的曲線面積為合格率，超出T的曲線面積為廢品率當(dāng)與公差帶中心Am重合時(shí)，那么6σ＜T時(shí)無廢品〔廢品率＜0.27%〕2025/2/91、非正態(tài)公布由于加工中的一些特殊因素的影響，分布曲線有時(shí)呈非正態(tài)分布，1〕 雙峰或多峰——屢次調(diào)整尺寸誤差引起。2〕 平頂——刀具磨損3〕 不對(duì)稱——試切法4〕 瑞利分布——端跳、經(jīng)跳非對(duì)稱分布時(shí)的分散范圍T=6σ/k非對(duì)稱分布時(shí)的總體分散中心(表3-6)偏移：2025/2/92025/2/9〔三〕分布圖分析法的應(yīng)用1、判斷加工誤差性質(zhì)——分散中心。其與公差帶中心的偏移，即代表常值系統(tǒng)誤差?！泊嬖谧冎迪到y(tǒng)誤差時(shí)，曲線呈非正態(tài)分布?！场叽绶稚⒎秶?。分散范圍即代表隨機(jī)誤差大小。2、確定工序能力及其等級(jí)。工序能力——系統(tǒng)處于穩(wěn)定工件狀態(tài)時(shí)，加工誤差的正常波動(dòng)幅度。2025/2/9工序能力系數(shù)CpCp=共分5級(jí)，表3-7Cp＞1,滿足加工精度要求且有余地，太高不經(jīng)濟(jì)。Cp=1時(shí)，剛滿足，須注意。Cp＜1，有廢品，須改進(jìn)工藝。一般有Cp不低于二級(jí)。3、估算合格率和不合格率4、制定各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度標(biāo)準(zhǔn)。2025/2/9例題：D=12，實(shí)測并統(tǒng)計(jì)計(jì)算有：尺寸分布符合正整分布，分析加工精度。解：1〕作圖表示6σ、