第五章機(jī)械加工精度(修改)

1、1 2 3 尺寸精度 形狀精度 位置精度 表面粗糙度 紋理方向 傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等） 加工精度 表面質(zhì)量 表面幾何形狀精度 表面缺陷層 表層加工硬化 表層金相組織變化 表層殘余應(yīng)力 4 加工精度：加工后零件的尺寸、幾何形狀以及表面相互位 置等參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符合的程度，它們之間的偏離 程度稱為加工誤差。 常用加工誤差的大小來(lái)評(píng)價(jià)加工精度的高低常用加工誤差的大小來(lái)評(píng)價(jià)加工精度的高低 加工誤差越小，加工精度越高；加工誤差越大，加加工誤差越小，加工精度越高；加工誤差越大，加 工精度越低。工精度越低。 5 加工精度包括以下三個(gè)方面： （1 1）尺寸精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)之間的尺寸誤差不

2、）尺寸精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)之間的尺寸誤差不 超過(guò)一定的范圍；超過(guò)一定的范圍； （2 2）幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，）幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差， 如圓度、圓柱度、平面度、直線度等；如圓度、圓柱度、平面度、直線度等； （3 3）相互位置精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置）相互位置精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置 誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。 尺寸精度以公差表示的，公差的數(shù)值具體說(shuō)明了這些尺尺寸精度以公差表示的，公差的數(shù)值具體說(shuō)明了這些尺 寸的加工精度要求和允許的加工誤差大??；零件的幾何形

3、寸的加工精度要求和允許的加工誤差大??；零件的幾何形 狀精度和相位位置精度用專門的符號(hào)規(guī)定，或在零件圖紙狀精度和相位位置精度用專門的符號(hào)規(guī)定，或在零件圖紙 的技術(shù)要求中用文字進(jìn)行說(shuō)明。的技術(shù)要求中用文字進(jìn)行說(shuō)明。 6 1.系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差 從誤差是否被人們掌握來(lái)分，可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差(又稱偶然誤 差)。 凡是誤差的大小和方向均已掌握，則為系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差。 凡是沒(méi)有掌握規(guī)律的誤差，為隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差。 系統(tǒng)誤差又可以分為常值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。 常值系統(tǒng)誤差的數(shù)值是不變的，變值系統(tǒng)誤差是誤差的大小和方向按一 定規(guī)律變化，可按線性規(guī)律變化，也可按非線性規(guī)律變化。 2.

4、靜態(tài)誤差與切削狀態(tài)誤差 從誤差是否與切削狀態(tài)有關(guān)來(lái)分，可分為靜態(tài)誤差與切削狀態(tài)誤差靜態(tài)誤差與切削狀態(tài)誤差。 工藝系統(tǒng)在不切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差，通常稱之為靜態(tài)誤差靜態(tài)誤差。如機(jī) 床的幾何精度等。 工藝系統(tǒng)在切削狀態(tài)下所出現(xiàn)的誤差，通常稱之為切削狀態(tài)誤差切削狀態(tài)誤差。如 機(jī)床在切削時(shí)的受力變形和受熱變形等。 7 1 1）試切法：操作工人在每一工步或走刀前進(jìn)行）試切法：操作工人在每一工步或走刀前進(jìn)行 對(duì)刀，然后切出一小段，測(cè)量其尺寸是否合適對(duì)刀，然后切出一小段，測(cè)量其尺寸是否合適 ，如不合適則調(diào)整刀具位置，再試切一小段，如不合適則調(diào)整刀具位置，再試切一小段， 直至達(dá)到尺寸要求后才加工這一尺寸的全部

5、表直至達(dá)到尺寸要求后才加工這一尺寸的全部表 面。生產(chǎn)率低，要求工人有較高的技術(shù)水平，面。生產(chǎn)率低，要求工人有較高的技術(shù)水平， 用于單件小批生產(chǎn)。用于單件小批生產(chǎn)。 2 2）調(diào)整法：先按規(guī)定尺寸調(diào)整好機(jī)床、夾具、）調(diào)整法：先按規(guī)定尺寸調(diào)整好機(jī)床、夾具、 刀具和工件的相對(duì)位置和進(jìn)給行程，從而保證刀具和工件的相對(duì)位置和進(jìn)給行程，從而保證 在加工時(shí)能獲得符合要求的尺寸。生產(chǎn)率提高在加工時(shí)能獲得符合要求的尺寸。生產(chǎn)率提高 ，用于成批大量生產(chǎn)，但精度梢低，決定于機(jī)，用于成批大量生產(chǎn)，但精度梢低，決定于機(jī) 床和夾具的精度以及調(diào)整誤差的大小。床和夾具的精度以及調(diào)整誤差的大小。 8 3 3）尺寸刀具法：指利用定

6、尺寸的孔加工刀具，如鉆頭、）尺寸刀具法：指利用定尺寸的孔加工刀具，如鉆頭、 鏜刀塊、拉刀等加工孔。可以獲得高的精度，生產(chǎn)率也鏜刀塊、拉刀等加工孔。可以獲得高的精度，生產(chǎn)率也 很高。但由于刀具存在磨損，磨損后尺寸不能保證。用很高。但由于刀具存在磨損，磨損后尺寸不能保證。用 于大批大量生產(chǎn)。此外，采用成形刀具也屬于這種方法于大批大量生產(chǎn)。此外，采用成形刀具也屬于這種方法 。 4 4）主動(dòng)測(cè)量法：在加工過(guò)程中，邊加工邊測(cè)量加工尺寸）主動(dòng)測(cè)量法：在加工過(guò)程中，邊加工邊測(cè)量加工尺寸 ，達(dá)到要求后立即停止加工。這種方法精度高、質(zhì)量穩(wěn)，達(dá)到要求后立即停止加工。這種方法精度高、質(zhì)量穩(wěn) 定、生產(chǎn)率高，用于大批大

7、量生產(chǎn)。定、生產(chǎn)率高，用于大批大量生產(chǎn)。 9 影響機(jī)械加工精度的主要因素包括原理誤差、工藝系 統(tǒng)的制造誤差和磨損、工藝系統(tǒng)的受力變形、工藝系統(tǒng) 的受熱變形、工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差、工件的安裝夾緊誤 差和度量誤差等。 1、原理誤差 是指采用近似的加工運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的 誤差。例如車削螺紋時(shí)必須使工件和車刀之間有準(zhǔn)確的 螺旋運(yùn)動(dòng)，但由于模數(shù)螺紋導(dǎo)程的計(jì)算t=m中是一個(gè) 無(wú)限小數(shù)，因此可能引入原理誤差。 10 2、工藝系統(tǒng)的制造誤差和磨損對(duì)加工精度的影響 1）導(dǎo)軌誤差 導(dǎo)軌誤差直接影響加工工件的精度。導(dǎo)軌在水平面內(nèi)產(chǎn)生彎 曲，會(huì)導(dǎo)致縱向切削過(guò)程中刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡不能對(duì)工件軸心保 持平行。導(dǎo)軌向后

8、凸出時(shí)，工件會(huì)產(chǎn)生鞍形加工誤差；導(dǎo)軌向 前凸出時(shí)，工件會(huì)產(chǎn)生鼓形加工誤差。 導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的彎曲對(duì)加工精度的影響較小。由于導(dǎo)軌 在垂直面內(nèi)的彎曲使刀尖在垂直面內(nèi)產(chǎn)生位移z，引起工件產(chǎn) 生半徑誤差R。 2 RR 22 （R+） （ z） 忽略（R）2項(xiàng)，得 2 2 R R （ z） 11 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的彎曲使刀尖 在水平面內(nèi)產(chǎn)生位移y ，引起 工件產(chǎn)生半徑誤差R。 則y=R 由此可知，導(dǎo)軌在垂直面的 彎曲對(duì)加工精度的影響很小， 可忽略不計(jì)，而導(dǎo)軌在水平面 內(nèi)同樣大小的彎曲就不能忽略。 R Y R R 圖5-6 誤差敏感方向 Y R0 X a） Y R0 X b） 12 13 b）端面圓跳動(dòng)

9、a）徑向圓跳動(dòng) c）傾角擺動(dòng) 圖5-7 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 14 主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響 主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（鏜孔） 考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡(jiǎn)諧 直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為A。則刀 尖的坐標(biāo)值為： A 圖5-8 徑向跳動(dòng)對(duì)鏜孔精度影響 式中 R 刀尖回轉(zhuǎn)半徑； 主軸轉(zhuǎn)角。 () cos sin XAR YR （5-2） 顯然，式（5-2）為一橢圓。 鏜出來(lái)的孔成橢圓形。 15 圖5-9 徑向跳動(dòng)對(duì)車外圓精度影響 1 2 3 4 5 6 7 8 仍考慮最簡(jiǎn)單的情況，主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡(jiǎn)諧 直線運(yùn)動(dòng)，其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，幅值為A。則刀尖

10、運(yùn)動(dòng)軌跡接近于正圓（圖5-9）。 A 主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（車外圓） 16 17 18 L0.05 6F7 10 F7 k6 20 H 7 g 6 Y Z 圖4-19-0 鉆徑向孔的夾 具 通常要求定位誤差和夾具 制造誤差不大于工件相應(yīng)公 差的1/3。 1）定位誤差； 2）刀具導(dǎo)向（對(duì)刀）誤差； 3）夾緊誤差； 4）夾具制造誤差； 5）夾具安裝誤差； 19 20 工藝系統(tǒng)中，機(jī)床、刀具、夾具及工件由于受到切削力 、傳動(dòng)力、慣性力、重力等作用，會(huì)產(chǎn)生彈性變形，當(dāng) 變形超過(guò)彈性變形極限，則會(huì)產(chǎn)生塑性變形。工藝系統(tǒng) 的變形一般屬于彈性變形。 剛度：物體受力后抵抗外力變形的能力，即物體在受力

11、 方向上產(chǎn)生單位彈性變形所需要的力。 y F k y 柔度：物體受單位力時(shí)沿受力方向的變形。它是剛度 的倒數(shù)。 y y G F 21 在工藝系統(tǒng)中，往往一個(gè)方向的力會(huì)同時(shí)引起幾個(gè)方 向的變形。因此，實(shí)際變形往往是幾個(gè)方面變形的合成 。 刀刃在y方向的實(shí)際位移y是切削分力Fx、Fy、Fz共 同作用的結(jié)果。因此，可對(duì)前面所述剛度的定義做如下 補(bǔ)充定義： y F k y xyz （切削力沿y方向的力） （在F、F、F共同作用下y方向的變形） 機(jī)床由多個(gè)零件組成，一臺(tái)機(jī)床或一個(gè)零部件的受力變形， 除了包括零件本身的變形外，還有零件之間接觸面的變形， 這就是接觸剛度的概念。 22 1、工藝系統(tǒng)的變形曲線

12、 （1）加載變形曲線 載荷和變形不成線性關(guān)系，而是成曲線關(guān)系，這主要是接 觸變形的影響，也可能由于存在剛度很差的零件?？梢苑譃?兩類：一是凹形曲線，一是凸形曲線。凹形曲線的特點(diǎn)是開 始時(shí)剛度很差，變形很大，逐漸剛度變好；凸形曲線的特點(diǎn) 是開始時(shí)剛度較好，隨著載荷的增大，剛度越來(lái)越差。凹形 加載變形曲線可能由于機(jī)器中存在剛度很差、極易變形的零 件；凸形加載變形曲線可能由于結(jié)構(gòu)中與預(yù)緊力，當(dāng)載荷超 過(guò)預(yù)緊力時(shí)，剛度越來(lái)越差。 23 （2）正反加卸載變形曲線 先在正方向加載，得到加載變形曲線，然后卸載，得到卸 載變形曲線。兩條曲線不重合。這主要由于接觸面上的塑性 變形，零件位移時(shí)摩擦力消耗及間隙影響

13、。同樣，在反方向 加載和卸載，又可得到反方向的 加載變形曲線和卸載變形曲 線，兩者也不重合。 （3）多次重復(fù)加卸載變形曲線 第一次加卸載，磁滯現(xiàn)象最嚴(yán)重，以后逐漸減小。這是因 為結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)第一加卸載后，大部分間隙被消除，接觸面上的 變形由于接觸面積增大而減小，因此經(jīng)過(guò)重復(fù)加卸載，卸載 曲線逐漸接近加載曲線。 24 （1）接觸面的表面質(zhì)量 接觸面間的變形與零件的表面粗糙度、幾何形狀、接觸面積 大小及材料物理機(jī)械性能有關(guān)。由于零件的表面存在微觀幾 何形狀誤差，故兩個(gè)表面開始接觸時(shí)，因接觸面積較小，不 僅有彈性變形，而且在局部還有塑性變形，變形較大。隨著 變形的增加，接觸面積不斷增大，變形逐漸減小。加

14、載變形 曲線是凹形曲線。 （2）機(jī)器存在薄弱環(huán)節(jié)剛度較差的零件 機(jī)器中經(jīng)常采用鑲條、鍵等連接零件，這些零件本身的剛 度很差，極易變形，使整個(gè)機(jī)器的剛度變差，加載變形曲線 為凹形。 25 （3）連接件夾緊力的影響 機(jī)器中的許多零件是用螺釘連接起來(lái)的。當(dāng)外加載荷的方 向與螺釘?shù)膴A緊力方向相反時(shí)，若載荷小于螺栓夾緊力，則 變形較小，剛度較高；若載荷大于螺栓的夾緊力，則螺栓會(huì) 發(fā)生變形，導(dǎo)致變形較大，剛度較差。所以在有連接件的結(jié) 構(gòu)中，多出現(xiàn)凸形加載變形曲線。 為了提高剛度和接觸剛度，在一些結(jié)構(gòu)中采用了加預(yù)緊力 的措施。當(dāng)載荷超過(guò)預(yù)緊力就會(huì)有較大的變形，因此其加載 變形曲線為凸形的。 26 （4）摩擦

15、力的影響 加載時(shí)，外摩擦力阻礙零件的間隙位移，內(nèi)摩擦阻礙變形 增加；卸載時(shí)，外摩擦力阻礙零件的間隙恢復(fù)，內(nèi)摩擦力阻 止變形減小。摩擦力總是會(huì)造成能量的消耗，因此使得加載 變形曲線與卸載變形曲線不重合的原因之一。 （5）間隙的影響 在機(jī)器或部件上進(jìn)行正向加載時(shí)，由于間隙的存在，當(dāng)載 荷大于零件間的摩擦力就會(huì)產(chǎn)生位移。反向加載時(shí)情況也一 樣。因而造成正向加載變形曲線的起始點(diǎn)與反向卸載變形曲 線的終結(jié)點(diǎn)不重合。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減小間隙，對(duì)于某些精 密機(jī)器可進(jìn)行一定時(shí)間的空運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)熱，以減小間隙，增大剛 度。 27 yyyyy 刀具系統(tǒng)夾具工件機(jī)床 11111 kkkkk 刀具系統(tǒng)夾具機(jī)床工件 機(jī)械加工工

16、藝系統(tǒng)由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成。加工時(shí)，機(jī) 床、夾具、刀具和工件在切削力作用下，都會(huì)有不同程度的變形 ，導(dǎo)致刀刃和加工表面在y方向相對(duì)位置發(fā)生變化而產(chǎn)生加工誤 差。工藝系統(tǒng)受力情況下總位移是由各個(gè)組成部分的位移疊加： yyyyy FFFFF kkkkk yyyyy 刀具系統(tǒng)夾具工件機(jī)床 刀具系統(tǒng)夾具工件機(jī)床 ， 28 3、切削力對(duì)加工精度的影響 工藝系統(tǒng)受切削力作用會(huì)產(chǎn)生變形。導(dǎo)致切削力變化的主 要因素有加工余量不均勻、材料硬度不均勻以及機(jī)床、夾具 、刀具等在不同受力部位剛度不同等。 如圖5-22所示，試件上有三組階梯，各組階梯的高度差值 相等，一次走刀將這三個(gè)階梯車去后發(fā)現(xiàn)：因系統(tǒng)存在彈

17、性 變形，各組階梯的高度差仍存在，只是數(shù)值減小。這種現(xiàn)象 稱為誤差復(fù)映現(xiàn)象。 設(shè)原來(lái)階梯高度差為 一次走刀車去階梯后的高度差為： 012pp aa 112 yy 29 12 112 0121212 yy pppppp FFc yyc kk aaaaaak p1p2 （a -a ） k 將比值稱為誤差復(fù)映系數(shù)，其小于1。 工件經(jīng)過(guò)多次走刀，其總的誤差復(fù)映系數(shù)等于各次走 刀誤差復(fù)映系數(shù)的乘積。 走刀次數(shù)越多，則總的誤差復(fù)映系數(shù)越小，零件形狀 精度越高。 系統(tǒng)剛度越好，加工精度越高。 30 4、傳動(dòng)力對(duì)加工精度的影響 在車床上加工軸類零件時(shí)，通過(guò)撥盤和傳動(dòng)銷撥動(dòng)裝在工 件左端的夾頭使工件回轉(zhuǎn)。在撥盤

18、轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，傳動(dòng)力F與切 削分力Fy時(shí)而同向，時(shí)而反向，大多數(shù)成一定的角度，因此 傳動(dòng)力方向是不斷變化的。傳動(dòng)力與切削分力方向相同時(shí)， 導(dǎo)致背吃刀量減小，兩者方向相反時(shí)，導(dǎo)致背吃刀量增加， 因而產(chǎn)生加工誤差。 工藝系統(tǒng)的變形為： i y （Fsin ）G 為了避免采用單爪撥盤傳動(dòng)力的影響，采用雙爪撥盤傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)。由于兩個(gè)撥盤同時(shí)撥動(dòng)，兩個(gè)傳動(dòng)力大小相等，方向相 反，因而可避免傳動(dòng)力引起背吃刀量的變化。 31 5、慣性力對(duì)加工精度的影響 高速回轉(zhuǎn)零件的不平衡會(huì)產(chǎn)生離心力，在零件回轉(zhuǎn)過(guò)程中 離心力不斷改變方向，有時(shí)與切削分力Fy同向，有時(shí)反向， 方向相同時(shí)減小實(shí)際背吃刀量，兩者方向相反時(shí)增加實(shí)際背

19、 吃刀量，引起工藝系統(tǒng)的受力變形不斷變化，因而產(chǎn)生加工 誤差。 工藝系統(tǒng)的變形為： i y （Fsin ）G 為了消除慣性力對(duì)加工精度的影響，在車削或磨削中常采用 加配重平衡的方法。 32 a） b） 圖5-25-0 薄壁套夾緊變形 圖5-26-0 薄壁工件磨削 【例1】薄壁套夾緊變形 解決：加開口套 【例2】薄壁工件磨削 解決：加橡皮墊 6、夾緊力對(duì)加工精度的影響 對(duì)于剛度比較差的零件，加工時(shí)往往因夾緊力安排不當(dāng)而 使零件產(chǎn)生彈性變形，加工完卸下工件后，由于彈性恢復(fù)的 結(jié)果而造成形狀誤差。 33 （7）重力對(duì)加工精度的影響 在大型機(jī)床上加工，往往由于機(jī)床部件或工件的移動(dòng)使其 重力作用點(diǎn)變化引

20、起彈性變形造成加工誤差。如主軸箱或刀 架在橫梁上移動(dòng)時(shí)，由于主軸箱的重力使橫梁在不同位置產(chǎn) 生不同的變形，因而造成加工誤差，這時(shí)工件表面成中凹形 。減少這種影響的措施之一是將橫梁導(dǎo)軌面做成中凸形。當(dāng) 然，提高橫梁本身的剛度是根本措施。 （8）內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工精度的影響 具有內(nèi)應(yīng)力的零件處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其內(nèi)部組織有恢復(fù)到 沒(méi)有內(nèi)應(yīng)力的穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。在這種變形過(guò)程中，零件的 形狀逐漸變化，使原有的加工精度逐漸喪失。若將具有內(nèi)應(yīng) 力的重要零件裝配機(jī)器，它會(huì)在機(jī)器的使用期中逐漸變形， 從而可能破壞整臺(tái)機(jī)器的質(zhì)量。 34 【例】龍門銑橫梁 龍門橫梁變形圖5-29-0 龍門銑橫梁變形補(bǔ)償 重力影響 解決：變

21、形補(bǔ)償 35 1）毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 在鑄、鍛、焊、熱處理等過(guò)程中，毛坯各部分因冷卻收縮不均 勻以及金相組織轉(zhuǎn)變引起的體積變化，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng) 力。毛坯結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，各部分厚度越不均勻，散熱條件相差越大 ，毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越大。具有內(nèi)應(yīng)力的毛坯由于內(nèi)應(yīng)力暫 時(shí)處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，在短期內(nèi)看不出大的變形，但在切削去 除某些表面部分后，這種相對(duì)平衡被打破，內(nèi)應(yīng)力重新分布，零 件會(huì)產(chǎn)生明顯變形。一般應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理消除內(nèi)應(yīng)力。 2）冷校直帶來(lái)的內(nèi)應(yīng)力 所謂冷校直是在原有變形的相反方向加力P，使工件向相反方 向彎曲，產(chǎn)生塑性變形，從而達(dá)到校直的目的。但冷校直后工件 雖然減少了變形，但仍處于

22、不穩(wěn)定狀態(tài)，再加工一次后會(huì)產(chǎn)生新 的彎曲變形。對(duì)要求比較高的零件，應(yīng)在高溫下時(shí)效后，進(jìn)行低 溫時(shí)效，以克服不穩(wěn)定的問(wèn)題。 36 （9）工藝系統(tǒng)剛度的提高 1）機(jī)床構(gòu)件自身剛度的提高 在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)注意提高支承件、傳動(dòng)件及主軸系統(tǒng)本身的剛 度； 2）提高工件安裝時(shí)的剛度 工件安裝時(shí)要考慮安裝后的剛度問(wèn)題；可以增加輔助支承的 方法；對(duì)于已經(jīng)有精基準(zhǔn)的零件，可以采用過(guò)定位的方法提高 工件的安裝剛度。 3）提高加工時(shí)刀具的剛度 加工時(shí)，刀具的懸伸應(yīng)盡量短，刀桿應(yīng)盡量粗，以提高自身 的剛度；多刀加工或加工長(zhǎng)孔時(shí)，可以用導(dǎo)套來(lái)導(dǎo)向及支承， 以提高剛度。 37 4）提高零件表面質(zhì)量 接觸剛度與零件的表面質(zhì)量密

23、切相關(guān)，因此應(yīng)注意接觸表面 的粗糙度、形狀精度及物理機(jī)械性能等； 5）加預(yù)緊力 加預(yù)緊力可使接觸面產(chǎn)生預(yù)變形，減少間隙，從而提高接觸 剛度。對(duì)于相互靜止的結(jié)構(gòu)，可加150MPa的預(yù)緊力，對(duì)于相互 運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，可加10-20MPa的預(yù)緊力。 38 在精密加工和大件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤 差占總誤差的約4070%。工藝系統(tǒng)的熱變形是由于受到 切削熱、摩擦熱以及日光和供暖設(shè)備的輻射熱而引起。 1）切削熱 在金屬切削過(guò)程中，切削層金屬的彈塑性變形以及刀具 、工件與切屑之間的摩擦所消耗的能量大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢?熱，切削熱是工件和刀具產(chǎn)生熱變形的主要熱源。假定主 切削運(yùn)動(dòng)所消耗的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)榍?/p>

24、削熱，則單位時(shí)間內(nèi) 傳入工件或刀具的切削熱Q為： c QF vK 39 2）傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦熱和能量的消耗 軸承、齒輪副、絲杠和螺母等運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生的摩擦熱， 以及動(dòng)力源能量消耗，如電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱等，是 導(dǎo)致機(jī)床變形的主要熱源。 3）派生熱源 切削液、切屑落到機(jī)床床身上，再把熱量傳到床身，即 產(chǎn)生派生熱源。摩擦熱通過(guò)潤(rùn)滑油的循環(huán)散布到各處，也 是重要的派生熱源。 4）外部熱源 外部熱源是指周圍環(huán)境通過(guò)空氣的對(duì)流，環(huán)境熱源，如 日光、照明燈光、加熱器等通過(guò)輻射傳到工藝系統(tǒng)的熱量 。 40 41 5級(jí)絲杠累積誤差全長(zhǎng)5m，可見(jiàn)熱變形的嚴(yán)重性 53 1.1 1040014.410() 4.4()

25、 LLt mm m 式中 L， D 長(zhǎng)度和直徑熱變形量； L，D 工件原有長(zhǎng)度和直徑； 工件材料線膨脹系數(shù)； t 溫升。 LLt DDt 42 式中 變形撓度； L，H 工件原有長(zhǎng)度和厚度 工件材料線膨脹系數(shù)； 溫升。 2 8 L H 板類工件單面加工時(shí)的熱變形 圖5-39-0 平面加工熱變 形 X / 4 L H 22 1.120003 88600 0.022 () Lt X S mm 此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求 例例：高600mm，長(zhǎng)2000mm的床身, 若上表面 溫升為3,則變形量為： 43 特點(diǎn) 變形曲線（圖5-42） max 1 c e 式中 熱伸長(zhǎng)量； max 達(dá)到熱平衡熱伸長(zhǎng)量

26、； 切削時(shí)間； c 時(shí)間常數(shù)（熱伸長(zhǎng)量為熱平衡熱伸長(zhǎng)量約63%的時(shí)間 ，常取36分鐘）。 (min) 圖5-42 車刀熱變形曲線 連續(xù)切削升溫曲線 冷卻曲線 間斷切削升溫曲線 （m） max b0c 0.63max 44 v 體積大，熱容量大，溫升不高，達(dá)到熱平衡時(shí)間長(zhǎng) v 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度場(chǎng)和變形不均勻，對(duì)加工精度影響顯著 a） 車床受熱變形形態(tài) （圖5-36-0） 45 v 立銑（圖a） 圖5-37-0 立式銑床、外圓磨床、導(dǎo)軌磨床受熱變形 a）銑床受熱變形形態(tài) b）外圓磨床受熱變形形態(tài) c）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） （圖5-37-0） 46 v 為了減少

27、機(jī)床的熱變形，凡有可能從主機(jī)分離出去的熱源， 如電機(jī)、變速箱等，盡可能放置在機(jī)床外部。對(duì)于不能與主機(jī) 分離的熱源，應(yīng)從結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑等方面采取措施改善其摩擦特性 以減少發(fā)熱，如采用靜壓軸承、改用低粘度潤(rùn)滑油等。 v 此外，可在發(fā)熱部件與機(jī)床大件之間用絕熱材料隔開。對(duì)于 發(fā)熱量大的熱源，應(yīng)采用有效的冷卻措施，如增加散熱面積或 采用強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷、循環(huán)潤(rùn)滑等。 采用熱補(bǔ)償方法可使機(jī)床的溫度場(chǎng)比較均勻。如對(duì)于平面磨 床來(lái)說(shuō)，磨削熱引起磨床床身的溫度升高，使之上熱下冷而 使導(dǎo)軌產(chǎn)生中凸變形。若將液壓系統(tǒng)的油池設(shè)計(jì)在床身底部， 則因油使床身下部溫度升高而使導(dǎo)軌產(chǎn)生中凹熱變形，可以 補(bǔ)償由于磨削熱產(chǎn)生的導(dǎo)軌中

28、凸熱變形。 47 v 機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于熱的傳導(dǎo)。 大的熱變形一般發(fā)生在機(jī)床開動(dòng)后的一段時(shí)間內(nèi)。當(dāng)工藝系 統(tǒng)達(dá)到熱平衡后，熱變形趨于穩(wěn)定，此后加工精度才有保證。 因此，在精加工之前先讓機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，等達(dá)到熱平 衡后再開始加工，加工精度會(huì)比較穩(wěn)定。 精加工機(jī)床應(yīng)避免日光直接照射，布置采暖設(shè)備時(shí)應(yīng)避免機(jī) 床受熱不均勻。精密機(jī)床應(yīng)安裝在恒溫車間中使用。 48 v 在機(jī)械加工的各個(gè)工序中，總需要進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整工 作，由于調(diào)整不可能達(dá)到絕對(duì)準(zhǔn)確而帶來(lái)一項(xiàng)原始誤差，稱為 調(diào)整誤差。誤差來(lái)源主要為： 1）試切法調(diào)整 （1）度量誤差 （2）加工余量的影響 （3）微進(jìn)給誤差。 49 2）按定程結(jié)

29、構(gòu)調(diào)整 在大批量生產(chǎn)中采用靠模、行程擋塊、對(duì)刀塊等結(jié)構(gòu)保證 加工精度。這些結(jié)構(gòu)的制造精度、調(diào)整精度也是影響調(diào)整誤 差的主要因素。 3）按樣件或樣板調(diào)整 在大批量生產(chǎn)中，采用專門樣件調(diào)整刀刃之間的相對(duì)位置。 當(dāng)工件形狀復(fù)雜時(shí)、尺寸質(zhì)量比較大時(shí)，采用樣件調(diào)整比較 笨重，這時(shí)采用樣板進(jìn)行對(duì)刀。這種情況下樣板本身的制造 誤差和安裝誤差也成為調(diào)整誤差的主要因素。 50 5.3.6 測(cè)量誤差 零件在加工過(guò)程中或加工后進(jìn)行測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的測(cè)量誤差會(huì) 影響加工精度。造成測(cè)量誤差的主要因素有： 1）測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器的選擇：任何測(cè)量?jī)x器都有一定的誤 差，通常測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法的誤差占被測(cè)量零件誤差的 10%-30%

30、； 2）測(cè)量力引起的變形誤差：進(jìn)行接觸測(cè)量時(shí)，測(cè)量力會(huì)使測(cè) 量?jī)x器本身或被測(cè)零件變形而造成測(cè)量誤差； 3）測(cè)量環(huán)境的影響：精密測(cè)量時(shí)，必須對(duì)環(huán)境溫度、潔凈度 進(jìn)行控制； 4）讀數(shù)誤差 51 對(duì)于生產(chǎn)實(shí)際中因各種復(fù)雜因素影響出現(xiàn)的加工誤差 問(wèn)題，不能簡(jiǎn)單采用單因素分析估算方法衡量其因果關(guān) 系，也不能從單個(gè)工件的檢查獲得結(jié)論。因?yàn)閱蝹€(gè)工件 不能暴露出誤差的性質(zhì)和變化規(guī)律，也不能代表整批工 件誤差的大小，應(yīng)采用統(tǒng)計(jì)分析的方法。 所謂統(tǒng)計(jì)分析法是以對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的許多工件進(jìn)行檢查 的結(jié)果為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行處 理，從中提煉出規(guī)律性的東西，找出解決問(wèn)題的途徑。 常用的統(tǒng)計(jì)方法有分布曲線法

31、和點(diǎn)圖法。 52 在繪制一批工件的尺寸分布圖時(shí)，若抽取的工件數(shù)量增 加而尺寸間隔取得很小，則作出的折線圖非常接近光滑 曲線，稱為實(shí)際分布曲線。在研究加工問(wèn)題時(shí)，常采用 正態(tài)分布曲線來(lái)近似代替實(shí)際分布曲線。 （5-19） 2 2 2 1 exp 2 x x y （） （x） 1 / n i i x xxxn 工件尺寸； 工件平均尺寸， 1 / n i n n 2 i 均方根誤差，（x -x ）； 工件總數(shù) 53 實(shí)踐證明：如果引起系統(tǒng)誤差的因素不變，引起隨機(jī)誤差的 多種因素的作用微小，則加工所得工件的實(shí)際尺寸按正態(tài)分布 曲線分布。 正態(tài)分布曲線有如下特點(diǎn)： （1）曲線成鐘形，中間高，兩邊低。表示

32、尺寸接近分散中心的 工件占大部分，尺寸遠(yuǎn)離分散中心的工件占極少部分； （2）工件尺寸大于和小于平均尺寸的同間距范圍內(nèi)頻率相等； （3）決定正態(tài)分布曲線形狀的參數(shù)是。越大，曲線越平坦 ，尺寸越分散，加工精度越低； 越小，曲線越陡峭，尺寸越 集中，加工精度越高。 （4）正態(tài)分布曲線的分散范圍為3， 3（或6 ）的大 小代表一種加工方法在規(guī)定條件下所能達(dá)到的加工精度。應(yīng)使 公差帶寬度T和均方根誤差滿足：T 6 54 1）工藝驗(yàn)證工藝能力系數(shù) 表示實(shí)際能達(dá)到的精度表示實(shí)際能達(dá)到的精度 ，兩者的比值稱為工藝能力系數(shù)，兩者的比值稱為工藝能力系數(shù) 工藝能力系數(shù)工藝能力系數(shù) :Cp=T/6 （5-23） ,表示零表示零 件全部加工合格件全部加工合格.但若但若T6，則表示所采用的加工方法精，則表示所采用的加工方法精 度過(guò)高，會(huì)造成浪費(fèi)。度過(guò)高，會(huì)造成浪費(fèi)。T=6，表示加工能力有些勉強(qiáng)，一，表示加工能力有些勉強(qiáng)，一 旦遇到外來(lái)因素或隨機(jī)因素的影響，會(huì)產(chǎn)生不合格品；旦遇到外來(lái)因素或隨機(jī)因素的影響，會(huì)產(chǎn)生不合格品； T6,表示加工能力不足表示加工能力不足,加工精度不能滿足要求加工精度不能滿足要求,必須進(jìn)行必須進(jìn)行 改進(jìn)改進(jìn). 55 工序能力