機械制造技術基礎chapter5

1、 優(yōu)質、高產、低消耗是企業(yè)發(fā)展的必由之路。 優(yōu)質就是高的產品質量。 高產就是生產效率高。 低消耗就是成本低。 產品的質量與零件的加工質量、產品的裝配質量密切相關，而零件的加工質量是保證產品質量的基礎。它包括零件的加工精度和表面質量兩方面。 零件的加工精度包括尺寸精度、形狀精度和相互位置精度。 第一節(jié)第一節(jié) 機械加工精度的基本概念機械加工精度的基本概念一、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際幾何參數(shù)（尺寸、加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的符合程度。度。符合程

2、度越高，加工精度就越高。反之，越低。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。 理想幾何參數(shù)理想幾何參數(shù)表面表面絕對平面、圓柱面等；絕對平面、圓柱面等；位置位置絕對平行、垂直、同絕對平行、垂直、同 軸等；軸等；尺寸尺寸位于公差帶中心位于公差帶中心。1.加工精度加工精度 加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數(shù)對加工誤差是指零件加工后的實際幾何參數(shù)對理想幾何參數(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。 實際加工時不可能也沒有必要把零件做得與理想零實際加工時不可能也沒有必要把零件做得與理想零件完全一致，而總會有一定的偏差，

3、即加工誤差。只要件完全一致，而總會有一定的偏差，即加工誤差。只要這些誤差在規(guī)定的范圍內，即能滿足機器使用性能的要這些誤差在規(guī)定的范圍內，即能滿足機器使用性能的要求。求。2.加工誤差加工誤差加工精度包括三個方面：加工精度包括三個方面：尺寸精度：指加工后零件的實際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。形狀精度：指加工后的零件表面的實際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。位置精度：指加工后零件有關表面之間的實際位置與理想位置相符合程度。三、獲得加工精度的方法三、獲得加工精度的方法1、獲得尺寸精度的方法、獲得尺寸精度的方法： 試切法試切法：通過試切通過試切 測量測量 調整調整再試切再試切直到直到被

4、加工部分達到尺寸要求為止。被加工部分達到尺寸要求為止。試切一小段 特點：特點： 費時費力費時費力; ; 與操作工人水平有關與操作工人水平有關; ; 適用于單件小批生產適用于單件小批生產; ; 調整法加工時調整刀具位置用。調整法加工時調整刀具位置用。 ( (2) )定尺寸刀具法：定尺寸刀具法： 零件加工尺寸決定于刀具尺寸。零件加工尺寸決定于刀具尺寸。 特點：特點： 尺寸精度決定于：尺寸精度決定于： a）刀具）刀具 的種類和精度；的種類和精度； b）刀具的安裝精度；）刀具的安裝精度； c）機床的精度。）機床的精度。 生產率較高，在孔加工中廣泛使用。生產率較高，在孔加工中廣泛使用。 應用：應用：孔加

5、工廣泛使用?？准庸V泛使用。 ( (2) )調整法：調整法： 預先調整好刀具和工件在機床上的相對置，預先調整好刀具和工件在機床上的相對置，并在一批零件的加工過程中始終保持這個位置不并在一批零件的加工過程中始終保持這個位置不變，以保證被加工零件尺寸的方法。變，以保證被加工零件尺寸的方法。 特點：特點： 尺寸穩(wěn)定尺寸穩(wěn)定 ; 生產率高生產率高 ; 加工精度與操作工人的水平關系不大，主要加工精度與操作工人的水平關系不大，主要決定于調整精度。決定于調整精度。 應用：應用：廣泛于成批及大量生產廣泛于成批及大量生產。 ( (3) )自動控制法：自動控制法： 這種方法是把測量裝置，進這種方法是把測量裝置，進

6、給裝置和控制系統(tǒng)等組成一給裝置和控制系統(tǒng)等組成一個自動控制的加工系統(tǒng)。個自動控制的加工系統(tǒng)。 特點：特點： 自動化程度高，精度高；自動化程度高，精度高； 適用于批量或大量生產。適用于批量或大量生產。減振器減振器測頭測頭工件工件百分表百分表 磨削自動測量磨削自動測量 返回本章目錄返回本章目錄2. 獲得形狀精度的方法獲得形狀精度的方法 （1）軌跡法 （2）成形法 （3）展成法 3. 獲得位置精度的方法獲得位置精度的方法 （1）根據(jù)工件加工過的表面進行找正的方法； （2）工件的位置精度由夾具來保證。 5.2.1 原始誤差與加工誤差原始誤差與加工誤差 工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)機械加工時，機床、夾具、機械加工時

7、，機床、夾具、 刀具和工件構成一個相互聯(lián)系的統(tǒng)一系統(tǒng)。刀具和工件構成一個相互聯(lián)系的統(tǒng)一系統(tǒng)。 原始誤差原始誤差工藝系統(tǒng)中存在的各種誤差。工藝系統(tǒng)中存在的各種誤差。 原始誤差原始誤差（原因）（原因） 加工誤差加工誤差（結果（結果） 返回本章目錄返回本章目錄 圖圖5-4 原始誤差原始誤差原原始始誤誤差差原理誤差原理誤差工件裝夾誤差工件裝夾誤差機床誤差機床誤差夾具誤差夾具誤差刀具誤差刀具誤差度量誤差度量誤差工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱變形內應力變形誤差內應力變形誤差調整誤差調整誤差刀具磨損刀具磨損 返回本章目錄返回本章目錄 5.2.2 影響加工精度的因素影響加工精度的因素

8、 一、一、 原理誤差原理誤差由于采用了由于采用了近似的加工運動近似的加工運動或或 近似的刀具輪廓近似的刀具輪廓而產生的。而產生的。 例例: : 滾刀用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿滾刀用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿 （近似的刀具輪廓）（近似的刀具輪廓）； 模數(shù)銑刀銑齒模數(shù)銑刀銑齒（近似的刀具輪廓）（近似的刀具輪廓）； 用公制絲桿車蝸桿或英制螺紋。用公制絲桿車蝸桿或英制螺紋。 （近似的加工運動）（近似的加工運動） 返回本章目錄返回本章目錄 二、機床誤差二、機床誤差 機床誤差來自三方面：機床誤差來自三方面： 制造制造； 安裝安裝；磨損磨損。 對加工誤差影響大的機床誤對加工誤差影響大的機床誤 差有三個部分

9、：差有三個部分： 1 1）主軸回轉誤差）主軸回轉誤差; ; 2 2）導軌誤差）導軌誤差; ; 3 3）傳動鏈誤差。）傳動鏈誤差。 返回本章目錄返回本章目錄機床的幾何誤差組成機床的幾何誤差組成機床幾何誤差機床幾何誤差機床傳動鏈誤差機床傳動鏈誤差機床主軸回轉誤差機床主軸回轉誤差機床導軌誤差機床導軌誤差軸向竄動徑向跳動角度擺動水平面內直線度垂直面內直線度前后導軌的平行度內聯(lián)傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動誤差1、機床導軌誤差、機床導軌誤差 機床導軌是機床中確定某些主要部件相對位置的機床導軌是機床中確定某些主要部件相對位置的基準，也是某些主要部件的運動基準。基準，也是某些主要部件的運動基準。 機床導軌

10、誤差的基本形式機床導軌誤差的基本形式水平面內的直線度水平面內的直線度垂直面內的直線度垂直面內的直線度前后導軌的平行度前后導軌的平行度（扭曲）（扭曲） 現(xiàn)以臥式車床為例，說明導軌誤差是怎樣影響工件現(xiàn)以臥式車床為例，說明導軌誤差是怎樣影響工件的加工精度的。的加工精度的。（1）導軌在水平面內直線度誤差的影響導軌在水平面內直線度誤差的影響 當導軌在水平面內的直線度誤差為當導軌在水平面內的直線度誤差為y時時,引起工件在引起工件在半徑方向的誤差為（半徑方向的誤差為（圖圖59）：）： R=y 由此可見：床身導軌在水平面內如果有直線度誤差，使工件由此可見：床身導軌在水平面內如果有直線度誤差，使工件在縱向截面和

11、橫向截面內分別產生形狀誤差和尺寸誤差。在縱向截面和橫向截面內分別產生形狀誤差和尺寸誤差。 當導軌向后凸出時，工件上產生鞍形加工誤差；當導軌向后凸出時，工件上產生鞍形加工誤差；當導軌向前凸出時，工件上產生鼓形加工誤差。當導軌向前凸出時，工件上產生鼓形加工誤差。YYoDR水平面水平面導軌水平面內直線度導軌水平面內直線度圖圖59 導軌在水平面內直線度誤差導軌在水平面內直線度誤差 床身導軌在垂直面內有直線度誤差（床身導軌在垂直面內有直線度誤差（圖圖5-10），會引起），會引起刀尖產生切向位移刀尖產生切向位移Z，造成工件在半徑方向產生的誤差為：，造成工件在半徑方向產生的誤差為： RZ2/d（2）導軌在垂

12、直面內直線度誤差的影響導軌在垂直面內直線度誤差的影響設：設：Z=Y=0.01mm ，R=50mm ， 則由于法向原始誤差而產生的加工誤差則由于法向原始誤差而產生的加工誤差 R= Y =0.01mm, 由于切向原始誤差產生的加工誤差由于切向原始誤差產生的加工誤差 R Z2/d =0.000001mm 此值完全可以忽略不計。由于此值完全可以忽略不計。由于Z2數(shù)值很小，因此該誤差對數(shù)值很小，因此該誤差對工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。 垂直平面垂直平面導軌垂直面直線度導軌垂直面直線度ZdRZ圖圖510 導軌在垂直面內直線度誤差導軌在垂直面內直線度誤差Rd/2 對平

13、面磨床，龍門刨床對平面磨床，龍門刨床及銑床等，導軌在垂直面內及銑床等，導軌在垂直面內的直線度誤差會引起工件相的直線度誤差會引起工件相對于砂輪（刀具）產生法向對于砂輪（刀具）產生法向位移，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7-117-11）。）。 原始誤差引起工件相對于刀具產生相對位移，若原始誤差引起工件相對于刀具產生相對位移，若產生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對加工產生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對加工精度有直接影響；產生在加工表面切向方向（誤差非精度有直接影響；產生在加工表面切向方向（誤差非敏感方向）敏感方向

14、） ，可忽略不計。，可忽略不計。結論：結論： 圖圖 龍門刨床導軌垂直面龍門刨床導軌垂直面 內直線度誤差內直線度誤差 1刨刀刨刀 2工件工件 3工作臺工作臺 4床身導軌床身導軌（3）前后）前后導軌平行度誤差的影響導軌平行度誤差的影響 床身前后導軌有平行度誤差（扭曲）床身前后導軌有平行度誤差（扭曲）時，會使車床溜板在沿床身移動時發(fā)生時，會使車床溜板在沿床身移動時發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對工件產生偏移，偏斜，從而使刀尖相對工件產生偏移，使工件產生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐使工件產生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。度）。 從從圖圖4-114-11可知，車床前后導軌扭曲的最終結果可知，車床前后導軌扭曲的最終結

15、果反映在工件上，于是產生了加工誤差反映在工件上，于是產生了加工誤差y y。從幾何。從幾何關系中可得出：關系中可得出： yHyH/B/B 一般車床一般車床H2B/3H2B/3，外圓磨床，外圓磨床HBHB，因此該項，因此該項原始誤差原始誤差對加工精度的影響很大。對加工精度的影響很大。圖圖411 車床導軌扭曲對工件形狀精度影響車床導軌扭曲對工件形狀精度影響2、機床主軸回轉誤差、機床主軸回轉誤差（1）機床主軸回轉誤差的概念）機床主軸回轉誤差的概念 主軸的實際回轉軸線對其理想回轉軸線（一般用平均主軸的實際回轉軸線對其理想回轉軸線（一般用平均回轉軸線來代替）產生的偏移量。回轉軸線來代替）產生的偏移量。主軸

16、回轉誤差的基本形式主軸回轉誤差的基本形式 軸向竄動軸向竄動 純徑向跳動純徑向跳動 純角度擺動純角度擺動 實際上主軸回轉誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實際實際上主軸回轉誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實際回轉軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運動所產生的位回轉軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運動所產生的位移（即誤差）是一個瞬時值。移（即誤差）是一個瞬時值。 下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來說明主軸回轉誤差對加工精度的影響。說明主軸回轉誤差對加工精度的影響。車間車間所有機床，我們分為：所有機床，我們分為： 工件回轉類工件回

17、轉類刀具回轉類刀具回轉類誤差敏感方向不變加工時誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉而不斷變化（2）主軸回轉誤差對加工精度的影響）主軸回轉誤差對加工精度的影響主軸的純徑向跳動對車削和鏜削加工精度的影響主軸的純徑向跳動對車削和鏜削加工精度的影響鏜削加工：鏜刀回轉，工件不轉鏜削加工：鏜刀回轉，工件不轉 假設由于主軸的純徑向跳動而使軸線在假設由于主軸的純徑向跳動而使軸線在y y坐標方向作簡諧坐標方向作簡諧運動（運動（圖圖5-45-4），其頻率與主軸轉速相同，簡諧幅值為），其頻率與主軸轉速相同，簡諧幅值為A A； 則則: : Y Y = Acos= Acos （ tt） 且主軸中心偏移最大（等于且主軸中心

18、偏移最大（等于A A）時，鏜刀尖正好通過水平）時，鏜刀尖正好通過水平位置位置1 1處。處。 當鏜刀轉過一個當鏜刀轉過一個角時（位置角時（位置11），刀尖軌跡的水平分），刀尖軌跡的水平分量和垂直分量分別計算得：量和垂直分量分別計算得： y=Acos+Rcos=(A+R)cosy=Acos+Rcos=(A+R)cos Z=Rsin 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 表明此時鏜出的孔為橢圓形。表明此時鏜出的孔為橢圓形。AAROm11，AcosO234ORsin(A+R）cos圖圖54 鏜孔時純徑向跳

19、動對加工精度的影響鏜孔時純徑向跳動對加工精度的影響車床加工：工件回轉，刀具移動車床加工：工件回轉，刀具移動 假設主軸軸線沿假設主軸軸線沿y軸作簡諧運動（軸作簡諧運動（圖圖4-5），在工件的），在工件的1處（主軸中心偏移最大之處）切出的半徑比在工件的處（主軸中心偏移最大之處）切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑小一個幅值處切出的半徑小一個幅值A；在工件的；在工件的3處切出的半徑比處切出的半徑比在工件的在工件的2、4處切出的半徑大一個幅值處切出的半徑大一個幅值A。 這樣，上述四點工件的直徑都相等，其它各點直徑這樣，上述四點工件的直徑都相等，其它各點直徑誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個真

20、圓。誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個真圓。 Y2+Z2=R2+A2Sin2 由此可見，主軸的純徑向跳動對車削加工工件的由此可見，主軸的純徑向跳動對車削加工工件的圓圓度度影響很小。影響很小。圖圖45 車削時純徑向跳動對加工精度的影響車削時純徑向跳動對加工精度的影響軸向竄動對車、鏜削加工精度的影響軸向竄動對車、鏜削加工精度的影響 主軸的軸向竄動對內、外圓的加工精度沒有主軸的軸向竄動對內、外圓的加工精度沒有影響，但加工端面時，會使加工的端面與內外圓影響，但加工端面時，會使加工的端面與內外圓軸線產生垂直度誤差。軸線產生垂直度誤差。 主軸每轉一周，要沿軸向竄動一次，使得切主軸每轉一周，要沿軸向

21、竄動一次，使得切出的端面產生平面度誤差（出的端面產生平面度誤差（圖圖4-6）。當加工螺紋）。當加工螺紋時，會產生螺距誤差。時，會產生螺距誤差。 圖圖46 主軸軸向竄動對端面加工精度的影響主軸軸向竄動對端面加工精度的影響 車削加工時工件每一橫截面內的圓度誤差很小，但軸車削加工時工件每一橫截面內的圓度誤差很小，但軸平面有圓柱度誤差（錐度）。平面有圓柱度誤差（錐度）。 車外圓：得到圓形工件，但產生圓柱度誤差（錐體）車外圓：得到圓形工件，但產生圓柱度誤差（錐體） 車端面：產生平面度誤差車端面：產生平面度誤差 鏜孔時，由于主軸的純角度擺動鏜孔時，由于主軸的純角度擺動 使得主軸回轉軸線與使得主軸回轉軸線與

22、工作臺導軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，如工作臺導軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，如圖圖4-7所示。所示。 角度擺動對車、鏜削加工精度的影響角度擺動對車、鏜削加工精度的影響 主軸純角度擺動對加工精度的影響，取決于不同主軸純角度擺動對加工精度的影響，取決于不同的加工內容。的加工內容。圖圖47 主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響主軸純角度擺動對鏜孔精度的影響（3）提高主軸回轉精度的措施）提高主軸回轉精度的措施1）提高主軸的軸承精度。）提高主軸的軸承精度。2）減少機床主軸回轉誤差對加工精度的影響。）減少機床主軸回轉誤差對加工精度的影響。3）對滾動軸承進行預緊，以消除間隙。）對滾動軸承進行預緊，以消除間隙。4

23、）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合的零件有關表面的加工精度。相配合的零件有關表面的加工精度。3、機床傳動鏈誤差、機床傳動鏈誤差 在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與工件之在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與工件之間有嚴格的傳動比要求。要滿足這一要求，間有嚴格的傳動比要求。要滿足這一要求，機床內聯(lián)機床內聯(lián)系傳動鏈系傳動鏈的誤差必須控制在允許的范圍內。的誤差必須控制在允許的范圍內。（1）機床傳動鏈誤差定義）機床傳動鏈誤差定義 指傳動鏈始末兩端指傳動鏈始末兩端執(zhí)行元件間相對運動的誤執(zhí)行元件間相對運動的誤差。差。（2）機床傳動鏈誤差描述）機床傳動鏈誤差描

24、述 傳動鏈末端元件產生的轉角誤差。傳動鏈末端元件產生的轉角誤差。它的大小它的大小對車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）對車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會影響分度精度，造成加工表面的形齒輪等加工會影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。 例如，車螺紋時，要求主軸與傳動絲杠的轉速比恒定例如，車螺紋時，要求主軸與傳動絲杠的轉速比恒定（圖示圖示），即），即iTTiii iTzzzzzzzzS432186427531 圖圖 車螺紋的傳動誤差示意圖車螺紋的傳動誤差示意圖S工件導程；工件導程；T絲杠導程；絲杠導程；Z1Z8各齒輪齒

25、數(shù)各齒輪齒數(shù)若齒輪若齒輪Z1有轉角誤差有轉角誤差1，造成，造成Z2的轉角誤差為：的轉角誤差為：12i121Z1 1 1n=i1n1Z2 2 2n=i2n2Zn n nn=innn在任一時刻，各齒輪的轉角誤差反映到絲杠的總誤差為：在任一時刻，各齒輪的轉角誤差反映到絲杠的總誤差為：njjnjnnnni121傳到絲杠上的轉角誤差為傳到絲杠上的轉角誤差為1n，即：，即：（3）減少傳動鏈誤差的措施）減少傳動鏈誤差的措施1）盡量縮短傳動鏈。）盡量縮短傳動鏈。 2）提高傳動件的制造和安裝精度，尤其是末端）提高傳動件的制造和安裝精度，尤其是末端零件的精度。零件的精度。 3）盡可能采用降速運動，且傳動比最小的一

26、級）盡可能采用降速運動，且傳動比最小的一級傳動件應在最后。傳動件應在最后。 4）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。 5）采用誤差校正機構）采用誤差校正機構 三、三、調整誤差調整誤差 調整調整 是指使刀具切削刃與工件定位基準間是指使刀具切削刃與工件定位基準間在從切削開始到切削終了都保持正確的相對位置。在從切削開始到切削終了都保持正確的相對位置。調整包括：調整包括： 機床調整機床調整; ; 夾具調整夾具調整; ; 刀具調整。刀具調整。調整誤差是原始誤差的一種，是不可避免的。調整誤差是原始誤差的一種，是不可避免的。 1 1、試切法加工的調整誤差、試切法加工的調整誤差 原因：原因：

27、 （1 1）測量誤差）測量誤差 （2 2）微量進給產生的誤差）微量進給產生的誤差微量進給誤差的微量進給誤差的消除辦法：消除辦法： a）微量進給微量進給先退刀再快速引進到需先退刀再快速引進到需要的刻度值處；要的刻度值處； b）微量進給用微量進給用輕輕敲擊手輪，用振輕輕敲擊手輪，用振動消除爬行現(xiàn)象。動消除爬行現(xiàn)象。試切層很薄試切層很薄時刀刃打滑時刀刃打滑新切到部分厚新切到部分厚刀刃不打滑刀刃不打滑a)精加工：精加工：試切最后一刀余量小，試切最后一刀余量小，打滑打滑, ,新切部分余量大新切部分余量大 于試切余量，不打滑，于試切余量，不打滑，尺寸變小。尺寸變小。新切到部分厚新切到部分厚受力變形大受力變

28、形大試切層薄試切層薄受力變形小受力變形小 b)粗加工粗加工：試切余量小于切削余量試切余量小于切削余量, 得到比試切尺寸大一些。得到比試切尺寸大一些。因為余量大，切削力大，因為余量大，切削力大，刀具后退多。刀具后退多。 （3）加工余量的影響）加工余量的影響 2 2、調整法加工時的調整誤差、調整法加工時的調整誤差 在大批大量生產中廣泛采用行程檔塊、在大批大量生產中廣泛采用行程檔塊、靠模、凸輪等機構控制刀具的軌跡和行程?？磕?、凸輪等機構控制刀具的軌跡和行程。 影響因素有：影響因素有： 定程機構的制造精度和調整精度；定程機構的制造精度和調整精度； 定程機構（離合器、電器開關和控制定程機構（離合器、電器

29、開關和控制 閥）的靈敏度；閥）的靈敏度； 刀具樣板和靠模的精度。刀具樣板和靠模的精度。工藝系統(tǒng)：工藝系統(tǒng)：機床、夾具、機床、夾具、工件、刀具工件、刀具外力：外力：切削力、傳切削力、傳動力、慣性力、夾動力、慣性力、夾緊力、重力緊力、重力產生加工誤差產生加工誤差破壞了刀具、工破壞了刀具、工件間相對位置件間相對位置四、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響四、工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)在加工過程中受工藝系統(tǒng)在加工過程中受: : 切削力切削力; 慣性力；慣性力； 重力；重力； 夾緊力夾緊力 力作用力作用產生工藝系統(tǒng)變形產生工藝系統(tǒng)變形加工誤差加工誤差圖圖

30、 受力變形對工件精度的影響受力變形對工件精度的影響 a) 車長軸車長軸 b） 磨內孔磨內孔 由此看來，為了保證和提高工件的加工精度，就由此看來，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)及其有關組成必須深入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng)及其有關組成部分的變形。部分的變形。（一）工藝系統(tǒng)的剛度（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：工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為： 背向力背向力Fp （舊標準中為徑向切削分力（舊標準中為徑向切削分力Fy）與工藝系統(tǒng)在該方向）與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形上的變形yxt的比值，即的比值，即kxt=Fp/yxt 注意：注意

31、：這里變形這里變形yxt是總切削力的三個分力切向力是總切削力的三個分力切向力Fc、背向力、背向力Fp、進給力進給力Ff（舊標準中為（舊標準中為Fz、Fy、Fx）綜合作用的結果。）綜合作用的結果。 1. 工藝系統(tǒng)剛度的概念工藝系統(tǒng)剛度的概念2、系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度、系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度 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：的。工藝系統(tǒng)的總變形量為： yxt= yjc+ydj+yjj+ygjkxt=Fp/yxt, kjc= Fp/yjc ， kdj= Fp/ydj , kjj= Fp/yjj， kgj= Fp/ygj 工

32、藝系統(tǒng)剛度的一般式為：工藝系統(tǒng)剛度的一般式為： kxt= 1/(1/kjc+1/ kdj+1/ kj+1/ kgj) 若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度（即環(huán)節(jié)剛度），若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度（即環(huán)節(jié)剛度），就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。3. 機床部件剛度特點機床部件剛度特點 機床結構復雜，組成的零部件多，各零部機床結構復雜，組成的零部件多，各零部件之間有不同的聯(lián)接和運動方式，因而機床部件之間有不同的聯(lián)接和運動方式，因而機床部件的剛度問題就比較復雜。它的計算至今還沒件的剛度問題就比較復雜。它的計算至今還沒有合適的方法，需要通過實驗來測定。有合適的方法，需要通過實驗來測定

33、。 下下圖圖為單向加載時車床剛度測定示意圖。為單向加載時車床剛度測定示意圖。主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表2、3和和6讀出。讀出。 這種方法測得的這種方法測得的y方向位移是背向力方向位移是背向力Fp作用作用下引起的變形。下引起的變形。 圖圖 單向靜載測定車床剛度單向靜載測定車床剛度 1心軸心軸 2、3、6千分表千分表 4測力環(huán)測力環(huán) 5螺旋加力器螺旋加力器 圖圖415 車床刀架部件的剛度曲線車床刀架部件的剛度曲線 一次加載一次加載 二次加載二次加載 三次加載三次加載（1）機床部件剛度的特點）機床部件剛度的特點1） 背向力背向力Fp與刀架變形與刀

34、架變形ydj不是線性關系。不是線性關系。2） 加載曲線與卸載曲線不重合。加載曲線與卸載曲線不重合。3） 加載曲線與卸載曲線不封閉（卸載后加載曲線與卸載曲線不封閉（卸載后 由于存在殘余變形，曲線回不到原點）。由于存在殘余變形，曲線回不到原點）。4）部件的實際剛度遠比按實體結構的估計）部件的實際剛度遠比按實體結構的估計 值小。值小。 圖圖4-15是以是以Fp為縱坐標，刀架變形為縱坐標，刀架變形ydj為橫坐標的某車為橫坐標的某車床刀架部件的剛度實測曲線。實驗中進行了三次加載床刀架部件的剛度實測曲線。實驗中進行了三次加載卸卸載循環(huán)，由圖可以看出，機床部件的剛度曲線有以下特點載循環(huán)，由圖可以看出，機床部

35、件的剛度曲線有以下特點：（2）影響機床部件剛度的因素）影響機床部件剛度的因素 連接表面間的接觸變形連接表面間的接觸變形（圖示圖示） 薄弱零件本身的影響薄弱零件本身的影響（圖圖516） 接合面間的間隙接合面間的間隙 接合面間摩擦力的影響接合面間摩擦力的影響兩零件結合面間的接觸情況兩零件結合面間的接觸情況接接 觸觸 剛剛 度度 實驗研究表明，兩個相接觸的表面間受力作用時，兩表面的接觸實驗研究表明，兩個相接觸的表面間受力作用時，兩表面的接觸變形變形y是表面壓強是表面壓強p的遞增函數(shù)（的遞增函數(shù)（圖圖）。）。 因此，機床部件接合表面間剛度可較確切地用因此，機床部件接合表面間剛度可較確切地用接觸剛度接觸

36、剛度來表示，來表示，即壓強的微分即壓強的微分dp與位移的微分與位移的微分dy的比值稱為接觸剛度的比值稱為接觸剛度kjkj =dp/dy圖圖 表面接觸變形與壓強的關系表面接觸變形與壓強的關系圖圖516 機床部件剛度的薄弱環(huán)節(jié)機床部件剛度的薄弱環(huán)節(jié) a) 溜板中的楔鐵溜板中的楔鐵 b) 軸承套軸承套（二）工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響（二）工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響1、切削力作用位置變化引起的加工誤差、切削力作用位置變化引起的加工誤差 根據(jù)材料力學的撓度計算公式，其切削點根據(jù)材料力學的撓度計算公式，其切削點工件的變形量為：工件的變形量為： yw=Fp(L-x)2x2/3E I L (5-1

37、8) 從上式的計算結果和車削的實際情況都可從上式的計算結果和車削的實際情況都可證實，切削后的工件呈鼓形，其最大直徑在通證實，切削后的工件呈鼓形，其最大直徑在通過軸線中點的橫截面內。過軸線中點的橫截面內。1） 工件細而長工件細而長2） 工件短而粗工件短而粗 即此時工藝系即此時工藝系統(tǒng)剛度主要取決統(tǒng)剛度主要取決于機床剛度于機床剛度 當?shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢卯數(shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢?C時（時（圖示圖示），工藝系統(tǒng)的總），工藝系統(tǒng)的總變形變形 y系統(tǒng)系統(tǒng)為：為： yxtyx+y刀架刀架 通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點處的變形量為通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點處的變形量為: y系統(tǒng)=Fp1/k刀

38、+1/k頭(L-x/L)2+1/k尾(x/L)2 (5-16) 可以看出可以看出 : y系統(tǒng)系統(tǒng) =f(x)，是一個二次拋物線方程，變形大小隨，是一個二次拋物線方程，變形大小隨刀具在刀具在x方向位置變化方向位置變化,使車出的工件呈拋物線形狀（使車出的工件呈拋物線形狀（圖圖520）。）。圖圖519 工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化圖圖520 剛度變化造成工件誤差剛度變化造成工件誤差 1理想的工件形狀；理想的工件形狀； 2k頭頭k尾尾時車出的工件形狀時車出的工件形狀3）工藝系統(tǒng)剛度及總變形）工藝系統(tǒng)剛度及總變形 綜合上述兩種情況，工藝系統(tǒng)的總變形量為綜合上述兩種情況

39、，工藝系統(tǒng)的總變形量為式（式（5-16）和式（）和式（5-18）的疊加）的疊加 Y系統(tǒng)系統(tǒng)=Fp1/k刀架刀架+1/k頭頭(L-x/L)2+1/k尾尾(x/L)2 +(L-x)2x2/3EIL工藝系統(tǒng)的剛度為工藝系統(tǒng)的剛度為Kxt=Fp/yxt=1/ 1/k刀架刀架+1/k頭頭(L-x/L)2+1/k尾尾(x/L)2 +(L-x)2x2/3EIL可以看出可以看出 Kxt=f(x) 由于在工件加工的不同位置，由于在工件加工的不同位置， Kxt不同，使加不同，使加工后工件的徑向尺寸不同，從而產生形狀誤差。工后工件的徑向尺寸不同，從而產生形狀誤差。2、切削力、切削力 大小變化引起的加工誤差（誤差復映

40、）大小變化引起的加工誤差（誤差復映） 在加工過程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，在加工過程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，都會引起背向力的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致都會引起背向力的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致而產生加工誤差。而產生加工誤差。 以車削短圓柱工件外圓為例，如以車削短圓柱工件外圓為例，如圖圖5-18所示。所示。由于毛坯存在的圓度誤差由于毛坯存在的圓度誤差m=ap1-ap2引起了工件產生圓度誤差引起了工件產生圓度誤差w=y1 -y2 且且m越大，越大，w越大，這種由于工藝系統(tǒng)受力變形的變越大，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映到加工后工件表

41、面的現(xiàn)象稱化而使毛坯橢圓形狀誤差復映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱為為“誤差復映誤差復映”。毛坯誤差的復映毛坯誤差的復映 工件余量或材料硬度不均勻，會引起切削力變化，工件余量或材料硬度不均勻，會引起切削力變化，使工藝系統(tǒng)受力變形發(fā)生變化，從而造成工件的尺寸使工藝系統(tǒng)受力變形發(fā)生變化，從而造成工件的尺寸誤差和形狀誤差。誤差和形狀誤差。毛坯（余量、硬度）不均勻毛坯（余量、硬度）不均勻切削力變化切削力變化變形變化變形變化尺寸和形狀誤差尺寸和形狀誤差圖圖518 毛坯形狀誤差復映毛坯形狀誤差復映以橢圓車削為例說明誤差復映可用誤差復映系數(shù)來表示：誤差復映：由于工藝系統(tǒng)受力變形量的變化，使毛坯誤差部分地反映到工件

42、上，此種現(xiàn)象稱為“誤差復映” 工毛1212121ppppCyyFFaakk工毛系系利用誤差復映系數(shù)可由毛坯誤差估算加工后的工件誤差利用誤差復映系數(shù)可由毛坯誤差估算加工后的工件誤差Ck系機械加工中，誤差復映系數(shù)通常小于1，定量地反映了毛坯誤差經加工后減小的程度?？赏ㄟ^多次走刀，消除誤差復映的影響。123n 由以上分析，還可以把誤差復映概念做如下推廣：由以上分析，還可以把誤差復映概念做如下推廣： a.在工藝系統(tǒng)彈性變形條件下在工藝系統(tǒng)彈性變形條件下, ,毛坯的各種誤毛坯的各種誤差差( (圓度、圓柱度、同軸度、平直度誤差等圓度、圓柱度、同軸度、平直度誤差等),),都都會由于余量不均而引起切削力變化，

43、并以一定的會由于余量不均而引起切削力變化，并以一定的復映系數(shù)復映成工件的加工誤差。復映系數(shù)復映成工件的加工誤差。 b.毛坯材料硬度的不均勻將使切削力產生變毛坯材料硬度的不均勻將使切削力產生變化化,引起工藝系統(tǒng)受力變形的變化引起工藝系統(tǒng)受力變形的變化,從而產生加工從而產生加工誤差。而鑄件和鍛件在冷卻過程中的不均勻是造誤差。而鑄件和鍛件在冷卻過程中的不均勻是造成毛坯硬度不均勻的根源。成毛坯硬度不均勻的根源。 返回本章目錄返回本章目錄 c.由于誤差復映系數(shù)通常小于由于誤差復映系數(shù)通常小于1,多次加工多次加工后后,減少很快減少很快,所以當工藝系統(tǒng)的剛度足夠時所以當工藝系統(tǒng)的剛度足夠時,只有粗加工時用誤

44、差復映規(guī)律估算才有現(xiàn)實只有粗加工時用誤差復映規(guī)律估算才有現(xiàn)實意義意義;在工藝系統(tǒng)剛度較低的場合在工藝系統(tǒng)剛度較低的場合,如鏜一定深如鏜一定深度的小直徑孔、車細長軸和磨細長軸等度的小直徑孔、車細長軸和磨細長軸等,則誤則誤差復映現(xiàn)象比較明顯差復映現(xiàn)象比較明顯,有時需要從實際反映的有時需要從實際反映的復映系數(shù)著手分析提高加工精度的途徑。復映系數(shù)著手分析提高加工精度的途徑。返回本章目錄返回本章目錄 d.在大批大量生產中在大批大量生產中,一般采用調整法加工。一般采用調整法加工。即刀具調到一定切削深度后即刀具調到一定切削深度后,對對 同一批零件一次走同一批零件一次走刀加工到該工序所要求的尺寸。這時刀加工到

45、該工序所要求的尺寸。這時,毛坯的毛坯的“尺尺寸分散寸分散”使每件毛坯的加工余量不等使每件毛坯的加工余量不等,而造成一批而造成一批工件的工件的“尺寸分散尺寸分散”。要使一批零件尺寸分散在。要使一批零件尺寸分散在公差范圍內公差范圍內,必須控制毛坯的尺寸公差。必須控制毛坯的尺寸公差。返回本章目錄返回本章目錄通過提高導軌等結合面的刮研質量、形狀精度并降低表面粗糙度，都能增加接觸面積，有效地提高接觸剛度。預加載荷，也可增大接觸剛度加工細長軸時，采用中心架或跟刀架來提高工件的剛度。采用導套、導桿等輔助支承來加強刀架的剛度。對剛性較差的工件選擇合適的夾緊方法，能減小夾緊變形，提高加工精度 采用塑料滑動導軌，

46、其摩擦特性好，有效防止低速爬行，運行平穩(wěn)，定位精度高，具有良好的耐磨性、減振性和工藝性。此外，還有滾動導軌和靜壓導軌。（1）提高）提高 接觸剛度接觸剛度（2）提高零部）提高零部件剛度減小受力件剛度減小受力變形變形（3）合理安）合理安裝工件減小裝工件減小夾緊變形夾緊變形4減少摩擦減少摩擦防止微量進給防止微量進給時的時的“爬行爬行”五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（5）合理使）合理使 用機床用機床（6）合理安排）合理安排工藝，粗精分開工藝，粗精分開（7）轉移或）轉移或補償彈性變形補償彈性變形減少工藝系統(tǒng)減少工藝系統(tǒng)受力變形受力變形六、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差六、工藝

47、系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差（一）概（一）概 述述 工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產生相應的熱變形，從而破壞工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，會產生相應的熱變形，從而破壞工件與刀具間正確的相對位置，造成加工誤差。工件與刀具間正確的相對位置，造成加工誤差。 據(jù)統(tǒng)計，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的據(jù)統(tǒng)計，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的40%70%。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴重地影響加工精度，而且還。工藝系統(tǒng)的熱變形不僅嚴重地影響加工精度，而且還影響加工效率的提高。影響加工效率的提高。 實現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進行補償，全靠機床實現(xiàn)數(shù)控加工后，加工誤差不能再由人工進行補償，全靠機床自動

48、控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。自動控制，因此熱變形的影響就顯得特別重要。 工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機械加工技術發(fā)展的一個重大研工藝系統(tǒng)熱變形的問題已成為機械加工技術發(fā)展的一個重大研究課題。究課題。 1. 工藝系統(tǒng)的熱源工藝系統(tǒng)的熱源電機、軸承、齒輪、油泵等工件、刀具、切屑、切削液氣溫、室溫變化、熱、冷風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部熱源內部熱源環(huán)境溫度環(huán)境溫度熱輻射熱輻射日光、照明、暖氣、體溫等 2. 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，其溫度會逐漸工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度會逐漸升高。同時，它們也通過各種傳熱方式向周圍散升高。同

49、時，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 當單位時間內傳入和散發(fā)當單位時間內傳入和散發(fā)的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達到了熱平衡狀態(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)的熱變形也就達到某種程度的穩(wěn)定。達到某種程度的穩(wěn)定。 機床在開始工作的一段時間內，其機床在開始工作的一段時間內，其溫度場處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其精度也是很溫度場處于不穩(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。漸趨于穩(wěn)定，其精度也比較穩(wěn)定。 因此，因此，精密加工應在熱平衡狀態(tài)下精密加工應在熱平衡狀態(tài)下

50、進行。進行。在生產中，必須注意在生產中，必須注意:（二）（二） 機床熱變形對加工精度的影響機床熱變形對加工精度的影響 機床熱變形會使機床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響機床熱變形會使機床的靜態(tài)幾何精度發(fā)生變化而影響加工精度，其中主軸部件、床身、導軌、立柱、工作臺等加工精度，其中主軸部件、床身、導軌、立柱、工作臺等部件的熱變形，對加工精度影響最大。部件的熱變形，對加工精度影響最大。 各類機床其結構、工作條件及熱源形式均不相同，因此各類機床其結構、工作條件及熱源形式均不相同，因此機床各部件的溫升和熱變形情況是不一樣的。機床各部件的溫升和熱變形情況是不一樣的。1. 車、銑、鉆、鏜類機床車、銑、鉆、鏜類機

51、床主軸箱中的齒輪、主軸箱中的齒輪、軸承摩擦發(fā)熱、軸承摩擦發(fā)熱、潤滑油發(fā)熱。潤滑油發(fā)熱。（圖圖）圖圖 車床的熱變形車床的熱變形2.龍門刨床、牛頭刨床、立式車床類機床龍門刨床、牛頭刨床、立式車床類機床導軌副的摩擦熱導軌副的摩擦熱3.各各 種種 磨磨 床床 砂輪主軸軸砂輪主軸軸承的發(fā)熱和液壓承的發(fā)熱和液壓系統(tǒng)的發(fā)熱系統(tǒng)的發(fā)熱（圖例圖例）（圖例圖例） 牛頭刨床滑枕熱變形及結構改進示意圖牛頭刨床滑枕熱變形及結構改進示意圖 a) 原滑枕截面圖原滑枕截面圖 b)原滑枕熱變形示意圖原滑枕熱變形示意圖 c) 滑枕熱對稱結構滑枕熱對稱結構 外園磨床的熱變形示意圖外園磨床的熱變形示意圖1床身床身 2導軌導軌 3工件

52、工件 4砂輪砂輪 5砂輪架砂輪架 6螺母螺母 （三（三 ）工件熱變形對加工精度的影響）工件熱變形對加工精度的影響1. 工件均勻受熱工件均勻受熱 對于一些形狀簡單、對稱的零件，如軸、套筒等，加工時（如車對于一些形狀簡單、對稱的零件，如軸、套筒等，加工時（如車削、磨削）切削熱能較均勻地傳入工件，工件熱變形量可按下式估算：削、磨削）切削熱能較均勻地傳入工件，工件熱變形量可按下式估算： L=Lt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/； L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mm； t工件溫升，單位為工件溫升，單位為。實實 例例 在精密絲桿加工中，

53、工件的在精密絲桿加工中，工件的熱伸長會產生螺距的累積誤差。熱伸長會產生螺距的累積誤差。在較長的軸類零件加工中，在較長的軸類零件加工中，將出現(xiàn)錐度誤差。將出現(xiàn)錐度誤差。 例如：在磨削例如：在磨削400mm長的絲杠螺紋時，每磨長的絲杠螺紋時，每磨一次溫度升高一次溫度升高1，則被磨絲杠將伸長，則被磨絲杠將伸長L=1.1710-54001mm=0.0047mm 而而5級絲杠的螺距累積誤差在級絲杠的螺距累積誤差在400mm長度上長度上不允許超過不允許超過5m左右。左右。 因此，因此，熱變形對工件加工精度影響很大。熱變形對工件加工精度影響很大。2. 工件不均勻受熱工件不均勻受熱 在刨削、銑削、磨削加工平面

54、時，工件單面受熱，上在刨削、銑削、磨削加工平面時，工件單面受熱，上下平面間產生溫差，導致工件向上凸起，凸起部分被工具下平面間產生溫差，導致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產生了中凹，造成了切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產生了中凹，造成了幾何形狀誤差。幾何形狀誤差。圖例圖例 薄板磨削時的彎曲變形薄板磨削時的彎曲變形 （四（四 ）刀具熱變形對加工精度的影響）刀具熱變形對加工精度的影響 刀具熱變形主要是由切削熱引起的。切削加工時雖然刀具熱變形主要是由切削熱引起的。切削加工時雖然大部分切削熱被切屑帶走，傳入刀具的熱量并不多，但由大部分切削熱被切屑帶走，傳入刀具的熱量并不多

55、，但由于刀具體積小，熱容量小，導致刀具切削部分的溫升急劇于刀具體積小，熱容量小，導致刀具切削部分的溫升急劇升高，刀具熱變形對加工精度的影響比較顯著。升高，刀具熱變形對加工精度的影響比較顯著。圖示圖示為車削時車刀的熱變形與切削時間的關系曲線。為車削時車刀的熱變形與切削時間的關系曲線。曲線曲線A 車刀連續(xù)工作時的熱伸長曲線；車刀連續(xù)工作時的熱伸長曲線；曲線曲線B 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C 間斷切削的熱變形。間斷切削的熱變形。 圖圖 車刀熱變形曲線車刀熱變形曲線 1 刀具加熱至熱平衡時間刀具加熱至熱平衡時間 2 刀具加熱至熱平衡時間刀具加熱至熱平衡時間

56、0 刀具間斷切削至熱平衡時間刀具間斷切削至熱平衡時間（五）（五） 減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑1減少發(fā)熱和隔離熱源減少發(fā)熱和隔離熱源 分離熱源、采用隔熱措施，改善摩擦條件，減少熱量產生，如。有時可采用強制冷卻法，吸收熱源熱量，控制機床溫升和熱變形。合理安排工藝、粗精分開。1) 采用熱對稱結構2) 合理選擇機床零部件的安裝基準尋求各部件熱變形的規(guī)律建立熱變形位移數(shù)字模型并存入計算機中進行實時補償加工前使機床高速空轉，達到熱平衡時再切削加工1）減小溫差；2）均衡關鍵件的溫升，避免彎曲變形）恒溫車間、使用門簾、取暖裝置均勻布置；恒溫精度一般控制在1以內，精密級較高的機床為

57、0.5。恒溫室平均溫度一般為20，在夏季取23，在冬季可取172均衡溫度場均衡溫度場3改進機床布局和結構設計改進機床布局和結構設計4保持工藝系統(tǒng)的熱平衡保持工藝系統(tǒng)的熱平衡5控制環(huán)境溫度控制環(huán)境溫度6.熱位移補償熱位移補償七、七、 工件殘余應力引起的加工誤差工件殘余應力引起的加工誤差（一）內應力的產生及其對加工精度的影響（一）內應力的產生及其對加工精度的影響什么是殘什么是殘 余余 應應 力力n殘余應力是指在沒有殘余應力是指在沒有外部載荷的情況下，外部載荷的情況下，存在于工件內部的應存在于工件內部的應力，又稱內應力力，又稱內應力。產生原產生原 因因殘余應力是由金屬內部的相鄰宏觀殘余應力是由金屬內

58、部的相鄰宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產生的，促使這種變化的因素化而產生的，促使這種變化的因素主要來自熱加工或冷加工。主要來自熱加工或冷加工。在鑄造、鍛造、焊接及熱處理過程中，由于工件各部分在鑄造、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變時的體積變化，在毛坯冷卻收縮不均勻以及金相組織轉變時的體積變化，在毛坯內部就會產生殘余應力。內部就會產生殘余應力。(圖圖）1、毛坯制造中產生的殘余應力、毛坯制造中產生的殘余應力毛坯的結構越復雜，各部分壁厚越不均勻以及散熱條件毛坯的結構越復雜，各部分壁厚越不均勻以及散熱條件相差越大，毛坯內部產生

59、的殘余應力就越大。相差越大，毛坯內部產生的殘余應力就越大。具有殘余應力的毛坯，其內部應力暫時處于相對平衡狀具有殘余應力的毛坯，其內部應力暫時處于相對平衡狀態(tài)，雖在短期內看不出有什么變化，但當加工時切去某些態(tài)，雖在短期內看不出有什么變化，但當加工時切去某些表面部分后，這種平衡就被打破，內應力重新分布，并建表面部分后，這種平衡就被打破，內應力重新分布，并建立一種新的平衡狀態(tài)，工件明顯地出現(xiàn)變形。立一種新的平衡狀態(tài)，工件明顯地出現(xiàn)變形。鑄件殘余應力引起的變形鑄件殘余應力引起的變形圖示為一個內外壁厚相差較大的鑄件，在澆鑄后的冷卻圖示為一個內外壁厚相差較大的鑄件，在澆鑄后的冷卻過程中產生殘余應力的情況。

60、過程中產生殘余應力的情況。 2、冷校直引起的殘余應力、冷校直引起的殘余應力現(xiàn)現(xiàn) 象象原原 因因n在外力在外力F的作用下，工件內部的應力重新分布，的作用下，工件內部的應力重新分布，如如圖圖4-31b所示，在軸心線以上的部分產生壓所示，在軸心線以上的部分產生壓應力（用負號表示），在軸心線以下的部分產應力（用負號表示），在軸心線以下的部分產生拉應力（用正號表示）。在軸心線和兩條虛生拉應力（用正號表示）。在軸心線和兩條虛線之間，是彈性變形區(qū)域，在虛線以外是塑性線之間，是彈性變形區(qū)域，在虛線以外是塑性變形區(qū)域。變形區(qū)域。n冷校直工藝方法是在一些長棒料或細長零件冷校直工藝方法是在一些長棒料或細長零件彎曲的