機(jī)械加工質(zhì)量2

第三章

機(jī)械加工質(zhì)量授課教師：丁曉映集美大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院§3.1概述——零件的加工質(zhì)量是保證機(jī)械產(chǎn)品工作性能和產(chǎn)品壽命的基礎(chǔ)。

衡量進(jìn)行加工質(zhì)量的指標(biāo)有兩方面：加工精度表面質(zhì)量上一頁(yè)下一頁(yè)一、機(jī)械加工精度和加工誤差

——在機(jī)械加工過(guò)程中，由于各種因素的影響，使刀具和工件間的正確位置發(fā)生偏移，因而加工出來(lái)的零件不可能與理想的要求完全符合，兩者的符合程度可用機(jī)械加工精度和加工誤差來(lái)表示。1、機(jī)械加工精度：——指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。上一頁(yè)下一頁(yè)

——從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒(méi)有必要把每個(gè)零件都加工得絕對(duì)準(zhǔn)確，可以允許有—定的加工誤差，只要加工誤差不超過(guò)圖樣規(guī)定的偏差，即為合格品。

2、加工誤差：

——指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的偏離程度。加工精度越高，則加工誤差越小，反之越大?！庸ぞ鹊母叩鸵試?guó)家有關(guān)公差標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示。保證和提高加工精度實(shí)際上是限制和降低加工誤差。上一頁(yè)下一頁(yè)3、機(jī)械加工精度包含的內(nèi)容尺寸精度形狀精度位置精度機(jī)械加工精度三者之間的關(guān)系：（1）當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和形狀精度也要求高。形狀公差應(yīng)限制在位置公差內(nèi)，位置公差應(yīng)限制在尺寸公差內(nèi)。（2）當(dāng)形狀精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和尺寸精度不一定要求高。上一頁(yè)下一頁(yè)4、加工精度與加工成本和生產(chǎn)效率的關(guān)系一般：加工精度要求↑→加工成本↑→生產(chǎn)效率↓

5、研究加工精度的目的——弄清各種原始誤差對(duì)加工精度影響的規(guī)律→掌握控制加工誤差的方法→獲得預(yù)期的加工精度，必要時(shí)能指出進(jìn)一步提高加工精度的途徑。6、研究加工精度的方法因素分析法統(tǒng)計(jì)分析法

——在實(shí)際生產(chǎn)中，常常結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。先用統(tǒng)計(jì)分析法尋找誤差的出現(xiàn)規(guī)律，初步判斷產(chǎn)生加工誤差的可能原因，然后運(yùn)用單因素分析法進(jìn)行分析、試驗(yàn)，以便迅速、有效地找出影響加工精度的主要原因。上一頁(yè)下一頁(yè)二、影響加工精度的因素——零件的尺寸、幾何形狀和表面間相互位置的形成，歸根到底取決于工件和刀具在切削過(guò)程間的相互位置。由于工藝系統(tǒng)存在各種原始誤差，它們以不同的方式和程度反映為加工誤差。1、原始誤差機(jī)床夾具刀具工件——機(jī)械加工工藝系統(tǒng)→機(jī)械加工系統(tǒng)∴工藝系統(tǒng)誤差稱(chēng)為原始誤差工藝系統(tǒng)誤差是“因”，是根源；加工誤差是“果”，是表現(xiàn)。上一頁(yè)下一頁(yè)2、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(dǎo)軌誤差傳動(dòng)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(diǎn)變化外力方向變化外力大小變化機(jī)床幾何誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差原理誤差調(diào)整誤差測(cè)量誤差定位誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形刀具幾何誤差?yuàn)A具幾何誤差機(jī)床熱變形工件熱變形刀具熱變形上一頁(yè)下一頁(yè)三、誤差的敏感方向——在加工過(guò)程中，各種原始誤差的影響會(huì)使刀具和工件間正確的幾何關(guān)系遭到破壞，引起加工誤差，各種原始誤差的大小和方向各不相同，而加工誤差則必須在工序尺寸方向度量。因此，不同的原始誤差對(duì)加工精度有不同的影響?！?dāng)原始誤差的方向與工序尺寸方向一致時(shí)，其對(duì)加工精度的影響最大?！酝鈭A車(chē)削為例說(shuō)明兩者的關(guān)系上一頁(yè)下一頁(yè)

如圖，車(chē)削時(shí)工件的回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)為O，刀尖正確位置在A。設(shè)某一瞬時(shí)由于各種原始誤差的影響，使刀尖位移到A’，AA’即為原始誤差δ，它與OA間的夾角為φ，——當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的法向方向(φ＝0°)時(shí)，引起的加工誤差最大；可以看出：由此引起工件加工后的半徑由R0＝OA變?yōu)镽＝OA’，故半徑上的加工誤差△R為：

上一頁(yè)下一頁(yè)———當(dāng)當(dāng)原始始誤誤差差的的方方向向恰恰為為加加工工表表面面的的切線(xiàn)線(xiàn)方方向向(φφ＝＝90°°)引引起起的的加加工工誤差差最最小小。———把對(duì)對(duì)加加工工精精度度影影響響最最大大的的那那個(gè)個(gè)方方向向稱(chēng)稱(chēng)為為誤差差的的敏敏感感方方向向———對(duì)加加工工精精度度影影響響最最小小的的那那個(gè)個(gè)方方向向則則稱(chēng)稱(chēng)為為誤差差的的不不敏敏感感方方向向上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)———加加工工原原理理誤誤差差是是指指采采用用了了近近似似的的成成形形運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)或或近近似似的的切切削削刃刃輪輪廓廓進(jìn)進(jìn)行行加加工工而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的誤誤差差。。（書(shū)書(shū)P150））一、、加加工工原原理理誤誤差差§3.2工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)的的幾幾何何精精度度對(duì)對(duì)加加工工精精度度的的影影響響注意意：：采用用近近似似的的成成形形運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)或或近近似似的的切切削削刃刃輪輪廓廓，，雖雖然然會(huì)會(huì)帶帶來(lái)來(lái)加加工工原原理理誤誤差差，，但但往往往往可可簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化機(jī)機(jī)床床或或刀刀具具的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，提提高高生生產(chǎn)產(chǎn)效效率率，，有有時(shí)時(shí)反反而而能能得得到到較較高高的的加加工工精精度度。。∴只要要刀刀具具誤誤差差不不超超過(guò)過(guò)規(guī)規(guī)定定的的精精度度要要求求、、在在生生產(chǎn)產(chǎn)中中仍仍能能得得到到廣廣泛泛的的應(yīng)應(yīng)用用。。上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)二、、調(diào)調(diào)整整誤誤差差———在在機(jī)機(jī)械械加加工工的的每每一一工工序序中中。?？偪偸鞘且獙?duì)對(duì)工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行行這這樣樣或或那那樣樣的的調(diào)調(diào)整整工工作作，，不不可可能能絕絕對(duì)對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確確，，因因而而產(chǎn)產(chǎn)生生調(diào)調(diào)整整誤誤差差。。工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)的的調(diào)調(diào)整整的的基基本本方方式式(1)試試切切法法調(diào)調(diào)整整(2)調(diào)調(diào)整整法法調(diào)調(diào)整整(1)試試切切法法調(diào)調(diào)整整應(yīng)用用：：?jiǎn)渭⌒∨a(chǎn)產(chǎn)中中方法法：：對(duì)工工件件進(jìn)進(jìn)行行試切切——測(cè)測(cè)量量——調(diào)調(diào)整整——再再試試切切，直直到到達(dá)達(dá)到到要要求求的的精精度度為為止止。。上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)1)測(cè)測(cè)量量誤誤差差這時(shí)時(shí)，，引引起起調(diào)調(diào)整整誤誤差差的的因因素素有有：：2)進(jìn)進(jìn)給給機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的位位移移誤誤差差———由量量具具本本身身精精度度、、測(cè)測(cè)量量方方法法及及使使用用條條件件引引起起。。3)試試切切時(shí)時(shí)與與正正式式切切削削時(shí)時(shí)切切削削層層厚厚度度不不同同的的影影響響———在微微量量調(diào)調(diào)整整刀刀具具的的位位置置、、低低速速微微量量進(jìn)進(jìn)給給中中，，常常常常出出現(xiàn)現(xiàn)進(jìn)進(jìn)給給機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的““爬爬行行””現(xiàn)現(xiàn)象象，，其其結(jié)結(jié)果果使使刀刀具具的的實(shí)實(shí)際際位位移移與與刻刻度度盤(pán)盤(pán)上上的的數(shù)數(shù)值值不不一一致致、、造造成成加加工工誤誤差差。。———精加加工工時(shí)時(shí)，，切切削削刃刃只只起起擠擠壓壓作作用用而而不不起起切切削削作作用用，，但但正正式式切切削削時(shí)時(shí)的的深深度度較較大大工工件件。。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)(2)調(diào)整整法調(diào)調(diào)整影響調(diào)調(diào)整精精度的的因素素有：：1）影影響試試切法法調(diào)整整精度度的因因素，，因?yàn)椴刹捎谜{(diào)調(diào)整法法對(duì)工工藝系系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行調(diào)調(diào)整時(shí)時(shí)，也也要以以試切切為依依據(jù)。。2）用用定程程機(jī)構(gòu)構(gòu)調(diào)整整時(shí)，，調(diào)整精精度取取決于于行程程擋塊塊、靠靠模及及凸輪輪等機(jī)機(jī)構(gòu)的的制造造精度度和剛剛度；；3）用用樣件件或樣樣板調(diào)調(diào)整時(shí)時(shí)，調(diào)整精精度取取決于于樣件件或樣樣板的的制造造、安安裝和和對(duì)刀刀精度度；4）工工藝系系統(tǒng)初初調(diào)好好以后后，——般要要試切切幾個(gè)個(gè)工件件，并并以其其平均均尺寸寸作為為判斷斷調(diào)整整是否否準(zhǔn)確確的依依據(jù)。。由于試試切加加工的的工件件數(shù)(稱(chēng)為為抽樣樣件數(shù)數(shù))不不可能能太多多，不不能完完全反反映整整批工工件切切削過(guò)過(guò)程中中的各各種隨隨機(jī)誤誤差，，故試切切加工工幾個(gè)個(gè)工件件的平平均尺尺寸與與總體體尺寸寸不能能完全全符合合，也也造成成加工工誤差差。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)三、機(jī)機(jī)床的的制造造誤差差與磨磨損——機(jī)機(jī)床的的制造造誤差差、安安裝誤誤差以以及使使用中中的磨磨損都都直接接影響響工件件的加加工精精度。。機(jī)床導(dǎo)導(dǎo)軌導(dǎo)導(dǎo)向誤誤差機(jī)床主主軸回回轉(zhuǎn)誤誤差機(jī)床傳傳動(dòng)鏈鏈的誤誤差機(jī)床誤誤差——機(jī)機(jī)床床導(dǎo)軌軌誤差差多達(dá)達(dá)21項(xiàng)——機(jī)機(jī)床導(dǎo)導(dǎo)軌是是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)直線(xiàn)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的主主要部部件，，其制制造和和裝配配精度度是影影響直直線(xiàn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的主要要因素素，直接影影響工工件的的加工工質(zhì)量量?！獙?duì)對(duì)加工工精度度影響最最大的是導(dǎo)軌和主軸的精度度?！治鰧?dǎo)導(dǎo)軌誤誤差對(duì)對(duì)加工工精度度的影影響時(shí)時(shí)，主要考考慮導(dǎo)軌誤誤差引引起刀刀具與與工件件在誤誤差敏敏感方方向的的相對(duì)對(duì)位移移。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)1）導(dǎo)導(dǎo)軌在在水平平面內(nèi)內(nèi)直線(xiàn)線(xiàn)度誤誤差（1））機(jī)床床導(dǎo)軌軌的直直線(xiàn)度度誤差差的影影響→縱向切切削時(shí)時(shí)刀尖尖的運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌軌跡不不為直直線(xiàn)→其相對(duì)對(duì)于軸軸線(xiàn)的的距離離發(fā)生生變化化→工件件圓圓柱柱度度誤誤差差。。2））導(dǎo)導(dǎo)軌軌在在垂垂直直面面內(nèi)內(nèi)直直線(xiàn)線(xiàn)度度誤誤差差→車(chē)刀刀刀刀尖尖位位置置沿沿工工件件外外圓圓的的切切線(xiàn)線(xiàn)方方向向變變化化→對(duì)工工件件的的直直徑徑影影響響較較小小。。上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)（2））導(dǎo)導(dǎo)軌軌面面間間平平行行度度（（扭扭曲曲））誤誤差差（書(shū)書(shū)P151））（圖中中ΔΔ→→δδ））———一般般車(chē)車(chē)床床H/B≈≈2/3，，外外圓圓磨磨床床H/B≈≈1→此此原原始始誤誤差差不不能能忽忽視視。。上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)（3））機(jī)機(jī)床床主主軸軸旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)軸軸線(xiàn)線(xiàn)位位置置的的變變化化主軸軸的的誤誤差差軸承承的的誤誤差差軸承承的的間間隙隙與軸軸承承配配合合零零件件的的誤誤差差主軸軸系系統(tǒng)統(tǒng)的的徑徑向向不不等等剛剛度度和和熱熱變變形形等等影響響主主軸軸回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)誤誤差差的的主主要要因因素素———對(duì)于于不不同同類(lèi)類(lèi)型型的的機(jī)機(jī)床床，，其其影影響響因因素素也也各各不不相相同同。?！绊戫懝すぜ牡膱A圓度度上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)（3））機(jī)機(jī)床床主主軸軸旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)軸軸線(xiàn)線(xiàn)位位置置的的變變化化a））切削削載載荷荷→主軸軸的的軸軸頸頸始始終終壓壓緊緊在在軸軸承承表表面面的的一一定定部部位位→主軸軸軸軸頸頸的的圓圓度度會(huì)會(huì)反反映映到到工工件件中中。。b））切削削力力方方向向時(shí)時(shí)刻刻在在變變→主軸軸的的軸軸頸頸始始終終以以其其某某一一母母線(xiàn)線(xiàn)壓壓緊緊著著軸軸承承表表面面的的不不同同部部位位→滑動(dòng)動(dòng)軸軸承承（（軸軸承承孔孔））的的圓圓度度將將反反映映到到工工件件上上。?！绻糜脻L動(dòng)動(dòng)軸承承→軸承承的的徑徑向向跳跳動(dòng)動(dòng)必必須須保保證證嚴(yán)嚴(yán)格格的的公公差差→采用用精精密密軸軸承承和和正正確確的的安安裝裝方方法法上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)三、、其其他他幾幾何何誤誤差差一般般刀刀具具(如如普普通通車(chē)車(chē)刀刀、、單單刃刃鏜鏜刀刀和和平平面面銑銑刀刀等等)的的制制造造誤誤差差，，對(duì)對(duì)加加工工精精度度沒(méi)沒(méi)有有直直接接影影響響。。1、、刀刀具具誤誤差差一般般刀刀具具定尺尺寸寸刀刀具具成形形刀刀具具機(jī)加加工工中中常常用用的的刀刀具具有有：：定尺尺寸寸刀刀具具(如如鉆鉆頭頭、、鉸鉸刀刀、、拉拉刀刀等等)的的尺尺寸寸誤誤差差直直接接影影響響加加工工工工件件的的尺尺寸寸精精度度。。刀刀具具在在安安裝裝使使用用中中不不當(dāng)當(dāng)將將產(chǎn)產(chǎn)生生跳跳動(dòng)動(dòng)，，也也將將影影響響加加工工精精度度。。成形刀刀具(如成成形車(chē)車(chē)刀、、成形形銑刀刀及齒齒輪刀刀具等等)的的制造造誤差差和磨磨損，，主要要影響響被加加工表表面的的形狀狀精度度。上一頁(yè)下一頁(yè)1）定位元元件、刀具具導(dǎo)向元件件、分度機(jī)機(jī)構(gòu)和夾具具體的制造造誤差2）夾具元元件裝配誤誤差3）夾具在在長(zhǎng)期使用用過(guò)程中工工作表面的的磨損2、工件的的裝夾誤差差與夾具制制造、磨損損——工件裝夾誤誤差是指定位誤誤差和夾緊緊誤差?yuàn)A具制造、、磨損上一頁(yè)下一頁(yè)1）工件在在加工過(guò)程程中要用各各種量具、、量?jī)x等進(jìn)進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)測(cè)量，再根根據(jù)測(cè)量結(jié)結(jié)果對(duì)工件件進(jìn)行試切切或調(diào)整機(jī)機(jī)床。3、測(cè)量誤誤差∴要正確地選擇擇和使用量具，以保保證測(cè)量精精度。上一頁(yè)下一頁(yè)2）量具本本身的制造造誤差、測(cè)測(cè)量時(shí)的接接觸力、溫溫度、目測(cè)測(cè)正確程度度等，都直直接影響加加工誤差。。§3.3工工藝系系統(tǒng)的受力力變形對(duì)加加工精度的的影響一、基本概概念1、工藝系系統(tǒng)加工中中受到的力力有：切削力傳動(dòng)力慣性力夾緊力重力等——工藝系統(tǒng)在在這些力的的作用下，，將產(chǎn)生相相應(yīng)的變形形→將破壞切削削刃和工件件之間已調(diào)調(diào)整好的正正確的位置置關(guān)系→產(chǎn)生加工誤誤差。上一頁(yè)下一頁(yè)（2）在內(nèi)內(nèi)圓磨床上上用橫向切切入磨孔時(shí)時(shí)，磨出的的孔會(huì)產(chǎn)生生帶有錐度度的圓柱度度誤差。如如圖（b））所示。（1）車(chē)削削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)時(shí)，工件在在切削力作作用下的彎彎曲變形，，加工后會(huì)會(huì)產(chǎn)生鼓形形的圓柱度度誤差如圖圖（a）所所示。（a）（b）上一頁(yè)下一頁(yè)2、工藝系系統(tǒng)受力對(duì)對(duì)其性能的的影響1）是加工工中一項(xiàng)很很重要的原原始誤差2）嚴(yán)重影影響工件的的加工精度度3）還影響響加工表面面質(zhì)量4）限制加加工生產(chǎn)率率的提高3、工藝系系統(tǒng)承受受受力變形能能力的評(píng)價(jià)價(jià)——從材料力學(xué)學(xué)知道，任任何一個(gè)受受力物體總總要產(chǎn)生一一些變形。。物體承受受受力變形形的能力可可由靜剛度度(簡(jiǎn)稱(chēng)剛剛度)來(lái)表表示。上一頁(yè)下一頁(yè)——切削加加工中，在在各種外力力作用下，，工藝系統(tǒng)統(tǒng)各部分將將在各個(gè)受受力方向產(chǎn)產(chǎn)生相應(yīng)的的變形。——在切削削力F的作作用下，分分力Fy與與y方向上上的變形量量Y之比：：工藝系統(tǒng)剛剛度：對(duì)于工藝系系統(tǒng)受力變變形，主要要研究誤差差敏感方向向。因此，工藝藝系統(tǒng)剛度度jg定義為：jg=Fy/Y=切削力在在y方向的的分力/在在切削力F的作用下產(chǎn)生的y方向的變變形工藝系統(tǒng)受受力變形對(duì)對(duì)加工精度度的影響：：→形狀誤差差、尺寸誤誤差上一頁(yè)下一頁(yè)——當(dāng)工藝系統(tǒng)剛剛度變化不不大，近似似地作為常常數(shù)時(shí)，由由于被加工表面面的形狀誤差差或材料硬硬度不均勻勻→切削力變化→受力變形不不一致→產(chǎn)生加工誤誤差。二、毛坯誤誤差的復(fù)映映規(guī)律工件就形成成圓度誤差差，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱(chēng)為“誤差復(fù)映映”。例：車(chē)削，，工件毛坯坯存在圓度度誤差(例例如橢圓)，如圖所所示。由于工件毛毛坯存在圓圓度誤差車(chē)削時(shí)使切切削深度在在ap1與ap2之間變化。?！邢鞣址至也隨隨切削深度度a的變化化由最大ymax變到最小ymin工藝系統(tǒng)將將產(chǎn)生相應(yīng)應(yīng)的變形1、誤差復(fù)復(fù)映上一頁(yè)下一頁(yè)——當(dāng)毛坯誤差差較大，一一次進(jìn)給不不能滿(mǎn)足加加工精度要要求時(shí)，需需要多次進(jìn)進(jìn)給來(lái)消除除毛坯誤差差Δm復(fù)映到工件件上。2、誤差復(fù)復(fù)映規(guī)律的的應(yīng)用——由于誤差復(fù)映系系數(shù)ε總是小于1，而且是是—個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1的的系數(shù)，小小數(shù)相乘更更小。因此此．一般IT7要求求的工件經(jīng)經(jīng)過(guò)2—3次進(jìn)給后后，可能使使Δm復(fù)映到工件件上的誤差差減小到公公差允許值值的范圍內(nèi)內(nèi)。應(yīng)用：1）估算加加工后的工工件誤差2）根據(jù)工工件的公差差值與毛坯坯誤差值來(lái)來(lái)確定加工工次數(shù)——可增加工藝藝系統(tǒng)剛度度或減少?gòu)綇较蚯邢髁αο禂?shù)→減少工件的的復(fù)映誤差差上一頁(yè)下一頁(yè)三、減少工工藝系統(tǒng)受受力變形的的措施（書(shū)P153）——減少工藝系系統(tǒng)受力變變形，是機(jī)機(jī)械加工中中保證產(chǎn)品品質(zhì)量和提提高生產(chǎn)率率的主要途途徑之一，，根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)實(shí)際情況況，可采取取以下幾方方面措施。。1、提高工工藝系統(tǒng)剛剛度jg；2、減小切切削力及加加工過(guò)程中中切削力的的變化，特特別是減小小敏感方向向的切削力力及其變化化；3、轉(zhuǎn)移、、補(bǔ)償工藝藝系統(tǒng)的受受力變形。。上一頁(yè)下一頁(yè)§3.4工工藝系系統(tǒng)的熱變變形對(duì)加工工精度的影影響——在機(jī)械加工工過(guò)程中，，工藝系統(tǒng)統(tǒng)在各種熱熱源的影響響下常產(chǎn)生生復(fù)雜的變變形，破壞壞工件與切切削刃相對(duì)對(duì)的正確位位置，從而而產(chǎn)生加工工誤差。一、概述——據(jù)統(tǒng)計(jì)，在在精密加工工中，由于于熱變形引引起的加工工誤差約占占總加工誤誤差的40％一70％。高效效、高精度度、自動(dòng)化化加工技術(shù)術(shù)的發(fā)展，，使工藝系系統(tǒng)熱變形形問(wèn)題變得得更為突出出，已成為為機(jī)械加工工技術(shù)進(jìn)一一步發(fā)展的的一個(gè)重要要的研究課課題。上一頁(yè)下一頁(yè)1、引起工工藝系統(tǒng)受受熱變形的的熱源：系統(tǒng)內(nèi)部熱熱源(切削熱熱和摩擦熱熱)系統(tǒng)外部熱熱源(如太太陽(yáng)輻射熱熱)導(dǎo)熱傳熱對(duì)流傳熱輻射傳熱2、熱的傳傳遞方式：：——當(dāng)單位位時(shí)間內(nèi)的的熱量傳入入與傳出相相等時(shí)，溫溫度不再升升高，這時(shí)時(shí)工藝系統(tǒng)統(tǒng)就達(dá)到熱熱平衡狀態(tài)態(tài)。在熱平平衡狀態(tài)下下，工藝系系統(tǒng)各部分分的溫度就就保持在一一相對(duì)固定定的數(shù)值上上，因而各各部分的熱熱變形也就就相應(yīng)地趨趨于穩(wěn)定。。這就是我們們要追求的的目標(biāo)。一方面，工工藝系統(tǒng)受受熱源影響響，溫度逐逐漸升高；；另一方面，，熱量通過(guò)過(guò)各種傳導(dǎo)導(dǎo)方式向周周?chē)l(fā)。。上一頁(yè)下一頁(yè)——由切削削過(guò)程中切切削層金屬屬的彈性、、塑性變形形及刀具與與工件、切切屑間的摩摩擦所產(chǎn)生生，并由工工件、刀具具、夾具、、機(jī)床、切切屑、切削削液及周?chē)鷩橘|(zhì)傳出出。1.切削削熱——車(chē)削時(shí)，大量的切切削熱由切切屑帶走，，傳給工件件的為10％～30％，傳給給刀具的為為1％～5％。3、工藝系系統(tǒng)的熱源源——孔加工工時(shí)，大量切屑屑滯留在孔孔中，使大大量的切削削熱(50％左右右)傳入工工件?！ハ鲿r(shí)時(shí)，由于磨屑屑小，帶走走的熱量很很少，大部部分傳入工工件，故易易產(chǎn)生磨削削燒傷。上一頁(yè)下一頁(yè)2.摩擦熱熱——主要由由機(jī)床和液液壓系統(tǒng)中中的運(yùn)動(dòng)部部分產(chǎn)生的的，如電動(dòng)動(dòng)機(jī)、軸承承、齒輪等等傳動(dòng)副、、導(dǎo)軌副、、液壓泵、、閥等運(yùn)動(dòng)動(dòng)部分產(chǎn)生生的摩擦熱熱。摩擦熱熱是機(jī)床熱熱變形的主主要熱源。?！饕鞘黔h(huán)境溫度度的變化和和熱的輻射射，大型和和精密工件件的加工受受此影響較較大。3.外部熱熱源上一頁(yè)下一頁(yè)二、機(jī)床熱熱變形引起起的加工誤誤差——機(jī)床受熱源源的影響，，各部分溫溫升將發(fā)生生變化。由由于熱源分分布的不均均勻和機(jī)床床結(jié)構(gòu)的復(fù)復(fù)雜性，機(jī)機(jī)床各部件件將發(fā)生不不同程度的的熱變形，，破壞了機(jī)機(jī)床原有的的幾何精度度，從而降降低了機(jī)床床的加工精精度。例：車(chē)床類(lèi)類(lèi)機(jī)床后果：主軸箱和床床身的溫度度上升，造造成機(jī)床主主軸抬高和和傾斜。主要熱源：：是主主軸軸箱箱軸軸承承的的摩摩擦擦熱熱和和主主軸軸箱箱中中油油池池的的發(fā)發(fā)熱熱；；上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)幾種種機(jī)機(jī)床床的的熱熱變變形形趨趨勢(shì)勢(shì)平面面磨磨床床車(chē)床床銑床床雙端端面面磨磨床床上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)三、、工工件件熱熱變變形形引引起起的的加加工工誤誤差差切削削熱熱（（是是主主要要的的））外部部熱熱源源（（對(duì)對(duì)于于精精密密件件不不可可忽忽視視））使工工件件產(chǎn)產(chǎn)生生變變形形的的熱熱源源———不不同同的的加加工工方方法法，，不不同同的的工工件件材材料料、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和尺尺寸寸件件的的受受熱熱變變形形也也不不相相同同。。例1：：精密密絲絲杠杠磨磨削削時(shí)時(shí)，，工工件件的的熱熱伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)會(huì)會(huì)引引起起螺螺距距的的累累積積誤誤差差。。例2：：細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)軸軸在在頂頂尖尖間間車(chē)車(chē)削削時(shí)時(shí)：：———熱熱變變形形使使工工件件伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)，，導(dǎo)導(dǎo)致致工工件件因因彎彎曲曲變變形形而而產(chǎn)產(chǎn)生生圓圓柱柱度度誤誤差差。。上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)———單單面面受受熱熱，，與與底底面面產(chǎn)產(chǎn)生生溫溫差差，，引引起起熱熱變變形形，，影影響響導(dǎo)導(dǎo)軌軌的的直直線(xiàn)線(xiàn)度度。。例3：：床身身導(dǎo)導(dǎo)軌軌面面的的磨磨削削———此此時(shí)時(shí)粗粗、、精精加加工工間間隔隔時(shí)時(shí)間間較較短短，，粗粗加加工工時(shí)時(shí)的的熱熱變變形形將將影影響響到到精精加加工工，，工工件件冷冷卻卻后后，，將將產(chǎn)產(chǎn)生生加加工工誤誤差差。。例4：：在三三工工位位的的組組合合機(jī)機(jī)床床上上，，通通過(guò)過(guò)鉆鉆——擴(kuò)擴(kuò)——鉸鉸加加工工孔孔如：：工工件件的的尺尺寸寸是是：：外外徑徑40mm，，孔孔徑徑為為20mm，，長(zhǎng)長(zhǎng)40mm，，材材料料為為鋼鋼材材。。鉆鉆孔孔時(shí)時(shí)切切削削用用量量為為n＝310r／／min，，f＝0.36mm。鉆鉆孔后后，溫溫升達(dá)達(dá)107℃℃，，接接著擴(kuò)擴(kuò)孔和和鉸孔孔，當(dāng)當(dāng)工件件冷卻卻后孔孔的收收縮量量已超超過(guò)精精度規(guī)規(guī)定值值?！嘣谶@種種情況況下一一定要要采取取冷卻卻措施施，否否則將將出現(xiàn)現(xiàn)廢品品。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)如：高高速鋼鋼刀具具車(chē)削削時(shí)刃刃部的的溫度度可高高達(dá)700～～800℃℃，，刀具具的熱熱伸長(zhǎng)長(zhǎng)量可可達(dá)0.03～～0.05mm。因因此，，其影影響不不可忽忽略。。四、刀刀具熱熱變形形引起起的加加工誤誤差——刀具的的熱變變形主主要是是切削削熱引引起的的，傳傳給刀刀具的的熱量量雖不不多，，但由由于刀刀具體體積小小、熱熱容量量小且且熱量量又集集中在在切削削部分分，因因此切切削部部分仍仍產(chǎn)生生很高高的溫溫升。。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)五、減減少和和控制制工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)熱變變形的的主要要途徑徑（5）1．減減少熱熱源的的發(fā)熱熱2．用用熱補(bǔ)補(bǔ)償方方法減減少熱熱變形形3．采采用合合理的的機(jī)床床部件件結(jié)構(gòu)構(gòu)減少少熱變變形的的影響響4．加加速達(dá)達(dá)到工工藝系系統(tǒng)的的熱平平衡狀狀態(tài)5．控控制環(huán)環(huán)境溫溫度上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)§3.5工工件內(nèi)內(nèi)應(yīng)力力的影影響——?dú)堄鄳?yīng)應(yīng)力是是指外外部載載荷去去除后后，仍仍殘存存在工工件內(nèi)內(nèi)部的的應(yīng)力力。零件中中的殘殘余應(yīng)應(yīng)力