第4章 機械加工精度及其控制課件

1、第四章第四章 機械加工精度及其控制機械加工精度及其控制第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 零件的加工質(zhì)量是保證機械產(chǎn)品零件的加工質(zhì)量是保證機械產(chǎn)品工作性能工作性能和和產(chǎn)品產(chǎn)品壽命壽命的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。 衡量加工質(zhì)量的指標有兩方面衡量加工質(zhì)量的指標有兩方面 1.機械加工精度機械加工精度 2.加工表面質(zhì)量加工表面質(zhì)量一、機械加工精度一、機械加工精度 機械加工精度機械加工精度是指零件加工后的實際幾何是指零件加工后的實際幾何參數(shù)參數(shù) (尺寸、形狀和位置尺寸、形狀和位置 )與理想幾何參數(shù)的符與理想幾何參數(shù)的符合程度。合程度。 加工誤差加工誤差 是指零件加工后的實際幾何參數(shù)是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置

2、尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的偏離程與理想幾何參數(shù)的偏離程度。加工精度越高，則加工誤差越小，反之度。加工精度越高，則加工誤差越小，反之越大。越大。 加工精度的高低是以國家有關(guān)公差標準來表示加工精度的高低是以國家有關(guān)公差標準來表示的。保證和提高加工精度實際上就是限制和降低加的。保證和提高加工精度實際上就是限制和降低加工誤差。工誤差。 從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒有必要把每個零從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒有必要把每個零件都加工得絕對準確，可以允許有件都加工得絕對準確，可以允許有定的加工誤差，定的加工誤差，只要加工誤差不超過圖樣規(guī)定的偏差，即為合格品。只要加工誤差不超過圖樣規(guī)定的偏差，即為合格品

3、。 零件的加工精度包括零件的加工精度包括 尺寸精度、形狀精度、位置精度尺寸精度、形狀精度、位置精度 通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高 常用加工誤差的大小來評價加工精度的高低常用加工誤差的大小來評價加工精度的高低加工誤差越小，加工精度越高。加工誤差越小，加工精度越高。5影響機械加工精度的原始誤差及分類影響機械加工精度的原始誤差及分類圖4-1 活塞銷孔精鏜工序中的原始誤差 原始誤差原始誤差 零件加工的誤差是由于工件與刀具在切削零件加工的誤差是由于工件與刀具在切削過程中相互位置發(fā)生變動而造成。工件和刀具過程中相互位置發(fā)生變動而造成。工件和刀具安裝在夾具和機床上

4、，工件、刀具、夾具、機安裝在夾具和機床上，工件、刀具、夾具、機床構(gòu)成了一個完整的工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)的種床構(gòu)成了一個完整的工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)的種種誤差，是造成零件加工誤差的根源，故稱之種誤差，是造成零件加工誤差的根源，故稱之為為原始誤差。原始誤差。 原原始始誤誤差差 加工前誤差加工前誤差加工中誤差加工中誤差加工后誤差加工后誤差調(diào)整誤差調(diào)整誤差機床誤差機床誤差刀具誤差刀具誤差夾具誤差夾具誤差原理誤差原理誤差工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受力變形刀具磨損刀具磨損殘余應(yīng)力引起變形殘余應(yīng)力引起變形測量誤差測量誤差工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱變形定位誤差定位誤差 以圖以圖4.2車削外圓為例，工件的回轉(zhuǎn)中心為車削外圓

5、為例，工件的回轉(zhuǎn)中心為O，刀尖的理想位置在刀尖的理想位置在A處，工件理想半徑處，工件理想半徑R0OA。 假設(shè)各種原始誤差的綜合影響使刀尖的位置偏假設(shè)各種原始誤差的綜合影響使刀尖的位置偏離，實際加工工件半徑離，實際加工工件半徑R OA 。AA即為原始誤差即為原始誤差，它與，它與OA間的夾角為間的夾角為 。因而工件半徑上因而工件半徑上(即工序尺寸方向上即工序尺寸方向上)的加工誤差的加工誤差R 為為三、三、 誤差的敏感方向誤差的敏感方向02002202coscos2RRRROAAOR分析可知，當原始誤差的分析可知，當原始誤差的方向為加工表面的法線方向時方向為加工表面的法線方向時，即，即 0，引起的加

6、工誤，引起的加工誤差最大。差最大。022RR當原始誤差的方向為加工表面的切線方向時，即 90，引起的加工誤差最小，通常可以忽略022 RR原始誤差方向與工序尺寸方向相正交時，原始誤原始誤差方向與工序尺寸方向相正交時，原始誤差對加工方向的精度幾乎沒有影響。差對加工方向的精度幾乎沒有影響。 原始誤差對加工精度影響最大的方向稱為原始誤差對加工精度影響最大的方向稱為誤差的敏感方向誤差的敏感方向，而原始誤差對加工精度影響，而原始誤差對加工精度影響最小的方向稱為最小的方向稱為誤差的不敏感方向誤差的不敏感方向。一般加工。一般加工表面的法線方向為誤差敏感方向，而加工表面表面的法線方向為誤差敏感方向，而加工表面

7、的切線方向為誤差非敏感方向。通常在研究工的切線方向為誤差非敏感方向。通常在研究工藝系統(tǒng)的加工精度時，藝系統(tǒng)的加工精度時，主要研究誤差敏感方向主要研究誤差敏感方向的精度。的精度。 四、研究加工精度的方法四、研究加工精度的方法 1. 單因素分析法單因素分析法 分析研究某一個因素對加工精度的影響。分析研究某一個因素對加工精度的影響。 通過分析、計算、測試、實驗，得出單因素與通過分析、計算、測試、實驗，得出單因素與加工誤差間的關(guān)系。加工誤差間的關(guān)系。2、統(tǒng)計分析法、統(tǒng)計分析法 以生產(chǎn)中一批工件的實測結(jié)果為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)中一批工件的實測結(jié)果為基礎(chǔ)，運用數(shù)理統(tǒng)計方法進行數(shù)據(jù)處理，用以控制運用數(shù)理統(tǒng)計方法進行

8、數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過程的正常進行。當發(fā)生質(zhì)量問題時，工藝過程的正常進行。當發(fā)生質(zhì)量問題時，可以從中判斷誤差性質(zhì)，找出誤差出現(xiàn)的規(guī)可以從中判斷誤差性質(zhì)，找出誤差出現(xiàn)的規(guī)律。以指導(dǎo)解決有關(guān)的加工精度問題。律。以指導(dǎo)解決有關(guān)的加工精度問題。 在實際生產(chǎn)中，兩種方法常常結(jié)合應(yīng)用。在實際生產(chǎn)中，兩種方法常常結(jié)合應(yīng)用。先用統(tǒng)計分析法尋找誤差的出現(xiàn)規(guī)律，初步先用統(tǒng)計分析法尋找誤差的出現(xiàn)規(guī)律，初步判斷加工誤差的可能原因，然后運用單因素判斷加工誤差的可能原因，然后運用單因素分析法進行分析、試驗，以便迅速有效地找分析法進行分析、試驗，以便迅速有效地找出影響加工精度的主要原因。出影響加工精度的主要原因。第二節(jié)第

9、二節(jié) 工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響工精度的影響 原理誤差原理誤差：是由于采用了近似的成形運動或刀刃形是由于采用了近似的成形運動或刀刃形狀而產(chǎn)生的。狀而產(chǎn)生的。 例例1 ：滾切漸開線齒形就存在兩項原理誤差滾切漸開線齒形就存在兩項原理誤差:一是為一是為便于制造，用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿，便于制造，用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿，來代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差；另一個是由于滾來代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差；另一個是由于滾刀刀刃數(shù)有限，滾切出的齒形不是連續(xù)光滑的漸開線，刀刀刃數(shù)有限，滾切出的齒形不是連續(xù)光滑的漸開線，而是由若干短線組成的折線。而是由若干

10、短線組成的折線。 一一、例例2：在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時，用曲柄滑塊機構(gòu)在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時，用曲柄滑塊機構(gòu)來獲得近似的正弦曲線，也存在原理來獲得近似的正弦曲線，也存在原理誤差誤差。 例例3 ：車削模數(shù)蝸桿由于蝸桿的螺距等于蝸輪車削模數(shù)蝸桿由于蝸桿的螺距等于蝸輪的齒距的齒距 ( 即即m，其中，其中m是模數(shù)，而是模數(shù)，而是一個無是一個無理數(shù)理數(shù)3.14159)，但是車床配換齒輪的齒數(shù)是有，但是車床配換齒輪的齒數(shù)是有限的。因此，在選擇配換齒輪時，只能將限的。因此，在選擇配換齒輪時，只能將化化為近似的分數(shù)值計算，這樣就會引起刀具相對為近似的分數(shù)值計算，這樣就會引起刀具相對工件的成形運動工件的成形

11、運動(螺旋運動螺旋運動)不準確，造成螺距不準確，造成螺距誤差。誤差。 理論上應(yīng)當采用理想的加工原理，來理論上應(yīng)當采用理想的加工原理，來獲得精確的加工表面。但在生產(chǎn)中這樣做獲得精確的加工表面。但在生產(chǎn)中這樣做有時會使機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以保證機床有時會使機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以保證機床的剛度和精度，或者使刀刃的輪廓不易制的剛度和精度，或者使刀刃的輪廓不易制造或精度很低。這樣不僅不能保證加工精造或精度很低。這樣不僅不能保證加工精度，甚至還會降低加工效率。度，甚至還會降低加工效率。 這時如采用近似的加工方法，往往可以簡這時如采用近似的加工方法，往往可以簡化機床結(jié)構(gòu)和刀具的形狀，并能提高生產(chǎn)率，化機床結(jié)構(gòu)和

12、刀具的形狀，并能提高生產(chǎn)率，降低加工成本，因此，只要能把加工誤差限降低加工成本，因此，只要能把加工誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般，原理誤差應(yīng)小于制在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般，原理誤差應(yīng)小于工件公差值的工件公差值的10%15%），可以采用近似的），可以采用近似的加工方法。加工方法。 二、調(diào)整誤差二、調(diào)整誤差 在機械加工的每一工序中，總是要對工藝系統(tǒng)在機械加工的每一工序中，總是要對工藝系統(tǒng)進行這樣或那樣的調(diào)整工作。調(diào)整不可能絕對地準進行這樣或那樣的調(diào)整工作。調(diào)整不可能絕對地準確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。 （ 一）試切法調(diào)一）試切法調(diào) 工人在每一工步或走刀前進行對刀，工人在每一工步或走刀前進

13、行對刀，然后切出一小段，測量其尺寸是否合適，然后切出一小段，測量其尺寸是否合適，如不合適，調(diào)整刀具的位置，再試切一小如不合適，調(diào)整刀具的位置，再試切一小段，直到達到尺寸要求后才加工這一尺寸段，直到達到尺寸要求后才加工這一尺寸的全部表面。的全部表面。生產(chǎn)率低、對工人要求高生產(chǎn)率低、對工人要求高用于單件小批生產(chǎn)用于單件小批生產(chǎn)試切法引起調(diào)整誤差的因素試切法引起調(diào)整誤差的因素 （二）調(diào)整法（二）調(diào)整法 先按規(guī)定尺寸調(diào)整好機床、夾具、刀具和工件先按規(guī)定尺寸調(diào)整好機床、夾具、刀具和工件的相對位置及進給行程，從而保證在加工時自動的相對位置及進給行程，從而保證在加工時自動獲得尺寸。調(diào)整法加工時，不再進行試切

14、，生產(chǎn)獲得尺寸。調(diào)整法加工時，不再進行試切，生產(chǎn)率大大提高，但精度低些，主要決定于機床、夾率大大提高，但精度低些，主要決定于機床、夾具的精度和調(diào)整誤差。具的精度和調(diào)整誤差。 調(diào)整法可分為靜調(diào)整法和動調(diào)整法兩種調(diào)整法可分為靜調(diào)整法和動調(diào)整法兩種 靜調(diào)整法：樣件法靜調(diào)整法：樣件法 在不切削的情況下，用對刀塊或樣件來調(diào)整刀在不切削的情況下，用對刀塊或樣件來調(diào)整刀具的位置具的位置 鏜床上鏜床上用對刀塊來調(diào)整鏜刀的位置，以保證用對刀塊來調(diào)整鏜刀的位置，以保證鏜孔的直徑尺寸；鏜孔的直徑尺寸； 銑床上銑床上用對刀塊來調(diào)整刀具的位置，保證工件的用對刀塊來調(diào)整刀具的位置，保證工件的高度尺寸。高度尺寸。 車床上車

15、床上用行程檔塊來調(diào)整尺寸，保證車削的長度。用行程檔塊來調(diào)整尺寸，保證車削的長度。 動調(diào)整法：尺寸調(diào)整法動調(diào)整法：尺寸調(diào)整法 按試切零件進行調(diào)整，直接測量試切零件的尺寸，按試切零件進行調(diào)整，直接測量試切零件的尺寸，可以試切一件或一組零件（件），所有可以試切一件或一組零件（件），所有試切零件合格，即調(diào)整完畢，可以進行加工。試切零件合格，即調(diào)整完畢，可以進行加工。用于大批量生產(chǎn)用于大批量生產(chǎn)考慮了加工過程中的影響因素，精度比靜調(diào)整法高。考慮了加工過程中的影響因素，精度比靜調(diào)整法高。圖 調(diào)整法引起調(diào)整誤差的因素調(diào)整法引起調(diào)整誤差的因素三、機床誤差三、機床誤差 機床的制造誤差、安裝誤差以及使用中的磨損機

16、床的制造誤差、安裝誤差以及使用中的磨損都直接影響工件的加工精度。機床誤差可歸納為：都直接影響工件的加工精度。機床誤差可歸納為：機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差機床傳動鏈的誤差機床傳動鏈的誤差機床誤差機床誤差（一（一） 機床導(dǎo)軌機床導(dǎo)軌導(dǎo)向?qū)蛘`差誤差 導(dǎo)軌精度要求主要有以下三方面：導(dǎo)軌精度要求主要有以下三方面： 1、 在水平面內(nèi)的直線度在水平面內(nèi)的直線度（以臥式車床為例）（以臥式車床為例）1將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）上，誤差向）上，誤差R =1 ，對加工精度影響最大。，對加工精度影響最大。 刀尖在

17、水平面內(nèi)的運動軌跡造成工件軸向形狀誤差。刀尖在水平面內(nèi)的運動軌跡造成工件軸向形狀誤差。2、 在垂直面內(nèi)的直線度在垂直面內(nèi)的直線度 對工件的尺寸和形狀誤差影響比對工件的尺寸和形狀誤差影響比1小得多小得多 對臥式車床對臥式車床R 22/D 若設(shè)若設(shè)2= 0.1= 0.1mm, ,D=40=40mm，則則R =0.00025=0.00025mm，影響可忽略不計。，影響可忽略不計。 而對平面磨床、龍門刨床誤而對平面磨床、龍門刨床誤差將直接反映在工件上。差將直接反映在工件上。3、 導(dǎo)軌面間平行導(dǎo)軌面間平行度誤差的影響度誤差的影響臥式車床兩導(dǎo)軌間臥式車床兩導(dǎo)軌間存在平行度誤差時，存在平行度誤差時，將使床鞍

18、產(chǎn)生橫向傾將使床鞍產(chǎn)生橫向傾斜，引起刀架和工件斜，引起刀架和工件的相對位置發(fā)生偏斜的相對位置發(fā)生偏斜，刀尖的運動軌跡是，刀尖的運動軌跡是一條空間曲線，從而一條空間曲線，從而引起工件產(chǎn)生形狀誤引起工件產(chǎn)生形狀誤差。差。根據(jù)圖中幾何關(guān)系根據(jù)圖中幾何關(guān)系，可知因?qū)к壠叫卸?，可知因?qū)к壠叫卸日`差所引起的工件半誤差所引起的工件半徑的加工誤差徑的加工誤差R=H/B一般車床一般車床H/B約為約為2/3，外圓磨床，外圓磨床H/B約約為為1，因此導(dǎo)軌間的平，因此導(dǎo)軌間的平行度誤差對加工精度行度誤差對加工精度影響很大。影響很大。 4、導(dǎo)軌誤差產(chǎn)生的原因、導(dǎo)軌誤差產(chǎn)生的原因?qū)к壵`差主要來自于導(dǎo)軌誤差主要來自于機床安

19、裝機床安裝、機床制造機床制造、機床變機床變形形(在重力作用下），以及機床使用中的磨損。在重力作用下），以及機床使用中的磨損。機床的安裝機床的安裝(包括安裝地基和安裝方法包括安裝地基和安裝方法)對導(dǎo)軌的原對導(dǎo)軌的原有精度影響非常大，一般遠大于導(dǎo)軌的制造誤差。有精度影響非常大，一般遠大于導(dǎo)軌的制造誤差。特別是龍門刨床、龍門銑床和導(dǎo)軌磨床等，其床身特別是龍門刨床、龍門銑床和導(dǎo)軌磨床等，其床身導(dǎo)軌的剛性較差，在自重的作用下容易產(chǎn)生變形，導(dǎo)導(dǎo)軌的剛性較差，在自重的作用下容易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致工件產(chǎn)生加工誤差。致工件產(chǎn)生加工誤差。此外，導(dǎo)軌的不均勻磨損也是造成導(dǎo)軌誤差的重要此外，導(dǎo)軌的不均勻磨損也是造成導(dǎo)軌誤

20、差的重要因素。因素。導(dǎo)軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。可導(dǎo)軌磨損是機床精度下降的主要原因之一?？刹捎媚湍ズ辖痂T鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌采用耐磨合金鑄鐵、鑲鋼導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、導(dǎo)軌表面淬火等措施。、導(dǎo)軌表面淬火等措施。（二）機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差（二）機床主軸的回轉(zhuǎn)誤差 1.1.主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本概念主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本概念 主軸回轉(zhuǎn)時實際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏主軸回轉(zhuǎn)時實際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的偏移量移量 三種基本形式：三種基本形式： a. 純徑向跳動純徑向跳動 b.b.純角度擺動純角度擺動 c.c.軸向竄動軸向竄動 軸向軸向竄動竄動：瞬時回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的瞬時回

21、轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的軸向運動，如圖軸向運動，如圖(a)所示。主軸的所示。主軸的軸向軸向竄動竄動對工件的圓對工件的圓柱面加工沒有影響，主要影響端面形狀、軸向尺寸精柱面加工沒有影響，主要影響端面形狀、軸向尺寸精度、端面垂直度。主軸存在度、端面垂直度。主軸存在軸向軸向竄動竄動誤差時，車削加誤差時，車削加工螺紋時將會使加工后的螺旋產(chǎn)生螺距誤差。工螺紋時將會使加工后的螺旋產(chǎn)生螺距誤差。2.主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響 徑向跳動徑向跳動：瞬時回轉(zhuǎn)軸線始終平行于平均回轉(zhuǎn)軸：瞬時回轉(zhuǎn)軸線始終平行于平均回轉(zhuǎn)軸線方向的徑向運動，如圖線方向的徑向運動，如圖(b)所示。主軸的純徑向跳

22、所示。主軸的純徑向跳動會使工件產(chǎn)生圓柱度誤差，對加工端面基本沒有動會使工件產(chǎn)生圓柱度誤差，對加工端面基本沒有影響。但加工方法不同，所引起的加工誤差形式和影響。但加工方法不同，所引起的加工誤差形式和程度也不同。程度也不同。 純角度擺動純角度擺動：瞬時回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線方：瞬時回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線方向成一傾斜角度，但其交點位置固定不變的運動，向成一傾斜角度，但其交點位置固定不變的運動，如圖如圖(c)所示。所示。主軸的角度擺動不僅影響工件加工表面的圓柱主軸的角度擺動不僅影響工件加工表面的圓柱度誤差，而且影響工件端面誤差。度誤差，而且影響工件端面誤差。實際上，主軸回轉(zhuǎn)誤差是三種基本形式誤差綜實際

23、上，主軸回轉(zhuǎn)誤差是三種基本形式誤差綜合作用的結(jié)果，見圖合作用的結(jié)果，見圖 ( d )。 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 （1）軸承誤差的影響）軸承誤差的影響主軸采用滑動軸承的主軸采用滑動軸承的車床車床類，類，主軸受力方向一定，主軸頸主軸受力方向一定，主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒影響徑圓度誤差沒影響 鏜床鏜床主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化軸承孔主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化軸承孔誤差影響大誤差影響大主軸采用滾動軸承主軸采用滾動軸承滾動軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜滾動軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜( 2 ) 軸承間隙的影

24、響軸承間隙的影響( 3 ) 與軸承配合的零件誤差的影響與軸承配合的零件誤差的影響( 4 ) 主軸轉(zhuǎn)速的影響主軸轉(zhuǎn)速的影響( 5 ) 主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形的影響主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形的影響4.4.提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施（1 1）提高主軸部件的制造精度提高主軸部件的制造精度（2 2）對滾動軸承進行）對滾動軸承進行預(yù)緊預(yù)緊（3）使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上）使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上 外圓磨床磨削外圓柱面時，采用固定頂尖支承。外圓磨床磨削外圓柱面時，采用固定頂尖支承。 常采用兩個固定頂尖支承，主軸只起常采用兩個固定頂尖支承，主軸只起傳動作用。工件的回轉(zhuǎn)精

25、度完全取決于傳動作用。工件的回轉(zhuǎn)精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差，頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差，而提高頂尖和中心孔的精度要比提高主而提高頂尖和中心孔的精度要比提高主軸部件的精度容易且經(jīng)濟得多。軸部件的精度容易且經(jīng)濟得多。 在鏜床上加工箱體類零件上的孔時，采用前、后在鏜床上加工箱體類零件上的孔時，采用前、后導(dǎo)向套的鏜模，刀桿與主軸浮動聯(lián)接，所以刀桿的回導(dǎo)向套的鏜模，刀桿與主軸浮動聯(lián)接，所以刀桿的回轉(zhuǎn)精度與機床主軸回轉(zhuǎn)精度也無關(guān)，僅由刀桿和導(dǎo)套轉(zhuǎn)精度與機床主軸回轉(zhuǎn)精度也無關(guān)，僅由刀桿和導(dǎo)套的配合質(zhì)量決定。的配合質(zhì)量決定。（三）機床傳動鏈的傳動誤差（三）機床傳動鏈的傳動誤差機床

26、傳動鏈誤差機床傳動鏈誤差是指機床內(nèi)部傳動機構(gòu)傳動過是指機床內(nèi)部傳動機構(gòu)傳動過程中出現(xiàn)傳動鏈首末兩端傳動元件間相對運動的程中出現(xiàn)傳動鏈首末兩端傳動元件間相對運動的誤差。誤差。傳動鏈誤差一般不影響圓柱面和平面的加工精傳動鏈誤差一般不影響圓柱面和平面的加工精度，但對齒輪、蝸輪蝸桿、螺紋和絲桿等加工有度，但對齒輪、蝸輪蝸桿、螺紋和絲桿等加工有較大影響。較大影響。 例如車削單頭螺紋時，見圖，要求工件旋轉(zhuǎn)一周，相應(yīng)例如車削單頭螺紋時，見圖，要求工件旋轉(zhuǎn)一周，相應(yīng)刀具移動一個螺距刀具移動一個螺距S ，這種運動關(guān)系是由刀具與工件間的傳，這種運動關(guān)系是由刀具與工件間的傳動鏈來保證的，即通過保持總傳動比恒定實現(xiàn)。

27、總傳動比反動鏈來保證的，即通過保持總傳動比恒定實現(xiàn)?？倐鲃颖确从沉苏`差傳遞的程度，故也稱為誤差傳遞系數(shù)。映了誤差傳遞的程度，故也稱為誤差傳遞系數(shù)。 TiTzzzzzzzzSf87654321 傳動鏈誤差產(chǎn)生的原因傳動鏈誤差產(chǎn)生的原因(1) 傳動鏈元件數(shù)量影響傳動誤差大小。每增加傳動鏈元件數(shù)量影響傳動誤差大小。每增加一個傳動元件，必然會帶來一部分傳動誤差。一個傳動元件，必然會帶來一部分傳動誤差。(2) 傳動副的加工和裝配精度影響傳動誤差。特傳動副的加工和裝配精度影響傳動誤差。特別是保證末端傳動件的精度，并盡量減小傳動鏈中別是保證末端傳動件的精度，并盡量減小傳動鏈中的齒輪副或螺旋副中存在的間隙，避

28、免傳動速比的的齒輪副或螺旋副中存在的間隙，避免傳動速比的不穩(wěn)定和不均勻。不穩(wěn)定和不均勻。( 3 ) 采用減速傳動鏈有助于減小傳動誤差。按采用減速傳動鏈有助于減小傳動誤差。按降速比遞增的原則分配各傳動副的傳動比。傳動鏈降速比遞增的原則分配各傳動副的傳動比。傳動鏈末端傳動副的減速比越大，則傳動鏈中其余各傳動末端傳動副的減速比越大，則傳動鏈中其余各傳動元件的誤差影響越小，從而減小末端傳動元件轉(zhuǎn)角元件的誤差影響越小，從而減小末端傳動元件轉(zhuǎn)角誤差的影響。為此，可增加蝸輪的齒數(shù)或加大母絲誤差的影響。為此，可增加蝸輪的齒數(shù)或加大母絲桿的螺距，這都有利于減小傳動鏈誤差。桿的螺距，這都有利于減小傳動鏈誤差。減少

29、傳動鏈誤差的措施：減少傳動鏈誤差的措施： 盡可能縮短傳動鏈，減少傳動元件數(shù)目；盡可能縮短傳動鏈，減少傳動元件數(shù)目； 盡量盡量采用降速傳動，誤差被縮小；采用降速傳動，誤差被縮小； 提高傳動元件、特別是末端元件的制造和裝提高傳動元件、特別是末端元件的制造和裝配精度；配精度； 消除傳動間隙；消除傳動間隙； 采用誤差補償機構(gòu)或自動補償裝置。采用誤差補償機構(gòu)或自動補償裝置。（圖（圖4-244-24） L0.056F710F7k620H 7g 6YZ圖 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（對刀）誤差；3）夾緊誤差；4）夾具制造誤差；5）夾具安

30、裝誤差；一、基本概念一、基本概念1、工藝系統(tǒng)加工中受到的力、工藝系統(tǒng)加工中受到的力 切削力、夾緊力、傳動力、慣性力、重力等切削力、夾緊力、傳動力、慣性力、重力等工藝系統(tǒng)在這些力的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)的變形。工藝系統(tǒng)在這些力的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)的變形。這種變形將破壞切削刃和工件之間已調(diào)整好的正確這種變形將破壞切削刃和工件之間已調(diào)整好的正確的位置關(guān)系，從而產(chǎn)生加工誤差。的位置關(guān)系，從而產(chǎn)生加工誤差。第三節(jié)第三節(jié) 工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響2、工藝系統(tǒng)受力對其性能的影響、工藝系統(tǒng)受力對其性能的影響 是加工中一項很重要的原始誤差，不僅是加工中一項很重要的原始誤差

31、，不僅嚴重影響工件的加工精度，而且還影響加工嚴重影響工件的加工精度，而且還影響加工表面質(zhì)量，限制加工生產(chǎn)率的提高。表面質(zhì)量，限制加工生產(chǎn)率的提高。3、工藝系統(tǒng)承受受力變形能力的評價、工藝系統(tǒng)承受受力變形能力的評價 從材料力學(xué)知道，任何一個受力物體總從材料力學(xué)知道，任何一個受力物體總要產(chǎn)生一些變形，工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力，要產(chǎn)生一些變形，工藝系統(tǒng)抵抗變形的能力，用剛度用剛度 k 來表示。來表示。 工藝系統(tǒng)剛度的概念工藝系統(tǒng)剛度的概念 工藝系統(tǒng)各部分在切削力作用下，將在各個受工藝系統(tǒng)各部分在切削力作用下，將在各個受力方向產(chǎn)生相應(yīng)變形。為了切實反映工藝系統(tǒng)剛度力方向產(chǎn)生相應(yīng)變形。為了切實反映工藝系統(tǒng)

32、剛度對零件加工精度的實際影響，將法向切削分力與在對零件加工精度的實際影響，將法向切削分力與在總切削分力作用下工藝系統(tǒng)在該方向所產(chǎn)生的變形總切削分力作用下工藝系統(tǒng)在該方向所產(chǎn)生的變形的法向位移量之比定義為工藝系統(tǒng)剛度，的法向位移量之比定義為工藝系統(tǒng)剛度， 即即 yFKp二二 工藝系統(tǒng)剛度的計算工藝系統(tǒng)的剛度：y = yjc + yjj + yd + yg而：gdjjjckkkkk11111yFkp工藝系統(tǒng)某點法向總變形jcpjcyFKjjpjjyFKdpdyFKgpgyFK系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度是主導(dǎo)系統(tǒng)剛度的系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度是主導(dǎo)系統(tǒng)剛度的主要因素，而剛度很大的環(huán)節(jié)的影響可以主要因素，而剛度很大

33、的環(huán)節(jié)的影響可以忽略，所以計算工藝系統(tǒng)剛度時應(yīng)把握主忽略，所以計算工藝系統(tǒng)剛度時應(yīng)把握主導(dǎo)因素，從而對問題進行簡化。導(dǎo)因素，從而對問題進行簡化。例如外圓車削時，車刀本身在切削力作例如外圓車削時，車刀本身在切削力作用下的變形對加工誤差的影響很小，可略用下的變形對加工誤差的影響很小，可略去不計。去不計。再如鏜孔時，工件再如鏜孔時，工件(如箱體零件如箱體零件)的剛度一般較的剛度一般較大，其受力變形很小，也可忽略不計。大，其受力變形很小，也可忽略不計。因為整個工藝系統(tǒng)的剛度取決于薄弱環(huán)節(jié)的因為整個工藝系統(tǒng)的剛度取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度，故而通常采用單向載荷測定法尋找工藝系剛度，故而通常采用單向載荷測定法尋

34、找工藝系統(tǒng)中剛度薄弱的環(huán)節(jié)，而后采取相應(yīng)措施提高薄統(tǒng)中剛度薄弱的環(huán)節(jié)，而后采取相應(yīng)措施提高薄弱環(huán)節(jié)的剛度，即可明顯提高整個工藝系統(tǒng)的剛?cè)醐h(huán)節(jié)的剛度，即可明顯提高整個工藝系統(tǒng)的剛度。度。 零件剛度零件剛度 若零件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低若零件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，其變形對加工精度影響比較大，最大變形量按，其變形對加工精度影響比較大，最大變形量按材料力學(xué)公式估算。材料力學(xué)公式估算。 長軸兩頂尖裝夾按簡支梁計算長軸兩頂尖裝夾按簡支梁計算 三爪卡盤裝夾按懸臂梁計算三爪卡盤裝夾按懸臂梁計算刀具剛度刀具剛度 外圓刀具在加工表面法線方向上的剛度外圓刀具在加工表面法線方向上的剛度很

35、大變形可忽略很大變形可忽略 鏜小孔刀桿剛度很差，變形對加工精度影鏜小孔刀桿剛度很差，變形對加工精度影響很大，刀桿變形按材料力學(xué)公式估算。響很大，刀桿變形按材料力學(xué)公式估算。 對于由若干各零件組成的對于由若干各零件組成的機床部件機床部件及及夾具夾具，其剛度多采用實驗的方法測定，其剛度多采用實驗的方法測定，而很難用純粹的計算方法求出。而很難用純粹的計算方法求出。 在車床頂尖間車削在車床頂尖間車削粗粗而短而短的光軸，由于車刀和的光軸，由于車刀和工件變形極小，此時，工工件變形極小，此時，工藝系統(tǒng)的總變形完全取決藝系統(tǒng)的總變形完全取決于于主軸箱、尾座主軸箱、尾座(包括頂尖包括頂尖)和刀架的變形。和刀架的

36、變形。1. 車短軸車短軸jdwztjpjcKLxKLxLKFy11122圖 機床受力變形引起的加工誤差2. 車細長軸車細長軸 在兩頂尖間車削細長在兩頂尖間車削細長軸，由于工件細長、剛度軸，由于工件細長、剛度小，在切削力作用下其變小，在切削力作用下其變形大大超過機床、夾具和形大大超過機床、夾具和刀具所產(chǎn)生的變形。因此，刀具所產(chǎn)生的變形。因此，機床、夾具和刀具的受力機床、夾具和刀具的受力變形可略去不計，變形可略去不計，工藝系工藝系統(tǒng)的變形完全取決于工件統(tǒng)的變形完全取決于工件的變形。的變形。工件變形引起的加工誤差式中 yg 工件變形； E 工件材料彈性模量； J 工件截面慣性矩； Fp，L，x 含義

37、同前。圖 工件受力變形引起的加工誤差LxxLEIFypg22)(33）工藝系統(tǒng)的總變形）工藝系統(tǒng)的總變形若同時考慮機床變形和工件變形，將上述兩種情況下的若同時考慮機床變形和工件變形，將上述兩種情況下的變形量進行疊加，則在切削點處刀具相對于工件的位移量為變形量進行疊加，則在切削點處刀具相對于工件的位移量為 此時工藝系統(tǒng)的剛度為此時工藝系統(tǒng)的剛度為 這說明工藝系統(tǒng)的剛度也是隨受力點位置變化而這說明工藝系統(tǒng)的剛度也是隨受力點位置變化而變化的。變化的。 LxxLEIFKLxKLxLKFyyypjdwztjpgjc2222)(3111 LxxLEIKLxKLxLKKjdwztj2222)(311111（

38、二）（二） 切削力大小變化引起的加工誤差切削力大小變化引起的加工誤差切削加工過程中，工藝系統(tǒng)在切削力作用下產(chǎn)切削加工過程中，工藝系統(tǒng)在切削力作用下產(chǎn)生的變形大小取決于切削力，但在加工余量不均生的變形大小取決于切削力，但在加工余量不均勻、材料硬度不均勻或機床、夾具和刀具等在不勻、材料硬度不均勻或機床、夾具和刀具等在不同部位時的剛度不同的影響下切削力將會發(fā)生變同部位時的剛度不同的影響下切削力將會發(fā)生變化，導(dǎo)致相應(yīng)的受力變形量變化，從而使工件加化，導(dǎo)致相應(yīng)的受力變形量變化，從而使工件加工后存在相應(yīng)誤差。工后存在相應(yīng)誤差。這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映誤差復(fù)映”。 以車削外圓為例，如以車削外圓為例

39、，如圖所示，設(shè)毛坯的材料硬圖所示，設(shè)毛坯的材料硬度均勻，但存在橢圓形圓度均勻，但存在橢圓形圓度誤差。車削加工時首先度誤差。車削加工時首先按加工表面尺寸要求將刀按加工表面尺寸要求將刀尖調(diào)整到虛線位置，即調(diào)尖調(diào)整到虛線位置，即調(diào)整一定的切深。整一定的切深。由于毛坯形狀誤差，由于毛坯形狀誤差，工件在每一轉(zhuǎn)中，切深是工件在每一轉(zhuǎn)中，切深是不斷變化的，最大切深為不斷變化的，最大切深為ap1，最小切深為，最小切深為ap2，相，相應(yīng)地處的切削力應(yīng)地處的切削力Fy1最大，最大，相應(yīng)變形最大相應(yīng)變形最大y1；Fy2處的處的切削力最小，相應(yīng)變形切削力最小，相應(yīng)變形y2也最小。因而，車削加工也最小。因而，車削加工時

40、的切削力變化將引起受時的切削力變化將引起受力變形不一致。力變形不一致。最終加工后，毛坯的橢圓形圓度誤差仍以一定的最終加工后，毛坯的橢圓形圓度誤差仍以一定的比例保留在工件上，形成圓度誤差比例保留在工件上，形成圓度誤差g=y1-y2。 設(shè)工藝系統(tǒng)的剛度為設(shè)工藝系統(tǒng)的剛度為K，則工件的圓度誤差，則工件的圓度誤差 根據(jù)切削原理，切削力可用如下的經(jīng)驗公式進根據(jù)切削原理，切削力可用如下的經(jīng)驗公式進行計算行計算 FyFyFynyxpFyyHBfaCF)(KFFyygyy2121 Cfy 為與刀具幾何參數(shù)及切削條件有關(guān)的系數(shù)；為與刀具幾何參數(shù)及切削條件有關(guān)的系數(shù)；ap 為切深，單位為切深，單位mm；f 為進給

41、量，單位為進給量，單位mm；HB 為材料硬度，單位為材料硬度，單位GPa；xFy yFy nFy 為指數(shù)為指數(shù)通常以加工前后誤差的比值衡量誤差復(fù)映的程度通常以加工前后誤差的比值衡量誤差復(fù)映的程度，并定義，并定義為誤差復(fù)映系數(shù)，其表示為為誤差復(fù)映系數(shù)，其表示為 由于由于g g總是小于總是小于 mm，所以誤差復(fù)映系數(shù)，所以誤差復(fù)映系數(shù)是一個是一個小于小于1的正數(shù)。對于材料均勻的毛坯，誤差復(fù)映系數(shù)的正數(shù)。對于材料均勻的毛坯，誤差復(fù)映系數(shù)只與進給量、工藝系統(tǒng)剛度有關(guān)。只與進給量、工藝系統(tǒng)剛度有關(guān)。KCaaKFFmgppyy)(2121由誤差復(fù)映規(guī)律知，誤差復(fù)映系數(shù)定量反映了毛由誤差復(fù)映規(guī)律知，誤差復(fù)映

42、系數(shù)定量反映了毛坯誤差加工后減小的程度，因而要減小誤差復(fù)映現(xiàn)象坯誤差加工后減小的程度，因而要減小誤差復(fù)映現(xiàn)象，可減小進給量或提高工藝系統(tǒng)的剛度。，可減小進給量或提高工藝系統(tǒng)的剛度。一般情況下，誤差復(fù)映系數(shù)一般情況下，誤差復(fù)映系數(shù)1，故加工后工件的，故加工后工件的誤差較加工前明顯減少。誤差較加工前明顯減少。設(shè)第設(shè)第1次、第次、第2次、第次、第3次次第第n次走刀時的誤差復(fù)次走刀時的誤差復(fù)映系數(shù)分別為映系數(shù)分別為 1 1、 2 、 3 ，則總的誤差復(fù)映系數(shù)，則總的誤差復(fù)映系數(shù) n321 這說明，經(jīng)多次走刀或多道工序能夠減小誤差復(fù)這說明，經(jīng)多次走刀或多道工序能夠減小誤差復(fù)映的程度，可以降低工件的加工誤

43、差，但也意味著生映的程度，可以降低工件的加工誤差，但也意味著生產(chǎn)率的降低。實際中可根據(jù)工件的公差值和毛坯誤差產(chǎn)率的降低。實際中可根據(jù)工件的公差值和毛坯誤差值確定加工次數(shù)。值確定加工次數(shù)。 夾緊力影響【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 重力引起的加工誤差重力引起的加工誤差 工藝系統(tǒng)的零部件自重也會產(chǎn)生變形，尤其是在工藝系統(tǒng)的零部件自重也會產(chǎn)生變形，尤其是在大型工件或組合件加工時，工件自重引起的變形可能大型工件或組合件加工時，工件自重引起的變形可能會成為產(chǎn)生加工形狀誤差的主要原因，如龍門銑床、會成為產(chǎn)生加工形狀誤差的主要原因，如龍門銑床、龍門刨床橫粱在刀架

44、自重下引起的變形將造成工件的龍門刨床橫粱在刀架自重下引起的變形將造成工件的平面度誤差。所以裝夾工件時，可適當布置支承位置平面度誤差。所以裝夾工件時，可適當布置支承位置或通過平衡措施以減少自重影響。或通過平衡措施以減少自重影響。圖 龍門銑橫梁變形【例】龍門銑橫梁重力影響 解決：變形補償例如：龍門銑床的橫梁導(dǎo)軌在立銑頭自重作用下例如：龍門銑床的橫梁導(dǎo)軌在立銑頭自重作用下將產(chǎn)生向下彎曲的變形，如圖將產(chǎn)生向下彎曲的變形，如圖a所示。所示。一種誤差補償方案是將導(dǎo)軌預(yù)先制造成向上凸起一種誤差補償方案是將導(dǎo)軌預(yù)先制造成向上凸起的幾何形狀誤差，以抵消因銑頭重量而產(chǎn)生的受力變的幾何形狀誤差，以抵消因銑頭重量而產(chǎn)

45、生的受力變形，見圖形，見圖b。 傳動力與慣性力傳動力與慣性力引起的加工誤差引起的加工誤差圖2-37 傳動力對加工精度的影響zlRXYFpFcFcdFcdxra）OOr0XYFpAFcdrcd=Fcd / kcOFcFc / kcFp / kcb）O1.傳動力影響傳動力影響在單爪撥盤傳動在單爪撥盤傳動下車削出來的工件下車削出來的工件是一個正圓柱，并是一個正圓柱，并不產(chǎn)生加工誤差。不產(chǎn)生加工誤差。2. 慣性力的影響慣性力的影響 如果工藝系統(tǒng)中有不平衡的高速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件存在如果工藝系統(tǒng)中有不平衡的高速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件存在，就會產(chǎn)生離心力。它在工件的每一轉(zhuǎn)中將不斷地變，就會產(chǎn)生離心力。它在工件的每一轉(zhuǎn)中將不斷

46、地變更方向，引起工件幾何軸線作相同形式的擺動。當不更方向，引起工件幾何軸線作相同形式的擺動。當不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時，車床主軸軸頸和軸平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時，車床主軸軸頸和軸套內(nèi)孔表面的接觸點就會不斷地變化，則軸套孔的圓套內(nèi)孔表面的接觸點就會不斷地變化，則軸套孔的圓度誤差將傳給工件的回轉(zhuǎn)軸心。周期性變化的慣性力度誤差將傳給工件的回轉(zhuǎn)軸心。周期性變化的慣性力還會引起工藝系統(tǒng)的強迫振動。還會引起工藝系統(tǒng)的強迫振動。解決方法：解決方法： 配重平衡配重平衡 必要時適當降低轉(zhuǎn)速，減小離心力的影必要時適當降低轉(zhuǎn)速，減小離心力的影響。響。四、機床部件剛度四、機床部件剛度(一一)機床部件剛度的測

47、定機床部件剛度的測定實際中，通常采用實驗方法測定工藝系統(tǒng)的總剛實際中，通常采用實驗方法測定工藝系統(tǒng)的總剛度。度。1. 單向靜載測定法單向靜載測定法 是一種靜剛度測試方法。是一種靜剛度測試方法。這種方法是在機床靜止狀態(tài)下，對機床施加靜載這種方法是在機床靜止狀態(tài)下，對機床施加靜載荷以模擬切削過程中的受力情況，根據(jù)機床各部件荷以模擬切削過程中的受力情況，根據(jù)機床各部件在不同靜載荷下的變形作出剛度特性曲線，從而確在不同靜載荷下的變形作出剛度特性曲線，從而確定各部件的剛度。定各部件的剛度。 單向靜載測定車床靜剛度的實驗單向靜載測定車床靜剛度的實驗裝置見右圖。裝置見右圖。在車床上采用雙頂尖定位安裝大在車床

48、上采用雙頂尖定位安裝大剛度短軸，螺旋加力器安裝在刀架上剛度短軸，螺旋加力器安裝在刀架上，短軸和螺旋加力器之間裝有測力環(huán)，短軸和螺旋加力器之間裝有測力環(huán)。當轉(zhuǎn)動螺旋加力器的螺釘，刀架與。當轉(zhuǎn)動螺旋加力器的螺釘，刀架與短軸之間便產(chǎn)生相互作用力，力的數(shù)短軸之間便產(chǎn)生相互作用力，力的數(shù)值可由測力環(huán)中的千分表值可由測力環(huán)中的千分表3讀出，而讀出，而主軸箱、尾座和刀架的受力變形可分主軸箱、尾座和刀架的受力變形可分別從相應(yīng)的千分表別從相應(yīng)的千分表1、2和和4讀出。讀出。調(diào)整螺旋加力器的加載力作用點調(diào)整螺旋加力器的加載力作用點和大小可以模擬切削加工時工藝系統(tǒng)和大小可以模擬切削加工時工藝系統(tǒng)靜態(tài)受力的情況，通過

49、連續(xù)的加載和靜態(tài)受力的情況，通過連續(xù)的加載和卸載可獲得車床靜剛度的實測曲線。卸載可獲得車床靜剛度的實測曲線。 圖圖 為車床刀架部件的三次加載為車床刀架部件的三次加載卸載循環(huán)的實驗卸載循環(huán)的實驗曲線，由圖可以看出機床部件剛度曲線有以下特點曲線，由圖可以看出機床部件剛度曲線有以下特點 受力變形與作用力不呈線性關(guān)系，反映刀架變受力變形與作用力不呈線性關(guān)系，反映刀架變形不純粹是彈性變形；形不純粹是彈性變形；(1) 加載曲線與卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線與卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線間的包絡(luò)面積代表了加載加載曲線。兩曲線間的包絡(luò)面積代表了加載卸載卸載循環(huán)中所損耗的能量，這部分

50、能量主要用以克服部循環(huán)中所損耗的能量，這部分能量主要用以克服部件內(nèi)零件間的摩擦和接觸塑性變形所作的功；件內(nèi)零件間的摩擦和接觸塑性變形所作的功；( 3 ) 卸載曲線不會到原點，這說明有殘余變形存在卸載曲線不會到原點，這說明有殘余變形存在。經(jīng)反復(fù)加載、卸載后，殘余變形逐漸減小并接近于。經(jīng)反復(fù)加載、卸載后，殘余變形逐漸減小并接近于零，加載曲線與卸載曲線封閉；零，加載曲線與卸載曲線封閉；( 4 ) 機床部件的實際剛度遠比按實體估算的要小。機床部件的實際剛度遠比按實體估算的要小。這種靜載測定法結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，但很難模擬這種靜載測定法結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，但很難模擬實際切削加工時的切削力，與機床加工時的

51、受力狀況實際切削加工時的切削力，與機床加工時的受力狀況出入較大，故一般只用于定性比較機床部件的剛度。出入較大，故一般只用于定性比較機床部件的剛度。 （二）影響機床部件剛度的因素（二）影響機床部件剛度的因素 1聯(lián)接表面間的接觸變形聯(lián)接表面間的接觸變形 零件表面總是存在若干宏觀和微觀的形狀誤差，連接表面之間的實際接觸面積只是名義接觸面積的一部分。在外力作用下，這些接觸處將產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力而引起接觸變形。2零件間摩擦力的影響零件間摩擦力的影響 摩擦力對接觸剛度的影響是這樣的：摩擦力對接觸剛度的影響是這樣的：當加載時，摩擦力阻止變形增加，而卸載當加載時，摩擦力阻止變形增加，而卸載時，摩擦力又阻止變形

52、減少。因此，卸載時，摩擦力又阻止變形減少。因此，卸載曲線不與加載曲線相重合。曲線不與加載曲線相重合。 4. 薄弱薄弱零件本身的變形零件本身的變形 五五 、減小工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響的措施、減小工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響的措施 ( 一一 ) 提高工藝系統(tǒng)的剛度提高工藝系統(tǒng)的剛度 減少工藝系統(tǒng)受力變形，是機械加工中保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的主要途徑之一，根據(jù)生產(chǎn)實際情況，可采取以下幾方面措施。 一般地，部件的接觸剛度低于實際零件的剛度，提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。1. 提高接觸剛度1) 改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸面的配合質(zhì)量； 常用方法2) 在接觸面間預(yù)加載荷。 刮研或研磨配合

53、面，提高配合表面的形狀精度，減小表面粗糙度值，使實際接觸面增加，從而有效地提高接觸剛度。如機床導(dǎo)軌副、錐體與錐孔、頂尖與中心孔等。 2. 提高工件的剛度 適用場合：在加工中，由于工件本身的剛度較低，特別是叉架類、細長軸等零件，容易變形。 措施：在這種情況下，如何提高工件的剛度是提高加工精度的關(guān)鍵。其主要措施是縮小切削力的作用點到支承之間的距離，以增大工件在切削時的剛度。3. 提高機床部件的剛度 在切削加工中有時由于機床部在切削加工中有時由于機床部件剛度低而產(chǎn)生變形和振動，影響加件剛度低而產(chǎn)生變形和振動，影響加工精度和生產(chǎn)率的提高。工精度和生產(chǎn)率的提高。 圖圖 a 所示是在轉(zhuǎn)塔機所示是在轉(zhuǎn)塔機床

54、上采用固定導(dǎo)向支承套床上采用固定導(dǎo)向支承套圖 a 圖圖 b 所示是采用所示是采用轉(zhuǎn)動導(dǎo)向支承套，用轉(zhuǎn)動導(dǎo)向支承套，用加強桿和導(dǎo)向支承套加強桿和導(dǎo)向支承套提高部件的剛度。提高部件的剛度。圖 b4. 合理設(shè)計零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀 5. 合理裝夾工件以減少夾緊變形合理裝夾工件以減少夾緊變形合理選擇裝夾位置合理選擇裝夾位置采用輔助支承采用輔助支承方法方法(二二) 減小載荷及其變化減小載荷及其變化 合理選擇刀具的幾何參數(shù)和切削用量合理選擇刀具的幾何參數(shù)和切削用量將毛坯分組，使一次調(diào)整中加工的毛坯余將毛坯分組，使一次調(diào)整中加工的毛坯余量比較均勻。量比較均勻。 在鑄、鍛、焊及熱處理等熱加工過程中，在鑄、鍛、

55、焊及熱處理等熱加工過程中，由于工件各部分熱脹冷縮不均勻以及金相由于工件各部分熱脹冷縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時的體積變化，使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生組織轉(zhuǎn)變時的體積變化，使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生了相當大的殘余應(yīng)力。了相當大的殘余應(yīng)力。 殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰組織發(fā)生殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。六、工件殘余應(yīng)力引起的變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形1毛坯制造和熱處理過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力毛坯制造和熱處理過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力工件若產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)會逐漸變形工件若產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)會逐漸變形2冷校直帶來的殘余應(yīng)力冷校直帶來的殘余應(yīng)力彎曲的工件(原來

56、無殘余應(yīng)力)要校直，常采用冷校直。3切削加工中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力切削加工中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 切削過程中產(chǎn)生的力和熱，也會使被加工工件的切削過程中產(chǎn)生的力和熱，也會使被加工工件的表面層變形，產(chǎn)生殘余應(yīng)力。表面層變形，產(chǎn)生殘余應(yīng)力。減少或消除殘余應(yīng)力的措施減少或消除殘余應(yīng)力的措施1合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)2對工件進行熱處理和時效處理對工件進行熱處理和時效處理 例如：對鑄、鍛、焊接件進行退火或回例如：對鑄、鍛、焊接件進行退火或回火；零件淬火后進行回火；對精度要求高火；零件淬火后進行回火；對精度要求高的零件，如床身、絲桿、箱體、精密主軸的零件，如床身、絲桿、箱體、精密主軸等，在粗加工后進行時效處理。

57、等，在粗加工后進行時效處理。3. 合理安排工藝過程合理安排工藝過程 例如：粗、精加工分開在不同工序中進行，留有例如：粗、精加工分開在不同工序中進行，留有一定時間讓殘余應(yīng)力重新分布；在加工大型工件時，一定時間讓殘余應(yīng)力重新分布；在加工大型工件時，粗、精加工往往在一個工序中來完成，這時應(yīng)在粗粗、精加工往往在一個工序中來完成，這時應(yīng)在粗加工后松開工件，讓工件有自由變形的可能，然后加工后松開工件，讓工件有自由變形的可能，然后再用較小的夾緊力夾緊工件后進行精加工。再用較小的夾緊力夾緊工件后進行精加工。第四節(jié) 工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響一、概述一、概述 在機械加工過程中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下常

58、產(chǎn)生復(fù)雜的變形，破壞工件與切削刃相對的正確位置，從而產(chǎn)生加工誤差。據(jù)統(tǒng)計，在精密加工中，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的40一70。工藝系統(tǒng)熱變形不僅影響加工精度，而且還影響加工效率。主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對位置的主要是主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對位置的熱變形熱變形 第五節(jié)第五節(jié) 加工誤差的統(tǒng)計分析加工誤差的統(tǒng)計分析 前幾節(jié)就影響加工精度的各種主要因素，從前幾節(jié)就影響加工精度的各種主要因素，從單因素的角度進行了詳細分析，并提出了一些保單因素的角度進行了詳細分析，并提出了一些保證加工精度的措施。但在實際生產(chǎn)中，一個工序證加工精度的措施。但在實際生產(chǎn)中，一個工序加工完成后，工件的

59、加工精度是一系列工藝因素加工完成后，工件的加工精度是一系列工藝因素綜合作用的結(jié)果，各種因素產(chǎn)生的加工誤差可能綜合作用的結(jié)果，各種因素產(chǎn)生的加工誤差可能相互迭加，也可能相互補償或抵消，而且各種誤相互迭加，也可能相互補償或抵消，而且各種誤差的表現(xiàn)性質(zhì)在很大程度上帶有一定的隨機性。差的表現(xiàn)性質(zhì)在很大程度上帶有一定的隨機性。 實際上，影響加工精度的因素是錯綜復(fù)雜的，實際上，影響加工精度的因素是錯綜復(fù)雜的，需要用概率理論和統(tǒng)計方法進行分析和處理，進需要用概率理論和統(tǒng)計方法進行分析和處理，進而提出控制和解決加工精度問題的工藝措施。而提出控制和解決加工精度問題的工藝措施。 雖然從表面上看影響加工誤差的因素似

60、乎沒有規(guī)雖然從表面上看影響加工誤差的因素似乎沒有規(guī)律，但是應(yīng)用概率理論和統(tǒng)計方法可以發(fā)現(xiàn)一批工件加律，但是應(yīng)用概率理論和統(tǒng)計方法可以發(fā)現(xiàn)一批工件加工誤差的總體規(guī)律，從而查出產(chǎn)生誤差的根源，在工藝工誤差的總體規(guī)律，從而查出產(chǎn)生誤差的根源，在工藝上采取措施予以控制。上采取措施予以控制。一、一、 加工誤差的性質(zhì)加工誤差的性質(zhì) 根據(jù)加工一批工件所出現(xiàn)的誤差規(guī)律來看，加工根據(jù)加工一批工件所出現(xiàn)的誤差規(guī)律來看，加工誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩類。誤差可分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩類。（一）系統(tǒng)誤差（一）系統(tǒng)誤差 在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向在順序加工一批工件中，其加工誤差的大小和方向都保持不