工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響

5.3.3工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響如果將工藝系統(tǒng)視為線性系統(tǒng)，工藝系統(tǒng)在受力情況下的總變形yxt是各個組成部分變形的疊加。yxt=yjc（機床變形量）+ydj（刀架變形量）+yjj（夾具變形量）+yg（工件變形量）工藝系統(tǒng)的剛度：m1、受力點位置的變化(所引起工件的誤差)(1)機床變形受力狀況抽象以后：1)車床頭架ytjyxywz010’1AC020’2ExPyP1P2L2)車床尾架3)刀架變形車床頭架，車床尾架，刀架在x處的總變形為：由相似三角形得：從中解出：得到頭架和尾座在x處的變形則機床變形為：將車床頭架，車床尾架，刀架變形代入上式：（2）工件的變形(3)工藝系統(tǒng)總變形(4)工件在頂尖上加工后的單邊變形(5)工件誤差=2yxt2.工件毛坯加工余量和材料硬度的變化(誤差復映規(guī)律)在加工過程中，由于工件毛坯加工余量或材料硬度的變化，引起切削力和工藝系統(tǒng)受力變形的變化，因而產(chǎn)生工件的誤差。車削一個有圓度誤差的毛坯，將刀尖調(diào)整到要求的尺寸(圖中虛線圓)，在工件每一轉(zhuǎn)過程中，切深發(fā)生變化，當車刀切至毛坯橢圓長軸時為最大切深ap1，切至橢圓短軸時為最小切深ap2，其余在橢圓長、短軸之間切削，切深介于ap1與ap2之間。因此，切削力Py，也隨切深ap的變化而變化，由Pymax變到Pymin，引起工藝系統(tǒng)中機床的相應變形為y1和y2，這樣就使毛坯的圓度誤差復映到加工后的工件表面。這種現(xiàn)象稱為“誤差復映”。毛坯上的最大誤差為△坯＝apl—ap2，工件上的最大誤差為△工＝y(tǒng)l—y2設(shè)有誤差復映系數(shù)：△工=ε△坯，ε的數(shù)量級此式表示了加工后工件誤差與毛坯誤差之間的比例關(guān)系，說明了“誤差復映”的規(guī)律。當一次走刀不能滿足精度要求時，必須進行第二次走刀。當加工過程分成多次走刀進行時，每次走刀的復映系數(shù)為ε1、ε2、ε3……，則總的復映系數(shù)：ε=ε1×ε2×ε3×--------λ-系數(shù)，一般為0.4Cp-反映工件材料和刀具角度的系數(shù)kxt-系統(tǒng)剛度結(jié)論：（1）誤差復映的本質(zhì)問題是系統(tǒng)的剛度問題。余量不均-切削力變化-復映成加工誤差。（2）復映系數(shù)ε遠小于1，所以在一般車削時，只有在粗加工時用誤差復映規(guī)律估算加工誤差才有實際的意義。（3）原始誤差必須多次加工才能消除。但一般2---3次就行。（4）在批量生產(chǎn)中，對毛坯誤差或前工序的尺寸公差進行控制。3、傳動動力、慣慣性力、、重力和和其它作作用力的的變化（1）由由于慣性性力和傳傳動力引引起的加加工誤差差例如單爪爪傳動的的撥盤裝裝置（雞雞心夾）），在高高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時，不不平衡的的質(zhì)量會會產(chǎn)生周周期性的的離心力力，引起起主軸及及工件振振動。1)工件件產(chǎn)生的的變形2)工件件在半徑徑方向產(chǎn)產(chǎn)生的加加工誤差差（2）機機床部件件和工件件本身的的重量引引起的加加工誤差差1)垂直直部件：：縮短值值γ是比重重；H是是垂放尺尺寸。2）水平平部件：：0.577L是美國國科學家家艾雷計計算出來來的。H0.577L(3)夾夾緊變形形引起的的誤差當工件的的剛性較較差時，，由于加加緊的方方法不當當，也會會引起工工件的形形狀誤差差。例三爪卡卡盤夾持持薄壁套套：在夾持點點a處和和b處的的變形分分別為：：P---夾緊力力；R---套套筒的平平均半徑徑。4、夾具具剛度對對加工精精度的影影響由于工件件直接安安裝在夾夾具中，，要求夾夾具體等等構(gòu)件具具有足夠夠的強度度和剛度度，使其其在承受受夾緊力力和切削削力作用用時不易易變形、、不產(chǎn)生生振動，，且夾緊緊后不改改變工件件的原有有定位。。夾具的剛剛度對于于工件加加工精度度的影響響，比機機床上某某些離開開切削區(qū)區(qū)較遠的的部件來來說更為為直接。。一般的的專用夾夾具都是是根據(jù)某某種零件件某一工工序設(shè)計計的，如如果剛度度不足而而影響精精度，就就必須修修改或重重行設(shè)計計制造。。對于組組合夾具具，因系系采用通通用的標標準化元元件組合合而成，，因此必必須注意意從保證證足夠剛剛度的角角度出發(fā)發(fā)選擇組組合的方方案。5.3.4減減小工工藝系統(tǒng)統(tǒng)受力變變形和提提高工藝藝系統(tǒng)剛剛度的措措施1、增加加機床的的床身以以及夾具具體等支支承零件件本身的的靜剛度度。(增增加截面面積，大大的慣性性矩)2、提高高接觸剛剛度。(提高表表面粗糙糙度和形形狀精度度的要求求)3、設(shè)置置輔助支支承，提提高部件件剛度。。4、采用用合理的的安裝方方法和加加工方法法。5.4工工藝藝系統(tǒng)熱熱變形產(chǎn)產(chǎn)生的誤誤差5.4.1概概述加工過程程中，工工藝系統(tǒng)統(tǒng)受各種種熱的影影響產(chǎn)生生溫度變變形，破破壞了刀刀具與工工件的正正確幾何何關(guān)系和和運動關(guān)關(guān)系，引引起加工工誤差。。在精密密加工中中，熱變變形對加加工精度度具有更更大影響響。近年年來，數(shù)數(shù)控機床床的發(fā)展展，機床床無人操操作，工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱變變形對加加工精度度的影響響不可能能再由操操作者進進行調(diào)整整補償。。有關(guān)熱熱變形問問題的研研究就顯顯得更為為重要。。根據(jù)實實驗研究究的資料料來看，，有些加加工方法法因熱變變形引起起的加工工誤差，，幾乎占占了總誤誤差的40—70%。。譬如車車削加工工，因為為刀具受受熱伸長長產(chǎn)生的的誤差占占了加工工誤差的的1／3～1／／2。熱變形影影響刀具具和工件件間的正正確幾何何關(guān)系和和運動關(guān)關(guān)系。工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱源源工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱源源可分為為兩大類類，即內(nèi)內(nèi)部熱源源和外部部熱源。。內(nèi)部熱源源外部熱源源

熱源

摩擦熱電動機軸承齒輪絲桿離合器滑動導軌面液壓裝置潤滑油液壓驅(qū)動油

切削熱工件刀具切屑切削液

環(huán)境溫度氣溫變化室溫劇變局部室溫差空氣流動熱風冷風地熱

熱輻射日光照明暖氣設(shè)備人體5.4.2機機床熱熱變形對對加工精精度的影影響1、車床床主軸抬抬高。8小時可可以抬高高13μμm。（（CW6140）室溫初始熱平衡階階段降溫3—10小時10—30小時時2、刨床床6小時時可以抬抬高0.2—0.3mm(B650)3、磨床床上表面面熱伸長長使砂輪輪離開工工件。6小時后后0.05mm5.4.3刀刀具熱熱變形對對加工精精度的影影響刀具熱變變形的熱熱源主要要是切削削熱，雖雖然切削削熱大部部分遺留留在切屑屑中，傳傳給刀具具的部分分占總熱熱量很小小的百分分比。但但因刀體體小，熱熱慣性小小，刀具具的工作作表面通通常被加加熱到很很高的溫溫度。例例如高速速鋼車刀刀的刀刃刃部分溫溫度可達達700—800oC。一般刀具具熱變形形量可達達0.03～0.05毫米。。刀具熱變變形在一一定程度度上與刀刀具磨損損互相補補償。5.4.4工工件的的熱變形形對加工工精度的的影響工件的熱熱變形有有兩種情情況：對稱受熱熱。如如車車、鏜、、磨等加加工方法法不對稱受受熱。例例如平平面的刨刨、銑、、磨等工工序在均勻、、連續(xù)受受熱的情情況下(即有穩(wěn)穩(wěn)定的溫溫度場)，工件件的熱變變形，可可按下式式計算：：△L=αL△t毫毫米式中αα--工件材材料的線線膨脹系系數(shù)(鋼鋼α—1.17×10-5／／oC，，鑄鐵αα—1××10-5／ooC)；；△t—工工件溫升升；L—熱變變形方向向的工件件尺寸。。不對稱稱受熱熱加工中中加加工工后5.4.5環(huán)環(huán)境境溫度度對加加工精精度的的影響響除了工工系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)部部發(fā)熱熱引起起熱變變形外外，周周圍環(huán)環(huán)境溫溫度變變化也也會引引起熱熱變形形。車車間的的溫度度一晝晝夜變變化可可達10ooC左左右，，這不不僅影影響機機床本本身的的幾何何精度度，而而且直直接影影響工工件的的加工工和測測量精精度。。用精密密機床床進行行精密密加工工和精精密成成品的的裝配配，均均應在在恒溫溫車間間進行行5.4.6熱熱變變形的的控制制措施施熱源-------導路路------受體體1.減減小發(fā)發(fā)熱和和隔熱熱。2.強強制冷冷卻，，控制制溫升升，使使溫度度均衡衡。3.加加快升升溫，，保持持熱平平衡。。4.控控制環(huán)環(huán)境溫溫度。。5.5加加工工誤差差分析析在生產(chǎn)產(chǎn)實際際中，，影響響加工工精度度的因因素往往往是是錯綜綜復雜雜的，，有時時很難難用單單因素素的估估算方方法來來分析析其因因果關(guān)關(guān)系，，而要要用數(shù)數(shù)理統(tǒng)統(tǒng)計方方法來來找出出解決決問題題的途途徑。。5.5.1系系統(tǒng)統(tǒng)誤差差與偶偶然誤誤差的的概念念各種單單因素素的加加工誤誤差，，按其其性質(zhì)質(zhì)的不不同可可分為為系統(tǒng)統(tǒng)誤差差與偶偶然誤誤差。。數(shù)值-----確定定----常值值系統(tǒng)統(tǒng)誤差差例：定定尺寸寸刀具具加工工工件系統(tǒng)誤誤差變變化化規(guī)律律----已知知---規(guī)規(guī)律性性變化化的系系統(tǒng)誤誤差例：正常磨磨損段段的刀刀具磨磨損；；工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱熱變形形誤差數(shù)數(shù)值----不不確定定偶然誤誤差變化規(guī)規(guī)律----尚尚未我我們所所知對于某某一具具體的的誤差差來說說，它它究竟竟是屬屬于系系統(tǒng)誤誤差還還是偶偶然誤誤差，，應根根據(jù)實實際情情形來來決定定。5.5.2加加工工誤差差的綜綜合各種因因素引引起的的單項項加工工誤差差的總總和還還可用用以下下方法法進行行數(shù)學學計算算：1、系系統(tǒng)性性誤差差用代代數(shù)法法相加加。各因素素引起起的單單項誤誤差有有正、、負符符號(使工工件尺尺寸增增大或或減小小)，，可以以相互互抵消消。例：加加工方方法本本身的的理論論誤差差，刀刀具磨磨損引引起的的誤差差，刀刀具熱熱變形形引起起的誤誤差，，以及及機床床本身身幾何何形狀狀的誤誤差等等皆為為系統(tǒng)統(tǒng)性誤誤差。。2、隨隨機性性誤差差用平平方和和根法法合成成。例：工工藝系系統(tǒng)彈彈性變變形引引起的的誤差差，安安裝工工件所所引起起的誤誤差，，以及及調(diào)整整機床床所引引起的的誤差差皆為為隨機機性誤誤差。。3、系系統(tǒng)性性誤差差和隨隨機性性誤差差相加加則用用算術(shù)術(shù)法加工總總誤差差可用用下式式估算算：對于平平面加加工，，加工工總誤誤差按按下式式計算算對于內(nèi)內(nèi)、外外圓表表面和和對稱稱的平平面，，加工工總誤誤差按按下式式計算算上兩式式中△△db——工工藝系系統(tǒng)彈彈性變變形所所引起起的誤誤差；；△zj——工工件的的裝夾夾誤差差(包包括定定位誤誤差和和夾緊緊誤差差)；；△t——機機床調(diào)調(diào)整誤誤差；；△dm—刀具具尺寸寸磨損損；△r——工工藝系系統(tǒng)熱熱變形形引起起的誤誤差；；∑△xz——由由機床床誤差差等因因素引引起的的幾何何形狀狀誤差差的總總和。?！鱠m，△r，及∑∑△xz均為系系統(tǒng)誤誤差，，其余余為偶偶然誤誤差。。各系系統(tǒng)誤誤差按按代數(shù)數(shù)法相相加，，偶然然誤差差用平平方和和的平平方根根法相相加。。5.5.3分分析析加工工精度度的統(tǒng)統(tǒng)計方方法在生產(chǎn)產(chǎn)實際際中，，常用用統(tǒng)計計方法法來研研究加加工精精度。。主要要有兩兩種方方法，，即分分布曲曲線法法和點點圖法法。1、分分布曲曲線法法在一般般情形形下，，在機機床上上用調(diào)調(diào)整法法加工工一批批零件件所得得到的的尺寸寸分布布曲線線是符符合正正態(tài)分分布曲曲線的的。方程式式：，，若若取a=0，則則有：：，，若令，，則則有：：。。正態(tài)分分布曲曲線的的總面面積：：，，各各種不不同z值的的φ（（z））之值值，可可由表表中查查出。。（1））技術(shù)術(shù)特征征（（純純屬偶偶然因因素））（充充要特特征））1）單單峰中中凸：：絕對對值越越小的的誤差差出現(xiàn)現(xiàn)的概概率越越大；；絕對對值越越大的的誤差差出現(xiàn)現(xiàn)的概概率越越小。。2）對對稱：：絕對對值相相同的的誤差差，出出現(xiàn)的的概率率相同同。3）定定寬：：不會會超過過某一一范圍圍。6σ（2））主參參數(shù)1）集集結(jié)中中心：：算術(shù)術(shù)平均均值。。集結(jié)中中心最最好和和公差差帶分分布中中心重重合。。2）分分散范范圍：：6σσ，均均方差差（3））圖形形識別別偏移---調(diào)整整誤差差系系統(tǒng)統(tǒng)自身身精度度含有系統(tǒng)誤差差圖形識別兩個單峰疊加加，兩批零件件。各自純?yōu)榕既蝗灰蛩亍５@這兩次之間都都有系統(tǒng)統(tǒng)誤差。平頂有一占優(yōu)勢的的系統(tǒng)誤差（（此系統(tǒng)一定定是線性的））例如：刀具磨磨損，切屑堆堆積，操作疲疲勞，熱變形形。圖形識別孤島條件突變，錯錯誤讀數(shù)，測測量錯誤。偏向某一方向向試切法加工的的尺寸(心理理作用，避免免不可修復的的廢品)結(jié)束9、靜靜夜夜四四無無鄰鄰，，荒荒居居舊舊業(yè)業(yè)貧貧。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。13:09:2213:09:2213:0912/29/20221:09:22PM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2213:09:2213:09Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。13:09:2213:09:2213:09Thursday,December29,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2213:09:2213:09:22December29,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國見青青山。。29十二月月20221:09:22下午13:09:2212月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月221:09下下午12月-2213:09December29,202216、行動出成果果，工作出財財富。。2022/12/2913:09:2213:09:2229December202217、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時時，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點的的射線線向前前。。。1:09:22下下午1:09下下午午13:09:2212月月-229、沒有失失敗，只只有暫時時停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。13:09:2213:09:2213:0912/29/20221:09:22PM11、成成功功就就是是日日復復一一日日那那一一點點點點小小小小努努力力的的積積累累。。。。12月月-2213:09:2213:09Dec-2229-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。13:09:2213:09:2213:09Thursday,December29,202213、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。12月-2212月-2213:09:2213:09:22December29,202214、意志堅強的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。29十二月月20221:09:22下午13:09:2312月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月221:09下下午12月-2213:09December29,202216、少年年十五五二十十時，，步行行奪得得胡馬馬騎。。。2022/12/2913:09:2313:09:2329December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。1:09