工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響

5.3.3工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響如果將工藝系統(tǒng)視為線(xiàn)性系統(tǒng)，工藝系統(tǒng)在受力情況下的總變形yxt是各個(gè)組成部分變形的疊加。yxt=yjc（機(jī)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(diǎn)位置的變化(所引起工件的誤差)(1)機(jī)床變形受力狀況抽象以后：1)車(chē)床頭架ytjyxywz010’1AC020’2ExPyP1P2L2)車(chē)床尾架3)刀架變形車(chē)床頭架，車(chē)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(jī)床變形為：將車(chē)床頭架，車(chē)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(fù)映規(guī)律)在加工過(guò)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(chē)削一個(gè)有圓度誤差的毛坯，將刀尖調(diào)整到要求的尺寸(圖中虛線(xiàn)圓)，在工件每一轉(zhuǎn)過(guò)程中，切深發(fā)生變化，當(dāng)車(chē)刀切至毛坯橢圓長(zhǎng)軸時(shí)為最大切深ap1，切至橢圓短軸時(shí)為最小切深ap2，其余在橢圓長(zhǎng)、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(jī)床的相應(yīng)變形為y1和y2，這樣就使毛坯的圓度誤差復(fù)映到加工后的工件表面。這種現(xiàn)象稱(chēng)為“誤差復(fù)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(fù)映系數(shù)：△工=ε△坯，ε的數(shù)量級(jí)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(shuō)明了“誤差復(fù)映”的規(guī)律。當(dāng)一次走刀不能滿(mǎn)足精度要求時(shí)，必須進(jìn)行第二次走刀。當(dāng)加工過(guò)程分成多次走刀進(jìn)行時(shí)，每次走刀的復(fù)映系數(shù)為ε1、ε2、ε3……，則總的復(fù)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(fù)映的本質(zhì)問(wèn)題是系統(tǒng)的剛度問(wèn)題。余量不均-切削力變化-復(fù)映成加工誤差。（2）復(fù)映系數(shù)ε遠(yuǎn)小于1，所以在一般車(chē)削時(shí)，只有在粗加工時(shí)用誤差復(fù)映規(guī)律估算加工誤差才有實(shí)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(duì)毛坯誤差或前工序的尺寸公差進(jìn)行控制。3、傳動(dòng)動(dòng)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(dòng)力引引起的加加工誤差差例如單爪爪傳動(dòng)的的撥盤(pán)裝裝置（雞雞心夾）），在高高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，不不平衡的的質(zhì)量會(huì)會(huì)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(dòng)。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(jī)機(jī)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(guó)國(guó)科學(xué)家家艾雷計(jì)計(jì)算出來(lái)來(lái)的。H0.577L(3)夾夾緊變形形引起的的誤差當(dāng)工件的的剛性較較差時(shí)，，由于加加緊的方方法不當(dāng)當(dāng)，也會(huì)會(huì)引起工工件的形形狀誤差差。例三爪卡卡盤(pán)夾持持薄壁套套：在夾持點(diǎn)點(diǎn)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(duì)對(duì)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(qiáng)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(shí)不易易變形、、不產(chǎn)生生振動(dòng)，，且?jiàn)A緊緊后不改改變工件件的原有有定位。。夾具的剛剛度對(duì)于于工件加加工精度度的影響響，比機(jī)機(jī)床上某某些離開(kāi)開(kāi)切削區(qū)區(qū)較遠(yuǎn)的的部件來(lái)來(lái)說(shuō)更為為直接。。一般的的專(zhuān)用夾夾具都是是根據(jù)某某種零件件某一工工序設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)計(jì)制造。。對(duì)于組組合夾具具，因系系采用通通用的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(guò)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(yùn)動(dòng)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(duì)加加工精度度具有更更大影響響。近年年來(lái)，數(shù)數(shù)控機(jī)床床的發(fā)展展，機(jī)床床無(wú)人操操作，工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的熱變變形對(duì)加加工精度度的影響響不可能能再由操操作者進(jìn)進(jìn)行調(diào)整整補(bǔ)償。。有關(guān)熱熱變形問(wèn)問(wèn)題的研研究就顯顯得更為為重要。。根據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)研究究的資料料來(lái)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(chē)車(chē)削加工工，因?yàn)闉榈毒呤苁軣嵘扉L(zhǎng)長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)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(lèi)類(lèi)，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(dòng)機(jī)軸承齒輪絲桿離合器滑動(dòng)導(dǎo)軌面液壓裝置潤(rùn)滑油液壓驅(qū)動(dòng)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(dòng)熱風(fēng)冷風(fēng)地?zé)?/p>

熱輻射日光照明暖氣設(shè)備人體5.4.2機(jī)機(jī)床熱熱變形對(duì)對(duì)加工精精度的影影響1、車(chē)床床主軸抬抬高。8小時(shí)可可以抬高高13μμm。（（CW6140）室溫初始熱平衡階階段降溫3—10小時(shí)10—30小時(shí)時(shí)2、刨床床6小時(shí)時(shí)可以抬抬高0.2—0.3mm(B650)3、磨床床上表面面熱伸長(zhǎng)長(zhǎng)使砂輪輪離開(kāi)工工件。6小時(shí)后后0.05mm5.4.3刀刀具熱熱變形對(duì)對(duì)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(chē)刀刀的刀刃刃部分溫溫度可達(dá)達(dá)700—800oC。一般刀具具熱變形形量可達(dá)達(dá)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(bǔ)補(bǔ)償。5.4.4工工件的的熱變形形對(duì)加工工精度的的影響工件的熱熱變形有有兩種情情況：對(duì)稱(chēng)受熱熱。如如車(chē)車(chē)、鏜、、磨等加加工方法法不對(duì)稱(chēng)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(chǎng))，工件件的熱變變形，可可按下式式計(jì)算：：△L=αL△t毫毫米式中αα--工件材材料的線(xiàn)線(xiàn)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(duì)稱(chēng)稱(chēng)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(duì)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?chē)h(huán)環(huán)境溫溫度變變化也也會(huì)引引起熱熱變形形。車(chē)車(chē)間的的溫度度一晝晝夜變變化可可達(dá)10ooC左左右，，這不不僅影影響機(jī)機(jī)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(cè)測(cè)量精精度。。用精密密機(jī)床床進(jìn)行行精密密加工工和精精密成成品的的裝配配，均均應(yīng)在在恒溫溫車(chē)間間進(jìn)行行5.4.6熱熱變變形的的控制制措施施熱源-------導(dǎo)路路------受體體1.減減小發(fā)發(fā)熱和和隔熱熱。2.強(qiáng)強(qiáng)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(shí)際際中，，影響響加工工精度度的因因素往往往是是錯(cuò)綜綜復(fù)雜雜的，，有時(shí)時(shí)很難難用單單因素素的估估算方方法來(lái)來(lái)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(jì)方方法來(lái)來(lái)找出出解決決問(wèn)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(duì)于某某一具具體的的誤差差來(lái)說(shuō)說(shuō)，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(yīng)根根據(jù)實(shí)實(shí)際情情形來(lái)來(lái)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(xiàng)項(xiàng)加工工誤差差的總總和還還可用用以下下方法法進(jìn)行行數(shù)學(xué)學(xué)計(jì)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(xiàng)誤誤差有有正、、負(fù)符符號(hào)(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(jī)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(jī)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(jī)床床所引引起的的誤差差皆為為隨機(jī)機(jī)性誤誤差。。3、系系統(tǒng)性性誤差差和隨隨機(jī)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(duì)于平平面加加工，，加工工總誤誤差按按下式式計(jì)算算對(duì)于內(nèi)內(nèi)、外外圓表表面和和對(duì)稱(chēng)稱(chēng)的平平面，，加工工總誤誤差按按下式式計(jì)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(jī)機(jī)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(jī)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(jì)方方法在生產(chǎn)產(chǎn)實(shí)際際中，，常用用統(tǒng)計(jì)計(jì)方法法來(lái)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(xiàn)法法和點(diǎn)點(diǎn)圖法法。1、分分布曲曲線(xiàn)法法在一般般情形形下，，在機(jī)機(jī)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(xiàn)線(xiàn)是符符合正正態(tài)分分布曲曲線(xiàn)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(xiàn)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(duì)對(duì)值越越小的的誤差差出現(xiàn)現(xiàn)的概概率越越大；；絕對(duì)對(duì)值越越大的的誤差差出現(xiàn)現(xiàn)的概概率越越小。。2）對(duì)對(duì)稱(chēng)：：絕對(duì)對(duì)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(huì)會(huì)超過(guò)過(guò)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(shí)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(shí)別兩個(gè)單峰疊加加，兩批零件件。各自純?yōu)榕既蝗灰蛩?。但這這兩次之間都都有系統(tǒng)統(tǒng)誤差。平頂有一占優(yōu)勢(shì)的的系統(tǒng)誤差（（此系統(tǒng)一定定是線(xiàn)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(shí)別孤島條件突變，錯(cuò)錯(cuò)誤讀數(shù)，測(cè)測(cè)量錯(cuò)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(fù)的的廢品)結(jié)束9、靜靜夜夜四四無(wú)無(wú)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(shù)樹(shù)，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。13:09:2213:09:2213:0912/29/20221:09:22PM11、以我獨(dú)沈沈久，愧君君相見(jiàn)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(jiàn)翻翻疑夢(mèng)，，相悲各各問(wèn)年。。。12月-2212月-2213:09:2213:09:22December29,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)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(dòng)出成果果，工作出財(cái)財(cái)富。。2022/12/2913:09:2213:09:2229December202217、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時(shí)時(shí)，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點(diǎn)的的射線(xiàn)線(xiàn)向前前。。。1:09:22下下午1:09下下午午13:09:2212月月-229、沒(méi)有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)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(méi)有。。。13:09:2213:09:2213:0912/29/20221:09:22PM11、成成功功就就是是日日復(fù)復(fù)一一日日那那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)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(duì)對(duì)圓滿(mǎn)滿(mǎn)，留留一份份不足足，可可得無(wú)無(wú)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(jiān)強(qiáng)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(mén)門(mén)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(shí)，，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(lái)秋。。。1:09