影響加工精度的因素刀夾具

一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差

（二）刀具的幾何誤差

定尺寸刀具刀具尺寸精度直接影響工件尺寸精度

成形刀具刀具形狀精度直接影響工件形狀精度

一般刀具制造精度對(duì)工件加工精度無(wú)直接影響但若刀具幾何參數(shù)和形狀不適當(dāng)，將影響刀具的磨損和耐用度，直接影響工件的加工精度。刀具的誤差包括：刀具的制造誤差和刀具的磨損和刀具的安裝誤差。1.刀具的制造誤差12/30/20231初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段（二）刀具的幾何誤差2.刀具的磨損刀具的磨損階段12/30/20232（二）刀具的幾何誤差刀具的尺寸磨損NB在被加工表面的法線方向上測(cè)量

NB0—初期磨損量KNB—斜率，相對(duì)磨損表示每切削1000米路程刀具的尺寸磨損量，單位為μm/km刀具的尺寸磨損量可用下式計(jì)算12/30/20233選用新型耐磨刀具材料；合理選用刀具幾何參數(shù)和切削用量；正確刃磨刀具；正確采用冷卻潤(rùn)滑液等；采用補(bǔ)償裝置對(duì)刀具尺寸磨損進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。（二）刀具的幾何誤差

減少刀具的尺寸磨損的途徑12/30/202343.刀具的安裝誤差例如：精車螺紋表面時(shí)，若車刀安裝偏高、偏低或傾斜，也都會(huì)帶來(lái)螺紋面的形狀誤差。（二）刀具的幾何誤差

12/30/20235（三）夾具的幾何誤差

一、工藝系統(tǒng)的幾何誤差

內(nèi)容：工件的定位誤差、夾緊變形誤差、夾具的安裝誤差、分度誤差和夾具的磨損等。影響：主要影響工件被加工表面的位置精度，其次影響尺寸精度和形狀精度。12/30/202362、定位誤差的組成1）基準(zhǔn)不重合誤差△jb

其大小等于工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的變動(dòng)量。定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合所產(chǎn)生的定位誤差。2）定位副制造不準(zhǔn)確誤差△db其大小等于定位基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的變動(dòng)量。定位元件制造不準(zhǔn)確所產(chǎn)生的定位誤差。（三）夾具的幾何誤差

12/30/20239二、夾緊誤差工件或夾具剛度過(guò)低或夾緊力作用方向、作用點(diǎn)選擇不當(dāng)，都會(huì)使工件或夾具產(chǎn)生變形，造成加工誤差。（三）夾具的幾何誤差

12/30/20231012/30/202311

機(jī)械加工過(guò)程中，機(jī)床、刀具、夾具、工件所組成的工藝系統(tǒng)并非純粹剛體，在切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、重力、慣性力等外力作用下產(chǎn)生變形，從而破壞已經(jīng)調(diào)整好的刀具和工件之間的相對(duì)位置，產(chǎn)生加工誤差。例如細(xì)長(zhǎng)軸的車削，在切削力作用下使工件產(chǎn)生彎曲變形，車完后工件呈鼓形（兩頭小中間大）；磨削內(nèi)孔時(shí)，砂輪軸彈性變形，使工件內(nèi)孔出現(xiàn)錐度誤差。三、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

12/30/202312四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

12/30/202313四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差

(一)工藝系統(tǒng)剛度1.工藝系統(tǒng)剛度切削力和該力方向上所引起的刀具和工件間相對(duì)變形位移的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度k系（N/mm）。

k系=Fp/y12/30/202314工藝系統(tǒng)在某一位置受力作用產(chǎn)生的變形量等于工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)在此位置受該力作用產(chǎn)生的變形量的代數(shù)和，即

工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。

工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)剛度的倒數(shù)之和，即

(一)工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算12/30/202315機(jī)床剛度對(duì)加工精度的影響（二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響◆假設(shè)加工精度只受機(jī)床剛度變化的影響，且工件為絕對(duì)剛體。2.機(jī)床剛度12/30/202316++=

ymin尾座主軸刀架系kkFkF+=max尾座刀架系kFkFypppp由于工藝系統(tǒng)剛度隨刀架位置變化產(chǎn)生的加工誤差（二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響12/30/20231712/30/202318（二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響12/30/202319(一)工藝系統(tǒng)剛度機(jī)床靜剛度的測(cè)定（靜測(cè)定法）

機(jī)床剛度取決于其組成部件的剛度，并主要取決于薄弱部件的剛度，提高機(jī)床剛度要從提高弱剛度部件的剛度入手。

12/30/202320機(jī)床部件剛度分析(一)工藝系統(tǒng)剛度1）變形與載荷不成線性關(guān)系，變形非純粹的彈性變形；2）加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線，能量消耗于零件間摩擦力和接觸塑性變形所做的功；3）有殘余變形，反復(fù)加載卸載后殘余變形→0；4）部件實(shí)測(cè)剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)估算值小。圖中第一次加載時(shí)刀架的平均剛度值約為4.6×103N/mm，只相當(dāng)于一個(gè)30mm×30mm×200mm的鑄鐵懸臂梁的剛度。12/30/2023213.工件變形引起的加工誤差

工藝系統(tǒng)剛度在工件全長(zhǎng)上的差別越大，則工件在軸截面內(nèi)的幾何形狀誤差也越大。

當(dāng)?shù)都馓幱诠ぜ虚g位置時(shí)，工件的剛度最小，變形最大。（二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響12/30/20232212/30/2023234.由于切削力變化引起的誤差（二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響ap1y1ap2y2毛坯外形工件外形誤差復(fù)映現(xiàn)象：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)生工件的尺寸誤差和形狀誤差。誤差復(fù)映系數(shù)由于毛坯存在圓度誤差△毛＝ap1-ap2，因而引起了工件的圓度誤差△工＝y(tǒng)1-y2，△毛愈大，△工愈大，△工與△毛之比值ε稱為誤差復(fù)映系數(shù)，它是誤差復(fù)映程度的度量。12/30/202324ε與k系成反比；這表明工藝系統(tǒng)剛度愈大，誤差復(fù)映系數(shù)愈小，加工后復(fù)映到工件上的誤差值就愈小。

（二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響12/30/202325

……

由于y<ap，所以，因此，經(jīng)過(guò)n次走刀后，誤差復(fù)映系數(shù)降到很小的數(shù)值，加工誤差也就降到允許的范圍內(nèi)。多次切削總的復(fù)映系數(shù)

4．由于切削力變化引起的誤差（二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響12/30/20232612/30/202327例：一個(gè)工藝系統(tǒng)，其誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本工序前的圓度誤差0.5mm，為保證本工序0.01mm的形狀精度，本工序最少走刀幾次？

（二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響解：0.5×(0.25)n≤0.01解得n=3

12/30/2023285.傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力對(duì)加工精度的影響（1）由傳動(dòng)力引起的誤差在車床或磨床上加工軸類零件時(shí)，常用單爪撥盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)力在撥盤的每一轉(zhuǎn)中經(jīng)常改變方向，其在y向的分力有時(shí)和切削力同向，有時(shí)相反，造成圓度誤差。

5.傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力對(duì)加工精度的影響12/30/202329(2)重力引起的加工誤差

在工藝系統(tǒng)中，由于零部件的自重也會(huì)產(chǎn)生變形。如龍門銑床、龍門刨床刀架橫粱的變形，銑鏜床鏜桿伸長(zhǎng)而下垂變形等，都會(huì)造成加工誤差。

5.傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力對(duì)加工精度的影響12/30/202330(3)慣性力引起的加工誤差

在高速切削時(shí)，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(huì)產(chǎn)生離心力。離心力在工件的每一轉(zhuǎn)中不斷變更方向，當(dāng)不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時(shí)，車床主軸軸頸和軸套內(nèi)孔表面的接觸點(diǎn)就會(huì)不停地變化，軸套孔的圓度誤差將傳給工件的回轉(zhuǎn)軸心。其規(guī)律與單爪撥盤傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)力的影響相似。如圖示為車削一個(gè)不平衡工件時(shí)的情況。

5.傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力對(duì)加工精度的影響12/30/202331工件質(zhì)量中心距理想回轉(zhuǎn)中心距離為ρ，當(dāng)離心力Q正好與切削力Py反向時(shí)，把工件推向刀具，工件中心o’偏離理想中心o，增加了實(shí)際切深。工件回轉(zhuǎn)180°后，離心力Q正好與切削力Py同向，把工件推離刀具，工件中心又變到o”點(diǎn)，減小了實(shí)際切深，從而產(chǎn)生工件的圓度誤差和相互位置誤差。12/30/202332(4)夾緊力引起的加工誤差被加工工件在裝夾過(guò)程中，由于剛度較低或著力點(diǎn)不當(dāng)，都會(huì)引起工件的變形，造成加工誤差。特別是薄壁套、薄板等零件，易于產(chǎn)生加工誤差。

5.傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力對(duì)加工精度的影響12/30/202333

5.傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力對(duì)加工精度的影響12/30/202334（二）工藝系統(tǒng)剛度的實(shí)驗(yàn)測(cè)定12/30/202335（三）減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑(1)設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備時(shí)應(yīng)切實(shí)保證關(guān)鍵零部件的剛度在機(jī)床和夾具中應(yīng)保證支承件（如床身、立柱、橫梁、夾具體等）、主軸部件和傳動(dòng)件有足夠的剛度。(2)提高接觸剛度提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。減少組成件數(shù)，提高接觸面的表面質(zhì)量，均可減少接觸變形，提高接觸剛度。提高工藝系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度，能取得事半功倍的效果。1.提高工藝系統(tǒng)剛度2．減小切削力及其變化

(3)采用合理的裝夾方式和加工方法提高工件的裝夾剛度，應(yīng)從定位和夾緊兩個(gè)方面采取措施。12/30/202336工藝系統(tǒng)在切削力、傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力以及重力的作用下，產(chǎn)生相應(yīng)的變形和振動(dòng)，將會(huì)破壞刀具和工件之間的成形運(yùn)動(dòng)的位置關(guān)系和速度關(guān)系，影響切削運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，從而產(chǎn)生各種加工誤差和表面粗糙度。1．切削過(guò)程中受力點(diǎn)位置變化引起的加工誤差。切削過(guò)程中，工藝系統(tǒng)的剛度隨切削力著力點(diǎn)位置的變化而變化，引起系統(tǒng)變形的差異，使零件產(chǎn)生加工誤差。（1）在兩頂尖車削粗而短的光軸時(shí)，由于工件剛度較大，在切削力作用下的變形，相對(duì)機(jī)床、夾具和刀具的變形要小得多，故可忽略不計(jì)。此時(shí)，工藝系統(tǒng)的總變形完全取決于機(jī)床頭、尾架（包括頂尖）和刀架（包括刀具）的變形。工件產(chǎn)生的誤差為雙曲線圓柱度誤差。（2）在兩頂尖間車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于工件細(xì)長(zhǎng)，剛度小，在切削力作用下，其變形大大超過(guò)機(jī)床、夾具和刀具的受力變形。因此，機(jī)床、夾具結(jié)合刀具承受力變形可忽略去不計(jì)，工藝系統(tǒng)的變形完全取決于工件的變形。工件產(chǎn)生腰鼓形園柱度誤差。2．切削力大小變化引起的加工誤差——誤差復(fù)映工件的毛坯外形雖然具有粗略的零件形狀，但它在尺寸、形狀以及表面層材料硬度上都有較大的誤差。毛坯的這些誤差在加工時(shí)使切削深度