4-機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制3.25

1、 生產(chǎn)任何一種機(jī)械產(chǎn)品，都要求在保證質(zhì)量的生產(chǎn)任何一種機(jī)械產(chǎn)品，都要求在保證質(zhì)量的前提下，做到高效率、低消耗。產(chǎn)品的質(zhì)量是第前提下，做到高效率、低消耗。產(chǎn)品的質(zhì)量是第一位的，沒有質(zhì)量，高效率、低成本就失去了意一位的，沒有質(zhì)量，高效率、低成本就失去了意義義 產(chǎn)品質(zhì)量是指用戶對(duì)產(chǎn)品的滿意程度。產(chǎn)品質(zhì)量是指用戶對(duì)產(chǎn)品的滿意程度。有三層含意：一是產(chǎn)品的有三層含意：一是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量；二是產(chǎn)品的；二是產(chǎn)品的制造質(zhì)量制造質(zhì)量；三是；三是服務(wù)服務(wù)。第四章第四章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制制造質(zhì)量，它主要指產(chǎn)品的制造與設(shè)計(jì)的符合程度。設(shè)計(jì)質(zhì)量，主要反映所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，與用戶 (顧客)

2、的期望之間的符合程度。服務(wù)主要包括售前的服務(wù)，售后的培訓(xùn)、維修、安裝等。 零件的機(jī)械制造質(zhì)量包括機(jī)械加工精度和零件表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。零件的機(jī)械加工精度包括尺寸誤差、幾何形狀誤差和位置誤差。幾何形狀誤差又可分為宏觀幾何形狀誤差、波度和微觀幾何形狀誤差。零件表面質(zhì)量主要是指表面層材料的冷作硬化、金相組織的變化、殘余應(yīng)力。第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度1.1.加工精度與加工誤差加工精度與加工誤差 加工精度加工精度: : 指零件經(jīng)機(jī)械加工后指零件經(jīng)機(jī)械加工后, , 其幾何參數(shù)其幾何參數(shù)( (尺寸、尺寸、形狀、表面相互位置形狀、表面相互位置) )的實(shí)際值與理想幾何參數(shù)的符合程度的實(shí)際值與理想幾何

3、參數(shù)的符合程度. . 零件的的加工精度包括零件的的加工精度包括: 尺寸精度、形狀精度和相互位尺寸精度、形狀精度和相互位置精度置精度, 三者之間是既有區(qū)別又有聯(lián)系的三者之間是既有區(qū)別又有聯(lián)系的. 通常通常, 形狀公差應(yīng)形狀公差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)限制在位置公差之內(nèi), 而位置誤差又要限制在尺寸公差之內(nèi)而位置誤差又要限制在尺寸公差之內(nèi). 當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)當(dāng)尺寸精度要求高時(shí), 相應(yīng)的位置、形狀精度也要求高相應(yīng)的位置、形狀精度也要求高. 有時(shí)有時(shí)形狀精度要求高時(shí)形狀精度要求高時(shí), 相應(yīng)的位置精度和尺寸精度有相應(yīng)的位置精度和尺寸精度有時(shí)不一定要求高時(shí)不一定要求高, 這要根據(jù)零件的功能要求來決定這要根據(jù)零

4、件的功能要求來決定. 一一. .概述概述 加工誤差加工誤差: 指零件經(jīng)機(jī)械加工后指零件經(jīng)機(jī)械加工后, 其幾何參數(shù)其幾何參數(shù)(尺寸、形狀、表面相互質(zhì)量尺寸、形狀、表面相互質(zhì)量)的實(shí)際值與理想幾的實(shí)際值與理想幾何參數(shù)的符合程度何參數(shù)的符合程度. 加工精度和加工誤差是同一個(gè)問題的兩個(gè)說加工精度和加工誤差是同一個(gè)問題的兩個(gè)說法法, 加工精度以加工誤差的形式體現(xiàn)出來加工精度以加工誤差的形式體現(xiàn)出來, 加工加工精度高精度高, 加工誤差就低加工誤差就低 實(shí)際加工時(shí)不可能也沒有必要把零件做得與理想零實(shí)際加工時(shí)不可能也沒有必要把零件做得與理想零件完全一致，而總會(huì)有一定的偏差，即加工誤差。只要件完全一致，而總會(huì)有

5、一定的偏差，即加工誤差。只要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機(jī)器使用性能的要這些誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，即能滿足機(jī)器使用性能的要求。求。 就是通過試切、測(cè)量、調(diào)整、再試切就是通過試切、測(cè)量、調(diào)整、再試切, , , , 反復(fù)進(jìn)行到被加工尺寸達(dá)到要求為止的加工方法反復(fù)進(jìn)行到被加工尺寸達(dá)到要求為止的加工方法. . 這種方法的效率低這種方法的效率低, , 操作者的技術(shù)水平要求高操作者的技術(shù)水平要求高, , 主主要適用于單件、小批生產(chǎn)要適用于單件、小批生產(chǎn). . 3.3.獲得加工精度的方法獲得加工精度的方法 1 1）獲得尺寸精度的方法）獲得尺寸精度的方法 (1)(1)試切法試切法 先調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上

6、的相對(duì)位置先調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對(duì)位置, , 并并在一批零件的加工過程中保持這個(gè)位置不變?cè)谝慌慵募庸み^程中保持這個(gè)位置不變, , 以保以保證被加工尺寸的方法證被加工尺寸的方法. . 調(diào)整法廣泛用于各類半自動(dòng)、調(diào)整法廣泛用于各類半自動(dòng)、自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線上自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線上, , 適用于成批、大量的生產(chǎn)適用于成批、大量的生產(chǎn). . (2)(2)調(diào)整法調(diào)整法 用刀具的相應(yīng)尺寸來保證工件被加工部位尺寸用刀具的相應(yīng)尺寸來保證工件被加工部位尺寸的方法的方法, , 如鉸孔、拉孔和攻螺紋等如鉸孔、拉孔和攻螺紋等. . 這種方法的加這種方法的加工精度工精度, , 主要決定于刀具的制造、刃磨質(zhì)量和切削

7、主要決定于刀具的制造、刃磨質(zhì)量和切削用量用量. . 其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率較高其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率較高, , 但刀具制造較復(fù)雜但刀具制造較復(fù)雜, , 常用于孔、螺紋和成形表面的加工常用于孔、螺紋和成形表面的加工. . (3)(3)定尺寸刀具法定尺寸刀具法(4)(4)自動(dòng)控制法自動(dòng)控制法 這種方法是用度量裝置、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)這種方法是用度量裝置、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成加工過程的自動(dòng)循環(huán)成加工過程的自動(dòng)循環(huán), , 即自動(dòng)完成加工中的切削、即自動(dòng)完成加工中的切削、度量、補(bǔ)償調(diào)整等一系列的工作度量、補(bǔ)償調(diào)整等一系列的工作, , 當(dāng)工件達(dá)到要求的當(dāng)工件達(dá)到要求的尺寸時(shí)尺寸時(shí), , 機(jī)床自動(dòng)退刀機(jī)床自動(dòng)退刀, ,

8、 停止加工停止加工. . 成形刀具法成形刀具法: : 加工精度主要取決于刀刃的形加工精度主要取決于刀刃的形狀精度狀精度 軌跡法軌跡法: : 加工精度則與機(jī)床的精度關(guān)系密切加工精度則與機(jī)床的精度關(guān)系密切. . 例如例如, , 車削圓柱類零件時(shí)車削圓柱類零件時(shí), , 其圓度、圓柱度其圓度、圓柱度等形狀精度等形狀精度, , 主要決定于主軸的回轉(zhuǎn)精度、主要決定于主軸的回轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度以及主軸回轉(zhuǎn)軸心線與導(dǎo)軌導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度以及主軸回轉(zhuǎn)軸心線與導(dǎo)軌之間的相互位置精度之間的相互位置精度 展成法展成法: : 常用于各種齒輪加工常用于各種齒輪加工, , 其形狀精度其形狀精度與刀具精度以及機(jī)床傳動(dòng)精度有關(guān)

9、與刀具精度以及機(jī)床傳動(dòng)精度有關(guān)2 2）獲得形狀精度的方法）獲得形狀精度的方法3 3）獲得相互位置精度的方法）獲得相互位置精度的方法 零件的相互位置精度零件的相互位置精度, , 主要由機(jī)床精度、夾具精度主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來保證和工件的裝夾精度來保證. . 例如例如, , 在平面上鉆孔在平面上鉆孔, , 孔中孔中心線對(duì)平面的垂直度心線對(duì)平面的垂直度, , 取決于鉆頭進(jìn)給方向與工作臺(tái)或取決于鉆頭進(jìn)給方向與工作臺(tái)或夾具定位面的垂直度夾具定位面的垂直度. . 3） 位置精度的獲得方法位置精度的獲得方法（1）一次裝夾獲得法）一次裝夾獲得法 （2）多次裝夾獲得法）多次裝夾獲得法裝夾的方

10、式：裝夾的方式：直接找正裝夾、劃線找正裝夾、夾具裝夾。直接找正裝夾、劃線找正裝夾、夾具裝夾。4.4.原始誤差原始誤差 機(jī)械加工中零件的尺寸、形狀和相互位置誤差機(jī)械加工中零件的尺寸、形狀和相互位置誤差, , 主要主要是由于工件與刀具在切削運(yùn)動(dòng)中相互位置發(fā)生了變動(dòng)而造是由于工件與刀具在切削運(yùn)動(dòng)中相互位置發(fā)生了變動(dòng)而造成的成的. . 由于工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上由于工件和刀具安裝在夾具和機(jī)床上, , 因此因此, , 機(jī)床、機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)夾具、刀具和工件構(gòu)成了一個(gè)完整的工藝系統(tǒng). . 工藝系統(tǒng)中的種種誤差工藝系統(tǒng)中的種種誤差, , 是造成零件加工誤差的根源是造成零件

11、加工誤差的根源, , 故稱之為故稱之為原始誤差原始誤差. . 從大的方向可分為從大的方向可分為: : (1) (1)與工藝系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)的與工藝系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)的靜態(tài)誤差靜態(tài)誤差 (2) (2)與切削過程有關(guān)的與切削過程有關(guān)的動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差 加工中可能出現(xiàn)的原始誤差加工中可能出現(xiàn)的原始誤差, , 可列舉如下圖可列舉如下圖: : 原始誤差產(chǎn)生加工誤差的根源，它包括：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)床幾何誤差機(jī)床幾何誤差工藝系統(tǒng)幾何誤差

12、工藝系統(tǒng)幾何誤差原理誤差原理誤差調(diào)整誤差調(diào)整誤差測(cè)量誤差測(cè)量誤差定位誤差定位誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形工藝系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力變形刀具幾何誤差刀具幾何誤差?yuàn)A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原始誤差原始誤差加工前加工前加工中加工中加工后加工后原理誤差原理誤差調(diào)整誤差調(diào)整誤差?yuàn)A具誤差?yuàn)A具誤差工件裝夾誤差工件裝夾誤差機(jī)床誤差機(jī)床誤差刀具誤差刀具誤差工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)力變形工藝系統(tǒng)熱變形工藝系統(tǒng)熱變形刀具磨損刀具磨損內(nèi)應(yīng)力引起的變形內(nèi)應(yīng)力引起的變形測(cè)量誤差測(cè)量誤差4-2 4-2 原理誤差與工藝系統(tǒng)幾何誤差對(duì)原

13、理誤差與工藝系統(tǒng)幾何誤差對(duì)加工精度的加工精度的影響影響v一、原理誤差一、原理誤差v二、二、工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)機(jī)械加工精度的影響及其控制工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)機(jī)械加工精度的影響及其控制( (一）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)尺寸精度的影響及其控制一）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)尺寸精度的影響及其控制( (二）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)形狀精度的影響及其控制二）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)形狀精度的影響及其控制( (三）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)位置精度的影響及其控制三）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)位置精度的影響及其控制 原理誤差原理誤差是由于采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或刀是由于采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或刀刃形狀而產(chǎn)生的刃形狀而產(chǎn)生的. . 如如: : (1)(1)滾

14、切漸開線齒形就存在兩項(xiàng)原理誤差滾切漸開線齒形就存在兩項(xiàng)原理誤差: : 一一是為便于制造是為便于制造, , 用阿基米德基本蝸桿或法向直廓用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿基本蝸桿, , 來代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差；來代替漸開線基本蝸桿而產(chǎn)生的誤差；另一個(gè)是由于滾刀刀刃數(shù)有限另一個(gè)是由于滾刀刀刃數(shù)有限, , 而是由若干短線而是由若干短線組成的折線；模數(shù)銑刀分組組成的折線；模數(shù)銑刀分組, , (2) (2)又如在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時(shí)又如在加工正弦曲線的內(nèi)曲面時(shí), , 用曲柄用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來獲得近似的正弦曲線滑塊機(jī)構(gòu)來獲得近似的正弦曲線, , 也存在原理誤也存在原理誤差差. . (一)原理誤

15、差 理論上應(yīng)當(dāng)采用理想的加工原理理論上應(yīng)當(dāng)采用理想的加工原理, , 來獲得精來獲得精確的加工表面確的加工表面. . 會(huì)使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜會(huì)使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜, , 難以保證難以保證機(jī)床的剛度和精度機(jī)床的剛度和精度, , 或者使刀刃的輪廓不易制造或者使刀刃的輪廓不易制造或精度很低或精度很低. . 這樣不僅不能保證加工精度這樣不僅不能保證加工精度, , 甚至甚至還會(huì)降低加工效率還會(huì)降低加工效率. . 這時(shí)如采用近似的加工方法這時(shí)如采用近似的加工方法, , 因此因此, , 只要能把加工誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)只要能把加工誤差限制在規(guī)定的范圍內(nèi)( (一般一般, , 原理誤差應(yīng)小于工件公差值的原理誤差應(yīng)小于工

16、件公差值的10%10%15%), 15%), 可以采用近似的加工方法可以采用近似的加工方法. . ( (一一）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)尺寸精度的影響及其控制）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)尺寸精度的影響及其控制v1、尺寸測(cè)量精度、尺寸測(cè)量精度v2、微量進(jìn)給精度、微量進(jìn)給精度v3、微薄切削層的極限厚度、微薄切削層的極限厚度v4、工件的定位和刀具的調(diào)整精度、工件的定位和刀具的調(diào)整精度1、影響形狀精度的主要因素、影響形狀精度的主要因素( (二）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)形狀精度的影響及其控制二）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)形狀精度的影響及其控制*機(jī)床的幾何精度（成形運(yùn)動(dòng)法）各成形運(yùn)動(dòng)之間的相互位置關(guān)系精度成形運(yùn)動(dòng)本身精度各成形運(yùn)動(dòng)之間

17、的運(yùn)動(dòng)精度*成形刀具的制造安裝精度*加工表面形狀檢測(cè)精度（非成形運(yùn)動(dòng)法）2、機(jī)床導(dǎo)軌誤差、機(jī)床導(dǎo)軌誤差 機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床中確定某些主要部件相對(duì)位置的機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床中確定某些主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)，也是某些主要部件的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)，也是某些主要部件的運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)。 機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式機(jī)床導(dǎo)軌誤差的基本形式水平面內(nèi)的直線度水平面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度垂直面內(nèi)的直線度前后導(dǎo)軌的平行度前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）（扭曲） 現(xiàn)以臥式車床為例，說明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件現(xiàn)以臥式車床為例，說明導(dǎo)軌誤差是怎樣影響工件的加工精度的。的加工精度的。( (二）工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)形狀精度的影響及其控制二）工藝系統(tǒng)原始誤

18、差對(duì)形狀精度的影響及其控制（1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響 當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為當(dāng)導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為y時(shí)時(shí),引起工件在引起工件在半徑方向的誤差為（圖半徑方向的誤差為（圖49）：）： R=y 由此可見：床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，使工件由此可見：床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)如果有直線度誤差，使工件在縱向截面和橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差和尺寸誤差。在縱向截面和橫向截面內(nèi)分別產(chǎn)生形狀誤差和尺寸誤差。 當(dāng)導(dǎo)軌向后凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鞍形加工誤差；當(dāng)導(dǎo)軌向后凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鞍形加工誤差；當(dāng)導(dǎo)軌向前凸出時(shí)，工件上產(chǎn)生鼓形加工誤差。當(dāng)導(dǎo)軌向前凸出時(shí)，工件上

19、產(chǎn)生鼓形加工誤差。YYoDR水平面水平面導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度圖圖49 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差 床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差（圖床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)有直線度誤差（圖4-10），會(huì)引起會(huì)引起刀尖產(chǎn)生切向位移刀尖產(chǎn)生切向位移Z，造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差為：造成工件在半徑方向產(chǎn)生的誤差為： RZ2/d（2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響設(shè)：設(shè)：Z=Y=0.01mm ，R=50mm ， 則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差則由于法向原始誤差而產(chǎn)生的加工誤差 R= Y =0.01mm, 由于切向原始誤差產(chǎn)生的加工誤差由于切向原始誤差

20、產(chǎn)生的加工誤差 R Z2/d =0.000001mm 此值完全可以忽略不計(jì)。由于此值完全可以忽略不計(jì)。由于Z2數(shù)值很小，因此該誤差對(duì)數(shù)值很小，因此該誤差對(duì)工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。工件的尺寸精度和形狀精度影響甚小。 垂直平面垂直平面導(dǎo)軌垂直面直線度導(dǎo)軌垂直面直線度ZdRZ圖圖410 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差Rd/2 對(duì)平面磨床，龍門刨床對(duì)平面磨床，龍門刨床及銑床等，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)及銑床等，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差會(huì)引起工件相的直線度誤差會(huì)引起工件相對(duì)于砂輪（刀具）產(chǎn)生法向?qū)τ谏拜啠ǖ毒撸┊a(chǎn)生法向位移，其誤差將直接反映到位移，其誤差將直接反映到被加工工件上，造成

21、形狀誤被加工工件上，造成形狀誤差（圖差（圖7-117-11）。）。 原始誤差引起工件相對(duì)于刀具產(chǎn)生相對(duì)位移，若原始誤差引起工件相對(duì)于刀具產(chǎn)生相對(duì)位移，若產(chǎn)生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對(duì)加工產(chǎn)生在加工表面法向方向（誤差敏感方向），對(duì)加工精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向（誤差非精度有直接影響；產(chǎn)生在加工表面切向方向（誤差非敏感方向）敏感方向） ，可忽略不計(jì)。，可忽略不計(jì)。結(jié)論：結(jié)論： 圖圖 龍門刨床導(dǎo)軌垂直面龍門刨床導(dǎo)軌垂直面 內(nèi)直線度誤差內(nèi)直線度誤差 1刨刀刨刀 2工件工件 3工作臺(tái)工作臺(tái) 4床身導(dǎo)軌床身導(dǎo)軌（3）前后）前后導(dǎo)軌平行度誤差的影響導(dǎo)軌平行度誤差的影響 床身前后導(dǎo)軌有

22、平行度誤差（扭曲）床身前后導(dǎo)軌有平行度誤差（扭曲）時(shí)，會(huì)使車床溜板在沿床身移動(dòng)時(shí)發(fā)生時(shí)，會(huì)使車床溜板在沿床身移動(dòng)時(shí)發(fā)生偏斜，從而使刀尖相對(duì)工件產(chǎn)生偏移，偏斜，從而使刀尖相對(duì)工件產(chǎn)生偏移，使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐使工件產(chǎn)生形狀誤差（鼓形、鞍形、錐度）。度）。 從圖從圖4-114-11可知，車床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果可知，車床前后導(dǎo)軌扭曲的最終結(jié)果反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差反映在工件上，于是產(chǎn)生了加工誤差y y。從幾何從幾何關(guān)系中可得出：關(guān)系中可得出： yHyH/B/B 一般車床一般車床H2B/3H2B/3，外圓磨床外圓磨床HBHB，因此該項(xiàng)因此該項(xiàng)原始誤差對(duì)加工精度的影響很大。原

23、始誤差對(duì)加工精度的影響很大。圖圖411 車床導(dǎo)軌扭曲對(duì)工件形狀精度影響車床導(dǎo)軌扭曲對(duì)工件形狀精度影響2、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差、機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差（1）機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念）機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的概念 主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)其理想回轉(zhuǎn)軸線（一般用平均回轉(zhuǎn)軸線來代替）產(chǎn)生的偏移量?；剞D(zhuǎn)軸線來代替）產(chǎn)生的偏移量。主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式 軸向竄動(dòng)軸向竄動(dòng) 純徑向跳動(dòng)純徑向跳動(dòng) 純角度擺動(dòng)純角度擺動(dòng) 實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實(shí)際實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是上述三種形式誤差的合成。由于主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，

24、由上述三種運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的位回轉(zhuǎn)軸線在空間的位置是在不斷變化的，由上述三種運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的位移（即誤差）是一個(gè)瞬時(shí)值。移（即誤差）是一個(gè)瞬時(shí)值。常把主軸回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向跳動(dòng),軸向竄動(dòng)和角度擺動(dòng) 下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來下面以在鏜床上鏜孔、車床上車外圓為例來說明主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響。說明主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響。車間車間所有機(jī)床，我們分為：所有機(jī)床，我們分為： 工件回轉(zhuǎn)類工件回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類誤差敏感方向不變加工時(shí)誤差敏感方向和切削力方向隨主軸回轉(zhuǎn)而不斷變化（2）主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響）主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響主軸的

25、純徑向跳動(dòng)對(duì)車削和鏜削加工精度的影響鏜削加工：鏜刀回轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn)鏜削加工：鏜刀回轉(zhuǎn)，工件不轉(zhuǎn) 假設(shè)由于主軸的純徑向跳動(dòng)而使軸線在假設(shè)由于主軸的純徑向跳動(dòng)而使軸線在y y坐標(biāo)方向作簡(jiǎn)諧坐標(biāo)方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（圖運(yùn)動(dòng)（圖4-44-4），其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，簡(jiǎn)諧幅值為其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同，簡(jiǎn)諧幅值為A A； 則則: : Y Y = Acos = Acos （ tt） 且主軸中心偏移最大（等于且主軸中心偏移最大（等于A A）時(shí)，鏜刀尖正好通過水平時(shí)，鏜刀尖正好通過水平位置位置1 1處。處。 當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過一個(gè)當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)過一個(gè)角時(shí)（位置角時(shí)（位置11），刀尖軌跡的水平分），刀尖軌跡的水平分量和垂直分量分別計(jì)算得

26、：量和垂直分量分別計(jì)算得： y=Acos+Rcos=(A+R)cos y=Acos+Rcos=(A+R)cos Z=Rsin Z=Rsin將上兩式平方相加得將上兩式平方相加得: : y y2 2/(A+R)/(A+R)2 2+Z+Z2 2/R/R2 2=1=1 表明此時(shí)鏜出的孔為橢圓形。表明此時(shí)鏜出的孔為橢圓形。AAROm11，AcosO234ORsin(A+R）cos圖圖44 鏜孔時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響鏜孔時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響車床加工：工件回轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng)車床加工：工件回轉(zhuǎn)，刀具移動(dòng) 假設(shè)主軸軸線沿假設(shè)主軸軸線沿y軸作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（圖軸作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（圖4-5），在工件的在工件的1處（主

27、軸中心偏移最大之處）切出的半徑比在工件的處（主軸中心偏移最大之處）切出的半徑比在工件的2、4處切出的半徑小一個(gè)幅值處切出的半徑小一個(gè)幅值A(chǔ)；在工件的在工件的3處切出的半徑比處切出的半徑比在工件的在工件的2、4處切出的半徑大一個(gè)幅值處切出的半徑大一個(gè)幅值A(chǔ)。 這樣，上述四點(diǎn)工件的直徑都相等，其它各點(diǎn)直徑這樣，上述四點(diǎn)工件的直徑都相等，其它各點(diǎn)直徑誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個(gè)真圓。誤差也很小，所以車削出的工件表面接近于一個(gè)真圓。 Y2+Z2=R2+A2Sin2 由此可見，主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削加工工件的圓由此可見，主軸的純徑向跳動(dòng)對(duì)車削加工工件的圓度影響很小。度影響很小。圖圖45 車

28、削時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響車削時(shí)純徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響軸向竄動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響軸向竄動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響 主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓的加工精度沒有主軸的軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓的加工精度沒有影響，但加工端面時(shí)，會(huì)使加工的端面與內(nèi)外圓影響，但加工端面時(shí)，會(huì)使加工的端面與內(nèi)外圓軸線產(chǎn)生垂直度誤差。軸線產(chǎn)生垂直度誤差。 主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動(dòng)一次，使得切主軸每轉(zhuǎn)一周，要沿軸向竄動(dòng)一次，使得切出的端面產(chǎn)生平面度誤差（圖出的端面產(chǎn)生平面度誤差（圖4-6）。當(dāng)加工螺紋）。當(dāng)加工螺紋時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺距誤差。時(shí)，會(huì)產(chǎn)生螺距誤差。 圖圖46 主軸軸向竄動(dòng)對(duì)端面加工精度的影響主軸軸向竄動(dòng)對(duì)端面加工精

29、度的影響 車削加工時(shí)工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，但軸車削加工時(shí)工件每一橫截面內(nèi)的圓度誤差很小，但軸平面有圓柱度誤差（錐度）。平面有圓柱度誤差（錐度）。 車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體）車外圓：得到圓形工件，但產(chǎn)生圓柱度誤差（錐體） 車端面：產(chǎn)生平面度誤差車端面：產(chǎn)生平面度誤差 鏜孔時(shí)，由于主軸的純角度擺動(dòng)鏜孔時(shí)，由于主軸的純角度擺動(dòng) 使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與使得主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺(tái)導(dǎo)軌不平行，工作臺(tái)導(dǎo)軌不平行，使鏜出的孔呈橢圓形，使鏜出的孔呈橢圓形，如圖如圖4-7所示。所示。 角度擺動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響角度擺動(dòng)對(duì)車、鏜削加工精度的影響 主軸純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響，取決于不

30、同主軸純角度擺動(dòng)對(duì)加工精度的影響，取決于不同的加工內(nèi)容。的加工內(nèi)容。圖圖47 主軸純角度擺動(dòng)對(duì)鏜孔精度的影響主軸純角度擺動(dòng)對(duì)鏜孔精度的影響（3）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）提高主軸的軸承精度。）提高主軸的軸承精度。2）減少機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響。）減少機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響。3）對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊，以消除間隙。）對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊，以消除間隙。4）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承）提高主軸箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合的零件有關(guān)表面的加工精度。相配合的零件有關(guān)表面的加工精度。3、機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差、機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差 在車螺紋、插齒、滾齒等加工時(shí)，刀具

31、與工件之在車螺紋、插齒、滾齒等加工時(shí)，刀具與工件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求。要滿足這一要求，間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求。要滿足這一要求，機(jī)床內(nèi)聯(lián)機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈系傳動(dòng)鏈的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。（1）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差定義）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差定義 指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥酥競(jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藞?zhí)行元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤執(zhí)行元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。差。（2）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差描述）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差描述 傳動(dòng)鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。傳動(dòng)鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。它的大小它的大小對(duì)車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）對(duì)車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會(huì)影響分度精度，造成加工表面的形齒輪

32、等加工會(huì)影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。 例如，車螺紋時(shí)，要求主軸與傳動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定例如，車螺紋時(shí)，要求主軸與傳動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)速比恒定（圖示），即（圖示），即iTTiii iTzzzzzzzzS432186427531Z1Z2（3）驅(qū)動(dòng)絲杠誤差的產(chǎn)生）驅(qū)動(dòng)絲杠誤差的產(chǎn)生2112zzi1122i12 圖圖 車螺紋的傳動(dòng)誤差示意圖車螺紋的傳動(dòng)誤差示意圖S工件導(dǎo)程；工件導(dǎo)程；T絲杠導(dǎo)程；絲杠導(dǎo)程；Z1Z8各齒輪齒數(shù)各齒輪齒數(shù)若齒輪若齒輪Z1有轉(zhuǎn)角誤差有轉(zhuǎn)角誤差1，造成造成Z2的轉(zhuǎn)角誤差為：的轉(zhuǎn)角誤差為：12i121Z1 1 1n=i1n1

33、Z2 2 2n=i2n2Zn n nn=innn在任一時(shí)刻，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差反映到絲杠的總誤差為：在任一時(shí)刻，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差反映到絲杠的總誤差為：njjnjnnnni121傳到絲杠上的轉(zhuǎn)角誤差為傳到絲杠上的轉(zhuǎn)角誤差為1n，即：即：（3）減少傳動(dòng)鏈誤差的措施）減少傳動(dòng)鏈誤差的措施1）盡量縮短傳動(dòng)鏈。）盡量縮短傳動(dòng)鏈。 2）提高傳動(dòng)件的制造和安裝精度，尤其是末端）提高傳動(dòng)件的制造和安裝精度，尤其是末端零件的精度。零件的精度。 3）盡可能采用降速運(yùn)動(dòng)，且傳動(dòng)比最小的一級(jí)）盡可能采用降速運(yùn)動(dòng)，且傳動(dòng)比最小的一級(jí)傳動(dòng)件應(yīng)在最后。傳動(dòng)件應(yīng)在最后。 4）消除傳動(dòng)鏈中齒輪副的間隙。）消除傳動(dòng)鏈中齒輪副的間隙

34、。 5）采用誤差校正機(jī)構(gòu)）采用誤差校正機(jī)構(gòu)圖圖 絲杠加工誤差校正裝置絲杠加工誤差校正裝置1工件工件 2螺母螺母 3母絲杠母絲杠 4杠桿杠桿 5校正尺校正尺 6觸頭觸頭 7校正曲線校正曲線1、刀具、刀具 誤差誤差一般刀具一般刀具定尺寸刀具定尺寸刀具成形刀具成形刀具展成法刀具展成法刀具 如普通車刀、單刃如普通車刀、單刃鏜刀和面銑刀等）的制鏜刀和面銑刀等）的制造誤差對(duì)加工精度沒有造誤差對(duì)加工精度沒有直接影響，直接影響，但磨損后對(duì)但磨損后對(duì)工件尺寸或形狀精度有工件尺寸或形狀精度有一定影響一定影響 定尺寸刀具（如鉆定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、圓孔拉刀等）頭、鉸刀、圓孔拉刀等）的尺寸誤差直接影響被的尺寸誤差

35、直接影響被加工工件的尺寸精度。加工工件的尺寸精度。刀具的安裝和使用不當(dāng)，刀具的安裝和使用不當(dāng)，也會(huì)影響加工精度。也會(huì)影響加工精度。 成形刀具（如成形車成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、盤形齒刀、成形銑刀、盤形齒輪銑刀等）的誤差主要輪銑刀等）的誤差主要影響被加工面的形狀精影響被加工面的形狀精度度 展成法刀具（如齒輪展成法刀具（如齒輪滾刀、插齒刀等）加工齒滾刀、插齒刀等）加工齒輪時(shí)，刀刃的幾何形狀及輪時(shí)，刀刃的幾何形狀及有關(guān)尺寸精度會(huì)直接影響有關(guān)尺寸精度會(huì)直接影響齒輪加工精度齒輪加工精度三、工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)工件精度三、工藝系統(tǒng)原始誤差對(duì)工件精度影響影響圖例圖例 車刀的尺寸磨損車刀的尺寸磨損圖例圖例

36、 車刀磨損過程車刀磨損過程 夾具的誤差主要是指：夾具的誤差主要是指：1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體等零件的制造誤差。等零件的制造誤差。2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對(duì)尺）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對(duì)尺寸誤差。寸誤差。3）夾具在使用過程中工作表面的磨損。（圖例）夾具在使用過程中工作表面的磨損。（圖例） 工件的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。工件的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。具體內(nèi)容在機(jī)械制造裝備課程中講述。具體內(nèi)容在機(jī)械制造裝備課程中講述。2、夾具誤差和工件安裝誤差、夾具誤差和工件安裝誤差圖例圖例 鉆孔夾具誤差對(duì)加工

37、精度的影響鉆孔夾具誤差對(duì)加工精度的影響3、測(cè)量誤差、測(cè)量誤差（1）量具、量?jī)x和測(cè)量方法本身的誤差）量具、量?jī)x和測(cè)量方法本身的誤差（2）環(huán)境條件的影響（溫度、振動(dòng)等）環(huán)境條件的影響（溫度、振動(dòng)等）（3）測(cè)量人員主觀因素的影響（視力、測(cè)量）測(cè)量人員主觀因素的影響（視力、測(cè)量 力大小等）力大小等）（4）正確選擇和使用量具，以保證測(cè)量精度）正確選擇和使用量具，以保證測(cè)量精度4、調(diào)整誤差調(diào)整誤差試切法調(diào)整試切法調(diào)整定程機(jī)構(gòu)調(diào)整定程機(jī)構(gòu)調(diào)整樣板、樣件調(diào)整樣板、樣件調(diào)整夾具安裝調(diào)整夾具安裝調(diào)整 大批量生產(chǎn)時(shí)常采用大批量生產(chǎn)時(shí)常采用行程擋塊、靠模、凸輪行程擋塊、靠模、凸輪作為定程機(jī)構(gòu)，其制造作為定程機(jī)構(gòu)，其制

38、造精度和調(diào)整精度產(chǎn)生調(diào)精度和調(diào)整精度產(chǎn)生調(diào)整誤差整誤差樣件、樣板的制造精度樣件、樣板的制造精度和安裝精度、對(duì)刀精度和安裝精度、對(duì)刀精度產(chǎn)生調(diào)整誤差產(chǎn)生調(diào)整誤差測(cè)量誤差測(cè)量誤差進(jìn)給機(jī)構(gòu)位移誤差（爬進(jìn)給機(jī)構(gòu)位移誤差（爬行現(xiàn)象）行現(xiàn)象）加工余量的影響（余量加工余量的影響（余量很小時(shí)，刀刃打滑）很小時(shí)，刀刃打滑） 影響工件在機(jī)床上影響工件在機(jī)床上占有正確的加工位置占有正確的加工位置5、工藝系、工藝系統(tǒng)磨損引統(tǒng)磨損引起的誤差起的誤差 磨損破壞了成形運(yùn)動(dòng)，改變了工件與磨損破壞了成形運(yùn)動(dòng)，改變了工件與刀具的相對(duì)位置和速比，產(chǎn)生加工誤差刀具的相對(duì)位置和速比，產(chǎn)生加工誤差 刀具磨損嚴(yán)重影響工件的刀具磨損嚴(yán)重影響

39、工件的形狀精度、尺寸精度形狀精度、尺寸精度工藝系統(tǒng)：工藝系統(tǒng)：機(jī)床、夾具、機(jī)床、夾具、工件、刀具工件、刀具外力：外力：切削力、傳切削力、傳動(dòng)力、慣性力、夾動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力緊力、重力產(chǎn)生加工誤差產(chǎn)生加工誤差（舉例）（舉例）破壞了刀具、工破壞了刀具、工件間相對(duì)位置件間相對(duì)位置第三節(jié)、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差第三節(jié)、工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象圖圖 受力變形對(duì)工件精度的影響受力變形對(duì)工件精度的影響 a) 車長(zhǎng)軸車長(zhǎng)軸 b） 磨內(nèi)孔磨內(nèi)孔 由此看來，為了保證和提高工件的加工精度，就由此看來，為了保證和提高工件的加工精度，就必須深入研究并控制以至

40、消除工藝系統(tǒng)及其有關(guān)組成必須深入研究并控制以至消除工藝系統(tǒng)及其有關(guān)組成部分的變形。部分的變形。（一）工藝系統(tǒng)的剛度（一）工藝系統(tǒng)的剛度 工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為：工藝系統(tǒng)整體抵抗其變形的能力。其大小為： 背向力背向力Fp （舊標(biāo)準(zhǔn)中為徑向切削分力舊標(biāo)準(zhǔn)中為徑向切削分力Fy）與工藝系統(tǒng)在該方向與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形上的變形yxt的比值，即的比值，即kxt=Fp/yxt 注意：注意：這里變形這里變形yxt是總切削力的三個(gè)分力是總切削力的三個(gè)分力Fc、Fp、Ff（舊標(biāo)準(zhǔn)舊標(biāo)準(zhǔn)中為中為Fz、Fy、Fx）綜合作用的結(jié)果。綜合作用的結(jié)果。 1. 工藝系統(tǒng)剛度的概念工藝系統(tǒng)剛度的概念2、系

41、統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度、系統(tǒng)剛度與環(huán)節(jié)剛度 工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定工藝系統(tǒng)的剛度是由組成工藝系統(tǒng)各部件的剛度決定的。工藝系統(tǒng)的總變形量為：的。工藝系統(tǒng)的總變形量為： yxt= yjc+ydj+yjj+ygjkxt=Fp/yxt, kjc= Fp/yjc ， kdj= Fp/ydj , kjj= Fp/yjj， kgj= Fp/ygj 工藝系統(tǒng)剛度的一般式為：工藝系統(tǒng)剛度的一般式為： kxt= 1/(1/kjc+1/ kdj+1/ kj+1/ kgj) （4 - 7） 若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度（即環(huán)節(jié)剛度），若已知工藝系統(tǒng)各組成部分的剛度（即環(huán)節(jié)剛度），就可以求出工藝系統(tǒng)

42、的剛度。就可以求出工藝系統(tǒng)的剛度。3. 機(jī)床部件剛度特點(diǎn)機(jī)床部件剛度特點(diǎn) 機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成的零部件多，各零部機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成的零部件多，各零部件之間有不同的聯(lián)接和運(yùn)動(dòng)方式，因而機(jī)床部件之間有不同的聯(lián)接和運(yùn)動(dòng)方式，因而機(jī)床部件的剛度問題就比較復(fù)雜。它的計(jì)算至今還沒件的剛度問題就比較復(fù)雜。它的計(jì)算至今還沒有合適的方法，需要通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定。有合適的方法，需要通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定。 下圖為單向加載時(shí)車床剛度測(cè)定示意圖。下圖為單向加載時(shí)車床剛度測(cè)定示意圖。主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表主軸部件、尾座及刀架的變形可分別從千分表2、3和和6讀出。讀出。 這種方法測(cè)得的這種方法測(cè)得的y方向位移是背向力

43、方向位移是背向力Fp作用作用下引起的變形。下引起的變形。 圖圖 單向靜載測(cè)定車床剛度單向靜載測(cè)定車床剛度 1心軸心軸 2、3、6千分表千分表 4測(cè)力環(huán)測(cè)力環(huán) 5螺旋加力器螺旋加力器 圖圖415 車床刀架部件的剛度曲線車床刀架部件的剛度曲線 一次加載一次加載 二次加載二次加載 三次加載三次加載（1）機(jī)床部件剛度的特點(diǎn)）機(jī)床部件剛度的特點(diǎn)1） 背向力背向力Fp與刀架變形與刀架變形ydj不是線性關(guān)系。不是線性關(guān)系。2） 加載曲線與卸載曲線不重合。加載曲線與卸載曲線不重合。3） 加載曲線與卸載曲線不封閉（卸載后加載曲線與卸載曲線不封閉（卸載后 由于存在殘余變形，曲線回不到原點(diǎn)）。由于存在殘余變形，曲線

44、回不到原點(diǎn)）。4）部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)的估計(jì)）部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)的估計(jì) 值小。值小。 圖圖4-15是以是以Fp為縱坐標(biāo)，刀架變形為縱坐標(biāo)，刀架變形ydj為橫坐標(biāo)的某車為橫坐標(biāo)的某車床刀架部件的剛度實(shí)測(cè)曲線。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了三次加載床刀架部件的剛度實(shí)測(cè)曲線。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了三次加載卸卸載循環(huán)，由圖可以看出，機(jī)床部件的剛度曲線有以下特點(diǎn)載循環(huán)，由圖可以看出，機(jī)床部件的剛度曲線有以下特點(diǎn)：（2）影響機(jī)床部件剛度的因素）影響機(jī)床部件剛度的因素 連接表面間的接觸變形連接表面間的接觸變形（圖示）（圖示） 薄弱零件本身的影響薄弱零件本身的影響（圖（圖416） 接合面間的間隙接合面間的間隙 接合面間

45、摩擦力的影響接合面間摩擦力的影響兩零件結(jié)合面間的接觸情況兩零件結(jié)合面間的接觸情況接接 觸觸 剛剛 度度 實(shí)驗(yàn)研究表明，兩個(gè)相接觸的表面間受力作用時(shí)，兩表面的接觸實(shí)驗(yàn)研究表明，兩個(gè)相接觸的表面間受力作用時(shí)，兩表面的接觸變形變形y是表面壓強(qiáng)是表面壓強(qiáng)p的遞增函數(shù)（圖）。的遞增函數(shù)（圖）。 因此，機(jī)床部件接合表面間剛度可較確切地用因此，機(jī)床部件接合表面間剛度可較確切地用接觸剛度接觸剛度來表示，來表示，即壓強(qiáng)的微分即壓強(qiáng)的微分dp與位移的微分與位移的微分dy的比值稱為接觸剛度的比值稱為接觸剛度kjkj =dp/dy圖圖 表面接觸變形與壓強(qiáng)的關(guān)系表面接觸變形與壓強(qiáng)的關(guān)系圖圖416 機(jī)床部件剛度的薄弱環(huán)節(jié)

46、機(jī)床部件剛度的薄弱環(huán)節(jié) a) 溜板中的楔鐵溜板中的楔鐵 b) 軸承套軸承套（二）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響（二）工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響1、切削力作用位置變化引起的加工誤差、切削力作用位置變化引起的加工誤差 根據(jù)材料力學(xué)的撓度計(jì)算公式，其切削點(diǎn)根據(jù)材料力學(xué)的撓度計(jì)算公式，其切削點(diǎn)工件的變形量為：工件的變形量為： yw=Fp(L-x)2x2/3E I L (4-18) 從上式的計(jì)算結(jié)果和車削的實(shí)際情況都可從上式的計(jì)算結(jié)果和車削的實(shí)際情況都可證實(shí)，切削后的工件呈鼓形，其最大直徑在通證實(shí)，切削后的工件呈鼓形，其最大直徑在通過軸線中點(diǎn)的橫截面內(nèi)。過軸線中點(diǎn)的橫截面內(nèi)。1） 工件的剛度及其

47、變形工件的剛度及其變形2） 工件短而粗工件短而粗 即此時(shí)工藝系即此時(shí)工藝系統(tǒng)剛度主要取決統(tǒng)剛度主要取決于機(jī)床剛度于機(jī)床剛度 當(dāng)?shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢卯?dāng)?shù)毒咔邢鞯焦ぜ娜我馕恢?C時(shí)（圖示），工藝系統(tǒng)的總時(shí)（圖示），工藝系統(tǒng)的總變形變形 y系統(tǒng)系統(tǒng)為：為： yxtyx+y刀架刀架 通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點(diǎn)處的變形量為通過推證可知工藝系統(tǒng)在工件切削點(diǎn)處的變形量為: y系統(tǒng)=Fp1/k刀+1/k頭(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2 (4-16) 可以看出可以看出 : y系統(tǒng)系統(tǒng) =f(x)，是一個(gè)二次拋物線方程，變形大小隨是一個(gè)二次拋物線方程，變形大小隨刀具在刀具在x方向位置變化方向位

48、置變化,使車出的工件呈拋物線形狀（圖使車出的工件呈拋物線形狀（圖420）。）。圖圖419 工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化工藝系統(tǒng)受力變形隨切削位置而變化圖圖420 剛度變化造成工件誤差剛度變化造成工件誤差 1理想的工件形狀；理想的工件形狀； 2k頭頭k尾尾時(shí)車出的工件形狀時(shí)車出的工件形狀3）工藝系統(tǒng)剛度及總變形）工藝系統(tǒng)剛度及總變形 綜合上述兩種情況，工藝系統(tǒng)的總變形量為綜合上述兩種情況，工藝系統(tǒng)的總變形量為式（式（4-16）和式（）和式（4-18）的疊加）的疊加 Y系統(tǒng)系統(tǒng)=Fp1/k刀架刀架+1/k頭頭(L-x/x)2+1/k尾尾(x/L)2 +(L-x)2x2/3EIL工藝系統(tǒng)的剛度為

49、工藝系統(tǒng)的剛度為Kxt=Fp/yxt=1/ 1/k刀架刀架+1/k頭頭(L-x/x)2+1/k尾尾(x/L)2 +(L-x)2x2/3EIL可以看出可以看出 Kxt=f(x) 由于在工件加工的不同位置，由于在工件加工的不同位置， Kxt不同，使加不同，使加工后工件的徑向尺寸不同，從而產(chǎn)生形狀誤差。工后工件的徑向尺寸不同，從而產(chǎn)生形狀誤差。2、切削力、切削力 大小變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映）大小變化引起的加工誤差（誤差復(fù)映） 在加工過程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，在加工過程中，由于工件加工余量或材料硬度不均勻，都會(huì)引起背向力的變化，從而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致都會(huì)引起背向力的變化，從

50、而使工藝系統(tǒng)受力變形不一致而產(chǎn)生加工誤差。而產(chǎn)生加工誤差。 以車削短圓柱工件外圓為例，如圖以車削短圓柱工件外圓為例，如圖4-18所示。所示。由于毛坯存在的圓度誤差由于毛坯存在的圓度誤差m=ap1-ap2引起了工件產(chǎn)生圓度誤差引起了工件產(chǎn)生圓度誤差w=y1 -y2 且且m越大，越大，w越大，這種由于工藝系統(tǒng)受力變形的變?cè)酱螅@種由于工藝系統(tǒng)受力變形的變化而使毛坯橢圓形狀誤差復(fù)映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱化而使毛坯橢圓形狀誤差復(fù)映到加工后工件表面的現(xiàn)象稱為為“誤差復(fù)映誤差復(fù)映”。圖圖418 毛坯形狀誤差復(fù)映毛坯形狀誤差復(fù)映1稱為誤差復(fù)映系數(shù)，mw f、ap 、vc 分別為進(jìn)給量、背吃刀量和切削速度；

51、 pFKpFC、pppFFFnyx、CKvfCppFpFpFncyF1pFxppcaF )(),(222111yacFyacFpPpp式中與切削條件有關(guān)；指數(shù)；，所以在一次走刀加工中，切削速度、進(jìn)給量及其它切削條件設(shè)為不變，即C為常數(shù)，在車削加工中，即pFKpFncvpFyfpFxpapFCpF981.0中車削力的計(jì)算公式根據(jù)表12由于y1、y2相對(duì)ap1、ap2而言數(shù)值較小，可忽略不計(jì)，即有 mxtppxtxtPxtpwppppkCaakCkFFFyycaFcaF)(,2121212211所以xtkC 由上式可知由上式可知,工藝系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)的剛度kxt越大越大,復(fù)映系數(shù)復(fù)映系數(shù)越小越小

52、,毛坯誤差復(fù)映毛坯誤差復(fù)映到工件上去的部分就越少。到工件上去的部分就越少。 一般一般1,經(jīng)加工之后工件的誤差比加工前的誤差減小經(jīng)加工之后工件的誤差比加工前的誤差減小,經(jīng)多道工序經(jīng)多道工序或多次走刀加工之后或多次走刀加工之后,工件的誤差就會(huì)減小到工件公差所許可的范圍內(nèi)。工件的誤差就會(huì)減小到工件公差所許可的范圍內(nèi)。 若經(jīng)過若經(jīng)過n次走刀加工后，則誤差復(fù)映為次走刀加工后，則誤差復(fù)映為 w=12nm 總的誤差復(fù)映系數(shù)總的誤差復(fù)映系數(shù) z=12n 在粗加工時(shí)在粗加工時(shí),每次走刀的進(jìn)給量每次走刀的進(jìn)給量f一般不變一般不變,假設(shè)誤差假設(shè)誤差復(fù)映系數(shù)均為復(fù)映系數(shù)均為,則則n次走刀就有次走刀就有 z=n 增加走

53、刀次數(shù)增加走刀次數(shù),可減小誤差復(fù)映可減小誤差復(fù)映,提高加工精度提高加工精度,但生產(chǎn)但生產(chǎn)率降率降 低了。低了。 提高工藝系統(tǒng)剛度，對(duì)減小誤差復(fù)映系數(shù)具有重要意提高工藝系統(tǒng)剛度，對(duì)減小誤差復(fù)映系數(shù)具有重要意義義。 毛坯的各種形狀誤差毛坯的各種形狀誤差（圓度、圓柱度、同軸度、平面（圓度、圓柱度、同軸度、平面度等）都會(huì)以一定的復(fù)映系數(shù)，復(fù)映成工件的加工誤差。度等）都會(huì)以一定的復(fù)映系數(shù)，復(fù)映成工件的加工誤差。 毛坯材料的不均勻毛坯材料的不均勻，HB有變化，同樣會(huì)引起背向力的有變化，同樣會(huì)引起背向力的變化，產(chǎn)生加工誤差，分析方法同誤差復(fù)映規(guī)律。變化，產(chǎn)生加工誤差，分析方法同誤差復(fù)映規(guī)律。討論：討論： 在

54、車床或磨床類機(jī)床上加工軸類零件時(shí)，常用單爪撥在車床或磨床類機(jī)床上加工軸類零件時(shí)，常用單爪撥盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，如圖盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，如圖4-21所示。所示。3、切削過程中受力方向變化引起的加工誤差、切削過程中受力方向變化引起的加工誤差1）由于傳動(dòng)力引起的誤差）由于傳動(dòng)力引起的誤差 結(jié)論：結(jié)論： 在單爪撥盤傳動(dòng)下車削出來的工件是一個(gè)正園柱，并不產(chǎn)生加工誤差。在單爪撥盤傳動(dòng)下車削出來的工件是一個(gè)正園柱，并不產(chǎn)生加工誤差。圖圖421 單爪撥盤傳動(dòng)下工件的受力分析單爪撥盤傳動(dòng)下工件的受力分析圖圖422 單爪撥盤傳動(dòng)下工件的變形分析單爪撥盤傳動(dòng)下工件的變形分析2）由于慣性力引起的誤差）由于慣性力引起的誤差 在

55、高速切削時(shí)，如果工藝系統(tǒng)中有不平衡的高在高速切削時(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。它和傳動(dòng)速旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件存在，就會(huì)產(chǎn)生離心力。它和傳動(dòng)力一樣，在工件的每一轉(zhuǎn)中不斷變更方向，引起力一樣，在工件的每一轉(zhuǎn)中不斷變更方向，引起工件幾何軸線作上述相同形式的擺角運(yùn)動(dòng)，故理工件幾何軸線作上述相同形式的擺角運(yùn)動(dòng)，故理論上講也不會(huì)造成工件園度誤差。但是要注意的論上講也不會(huì)造成工件園度誤差。但是要注意的是當(dāng)不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時(shí)，車床主是當(dāng)不平衡質(zhì)量的離心力大于切削力時(shí)，車床主軸軸頸和軸承內(nèi)孔表面的接觸點(diǎn)就會(huì)不斷地變化，軸軸頸和軸承內(nèi)孔表面的接觸點(diǎn)就會(huì)不斷地變化，軸承孔地園度誤

56、差將傳給工件地回轉(zhuǎn)軸心。軸承孔地園度誤差將傳給工件地回轉(zhuǎn)軸心。 因此可采用因此可采用配重平衡配重平衡的方法來消除這種影響，的方法來消除這種影響，必要時(shí)亦可適當(dāng)必要時(shí)亦可適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)速，降低主軸轉(zhuǎn)速，以減小離心力的以減小離心力的影響影響。 4、工藝系統(tǒng)其它外力作用引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)其它外力作用引起的加工誤差1）由于）由于機(jī)床部件或工件本身重量以及它們?cè)谝茩C(jī)床部件或工件本身重量以及它們?cè)谝苿?dòng)中位置變化而引起的加工誤差動(dòng)中位置變化而引起的加工誤差（圖）（圖） 2）由于夾緊力引起的加工誤差）由于夾緊力引起的加工誤差（圖（圖4-23） 圖圖 機(jī)床部件自重引起地橫梁變形機(jī)床部件自重引起地橫梁變形

57、圖圖423 套筒夾緊變形誤差套筒夾緊變形誤差 工件工件 開口過渡環(huán)開口過渡環(huán) 圖圖424 薄片工件的磨削薄片工件的磨削毛坯翹曲毛坯翹曲 b) 電磁工件臺(tái)吸緊電磁工件臺(tái)吸緊 c) 磨后松開，工件翹曲磨后松開，工件翹曲a)d) 磨削凸面磨削凸面 e) 磨削凹面磨削凹面 f) 磨后松開，工件平直磨后松開，工件平直通過提高導(dǎo)軌等通過提高導(dǎo)軌等結(jié)合面的刮研質(zhì)結(jié)合面的刮研質(zhì)量、形狀精度并量、形狀精度并降低表面粗糙度，降低表面粗糙度，都能增加接觸面都能增加接觸面積，有效地提高積，有效地提高接觸剛度。預(yù)加接觸剛度。預(yù)加載荷，也可增大載荷，也可增大接觸剛度接觸剛度加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，采用中心架或采用中心

58、架或跟刀架來提高跟刀架來提高工件的剛度。工件的剛度。采用導(dǎo)套、導(dǎo)采用導(dǎo)套、導(dǎo)桿等輔助支承桿等輔助支承來加強(qiáng)刀架的來加強(qiáng)刀架的剛度。剛度。對(duì)剛性較差對(duì)剛性較差的工件選擇的工件選擇合適的夾緊合適的夾緊方法，能減方法，能減小夾緊變形，小夾緊變形，提高加工精度提高加工精度 采用塑料滑動(dòng)采用塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌，其摩擦特性導(dǎo)軌，其摩擦特性好，有效防止低速好，有效防止低速爬行，運(yùn)行平穩(wěn)，爬行，運(yùn)行平穩(wěn)，定位精度高，具有定位精度高，具有良好的耐磨性、減良好的耐磨性、減振性和工藝性。此振性和工藝性。此外，還有滾動(dòng)導(dǎo)軌外，還有滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。和靜壓導(dǎo)軌。（1）提高）提高 接觸剛度接觸剛度（2）提高零部）提高零部件剛

59、度減小受力件剛度減小受力變形變形（3）合理安）合理安裝工件減小裝工件減小夾緊變形夾緊變形4減少摩擦減少摩擦防止微量進(jìn)給防止微量進(jìn)給時(shí)的時(shí)的“爬行爬行”五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施（5）合理使）合理使 用機(jī)床用機(jī)床（6）合理安排）合理安排工藝，粗精分開工藝，粗精分開（7）轉(zhuǎn)移或）轉(zhuǎn)移或補(bǔ)償彈性變形補(bǔ)償彈性變形減少工藝系統(tǒng)減少工藝系統(tǒng)受力變形受力變形六、六、 工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差工件殘余應(yīng)力引起的加工誤差（一）內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生及其對(duì)加工精度的影響（一）內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生及其對(duì)加工精度的影響什么是殘什么是殘 余余 應(yīng)應(yīng) 力力n殘余應(yīng)力是指在沒殘余應(yīng)力是指在沒有外部載荷的情

60、況下，有外部載荷的情況下，存在于工件內(nèi)部的應(yīng)存在于工件內(nèi)部的應(yīng)力，又稱內(nèi)應(yīng)力。力，又稱內(nèi)應(yīng)力。產(chǎn)生原產(chǎn)生原 因因殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏觀殘余應(yīng)力是由金屬內(nèi)部的相鄰宏觀或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變或微觀組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，促使這種變化的因素化而產(chǎn)生的，促使這種變化的因素主要來自熱加工或冷加工。主要來自熱加工或冷加工。殘余應(yīng)力對(duì)零件的影響影響殘余應(yīng)力對(duì)零件的影響影響n存在殘余應(yīng)力的零件，始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，存在殘余應(yīng)力的零件，始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，其內(nèi)部組織有要恢復(fù)到一種新的穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力其內(nèi)部組織有要恢復(fù)到一種新的穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的傾向。狀態(tài)的傾向。n在內(nèi)應(yīng)力