第七章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制130523

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第七章機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制主講：肖新華27.1概述7.1.1TQCSEo 為了適應(yīng)變化多端的市場(chǎng)需求，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，現(xiàn)代制造企業(yè)必須實(shí)現(xiàn)TQCSE：T： Time to marketQ： QualityC： CostS： ServiceE： Environment37.1概述7.1.2產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量（大制造）有三層含義：產(chǎn)品質(zhì)量（大制造）有三層含義：o 設(shè)計(jì)質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量:主要反映所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，與用戶 (顧客) 的期望之間的符合程度。o 制造質(zhì)量制造質(zhì)量:主要指產(chǎn)品的制造與設(shè)計(jì)的符合程度。包括零件的制造質(zhì)量和產(chǎn)品裝配質(zhì)量。o 服務(wù)服務(wù):主要包括售前的服務(wù)，售后的培訓(xùn)、維修、

2、安裝、技術(shù)支持等。 204060080設(shè)計(jì)加工采購(gòu)銷售對(duì)成本的影響占成本的比重47.1概述7.1.3零件的制造質(zhì)量零件的制造質(zhì)量幾何精度表面質(zhì)量尺寸精度形狀精度位置精度宏觀幾何形狀精度(圓度、圓柱度、直線度、平面度)介于宏觀與微觀之間波度微觀幾何形狀精度（表面粗糙度（表面光潔度）同軸度、平行度、垂直度圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)表面幾何形狀特征物理力學(xué)性能冷作硬化金相組織變化殘余應(yīng)力5波度（介于宏觀與微觀之間）： 7.1概述幾何形狀精度1000HL5022表面粗糙度Ra/m： 宏觀幾何形精度（圓度、圓柱度、直線度、平面度等）：50HL331000HL11微觀幾何形狀誤差67.1概述表面層物理力學(xué)性能o 表面

3、層材料冷作硬化（簡(jiǎn)稱冷硬）：零件在機(jī)械加工中表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷態(tài)塑性變形后引起的強(qiáng)度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。（折斷鐵絲）o 表面層金相組織的變化：由于切削熱引起工件表面溫升過(guò)高，表面層金屬發(fā)生金相組織變化的現(xiàn)象。（磨削燒傷）o 表面層殘余應(yīng)力：加工過(guò)程中切削變形和切削熱的影響，工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力。（長(zhǎng)軸變彎）77.2機(jī)械加工精度7.2.0概述o 加工精度與加工誤差加工精度：指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和尺寸、形狀和位置位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。與理想幾何參數(shù)的符合程度。注：注：o 尺寸精度、形狀精度和相互位置精度尺寸精度、形狀精度和相互位置精度, ,

4、三者之間是既有三者之間是既有區(qū)別又有聯(lián)系的區(qū)別又有聯(lián)系的. . 通常通常, , 形狀公差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)形狀公差應(yīng)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)尺寸精度要求高當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)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. . 但但形狀精度要求高形狀精度要求高時(shí)時(shí), , 相應(yīng)的位置精度和尺寸精度有時(shí)不一定要求高相應(yīng)的位置精度和尺寸精度有時(shí)不一定要求高, , 這要這要根據(jù)零件的使用性能要求來(lái)決定根據(jù)零件的使用性能要求來(lái)決定. . 如：如： 玩具、藝術(shù)品玩具、藝術(shù)品 紡織機(jī)械零件紡織機(jī)械零件87.2 機(jī)

5、械加工精度7.2.0概述加工誤差：加工誤差：零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置尺寸、形狀和位置）對(duì)理）對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度。想幾何參數(shù)的偏離程度。加工誤差越小，加上精度越高。加工誤差越小，加上精度越高。 加工精度和加工誤差的理解：o“理想幾何參數(shù)”的正確含義：對(duì)于尺寸：是圖樣規(guī)定尺寸的平均值，如 的理想尺寸就是 。對(duì)于形狀和位置：是指絕對(duì)正確的形狀和位置，如絕對(duì)的圓和絕對(duì)的平行等等。加工精度是由零件圖樣或工藝文件以公差T給定，而加工誤差則是零件加工后的實(shí)際測(cè)得的偏離量。一批零件的加工誤差是指一批零件加工后，其幾何參數(shù)的分散范圍。mm402 . 01 . 0

6、40.15mm97.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述o 加工經(jīng)濟(jì)精度 影響加工精度的因素很多，如機(jī)床精度、裝卡、調(diào)整、刀具磨損、工人的操作水平等等。 加工經(jīng)濟(jì)精度：指在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝配和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)的工人、不延長(zhǎng)加工時(shí)間）所等保證的加工精度。加工成本與加工誤差的之間的關(guān)系107.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述117.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述127.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述137.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述獲得加工精度的方法 獲得尺寸精度的方法獲得尺寸精度的方法 （1）試切法（2）調(diào)整法（3）定尺寸刀具法（4）自動(dòng)控制法 14 7.2 機(jī)械加工精度

7、 7.2.0概述（1）試切法 就是通過(guò)試切、測(cè)量、調(diào)整、再試切就是通過(guò)試切、測(cè)量、調(diào)整、再試切, , , , 反復(fù)反復(fù)進(jìn)行直到被加工尺寸達(dá)到要求為止的加工方法進(jìn)行直到被加工尺寸達(dá)到要求為止的加工方法. . 這種方這種方法的效率低法的效率低, , 操作者的技術(shù)水平要求高操作者的技術(shù)水平要求高, , 主要適用于單主要適用于單件、小批生產(chǎn)。件、小批生產(chǎn)。（試切法動(dòng)畫試切法動(dòng)畫）157.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述（2）調(diào)整法 先調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對(duì)位置，并在一批零件的加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變，以保證被加工尺寸的方法。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，適用于成批、大量的生產(chǎn)

8、。1）靜調(diào)整法 2）動(dòng)調(diào)整法 167.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述（3）定尺寸刀具法 用刀具的相應(yīng)尺寸來(lái)保證工件被加工尺寸的方法，如鉸孔、拉孔和攻螺紋等。這種方法的加工精度，主要決定于刀具的制造、刃磨質(zhì)量和切削用量。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率較高，但刀具制造較復(fù)雜，常用于孔、螺紋和成形表面的加工。 177.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述（4）自動(dòng)控制法 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(guò)程的自動(dòng)循環(huán), 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, 當(dāng)工件達(dá)到要求的尺寸時(shí), 機(jī)床自動(dòng)退刀, 停止加工。隨著機(jī)械制造業(yè)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以對(duì)測(cè)量數(shù)值進(jìn)行數(shù)字顯示和處理。加工加工

9、測(cè)量工件尺寸測(cè)量工件尺寸與預(yù)設(shè)的工件與預(yù)設(shè)的工件尺寸比較尺寸比較相等？相等？停機(jī)停機(jī)YN調(diào)整進(jìn)給機(jī)構(gòu)調(diào)整進(jìn)給機(jī)構(gòu)187.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述二、獲得形狀精度的方法二、獲得形狀精度的方法（1）成形刀具法）成形刀具法（2）軌跡法）軌跡法（3）展成法）展成法（4）仿形法）仿形法197.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述（1）成形刀具法）成形刀具法:用與工件的最終表面輪廓相匹配的成用與工件的最終表面輪廓相匹配的成形刀具或成形砂輪等加工出成形面，如成形車削、成形銑形刀具或成形砂輪等加工出成形面，如成形車削、成形銑削等，加工精度主要取決于刀刃的形狀精度。削等，加工精度主要取決于刀刃的形狀精度。

10、207.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述（2）軌跡法：）軌跡法：依靠刀尖與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)依靠刀尖與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)獲得所要求的加工表面幾何形狀。加工精度與機(jī)床獲得所要求的加工表面幾何形狀。加工精度與機(jī)床的精度關(guān)系密切。例如的精度關(guān)系密切。例如 車削圓柱類零件時(shí)車削圓柱類零件時(shí), 其圓度其圓度、圓柱度等形狀精度、圓柱度等形狀精度, 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)軌之間、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。的相互位置精度。 217.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述（3）展成法：）展成法：又稱范成法，加工時(shí)切削工

11、具與工件做相對(duì)展成又稱范成法，加工時(shí)切削工具與工件做相對(duì)展成運(yùn)動(dòng)，兩者之間保持確定的速比關(guān)系，所得加工表面就是刀刃在這種運(yùn)運(yùn)動(dòng)，兩者之間保持確定的速比關(guān)系，所得加工表面就是刀刃在這種運(yùn)動(dòng)中的包絡(luò)面，如齒輪加工中的滾齒、插齒、剃齒、珩齒等。動(dòng)中的包絡(luò)面，如齒輪加工中的滾齒、插齒、剃齒、珩齒等。 其形狀其形狀精度與刀具精度以及機(jī)床傳動(dòng)精度有關(guān)精度與刀具精度以及機(jī)床傳動(dòng)精度有關(guān)滾滾齒齒過(guò)過(guò)程程227.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述（4）仿形法：）仿形法：使刀具按照仿形裝置來(lái)調(diào)整進(jìn)給量和背使刀具按照仿形裝置來(lái)調(diào)整進(jìn)給量和背吃刀量，從而對(duì)工件進(jìn)行加工的一種方法。吃刀量，從而對(duì)工件進(jìn)行加工的一種方法。

12、237.2 機(jī)械加工精度 7.2.0概述三、獲得相互位置精度的方法三、獲得相互位置精度的方法（1）直接找正法。這種方法在加工前使用輔助工具和量具對(duì)工件進(jìn)行找正定位，然后夾緊進(jìn)行加工。（2）使用夾具定位法。這種方法依靠夾具上的定位元件對(duì)工件基準(zhǔn)面定位，然后夾緊進(jìn)行加工，從而保證位置精度。使用夾具定位操作簡(jiǎn)單，效率高，精度比較穩(wěn)定。在大批量生產(chǎn)中廣泛采用這種方法。定位精度主要由夾具精度決定。（3）使用機(jī)床夾緊面定位法。這種方法直接利用機(jī)床的裝夾面對(duì)工件定位，然后夾緊進(jìn)行加工。例如在磨削平面時(shí)，將工件放于磁力工作臺(tái)上，靠磁力進(jìn)行夾緊，即可保證被磨表面與基準(zhǔn)面的平行度。247.2 機(jī)械加工精度 7.2

13、.0概述257.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述o 原始誤差工藝系統(tǒng)：工藝系統(tǒng)：由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工系統(tǒng)。系統(tǒng)。原始誤差：原始誤差：工藝系統(tǒng)的誤差在各種不同的具體工作條件工藝系統(tǒng)的誤差在各種不同的具體工作條件下會(huì)以不同的方式（或擴(kuò)大、或縮小）反映為工件的加下會(huì)以不同的方式（或擴(kuò)大、或縮?。┓从碁楣ぜ募庸ふ`差。工誤差。 一般將工藝系統(tǒng)的原始誤差劃分為一般將工藝系統(tǒng)的原始誤差劃分為工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)靜誤差和和工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差。靜誤差是在無(wú)切削載荷的情況下就有。靜誤差是在無(wú)切削載荷的情況下就有的誤差。動(dòng)誤差是在切削過(guò)程中由于受力

14、變形、熱變形、的誤差。動(dòng)誤差是在切削過(guò)程中由于受力變形、熱變形、刀具磨損以及振動(dòng)等產(chǎn)生的。刀具磨損以及振動(dòng)等產(chǎn)生的。267.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述測(cè)量誤差內(nèi)應(yīng)力引起的變形加工后工藝系統(tǒng)受熱變形工藝系統(tǒng)受力變形刀具磨損加工中刀具制造誤差?yuàn)A具誤差機(jī)床誤差調(diào)整誤差裝卡誤差原理誤差加工前工藝系統(tǒng)靜誤差工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差與初始狀態(tài)有關(guān)與工藝過(guò)程有關(guān)原始誤差原始誤差277.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述o 誤差敏感方向不同方向的原始誤差對(duì)工不同方向的原始誤差對(duì)工件加工誤差的影響程度是不件加工誤差的影響程度是不一樣的。以在臥式車床上車一樣的。以在臥式車床上車削外圓為例削外圓為例:yzAAAyB 1）當(dāng)在

15、）當(dāng)在y方向存在原始誤差方向存在原始誤差y時(shí)，產(chǎn)生軸的直徑誤差為時(shí)，產(chǎn)生軸的直徑誤差為d=2 y；2）當(dāng)在）當(dāng)在z方向存在原始誤差方向存在原始誤差z時(shí)，產(chǎn)生軸的直徑誤差為時(shí)，產(chǎn)生軸的直徑誤差為d z2 /(2R0)。 287.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述 設(shè)設(shè)y= z=0.1mm, R=20mm, 那么那么d1=2*Ry= 2*y=0.2mm； d2= z2 /(2R0) =0.01/（2*20） =0.00025 d1 400 d2誤差敏感方向：誤差敏感方向：原始誤差的方向在原始誤差的方向在加工表面的法向加工表面的法向時(shí)，對(duì)工件的加工誤差影響最大。因此，我們把加時(shí)，對(duì)工件的加工誤差影響最大

16、。因此，我們把加工表面的法向稱為誤差敏感方向。工表面的法向稱為誤差敏感方向。 Y方向就是在臥式車床上車削外圓時(shí)的誤差敏方向就是在臥式車床上車削外圓時(shí)的誤差敏感方向。感方向。297.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述 研究機(jī)械加工精度的方法研究機(jī)械加工精度的方法o 分析計(jì)算法：分析計(jì)算法： 在掌握各種原始誤差對(duì)加工精度影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析加工過(guò)程中在掌握各種原始誤差對(duì)加工精度影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析加工過(guò)程中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一種或哪幾種主要原始誤差所引起的，并找出原始所出現(xiàn)的誤差可能是哪一種或哪幾種主要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)估算來(lái)確定工件的加工誤差的大小，

17、誤差與加工誤差之間的關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)估算來(lái)確定工件的加工誤差的大小，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試來(lái)加以驗(yàn)證。再通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試來(lái)加以驗(yàn)證。 o 統(tǒng)計(jì)分析法：統(tǒng)計(jì)分析法： 是對(duì)具體加工條件下加工得到的工件幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，然后運(yùn)是對(duì)具體加工條件下加工得到的工件幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，然后運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)這些測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)這些測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，進(jìn)而控制加工精度。律和性質(zhì)，進(jìn)而控制加工精度。307.2 機(jī)械加工精度7.2.0概述分析計(jì)算法與統(tǒng)計(jì)分析法比較：分析計(jì)算法與統(tǒng)計(jì)分析法比較： 分析計(jì)算法是在對(duì)單項(xiàng)原始誤差進(jìn)行分析計(jì)算的分析計(jì)算

18、法是在對(duì)單項(xiàng)原始誤差進(jìn)行分析計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，適用于分析各項(xiàng)誤差單獨(dú)的變化基礎(chǔ)上進(jìn)行的，適用于分析各項(xiàng)誤差單獨(dú)的變化規(guī)律；規(guī)律； 統(tǒng)計(jì)分析法是在對(duì)有關(guān)的原始誤差進(jìn)行綜合分析統(tǒng)計(jì)分析法是在對(duì)有關(guān)的原始誤差進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，適用于研究各項(xiàng)誤差綜合的變的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，適用于研究各項(xiàng)誤差綜合的變化規(guī)律，且只適用于大批大量生產(chǎn)條件；化規(guī)律，且只適用于大批大量生產(chǎn)條件；在實(shí)際生產(chǎn)中，兩種方法常常結(jié)合起來(lái)。先用統(tǒng)計(jì)分析法尋找出加工誤在實(shí)際生產(chǎn)中，兩種方法常常結(jié)合起來(lái)。先用統(tǒng)計(jì)分析法尋找出加工誤差產(chǎn)生的規(guī)律，初步判斷誤差產(chǎn)生的原因；然后運(yùn)用分析計(jì)算法進(jìn)行分析、差產(chǎn)生的規(guī)律，初步判斷誤差產(chǎn)生的原因；

19、然后運(yùn)用分析計(jì)算法進(jìn)行分析、試驗(yàn)，找出影響加工精度的主要原因。試驗(yàn)，找出影響加工精度的主要原因。317.2 機(jī)械加工精度7.2.1加工原理誤差加工原理加工原理是指加工表面的形成原理。加工原理誤差是由于采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或刀刃形狀而產(chǎn)生的誤差。為了獲得規(guī)定的加工表面，要求切削刃完全符合理論曲線的形狀，刀具和工件之間必須作準(zhǔn)確的相對(duì)切削運(yùn)動(dòng)。但在實(shí)際加工中，普遍采用近似的加工原理來(lái)進(jìn)行加工： (1)(1)滾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: : 一是為了便于制造一是為了便于制造, , 用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿, , 來(lái)

20、代替漸開線基本蝸桿來(lái)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)有限而產(chǎn)生的誤差；另一個(gè)是由于滾刀刀刃數(shù)有限, , 而是由若干短線組而是由若干短線組成的折線；成的折線； (2) (2)成形法銑齒時(shí)，采用模數(shù)銑刀進(jìn)行銑齒也存在加工原理成形法銑齒時(shí)，采用模數(shù)銑刀進(jìn)行銑齒也存在加工原理誤差。誤差。327.2 機(jī)械加工精度7.2.1加工原理誤差刀號(hào) 12加工齒數(shù)范圍 12131416標(biāo)準(zhǔn)齒輪銑刀的模數(shù)、壓力角和加工的齒數(shù)范圍都標(biāo)記在銑刀的端面上。由于每種編號(hào)的刀齒形狀均按加工齒數(shù)范圍中的最小齒數(shù)設(shè)計(jì)，因此，加工該范圍內(nèi)其他齒數(shù)的齒輪時(shí)，就會(huì)有一定的齒廓誤差。 337.2 機(jī)械加工精度7.2.

21、1加工原理誤差理論上應(yīng)當(dāng)采用理想的加工原理, 來(lái)獲得精確的加工表面。會(huì)使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 難以保證機(jī)床的剛度和精度, 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度, 甚至還會(huì)降低加工效率， 往往采用近似的加工方法。 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)小于工件公差值的10%15%), 可以采用近似的加工方法.347.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差機(jī)床的幾何誤差機(jī)床的幾何誤差機(jī)械加工中刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)是通過(guò)機(jī)械加工中刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)是通過(guò)機(jī)床完成的，因此工件的精度在很大程度上取決于機(jī)床完成的，因此工件的精度在很大程度上取決于

22、機(jī)床的精度。機(jī)床的精度。機(jī)床誤差是由機(jī)床的制造誤差、安裝誤差和使用中的磨損引起的。對(duì)加工精度影響較大的有：1.主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差2.導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌誤差 3.傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差357.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差1.主軸回轉(zhuǎn)誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床主軸是裝卡工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)機(jī)床主軸是裝卡工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具，其精度將直接影響被加工和動(dòng)力傳給工件或刀具，其精度將直接影響被加工工件的精度。工件的精度。主軸回轉(zhuǎn)誤差：主軸回轉(zhuǎn)誤差：主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)理想回轉(zhuǎn)主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對(duì)理想回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量。軸線的變動(dòng)量?？煞纸鉃椋嚎煞纸鉃椋簭较驁A跳動(dòng)軸向竄動(dòng)角度

23、擺動(dòng)367.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差徑向圓跳動(dòng)軸向竄動(dòng)377.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差 實(shí)際上主軸回轉(zhuǎn)誤差是徑向圓跳動(dòng)、軸向串動(dòng)、角度擺動(dòng)三種基本形式同時(shí)存在的，主軸在每一瞬間的變動(dòng)方向和變動(dòng)量都是變化的，這種現(xiàn)象稱為“主軸漂移”。 角度擺動(dòng)38徑向圓跳動(dòng) 主軸回轉(zhuǎn)誤差與軸承的誤差、軸徑誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差與軸承的誤差、軸徑誤差、軸、軸承間隙、軸承與孔的配合以及主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。承間隙、軸承與孔的配合以及主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)?？蓪C(jī)床分成可將機(jī)床分成工工件回轉(zhuǎn)類件回轉(zhuǎn)類（如車（如車床、外圓磨床等床、外圓磨床等）和）和刀具回轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)類（如鏜床、鉆床（如鏜床、鉆床等）。把主

24、軸軸等）。把主軸軸承形式分為承形式分為滑動(dòng)滑動(dòng)軸承軸承和和滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承。39 徑向圓跳動(dòng)滑動(dòng)軸承支撐滑動(dòng)軸承支撐o 車削時(shí)，徑向切削力方向基本不變，主軸頸以不同的部位和軸承內(nèi)表面的某一固定部位接觸。o 鏜削時(shí)，徑向切削力方向隨主軸旋轉(zhuǎn)而變化，主軸頸以同一部位和軸承內(nèi)表面的不同部位接觸。工件回轉(zhuǎn)型刀具回轉(zhuǎn)型車床主軸滑動(dòng)軸承Fp鏜床主軸滑動(dòng)軸承Fp主軸的支撐軸頸的圓度誤差影響較大軸承孔的圓度誤差影響較大40 徑向圓跳動(dòng)滾動(dòng)軸承支撐滾動(dòng)軸承支撐一般應(yīng)該是軸承外圈與箱體孔過(guò)盈配合一般應(yīng)該是軸承外圈與箱體孔過(guò)盈配合, 而內(nèi)圈與軸為過(guò)盈配合；也就是說(shuō)它們之間而內(nèi)圈與軸為過(guò)盈配合；也就是說(shuō)它們之間相對(duì)靜

25、止相對(duì)靜止, 影響因素一共三個(gè)影響因素一共三個(gè): (1)滾動(dòng)體滾動(dòng)體 (2)外圈內(nèi)滾道外圈內(nèi)滾道 (3)內(nèi)圈外滾道內(nèi)圈外滾道41滾道誤差滾道誤差1.車床（工件回轉(zhuǎn)）類: 若內(nèi)圈外滾道有形狀誤差, 不管外圈內(nèi)滾道有無(wú)形狀誤差, 則工件有形狀誤差；與外圈內(nèi)滾道無(wú)關(guān)，即只與內(nèi)圈有關(guān)。2.鏜床（刀具回轉(zhuǎn)）類: 若外圈內(nèi)滾道有形狀誤差, 不管內(nèi)圈外滾道有無(wú)形狀誤差, 工件有形狀誤差；與外圈內(nèi)滾道有關(guān)，即只與外圈有關(guān) 滾動(dòng)體誤差滾動(dòng)體誤差若滾動(dòng)體有誤差, 不管上述哪種情況, 工件都有誤差 徑向圓跳動(dòng)滾動(dòng)軸承支撐滾動(dòng)軸承支撐42軸向軸向竄竄動(dòng)動(dòng) （1）滑動(dòng)軸承主軸滑動(dòng)軸承主軸的軸向竄動(dòng)，主要是主軸軸頸的軸的

26、軸向竄動(dòng)，主要是主軸軸頸的軸向承載面或軸承的承載端面面與主軸回轉(zhuǎn)軸線之間的垂直向承載面或軸承的承載端面面與主軸回轉(zhuǎn)軸線之間的垂直度誤差引起的。竄動(dòng)量取決于這兩者中精度較高的一個(gè)；度誤差引起的。竄動(dòng)量取決于這兩者中精度較高的一個(gè)；因此，通常以較易獲得的主軸軸線與端面的垂直度來(lái)保證因此，通常以較易獲得的主軸軸線與端面的垂直度來(lái)保證主軸有較小的軸向竄動(dòng)。主軸有較小的軸向竄動(dòng)。43軸向軸向竄竄動(dòng)動(dòng)（2）滾動(dòng)軸承主軸滾動(dòng)軸承主軸的軸向竄動(dòng)，的軸向竄動(dòng)，取決于止推軸承兩個(gè)滾取決于止推軸承兩個(gè)滾道的精度和滾動(dòng)體的精度。兩個(gè)滾道與軸線的垂直度對(duì)主軸軸道的精度和滾動(dòng)體的精度。兩個(gè)滾道與軸線的垂直度對(duì)主軸軸向竄動(dòng)

27、的影響與滑動(dòng)軸承相向竄動(dòng)的影響與滑動(dòng)軸承相似，竄動(dòng)量決定于兩者中精度較似，竄動(dòng)量決定于兩者中精度較高的一個(gè)。滾動(dòng)體的形狀誤差和高的一個(gè)。滾動(dòng)體的形狀誤差和尺寸一致性也會(huì)影響主軸的軸向尺寸一致性也會(huì)影響主軸的軸向竄動(dòng)，形狀誤差會(huì)造成軸向間隙竄動(dòng)，形狀誤差會(huì)造成軸向間隙的變化尺不一致會(huì)使?jié)L動(dòng)體承的變化尺不一致會(huì)使?jié)L動(dòng)體承載不均而降低剛度，從而產(chǎn)生竄載不均而降低剛度，從而產(chǎn)生竄動(dòng)。動(dòng)。 447.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o 機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的加工誤差主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式車床上車削鏜床上鏜削 內(nèi)、外圓端面螺紋孔端面徑向圓跳動(dòng) 近似真圓（理論上為心臟線形）無(wú)影響 橢圓孔 （每轉(zhuǎn)跳動(dòng)

28、一次時(shí)）無(wú)影響純軸向竄動(dòng)無(wú)影響平面度、垂直度（端面凸輪形）螺距誤差無(wú)影響平面度 垂直度純角度擺動(dòng) 近似圓柱 （理論上為錐形）影響極小 橢圓柱孔 （每轉(zhuǎn)擺動(dòng)一次時(shí)） 平面度 （馬鞍形）457.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o 提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施 提高主軸部件的制造精度 提高軸承精度、箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合零件的表面加工精度。 對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊 通過(guò)預(yù)緊可以消除軸承間隙，可增加軸承剛度，使內(nèi)外滾道和滾動(dòng)體的誤差均勻化。 采用誤差轉(zhuǎn)移法 采用專用的工裝夾具直接保證工件精度，使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上。如：外圓磨削用死頂尖，用鏜模鏜孔等。467.2 機(jī)械加工精度7.2

29、.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o導(dǎo)軌誤差 機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床主要部件的安裝基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)，也是工件的主要定位基準(zhǔn)，導(dǎo)軌誤差將直接影響工件的加工精度。 n 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差分為： 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差； 導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差； 兩導(dǎo)軌間的平行度誤差（扭曲）。477.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差臥式車床導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度誤差對(duì)工件加工精度的影響（d=2y）487.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度誤差臥式車床導(dǎo)軌垂直平面內(nèi)直線度誤差對(duì)工件加工精度的影響20z()Rd497.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差兩導(dǎo)軌間

30、的平行度誤差由于導(dǎo)軌發(fā)生了扭曲由于導(dǎo)軌發(fā)生了扭曲, 使使刀尖相對(duì)于工件在水平刀尖相對(duì)于工件在水平和垂直兩個(gè)方向上產(chǎn)生和垂直兩個(gè)方向上產(chǎn)生偏移。則導(dǎo)軌扭曲量偏移。則導(dǎo)軌扭曲量引引起工件半徑的變化量起工件半徑的變化量Ry為為: BHRBHRyy:ABCABC507.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o 通常通常, 車床車床H/B2/3；外圓磨床外圓磨床H/B1, 可見可見此項(xiàng)誤差對(duì)加工精度影響很大此項(xiàng)誤差對(duì)加工精度影響很大, 會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生圓會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生圓柱度誤差。柱度誤差。 導(dǎo)軌導(dǎo)向精度導(dǎo)軌導(dǎo)向精度, 除受導(dǎo)軌制造誤差的影響外除受導(dǎo)軌制造誤差的影響外, 還受機(jī)床安裝是否正確還受機(jī)床安裝

31、是否正確, 地基是否堅(jiān)固地基是否堅(jiān)固, 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑導(dǎo)軌的潤(rùn)滑狀況狀況, 磨損的均勻性磨損的均勻性, 導(dǎo)軌的熱變形以及運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌的熱變形以及運(yùn)動(dòng)部件的重心移動(dòng)和過(guò)大切削力引起的導(dǎo)軌彈性變形等因素重心移動(dòng)和過(guò)大切削力引起的導(dǎo)軌彈性變形等因素的影響的影響. 517.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差 鏜床上鏜孔時(shí)，工作臺(tái)進(jìn)給，即工件直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鏜桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌在水平面、垂直面內(nèi)的直線度誤差對(duì)加工精度有何影響？鏜桿既旋轉(zhuǎn)又移動(dòng)，導(dǎo)軌直線度誤差對(duì)加工精度的影響又如何？ 527.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o傳動(dòng)鏈誤差傳動(dòng)鏈誤差 指?jìng)鲃?dòng)鏈中首、末兩端傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的指?jìng)?/p>

32、動(dòng)鏈中首、末兩端傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。它是誤差。它是螺紋、齒輪、蝸輪以及其他按螺紋、齒輪、蝸輪以及其他按展成原理展成原理加加工時(shí)，影響加工精度的主要因素。工時(shí)，影響加工精度的主要因素。例如在滾齒時(shí)，齒輪毛坯安裝在工作臺(tái)上，它與蝸輪同軸回轉(zhuǎn)。由于傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件不可能制造得絕對(duì)準(zhǔn)確，每個(gè)傳動(dòng)件的誤差都將通過(guò)傳動(dòng)鏈影響被加工齒輪的加工精度（齒間距）。由于傳動(dòng)件在傳動(dòng)鏈中所處的位置不同，對(duì)工件加工精度的影響也有所不同。537.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差精密滾齒機(jī)傳動(dòng)原理圖精密滾齒機(jī)傳動(dòng)原理圖假設(shè)齒輪假設(shè)齒輪Z1有轉(zhuǎn)角誤差有轉(zhuǎn)角誤差1K1反映了齒輪的反映了齒輪的Z1轉(zhuǎn)角誤差對(duì)轉(zhuǎn)

33、角誤差對(duì)終端工作臺(tái)轉(zhuǎn)角精度的影響程終端工作臺(tái)轉(zhuǎn)角精度的影響程度，稱為度，稱為誤差傳遞系數(shù)。誤差傳遞系數(shù)。實(shí)際上，所有傳動(dòng)元件的都可實(shí)際上，所有傳動(dòng)元件的都可能存在誤差，并通過(guò)傳動(dòng)鏈反能存在誤差，并通過(guò)傳動(dòng)鏈反映為工件的加工誤差。映為工件的加工誤差。總的傳動(dòng)鏈誤差總的傳動(dòng)鏈誤差547.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差車螺紋傳動(dòng)系統(tǒng)圖車螺紋傳動(dòng)系統(tǒng)圖 工件導(dǎo)程與絲杠導(dǎo)程的關(guān)系可用公式工件導(dǎo)程與絲杠導(dǎo)程的關(guān)系可用公式1表示表示557.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o提高傳動(dòng)鏈傳動(dòng)精度的主要措施提高傳動(dòng)鏈傳動(dòng)精度的主要措施 盡可能縮短傳動(dòng)鏈 采用降速傳動(dòng)（即i1） 提高傳動(dòng)元件，

34、尤其是末端傳動(dòng)元件的加工和裝配精度。 采用傳動(dòng)誤差校正機(jī)構(gòu)以及微機(jī)控制的傳動(dòng)誤差自動(dòng)補(bǔ)償裝置等 567.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o刀具的幾何誤差刀具的幾何誤差 刀具幾何誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具種類的不同而刀具幾何誤差對(duì)加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。不同。u采用采用定尺寸刀具定尺寸刀具（如鉆頭、絞刀、鏜刀塊、孔拉刀、絲錐、板牙、（如鉆頭、絞刀、鏜刀塊、孔拉刀、絲錐、板牙、鍵槽銑刀）加工時(shí)，刀具的尺寸和形狀誤差將直接影響工件的尺鍵槽銑刀）加工時(shí)，刀具的尺寸和形狀誤差將直接影響工件的尺寸和形狀精度；寸和形狀精度；u采用采用成形刀具成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、模數(shù)銑刀）

35、加工時(shí)、刀（如成形車刀、成形銑刀、模數(shù)銑刀）加工時(shí)、刀具的形狀誤差將直接決定工件的形狀精度；具的形狀誤差將直接決定工件的形狀精度；銑齒加工過(guò)程銑齒加工過(guò)程u采用采用展成車刀展成車刀（如滾刀、插齒刀、花劍滾刀）加工時(shí)，刀具的形（如滾刀、插齒刀、花劍滾刀）加工時(shí)，刀具的形狀及安裝、調(diào)整誤差影響加工表面的形狀精度；狀及安裝、調(diào)整誤差影響加工表面的形狀精度；滾齒加工過(guò)程滾齒加工過(guò)程、插齒加工過(guò)程插齒加工過(guò)程u一般刀具一般刀具（如普通車刀、單刃鏜刀、面銑刀、刨刀）的制造誤差（如普通車刀、單刃鏜刀、面銑刀、刨刀）的制造誤差對(duì)加工精度沒有直接影響。加工大型工件，持續(xù)切削時(shí)間長(zhǎng)的情對(duì)加工精度沒有直接影響。加工

36、大型工件，持續(xù)切削時(shí)間長(zhǎng)的情況下，需要考慮刀具磨損對(duì)加工精度的影響。況下，需要考慮刀具磨損對(duì)加工精度的影響。577.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差刀具磨損曲線刀具磨損曲線刀具的尺寸磨損與切削路徑的關(guān)系切削初期（ss0）：刀具磨損較劇烈，0稱初期磨損量。正常切削期（s0ssx）:當(dāng)磨損量達(dá)到0以后, 刀刃產(chǎn)生急劇磨損, 以致不能切削, 故在此之前必須磨刀。 切削路程切削路程磨損量磨損量587.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差刀具磨損對(duì)工件的加工精度的影響：刀具磨損對(duì)工件的加工精度的影響： 刀具的磨損，除了對(duì)切削性能、加工表面質(zhì)量有不良影響外，也直接影響加工精度。特別是在加工

37、大型工件時(shí)，對(duì)工件的尺寸和形狀精度影響不可忽視。如車削外圓時(shí)，刀具的逐漸磨損會(huì)使工件產(chǎn)生錐度誤差。597.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o 夾具的幾何誤差?yuàn)A具的幾何誤差 夾具的作用是使工件相對(duì)于刀具夾具的作用是使工件相對(duì)于刀具和機(jī)床占有正確的位置，夾具的幾何和機(jī)床占有正確的位置，夾具的幾何誤差對(duì)工件的加工精度（特別是位置誤差對(duì)工件的加工精度（特別是位置精度）有很大影響。精度）有很大影響。 影響工件孔軸線影響工件孔軸線a與底面與底面B間尺寸間尺寸L和平行度的因素有：和平行度的因素有：n鉆套軸線與夾具定位元件支鉆套軸線與夾具定位元件支承平面承平面C間的距離和平行度誤間的距離和平行度誤差

38、；差；n夾具定位元件支承平面夾具定位元件支承平面C與夾與夾具體底面具體底面d的垂直度誤差；的垂直度誤差；n鉆套孔的直徑誤差等。鉆套孔的直徑誤差等。607.2 機(jī)械加工精度7.2.2工藝系統(tǒng)幾何誤差o 夾具的幾何誤差?yuàn)A具的幾何誤差1）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）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。誤差。2）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對(duì)位置誤差。）夾具裝配后，以上各種元件工作面間的相對(duì)位置誤差。3）夾具在使用過(guò)程中工作表面的磨損。夾具元件磨損將使夾具）夾具在使用過(guò)程中工作表面的磨損。夾具元件磨損將使夾具的誤差增大。為保證工件加工精度，夾具中

39、的定位元件、導(dǎo)的誤差增大。為保證工件加工精度，夾具中的定位元件、導(dǎo)向元件、對(duì)刀元件等關(guān)鍵易損元件均需選用高性能耐磨材料向元件、對(duì)刀元件等關(guān)鍵易損元件均需選用高性能耐磨材料制造。制造。4)裝夾誤差：裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差兩個(gè)部分。裝夾誤差：裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差兩個(gè)部分。617.2 機(jī)械加工精度7.2.3調(diào)整誤差1.試切法的誤差來(lái)源：1）測(cè)量誤差：由于量具本身的誤差、測(cè)量方法或以及使用條件的誤差(如溫度影響、操作者的細(xì)致程度)等都會(huì)影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。2）加工余量的影響以車外圓為例，精加工時(shí)正式切削部分的尺寸比試切部分要小；以車外圓為例，粗加工時(shí)正式切削部分的尺寸

40、比試切部分要大；3）微進(jìn)給誤差在試切最后一刀時(shí)，總是要調(diào)整刀具的徑向進(jìn)給量。這時(shí)會(huì)出現(xiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的“爬行”現(xiàn)象，結(jié)果刀具的實(shí)際徑向移動(dòng)比手輪上轉(zhuǎn)動(dòng)的刻度數(shù)要偏大或偏小，造成加工誤差。 627.2 機(jī)械加工精度7.2.3調(diào)整誤差精車精車粗車粗車正式切削層厚度比試切部分要大 正式切削層厚度比試切部分要大 637.2 機(jī)械加工精度7.2.3調(diào)整誤差2.調(diào)整法的誤差來(lái)源：1)定程機(jī)構(gòu)誤差：在大批大量生產(chǎn)中廣泛采用行程擋塊、靠模、凸輪等機(jī)構(gòu)來(lái)保證加工尺寸。這時(shí)候，這些定程機(jī)構(gòu)的制造精度和調(diào)整精度，以及與它們配合使用的離合器、電氣開關(guān)、控制閥等的靈敏度就成為調(diào)整誤差的主要來(lái)源。 2)樣件或樣板的誤差 包括樣

41、件或樣板的制造誤差、安裝誤差和對(duì)刀誤差。3)測(cè)量件數(shù)有限造成的誤差工藝系統(tǒng)初調(diào)好以后，一般要試切幾個(gè)工件，并以其平均尺寸作為判斷調(diào)整是否準(zhǔn)確的依據(jù)。若不準(zhǔn)確，還需進(jìn)一步微調(diào)。647.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o 機(jī)械加工過(guò)程中，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、重力和慣性力等外力作用下，會(huì)產(chǎn)生變形，破壞刀具和零件之間的正確位置關(guān)系，使零件產(chǎn)生加工誤差。 657.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o工藝系統(tǒng)剛度 工件加工表面的法向切削分力Fp與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形y之間的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度。yFkp系注意注意:y是在是在Fp、Fc、Ff同時(shí)作用

42、下產(chǎn)生的沿法向同時(shí)作用下產(chǎn)生的沿法向的變形的變形. 由于工藝系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)在外力作用下都會(huì)產(chǎn)生變由于工藝系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)在外力作用下都會(huì)產(chǎn)生變形形, 故工藝系統(tǒng)沿加工表面法向變形值的總和故工藝系統(tǒng)沿加工表面法向變形值的總和y系統(tǒng)為系統(tǒng)為 工工件件夾夾具具刀刀具具機(jī)機(jī)床床系系yyyyy667.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 根據(jù)剛度定義知：根據(jù)剛度定義知： ， ， ， 將它們代入上式得將它們代入上式得 可知，可知，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)之和的倒數(shù)之和。若已知各組成環(huán)節(jié)的剛度，即可求得工藝。若已知各組成環(huán)節(jié)的剛

43、度，即可求得工藝系統(tǒng)剛度。系統(tǒng)剛度。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)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。工工件件夾夾具具刀刀具具機(jī)機(jī)床床系系kkkkk11111工工件件工工件件yFkp/機(jī)機(jī)床床機(jī)機(jī)床床yFkp/刀刀具具刀刀具具yFkp/夾夾具具夾夾具具yFkp/677.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工件、刀具的剛度可按材料力學(xué)進(jìn)行計(jì)算；工件、刀具的剛度可按材料力學(xué)進(jìn)行計(jì)算；夾具一般總是固定在機(jī)床上使用，可視為機(jī)床夾具一般總是固定在機(jī)床上使用，可視為機(jī)床的一部分；的一部分； 機(jī)床由許多零部件組成，其剛度迄今尚無(wú)合機(jī)床由許多零部件組

44、成，其剛度迄今尚無(wú)合適的計(jì)算方法，目前主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)量適的計(jì)算方法，目前主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)量機(jī)床部件剛度。靜測(cè)定法是一種最簡(jiǎn)單的測(cè)定機(jī)床部件剛度。靜測(cè)定法是一種最簡(jiǎn)單的測(cè)定方法。方法。687.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o 機(jī)床部件靜剛度的測(cè)定機(jī)床部件靜剛度的測(cè)定主主2yFpk主軸箱剛度：尾座剛度：尾尾2yFpk刀架剛度：pFyk刀架刀架697.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差車床刀架部件的剛度曲線車床刀架部件的剛度曲線 剛度曲線非直線剛度曲線非直線, 說(shuō)明不純?yōu)閺椥哉f(shuō)明不純?yōu)閺椥宰冃巫冃? 存在塑性變形；存在塑性變形； 加載與卸載曲線不重合

45、加載與卸載曲線不重合, 有能量損有能量損耗，加載曲線與卸載曲線所圍成的耗，加載曲線與卸載曲線所圍成的面積為克服摩擦和塑性變形的所做面積為克服摩擦和塑性變形的所做的功；的功； 初次加載，卸載曲線不能回到坐標(biāo)初次加載，卸載曲線不能回到坐標(biāo)原點(diǎn)。說(shuō)明有殘余變形存在。經(jīng)多原點(diǎn)。說(shuō)明有殘余變形存在。經(jīng)多次加載卸載以后，殘余變形才逐漸次加載卸載以后，殘余變形才逐漸減小到零。加載卸載曲線的起點(diǎn)重減小到零。加載卸載曲線的起點(diǎn)重合合 實(shí)測(cè)值比想象的要小的多實(shí)測(cè)值比想象的要小的多. 707.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o 影響機(jī)床部件剛度的因素接觸變形接觸變形: 接觸表面都有粗糙度接觸表面

46、都有粗糙度, 實(shí)際接觸是實(shí)際接觸是“峰峰”與與“峰峰”間的接觸間的接觸, 在力的作用下在力的作用下, 即有彈性變形又有塑性即有彈性變形又有塑性變形變形, 但經(jīng)過(guò)多次加載與卸載后基本趨于穩(wěn)定但經(jīng)過(guò)多次加載與卸載后基本趨于穩(wěn)定, 從而從而曲線基本重合；曲線基本重合；薄弱環(huán)節(jié)：薄弱環(huán)節(jié)： 串聯(lián)系統(tǒng)的剛度取決于薄弱環(huán)節(jié)串聯(lián)系統(tǒng)的剛度取決于薄弱環(huán)節(jié), 刀架上的用于刀架上的用于調(diào)整間隙的楔鐵調(diào)整間隙的楔鐵(薄而長(zhǎng)薄而長(zhǎng)), 不受力時(shí)發(fā)生扭曲變形不受力時(shí)發(fā)生扭曲變形, 受受力后消除力后消除, 力去掉后又恢復(fù)力去掉后又恢復(fù)717.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 間隙的影響間隙的影響: :

47、 在實(shí)際加工中若僅是單向受力在實(shí)際加工中若僅是單向受力, , 零件間的間零件間的間隙對(duì)部件剛度沒有什么影響隙對(duì)部件剛度沒有什么影響. . 若用鏜頭或行星式若用鏜頭或行星式磨頭加工孔時(shí)磨頭加工孔時(shí), , 刀桿受力方向經(jīng)常改變刀桿受力方向經(jīng)常改變, , 則間隙則間隙引起的變形對(duì)加工精度有著較大的影響引起的變形對(duì)加工精度有著較大的影響. . 不過(guò)不過(guò), , 機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中, , 隨著零件的溫升隨著零件的溫升, , 連接面間連接面間的間隙逐漸減小會(huì)使剛度增大的間隙逐漸減小會(huì)使剛度增大. . 727.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 摩擦力的影響 在加載時(shí)零件接觸面

48、間的摩擦力阻止變形的增加, 卸載時(shí)摩擦力阻止變形的回復(fù). 這也是圖中加載、卸載曲線不一致的原因之一737.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響o 切削力作用點(diǎn)變化引起的誤差o 切削力變化引起的誤差o 夾緊變形引起的誤差o 其他作用力的影響（如重力、慣性力、傳動(dòng)力等）747.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o 切削力作用點(diǎn)變化引起的誤差 在機(jī)械加工過(guò)程中，工藝系統(tǒng)的剛度隨著切削力作用位置的變化而變化，剛度的變化使得工藝系統(tǒng)變形產(chǎn)生原始誤差，最終產(chǎn)生工件的加工誤差。757.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 以在車

49、床頂尖間加工光軸為例，可按下面三種情況來(lái)討論：1）只考慮機(jī)床變形引起的加工誤差2）只考慮工件變形引起的加工誤差3）機(jī)床變形和工件變形共同引起的加工誤差767.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差1）機(jī)床變形引起的加工誤差假設(shè)條件：o 工件粗而短，其受力變形量可以略而不計(jì)；o 車刀懸伸也很短，受力后的彎曲變形在法向的分量也可忽略不計(jì)； 假定工件的加工余量均勻，加工過(guò)程中的切削力保持不變，即刀架的變形保持不變。777.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差機(jī)床變形對(duì)加工精度的影響22pxLxk1LxLk1k1Fyyy尾主刀架刀架系對(duì)上式求導(dǎo)，就可求得ymin。另=K主

50、/k尾，當(dāng)x=L/（1+）時(shí)得ymin鞍形787.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差【例7-1】經(jīng)測(cè)試某車床的k主=300000N/mm，k尾 =56600 N/mm，k刀架 =30000 N/mm，在加工長(zhǎng)度為 L的剛性軸時(shí)，徑向切削分力 ，計(jì)算該軸加工后的圓柱度誤差。 解：x0ll/2/mm0.01470.02040.01540.0144變形大的地方，從工件上切去的金屬層?。蛔冃涡〉牡胤?，切去的金屬層厚。因此，機(jī)床受力變形使加工出來(lái)的工件產(chǎn)生兩端粗、中間細(xì)的馬鞍形圓柱度誤差，誤差大小為系max系min (0.02040.0144)0.006mm400NyF )1/(l79

51、7.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差2）工件變形引起的加工誤差假設(shè)條件：o 工件為細(xì)長(zhǎng)軸，剛度較差；o 機(jī)床和刀具的變形可忽略。變形量可用公式計(jì)算：求導(dǎo)知EIlxxl3Fyy22p工系0yyl0）系（）系（16lyy4max2/ l）系（）系（工件加工后呈鼓形807.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差3）機(jī)床變形和工件變形共同引起的加工誤差 3EILxx-LLxk1LxLk1k1Fyyyy2222px）（尾主刀架工刀架系 在測(cè)出車床頭架、尾座和刀架的平均剛度，并確定了工件的材料與尺寸時(shí)，已知刀具的幾何角度、切削用量等參數(shù)，可確定切削力Fp時(shí)，即可估算不同x

52、值處工件半徑尺寸的變化，求出工件加工后的圓柱度誤差。 817.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o 切削力變化引起的誤差 在加工過(guò)程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化、工件材質(zhì)不均勻等因素引起切削力變化，使工藝系統(tǒng)發(fā)生變形，從而產(chǎn)生加工誤差。 ap1:長(zhǎng)軸的背吃刀量 ap2:短軸的背吃刀量 y1:對(duì)長(zhǎng)軸的讓刀量 y2:對(duì)短軸的讓刀量827.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差誤差復(fù)映由于毛坯存在圓度誤差毛= ap1- ap2，引起工件的圓度誤差工= 1- 2 ，這種現(xiàn)象稱為毛坯誤差復(fù)映。 工與毛之比稱為誤差復(fù)映系數(shù)。毛工837.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受

53、力變形引起的誤差誤差復(fù)映系數(shù)由工藝系統(tǒng)剛度的定義知： 由切削原理知： 一次進(jìn)給加工中，工件硬度、進(jìn)給量及其他切削條件設(shè)為不變，即：系系工KFKFyy21yy21p2p1yyaakFF21系nxpyypHBafCF CHBfCnyy847.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差誤差復(fù)映系數(shù)C為常數(shù)，在車削加工中，x1，所以： 即 因?yàn)閥1，y2遠(yuǎn)小于ap1，ap2，所以： 所以pxppCaCaF)yC(aF1p1p1系系kCaakaaCp2p1p2p1)yC(aF2p2p2y1y1CaF y2y2CaF857.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差幾點(diǎn)說(shuō)明：n與工藝系

54、統(tǒng)剛度成反比；n多次進(jìn)給時(shí)，總的復(fù)映系數(shù)n由于y總是小于ap，所以小于1，多次走刀可很?。挥捎诿髡`差引起的加工誤差可降到允許的范圍內(nèi)；n采用調(diào)整法加工時(shí)，由于每件毛坯的加工余量都不一樣，誤差復(fù)映后的加工誤差也不一樣，造成了一批工件“尺寸分散”。n21總867.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差【練習(xí)7-6】 已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本工序前有圓度誤差0.45mm，若本工序形狀精度規(guī)定允許誤差0.01mm，問(wèn)至少走刀幾次才能使形狀精度合格？解：mm125.105.40*5.201毛28mm0 . 05.1120*5.2012mm007. 0280 . 0

55、*5.2023走刀3次877.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o夾緊力引起的誤差工件在夾緊過(guò)程中，如果剛度較低或夾緊力著力點(diǎn)不當(dāng)，會(huì)使工件產(chǎn)生變形，造成加工誤差。887.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o 其他作用力的影響 重力 慣性力 傳動(dòng)力 897.2 機(jī)械加工精度7.2.4工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差o 減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑 提高工藝系統(tǒng)剛度1）提高工件和刀具的剛度2）提高機(jī)床剛度3）采用合理的裝卡和加工方式 減小切削力及其變化 合理選擇刀具參數(shù)（增大前角、主偏角）和切削用量。907.2 機(jī)械加工精度7.2.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差工藝系統(tǒng)

56、熱變形對(duì)加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占總誤差的40%70%一、工藝系統(tǒng)的熱源（1）內(nèi)部熱源1）切削熱2）磨擦熱和能量損耗 3）派生熱源 （2）外部熱源 1）環(huán)境溫度 2）輻射熱917.2 機(jī)械加工精度7.2.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差1）切削熱切削熱是切削加工過(guò)程中最主要的熱源，它對(duì)工件加工精度的影響最為直接。在切削過(guò)程中，消耗于切削的彈、塑性變形及刀具與工件、切屑之間摩擦的能量，絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。這些切削熱將傳入工件、刀具、切屑和周圍介質(zhì)。 車削切削熱的分配示意圖 927.2 機(jī)械加工精度7.2.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差2）磨擦熱

57、和能量損耗工藝系統(tǒng)中的摩擦熱，是因?yàn)闄C(jī)床運(yùn)動(dòng)副（如齒輪副、軸承副、導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、離合器等）相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。機(jī)床動(dòng)力裝置（如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等）工作時(shí)因能量損耗而發(fā)熱。盡管這部分熱比切削熱少，但是它們有時(shí)會(huì)使工藝系統(tǒng)的某個(gè)關(guān)鍵部位產(chǎn)生較大的變形，破壞工藝系統(tǒng)原有的精度。3）派生熱源工藝系統(tǒng)內(nèi)部的部分熱量通過(guò)切屑、切削液、潤(rùn)滑液等帶到機(jī)床其它部位，使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形，這部分熱量成為派生熱。937.2 機(jī)械加工精度7.2.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差二、工件熱變形對(duì)加工精度的影響 工件熱變形的熱源主要是切削熱，對(duì)有些大型件、精密件，環(huán)境溫度也有很大的影響。傳入工件的熱量越多、工件的質(zhì)量越小

58、則熱變形越大。 n工件均勻受熱 工件熱變形量： LL式中：L-工件熱變形方向的尺寸（mm） -工件的熱膨脹系數(shù)（1/C） -工件的平均溫升（ C ）947.2 機(jī)械加工精度7.2.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差例：在磨削400mm長(zhǎng)剛制絲杠的螺扣時(shí)，若被磨絲杠的溫度比機(jī)床母絲杠高1 oC，且已知被磨絲杠的熱膨脹系數(shù)=1.17X10-5，求被磨絲杠的熱變形量。解：而5級(jí)精度絲杠的螺距累積誤差在400mm長(zhǎng)度上不允許超過(guò)5um。如果溫度在升高一點(diǎn)這個(gè)絲杠就變成廢品了。由此可見熱變形對(duì)精密加工的影響很大。68um. 400468mm. 01400101.17tLL-5957.2 機(jī)械加工精度7.2.5

59、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差o 工件不均勻受熱 L-工件長(zhǎng)度； H-工件厚度8HLf2967.2 機(jī)械加工精度7.2.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差三、刀具熱變形對(duì)加工精度的影響o 主要熱源是切削熱。刀頭體積小主要熱源是切削熱。刀頭體積小,熱容量小，溫度高熱容量小，溫度高, 局部局部溫度可達(dá)溫度可達(dá)1000攝氏度以上攝氏度以上.o 粗加工時(shí)粗加工時(shí), 刀具熱變形量可達(dá)刀具熱變形量可達(dá)0.030.05mm, 對(duì)加工對(duì)加工精度影響一般可以不考慮精度影響一般可以不考慮. o 間斷切削時(shí)間斷切削時(shí), 刀具有短暫的冷卻時(shí)間刀具有短暫的冷卻時(shí)間, 熱變形量還要小一熱變形量還要小一些些. o 但在車削長(zhǎng)軸時(shí)但在

60、車削長(zhǎng)軸時(shí), 刀具的熱伸長(zhǎng)刀具的熱伸長(zhǎng), 會(huì)使工件產(chǎn)生錐度誤差會(huì)使工件產(chǎn)生錐度誤差. 971. 刀具熱變形量在切削初期刀具熱變形量在切削初期增加很快增加很快,隨后較為緩慢隨后較為緩慢,然后然后便趨于熱平衡狀態(tài)便趨于熱平衡狀態(tài), 此后此后, 熱熱變形量的變化就很小變形量的變化就很小.2.3.7.2 機(jī)械加工精度7.2.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差三、刀具熱變形對(duì)加工精度的影響12 10987.2 機(jī)械加工精度7.2.5工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差四、機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響 使機(jī)床產(chǎn)生熱變形的熱源主要是使機(jī)床產(chǎn)生熱變形的熱源主要是摩擦熱摩擦熱、傳動(dòng)熱傳動(dòng)熱和和外界熱源外界熱源傳入熱量。傳入熱量。