建筑工程類第5章機(jī)械加工精度(課堂講義)

1、第五章第五章 機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度5.1 概概 述述零件的加工質(zhì)量是保證機(jī)械產(chǎn)品工作性能和產(chǎn)品壽命的基礎(chǔ)。零件的加工質(zhì)量是保證機(jī)械產(chǎn)品工作性能和產(chǎn)品壽命的基礎(chǔ)。衡量進(jìn)行加工質(zhì)量的指標(biāo)有兩方面衡量進(jìn)行加工質(zhì)量的指標(biāo)有兩方面加工精度加工精度表面質(zhì)量表面質(zhì)量本章的任務(wù)是討論零件的機(jī)械加工精度問(wèn)題。本章的任務(wù)是討論零件的機(jī)械加工精度問(wèn)題。一、機(jī)械加工精度和加工誤差一、機(jī)械加工精度和加工誤差 在機(jī)械加工過(guò)程中，由于各種因素的影響，使刀具和工件在機(jī)械加工過(guò)程中，由于各種因素的影響，使刀具和工件間的正確位置發(fā)生偏移，因而加工出來(lái)的零件不可能與理想的間的正確位置發(fā)生偏移，因而加工出來(lái)的零件不可能與理想的要

2、求完全符合，兩者的符合程度可用機(jī)械加工精度和加工誤差要求完全符合，兩者的符合程度可用機(jī)械加工精度和加工誤差來(lái)表示。來(lái)表示。 從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒(méi)有必要把每個(gè)零件都加工得絕對(duì)準(zhǔn)確，從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒(méi)有必要把每個(gè)零件都加工得絕對(duì)準(zhǔn)確，可以允許有可以允許有定的加工誤差，只要加工誤差不超過(guò)圖樣規(guī)定的偏差，即為定的加工誤差，只要加工誤差不超過(guò)圖樣規(guī)定的偏差，即為合格品。合格品。 是指零件加工后的是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置尺寸、形狀和位置)與與理想幾何參數(shù)的符合程度。理想幾何參數(shù)的符合程度。1、機(jī)械加工精度：、機(jī)械加工精度：2、加工誤差：、加工誤差： 是指

3、零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置尺寸、形狀和位置)與與理想幾何參數(shù)的理想幾何參數(shù)的偏離程度偏離程度。加工精度越高，則加工誤差越小，。加工精度越高，則加工誤差越小，反之越大。反之越大。 加工精度的高低是以國(guó)家有關(guān)公差標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示的。加工精度的高低是以國(guó)家有關(guān)公差標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示的。保證和保證和提高加工精度實(shí)際上就是限制和降低加工誤差。提高加工精度實(shí)際上就是限制和降低加工誤差。3、機(jī)械加工精度包含的內(nèi)容、機(jī)械加工精度包含的內(nèi)容尺寸精度尺寸精度形狀精度形狀精度位置精度位置精度機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度三者之間的關(guān)系：三者之間的關(guān)系：（1）當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度

4、和形狀精度也要）當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和形狀精度也要求高。形狀公差應(yīng)限制在位置公差內(nèi)，位置公差應(yīng)限制在尺求高。形狀公差應(yīng)限制在位置公差內(nèi)，位置公差應(yīng)限制在尺寸公差內(nèi)。寸公差內(nèi)。（2）當(dāng)形狀精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和尺寸精度不）當(dāng)形狀精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和尺寸精度不一定要求高。一定要求高。 4、加工精度與加工成本和生產(chǎn)效率的關(guān)系、加工精度與加工成本和生產(chǎn)效率的關(guān)系一般地，加工精度要求一般地，加工精度要求 ，加工成本，加工成本 ，生產(chǎn)效率，生產(chǎn)效率 。5、研究加工精度的目的、研究加工精度的目的 研究加工精度的目的、就是弄清各種原始誤差對(duì)加工精研究加工精度的目的、就是弄清各種

5、原始誤差對(duì)加工精度影響的規(guī)律，掌握控制加工誤差的方法，以獲得預(yù)期的加度影響的規(guī)律，掌握控制加工誤差的方法，以獲得預(yù)期的加工精度，必要時(shí)能指出進(jìn)一步提高加工精度的途徑。工精度，必要時(shí)能指出進(jìn)一步提高加工精度的途徑。6、研究加工精度的方法、研究加工精度的方法因素分析法因素分析法統(tǒng)計(jì)分析法統(tǒng)計(jì)分析法 在實(shí)際生產(chǎn)中，常常結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。一是在實(shí)際生產(chǎn)中，常常結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。一是先用統(tǒng)計(jì)分析法尋找誤差的出現(xiàn)規(guī)律，初先用統(tǒng)計(jì)分析法尋找誤差的出現(xiàn)規(guī)律，初步判斷產(chǎn)生加工誤差的可能原因，然后運(yùn)步判斷產(chǎn)生加工誤差的可能原因，然后運(yùn)用單因素分析法進(jìn)行分析、試驗(yàn)，以便迅用單因素分析法進(jìn)行分析、試驗(yàn)，以便迅速、有效地找出影

6、響加工精度的主要原因。速、有效地找出影響加工精度的主要原因。 二、影響加工精度的因素 零件的尺寸、幾何形狀和表面間的相互位置的形成，歸根零件的尺寸、幾何形狀和表面間的相互位置的形成，歸根到底取決于工件和刀具在切削過(guò)程間的相互位置。由于工藝系到底取決于工件和刀具在切削過(guò)程間的相互位置。由于工藝系統(tǒng)存在各種原始誤差，它們以不同的方式和程度反映為加工誤統(tǒng)存在各種原始誤差，它們以不同的方式和程度反映為加工誤差。由此可見(jiàn)：差。由此可見(jiàn)：1、原始誤差、原始誤差機(jī)床機(jī)床夾具夾具刀具刀具工件工件亦稱機(jī)械加亦稱機(jī)械加工工藝系統(tǒng)工工藝系統(tǒng)構(gòu)成了機(jī)械加工系統(tǒng)構(gòu)成了機(jī)械加工系統(tǒng)故：工藝系統(tǒng)誤差稱為故：工藝系統(tǒng)誤差稱為

7、原始誤差。原始誤差。工藝系統(tǒng)誤差是工藝系統(tǒng)誤差是“因因”，是根源；，是根源；加工誤差是加工誤差是“果果”，是表現(xiàn)，是表現(xiàn)。 2、零件加工中的各種誤差、零件加工中的各種誤差調(diào)整誤差調(diào)整誤差定位誤差定位誤差?yuàn)A緊誤差?yuàn)A緊誤差制造誤差制造誤差測(cè)量誤差測(cè)量誤差因殘余應(yīng)力產(chǎn)生的誤差因殘余應(yīng)力產(chǎn)生的誤差加工原理誤差加工原理誤差機(jī)加工前，對(duì)機(jī)床、夾具、刀具調(diào)整中；機(jī)加工前，對(duì)機(jī)床、夾具、刀具調(diào)整中；由切削力、慣性力、刀具磨損、切削熱等引起；由切削力、慣性力、刀具磨損、切削熱等引起；工件加工、測(cè)量好后；工件加工、測(cè)量好后；由于采用了近似的加工方法。由于采用了近似的加工方法。機(jī)加工中的原始誤差可歸納為：機(jī)加工中的

8、原始誤差可歸納為：原始原始誤差誤差工藝工藝系統(tǒng)系統(tǒng)加工加工過(guò)程過(guò)程工藝系工藝系統(tǒng)制造統(tǒng)制造和磨損和磨損工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)熱效應(yīng)熱效應(yīng)機(jī)床的制造和磨損機(jī)床的制造和磨損夾具的制造和磨損夾具的制造和磨損刀具的制造和磨損刀具的制造和磨損工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受力變形工藝系統(tǒng)受熱變形工藝系統(tǒng)受熱變形工件殘余應(yīng)力變形工件殘余應(yīng)力變形調(diào)整誤差調(diào)整誤差定位誤差、夾緊誤差定位誤差、夾緊誤差制造誤差制造誤差測(cè)量誤差測(cè)量誤差加工原理誤差加工原理誤差三、誤差的敏感方向 在加工過(guò)程中，各種原始誤差的影響會(huì)使刀具和工件間正在加工過(guò)程中，各種原始誤差的影響會(huì)使刀具和工件間正確的幾何關(guān)系遭到破壞，引起加工誤差，各種原始誤差的

9、大小確的幾何關(guān)系遭到破壞，引起加工誤差，各種原始誤差的大小和方向各不相同，而加工誤差則必須在工序尺寸方向度量。因和方向各不相同，而加工誤差則必須在工序尺寸方向度量。因此不同的原始誤差對(duì)加工精度有不同的影響。此不同的原始誤差對(duì)加工精度有不同的影響。 當(dāng)原始誤差的方向與工序尺寸方向一致時(shí)，其對(duì)加工相當(dāng)原始誤差的方向與工序尺寸方向一致時(shí)，其對(duì)加工相度的影響最大。度的影響最大。下面以外圓車削為例說(shuō)明兩者的關(guān)系。下面以外圓車削為例說(shuō)明兩者的關(guān)系。 如圖，車削時(shí)工件的回轉(zhuǎn)軸線為如圖，車削時(shí)工件的回轉(zhuǎn)軸線為O，刀尖正確位置在，刀尖正確位置在A。設(shè)某一瞬時(shí)由。設(shè)某一瞬時(shí)由于各種原始誤差的影響，使刀尖位移到于各

10、種原始誤差的影響，使刀尖位移到A，AA即為原始誤差即為原始誤差，它與，它與OA間間的夾角為的夾角為，由此引起工件加工后的半徑由，由此引起工件加工后的半徑由R0OA變?yōu)樽優(yōu)镽OA，故半徑上，故半徑上的加工誤差的加工誤差R 為：為： 當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的法向方向當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的法向方向(0)時(shí)，引起的加工誤差最大；時(shí)，引起的加工誤差最大；可以看出：可以看出：當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的切線方向當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的切線方向(90)引起的加工誤差最小。引起的加工誤差最小。 把對(duì)加工精度影響最大的那個(gè)方向稱為把對(duì)加工精度影響最大的那個(gè)方向稱為誤差的敏感方向誤差的敏感方

11、向，對(duì)加工精度影響最小的那個(gè)方向則稱為對(duì)加工精度影響最小的那個(gè)方向則稱為誤差的不敏感方向。誤差的不敏感方向。 加工原理誤差是指采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的切加工原理誤差是指采用了近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的切削刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。削刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。一、加工原理誤差一、加工原理誤差如：如：1、在數(shù)控機(jī)床上采用、在數(shù)控機(jī)床上采用“行切法行切法”加工復(fù)雜形面。加工復(fù)雜形面。XYZRshRhs8 5.2 5.2 工藝系統(tǒng)的幾何精度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)的幾何精度對(duì)加工精度的影響2、車削模數(shù)蝸桿、車削模數(shù)蝸桿 由于蝸桿的螺距等于蝸輪的齒距由于蝸桿的螺距等于蝸輪的齒距(即即m，其中，其中m

12、是模數(shù)，而是模數(shù)，而是一個(gè)無(wú)是一個(gè)無(wú)理數(shù)理數(shù)314159)，但是車床配換齒輪的齒數(shù)是有限的。因此，但是車床配換齒輪的齒數(shù)是有限的。因此，在選擇配換在選擇配換齒輪時(shí)，只能將齒輪時(shí)，只能將化為近似的分?jǐn)?shù)值計(jì)算，這樣就會(huì)引起刀具相對(duì)工件的成化為近似的分?jǐn)?shù)值計(jì)算，這樣就會(huì)引起刀具相對(duì)工件的成形運(yùn)動(dòng)形運(yùn)動(dòng)(螺旋運(yùn)動(dòng)螺旋運(yùn)動(dòng))不準(zhǔn)確，造成螺距誤差。不準(zhǔn)確，造成螺距誤差。但是，這種螺距誤差可通過(guò)配換但是，這種螺距誤差可通過(guò)配換齒輪的合理選配而減小。齒輪的合理選配而減小。 滾齒加工用的齒輪滾刀有兩種誤差：滾齒加工用的齒輪滾刀有兩種誤差： 一是切削刃齒廓近似造形誤差，一是切削刃齒廓近似造形誤差，由于制造上的困難

13、，采用阿基米德基本由于制造上的困難，采用阿基米德基本蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開(kāi)線基本蝸桿；蝸桿或法向直廓基本蝸桿代替漸開(kāi)線基本蝸桿； 二是由于滾刀刀齒數(shù)有限，二是由于滾刀刀齒數(shù)有限，實(shí)際上加工出的齒形是一條折線，和理論上實(shí)際上加工出的齒形是一條折線，和理論上的光滑漸開(kāi)線有差異。的光滑漸開(kāi)線有差異。 3、滾齒加工、滾齒加工 注意：注意：采用近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的切削刃輪廓，雖然會(huì)采用近似的成形運(yùn)動(dòng)或近似的切削刃輪廓，雖然會(huì)帶來(lái)加工原理誤差，但往往可簡(jiǎn)化機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)，提高生帶來(lái)加工原理誤差，但往往可簡(jiǎn)化機(jī)床或刀具的結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率，有時(shí)反而能得到較高的加工精度。因此，只要具誤差產(chǎn)效率，有

14、時(shí)反而能得到較高的加工精度。因此，只要具誤差不超過(guò)規(guī)定的精度要求、在生產(chǎn)中仍能得到廣泛的應(yīng)用。不超過(guò)規(guī)定的精度要求、在生產(chǎn)中仍能得到廣泛的應(yīng)用。 二、調(diào)整誤差二、調(diào)整誤差 在機(jī)械加工的每一工序中。總是要對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或在機(jī)械加工的每一工序中。總是要對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行這樣或那樣的調(diào)整工作不可能絕對(duì)地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。那樣的調(diào)整工作不可能絕對(duì)地準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生調(diào)整誤差。 工藝系統(tǒng)的調(diào)整的基本方式工藝系統(tǒng)的調(diào)整的基本方式 (1)試切法調(diào)整試切法調(diào)整(2)調(diào)整法調(diào)整調(diào)整法調(diào)整 (1)試切法調(diào)整 1)測(cè)量誤差。測(cè)量誤差。由量具本身精度度、測(cè)量方法及使用條件引起。由量具本身精度度、測(cè)量方法及使用條件引

15、起。 2)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位移誤差。進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位移誤差。在微量調(diào)整刀具的位置、低速微量進(jìn)給中，在微量調(diào)整刀具的位置、低速微量進(jìn)給中，常常出現(xiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的常常出現(xiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的“爬行爬行”現(xiàn)象，其結(jié)果使刀具的實(shí)際位移與刻度盤(pán)上的現(xiàn)象，其結(jié)果使刀具的實(shí)際位移與刻度盤(pán)上的數(shù)值不一致、造成加工誤差。數(shù)值不一致、造成加工誤差。 3)試切時(shí)與正式切削時(shí)切削層厚度不同的影響。試切時(shí)與正式切削時(shí)切削層厚度不同的影響。精加工時(shí)，切精加工時(shí)，切削刃只起擠壓作用而不起切削作用，但正式切削時(shí)的深度較大工件。削刃只起擠壓作用而不起切削作用，但正式切削時(shí)的深度較大工件。應(yīng)用：應(yīng)用：?jiǎn)渭∨a(chǎn)中。單件小批生產(chǎn)中。 方法：方法：對(duì)工件

16、進(jìn)行試切對(duì)工件進(jìn)行試切測(cè)量測(cè)量調(diào)整調(diào)整再試切，直到達(dá)到要再試切，直到達(dá)到要求的精度為止。求的精度為止。這時(shí)，引起調(diào)整誤差的因素有：這時(shí)，引起調(diào)整誤差的因素有：(2)調(diào)整法調(diào)整影響調(diào)整精度的因素有：影響調(diào)整精度的因素有：1）上述影響試切法調(diào)整精度的因素，）上述影響試切法調(diào)整精度的因素，因?yàn)椴捎谜{(diào)整法對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整因?yàn)椴捎谜{(diào)整法對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，也要以試切為依據(jù)。時(shí)，也要以試切為依據(jù)。2）用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整時(shí)，）用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整時(shí)，調(diào)整精度取決于行程擋塊、靠模及凸輪等機(jī)構(gòu)的制調(diào)整精度取決于行程擋塊、靠模及凸輪等機(jī)構(gòu)的制造精度和剛度；造精度和剛度；3）用樣件或樣板調(diào)整時(shí)，）用樣件或樣板調(diào)整時(shí)，調(diào)整

17、精度取決于祥件或樣板的制造、安裝和對(duì)刀調(diào)整精度取決于祥件或樣板的制造、安裝和對(duì)刀精度；精度；4）工藝系統(tǒng)初調(diào)好以后，）工藝系統(tǒng)初調(diào)好以后，般要試切幾個(gè)工件，并以其平均尺寸作為判斷般要試切幾個(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)。由于試切加工的工件數(shù)調(diào)整是否準(zhǔn)確的依據(jù)。由于試切加工的工件數(shù)(稱為抽樣件數(shù)稱為抽樣件數(shù))不可能太多，不可能太多，不能完全反映整批工件切削過(guò)程中的各種隨機(jī)誤差，不能完全反映整批工件切削過(guò)程中的各種隨機(jī)誤差，故試切加工幾個(gè)工件故試切加工幾個(gè)工件的平均尺寸與總體尺寸不能完全符合，也造成加工誤差。的平均尺寸與總體尺寸不能完全符合，也造成加工誤差。三、機(jī)床誤差 機(jī)床的制

18、造誤差、安裝誤差以及使用中的磨損都直接影響機(jī)床的制造誤差、安裝誤差以及使用中的磨損都直接影響工件的加工精度。機(jī)床誤差可歸納為：工件的加工精度。機(jī)床誤差可歸納為：機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈的誤差機(jī)床傳動(dòng)鏈的誤差機(jī)床誤差機(jī)床誤差 1、機(jī)床導(dǎo)軌誤差、機(jī)床導(dǎo)軌誤差 機(jī)床導(dǎo)軌誤差多達(dá)機(jī)床導(dǎo)軌誤差多達(dá)21項(xiàng)。項(xiàng)。 機(jī)床導(dǎo)軌是實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的主要部件，其制造和裝配精度機(jī)床導(dǎo)軌是實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的主要部件，其制造和裝配精度是影響直線運(yùn)動(dòng)的主要因素，直接影響工件的加工質(zhì)量。是影響直線運(yùn)動(dòng)的主要因素，直接影響工件的加工質(zhì)量。 機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床導(dǎo)軌誤差 機(jī)床導(dǎo)軌誤差多達(dá)機(jī)床

19、導(dǎo)軌誤差多達(dá)21項(xiàng)。項(xiàng)。3 6+3=21 。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)直線度誤差導(dǎo)軌面間平行度（扭曲）誤差導(dǎo)軌面間平行度（扭曲）誤差導(dǎo)軌對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度或垂直度誤差導(dǎo)軌對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度或垂直度誤差 （1）直線導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的主要內(nèi)容有：）直線導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的主要內(nèi)容有： 1)磨床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響磨床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差的影響 引起工件在半引起工件在半徑方向上的誤差。當(dāng)磨削長(zhǎng)外圓時(shí)，造成圓柱度誤差。徑方向上的誤差。當(dāng)磨削長(zhǎng)外圓時(shí)，造成圓柱度誤差。 2)磨床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差的影響磨床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤

20、差的影響 由于磨床導(dǎo)軌由于磨床導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)存在誤差，磨削外圓時(shí)，工件沿砂輪切線方向產(chǎn)生在垂直面內(nèi)存在誤差，磨削外圓時(shí)，工件沿砂輪切線方向產(chǎn)生位移位移(誤差非敏感方向誤差非敏感方向)，此時(shí)工件產(chǎn)生圓柱度誤差。此時(shí)工件產(chǎn)生圓柱度誤差。 對(duì)平面磨床、龍門(mén)刨床、銑床等法向方向的位移對(duì)平面磨床、龍門(mén)刨床、銑床等法向方向的位移(誤差敏誤差敏感方向感方向)，將直接反映被加工件的表面形成的形狀誤差。，將直接反映被加工件的表面形成的形狀誤差。 3)導(dǎo)軌面間平行平行度（扭曲）誤差的影響導(dǎo)軌面間平行平行度（扭曲）誤差的影響 如車床兩導(dǎo)軌如車床兩導(dǎo)軌的平行度誤差的平行度誤差(扭曲扭曲)使床鞍產(chǎn)生橫向傾斜，刀具產(chǎn)生位

21、移，因使床鞍產(chǎn)生橫向傾斜，刀具產(chǎn)生位移，因而引起工件形狀誤差。而引起工件形狀誤差。 4)導(dǎo)軌對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度或垂直度誤差的影響導(dǎo)軌對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度或垂直度誤差的影響 。 造成加工表面下凹。造成加工表面下凹。 實(shí)際應(yīng)用中，為防止實(shí)際應(yīng)用中，為防止“掃刀掃刀”，往往將主軸與進(jìn)給方，往往將主軸與進(jìn)給方向傾斜一微小角度（向傾斜一微小角度（30”）。）。2、機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差1主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的概念主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的概念 理想回轉(zhuǎn)中心：理想回轉(zhuǎn)中心：機(jī)床主軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，主軸的各個(gè)截面機(jī)床主軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，主軸的各個(gè)截面必然有它的回轉(zhuǎn)中心，在主軸的任一截面，主軸回轉(zhuǎn)時(shí)若只有必然有它的回轉(zhuǎn)

22、中心，在主軸的任一截面，主軸回轉(zhuǎn)時(shí)若只有一點(diǎn)速度始終為零，則這一點(diǎn)即為理想回轉(zhuǎn)中心。一點(diǎn)速度始終為零，則這一點(diǎn)即為理想回轉(zhuǎn)中心。 瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心：瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心：主軸在實(shí)際回轉(zhuǎn)過(guò)程中，在一個(gè)位置或時(shí)主軸在實(shí)際回轉(zhuǎn)過(guò)程中，在一個(gè)位置或時(shí)刻的回轉(zhuǎn)中心，稱為瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心，主軸各截面瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心刻的回轉(zhuǎn)中心，稱為瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心，主軸各截面瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心的連線叫瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線。的連線叫瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線。 主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差：主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差：是指主軸的瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均是指主軸的瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線回轉(zhuǎn)軸線(瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的對(duì)稱中心瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線的對(duì)稱中心)，在規(guī)定測(cè)量平面內(nèi)的變，在規(guī)定測(cè)量平面內(nèi)的變動(dòng)量

23、。變動(dòng)量越小，主軸回轉(zhuǎn)精度越高；反之越低。動(dòng)量。變動(dòng)量越小，主軸回轉(zhuǎn)精度越高；反之越低。2主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的形式主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的形式 端面圓跳動(dòng)（軸向漂移）端面圓跳動(dòng)（軸向漂移）徑向圓跳動(dòng)（徑向漂移）徑向圓跳動(dòng)（徑向漂移）角度擺動(dòng)（角向漂移）角度擺動(dòng)（角向漂移）主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的基本形式誤差的基本形式 注意：注意：實(shí)際中常是這幾種誤實(shí)際中常是這幾種誤差的合成。差的合成。 端面圓跳動(dòng)端面圓跳動(dòng)瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線沿瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的軸向運(yùn)動(dòng)。它主平均回轉(zhuǎn)軸線方向的軸向運(yùn)動(dòng)。它主要影響端面形狀和軸向尺寸精度。要影響端面形狀和軸向尺寸精度。 徑向圓跳動(dòng)徑向圓跳動(dòng)瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線始

24、瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線始終平行于平均回轉(zhuǎn)軸線方向的徑向運(yùn)終平行于平均回轉(zhuǎn)軸線方向的徑向運(yùn)動(dòng)動(dòng)b。它主要影響圓柱面的精度。它主要影響圓柱面的精度。 角度擺動(dòng)角度擺動(dòng)瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線與平瞬時(shí)回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線成一傾斜角度，但其交點(diǎn)均回轉(zhuǎn)軸線成一傾斜角度，但其交點(diǎn)位置固定不變的運(yùn)動(dòng)。在不同橫截面位置固定不變的運(yùn)動(dòng)。在不同橫截面內(nèi)，軸心運(yùn)動(dòng)誤差軌跡相似，它影響內(nèi)，軸心運(yùn)動(dòng)誤差軌跡相似，它影響圓柱面與端面加工精度。圓柱面與端面加工精度。 3. 主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響（1）端面圓跳動(dòng)）端面圓跳動(dòng)1）對(duì)圓柱面的加工）對(duì)圓柱面的加工無(wú)影響；無(wú)影響；2）對(duì)加工端面的影響）對(duì)加工端面的影響3）對(duì)螺紋加工的影響）對(duì)螺紋

25、加工的影響如圖（如圖（a）如圖（如圖（b）（2）徑向圓跳動(dòng)）徑向圓跳動(dòng)使工件產(chǎn)生圓度誤差，但影響程度因加工方法的不同而異。如：使工件產(chǎn)生圓度誤差，但影響程度因加工方法的不同而異。如：1)鏜孔時(shí)鏜孔時(shí)設(shè)設(shè)原始誤差：原始誤差：主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差表現(xiàn)為表現(xiàn)為y向簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。向簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。h=Acos在任一時(shí)刻刀尖在任一時(shí)刻刀尖a的位置為：的位置為：1)(2222RZRAy將以上兩式平方后，相加得：將以上兩式平方后，相加得：分析：分析：這是橢圓的參數(shù)方程，加工出的孔呈橢圓形，這是橢圓的參數(shù)方程，加工出的孔呈橢圓形，圓度誤差為圓度誤差為A。2) 車削時(shí)車削時(shí)22222sinARzy222Rzy

26、略去二次誤差略去二次誤差2A 4. 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的影響因素主軸的誤差主軸的誤差軸承的誤差軸承的誤差軸承的間隙軸承的間隙與軸承配合零件的誤差與軸承配合零件的誤差主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等，主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等，影響主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)影響主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的主要因素誤差的主要因素對(duì)于不同類型的機(jī)床，其影響因素也各不相同。對(duì)于不同類型的機(jī)床，其影響因素也各不相同。4提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施(1)提高主軸部件的制造精度提高主軸部件的制造精度首先應(yīng)提高軸首先應(yīng)提高軸承的回轉(zhuǎn)精度承的回轉(zhuǎn)精度選用高精度的滾動(dòng)軸承選用高精度的滾動(dòng)軸承采用高精度的多油楔動(dòng)壓軸承采用高精度的多油楔動(dòng)壓軸承采用高精度的

27、靜壓軸承采用高精度的靜壓軸承提高箱體支承孔的加工精度提高箱體支承孔的加工精度主軸軸頸的加工精度主軸軸頸的加工精度與軸承相配合表面的加工精度與軸承相配合表面的加工精度其次應(yīng)提高軸承其次應(yīng)提高軸承組件的接觸剛度組件的接觸剛度 常采用兩個(gè)固定頂尖支承，常采用兩個(gè)固定頂尖支承，主軸只起傳動(dòng)作用主軸只起傳動(dòng)作用。工件的回。工件的回轉(zhuǎn)精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差，而轉(zhuǎn)精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀誤差和同軸度誤差，而提高頂尖和中心孔的精度要比提高主軸部件的精度容易且經(jīng)濟(jì)提高頂尖和中心孔的精度要比提高主軸部件的精度容易且經(jīng)濟(jì)得多。得多。(2)對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行預(yù)緊可消除間

28、隙可消除間隙增加軸承剛度增加軸承剛度均化滾動(dòng)體的誤差均化滾動(dòng)體的誤差(3)使主軸的回轉(zhuǎn)精度不反映到工件上使主軸的回轉(zhuǎn)精度不反映到工件上如下圖如下圖 對(duì)滾動(dòng)軸對(duì)滾動(dòng)軸承適當(dāng)預(yù)緊承適當(dāng)預(yù)緊 微量過(guò)盈可使軸承內(nèi)、微量過(guò)盈可使軸承內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體的彈性變形相外圈和滾動(dòng)體的彈性變形相互制約，這樣既增加軸承剛互制約，這樣既增加軸承剛度，又對(duì)滾動(dòng)體的誤差起均度，又對(duì)滾動(dòng)體的誤差起均化作用，因而可提高主軸的化作用，因而可提高主軸的回轉(zhuǎn)精度?；剞D(zhuǎn)精度。 外圓磨床磨削外外圓磨床磨削外圓柱面時(shí)，采用固定圓柱面時(shí)，采用固定頂尖支承。頂尖支承。 在鏜床上加工箱體類在鏜床上加工箱體類零件上的孔時(shí)，采用前、零件上的孔時(shí)，采

29、用前、后導(dǎo)向套的鏜模，刀桿與后導(dǎo)向套的鏜模，刀桿與主軸浮動(dòng)聯(lián)接，所以刀桿主軸浮動(dòng)聯(lián)接，所以刀桿的回轉(zhuǎn)精度與機(jī)床主軸回的回轉(zhuǎn)精度與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度也無(wú)關(guān)，僅轉(zhuǎn)精度也無(wú)關(guān)，僅由刀桿由刀桿和導(dǎo)套的配合質(zhì)量決定。和導(dǎo)套的配合質(zhì)量決定。三、機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差三、機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差是指內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中首末兩端傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。是指內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中首末兩端傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。 在螺紋加工或用展成法加工齒輪等工件時(shí)，必須保證工件與在螺紋加工或用展成法加工齒輪等工件時(shí)，必須保證工件與刀具間有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差影響其加工精度的刀具間有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差影響其加工精度的主要因素

30、。主要因素。1. 傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差 例如：在該齒機(jī)上用單頭滾刀加工直齒輪時(shí)，要求滾刀與例如：在該齒機(jī)上用單頭滾刀加工直齒輪時(shí)，要求滾刀與工件之間具有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：工件之間具有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒。這種運(yùn)動(dòng)關(guān)系是由刀具與工件間的傳動(dòng)鏈來(lái)保證的。這種運(yùn)動(dòng)關(guān)系是由刀具與工件間的傳動(dòng)鏈來(lái)保證的。 由于各傳動(dòng)件在傳動(dòng)鏈中所處的位置不同，它們對(duì)工件由于各傳動(dòng)件在傳動(dòng)鏈中所處的位置不同，它們對(duì)工件加工精度加工精度(即末端件的轉(zhuǎn)角誤差即末端件的轉(zhuǎn)角誤差)的影響程度是不同的。如的影響程度是不同的。如傳傳動(dòng)鏈?zhǔn)巧賯鲃?dòng)，則傳動(dòng)元件的轉(zhuǎn)角誤差將被擴(kuò)大

31、；反之，動(dòng)鏈?zhǔn)巧賯鲃?dòng)，則傳動(dòng)元件的轉(zhuǎn)角誤差將被擴(kuò)大；反之，則轉(zhuǎn)角誤差將被縮小。則轉(zhuǎn)角誤差將被縮小。 如圖所示的機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)，可具體表示為如圖所示的機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)，可具體表示為9614646232323231664)(fcdgnii 2傳動(dòng)鏈誤差的傳遞系數(shù)傳動(dòng)鏈誤差的傳遞系數(shù)傳動(dòng)鏈誤差一般可用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。傳動(dòng)鏈誤差一般可用傳動(dòng)鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來(lái)衡量。11119614646232323231664kiifcn 假設(shè)滾刀軸均勻旋轉(zhuǎn)，若齒輪假設(shè)滾刀軸均勻旋轉(zhuǎn)，若齒輪Z1有轉(zhuǎn)角誤差有轉(zhuǎn)角誤差1，而其他各，而其他各傳動(dòng)件無(wú)誤差，則傳到末端件所產(chǎn)生的傳動(dòng)件無(wú)誤差，則傳到末端件所產(chǎn)生的

32、轉(zhuǎn)角誤差轉(zhuǎn)角誤差1n為：為： 由于所有的傳動(dòng)件都存在誤差，因此，由于所有的傳動(dòng)件都存在誤差，因此，各傳動(dòng)件對(duì)工件精各傳動(dòng)件對(duì)工件精度影響的總和度影響的總和為各傳動(dòng)元件所引起末端元件轉(zhuǎn)角誤差的疊為各傳動(dòng)元件所引起末端元件轉(zhuǎn)角誤差的疊加：加： 同理，可求得其它齒輪轉(zhuǎn)角誤差同理，可求得其它齒輪轉(zhuǎn)角誤差i，對(duì)末端件所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)，對(duì)末端件所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差為角誤差為in。 如果考慮到傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件的轉(zhuǎn)角誤差如果考慮到傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件的轉(zhuǎn)角誤差都是都是獨(dú)立的隨機(jī)變量獨(dú)立的隨機(jī)變量，則傳動(dòng)鏈末端元件的總轉(zhuǎn)，則傳動(dòng)鏈末端元件的總轉(zhuǎn)角誤差可用概率法進(jìn)行估算：角誤差可用概率法進(jìn)行估算： 3減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的措

33、施減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的措施1)盡可能縮短傳動(dòng)鏈；盡可能縮短傳動(dòng)鏈；2)減少各傳動(dòng)元件裝配時(shí)的幾減少各傳動(dòng)元件裝配時(shí)的幾何偏心何偏心，提高裝配精度；，提高裝配精度；3)提高傳動(dòng)鏈末端元件的制造精度；提高傳動(dòng)鏈末端元件的制造精度； 在一般的降速傳動(dòng)鏈中，末端在一般的降速傳動(dòng)鏈中，末端元件的誤差影響最大。元件的誤差影響最大。 在傳動(dòng)鏈中按降速比遞增的原則分配備傳動(dòng)副的傳動(dòng)比；在傳動(dòng)鏈中按降速比遞增的原則分配備傳動(dòng)副的傳動(dòng)比；傳動(dòng)鏈末端傳動(dòng)副的降速比取得越大，則傳動(dòng)鏈中其余各傳動(dòng)傳動(dòng)鏈末端傳動(dòng)副的降速比取得越大，則傳動(dòng)鏈中其余各傳動(dòng)元件誤差的影響就越??；元件誤差的影響就越??；4)傳動(dòng)比傳動(dòng)比i應(yīng)小；應(yīng)

34、?。?校正裝置的實(shí)質(zhì)是在原傳動(dòng)鏈中人為地加入一誤差，其大校正裝置的實(shí)質(zhì)是在原傳動(dòng)鏈中人為地加入一誤差，其大小與傳動(dòng)鏈本身的誤差相等而方向相反，從而使之相互抵消。小與傳動(dòng)鏈本身的誤差相等而方向相反，從而使之相互抵消。 5)采用校正裝置采用校正裝置 注意注意：采用機(jī)械式的校正：采用機(jī)械式的校正裝置只能校正機(jī)床靜態(tài)的裝置只能校正機(jī)床靜態(tài)的傳動(dòng)誤差。如果要校正機(jī)傳動(dòng)誤差。如果要校正機(jī)床靜態(tài)及動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差，床靜態(tài)及動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差，則需采用計(jì)算機(jī)控制的傳則需采用計(jì)算機(jī)控制的傳動(dòng)誤差補(bǔ)償裝置。動(dòng)誤差補(bǔ)償裝置。 6)采用數(shù)控技術(shù)采用數(shù)控技術(shù) 如開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)中的電子齒輪如開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)中的電子齒輪三、其他幾何誤

35、差 一般刀具一般刀具(如普通車刀、單刃鏜如普通車刀、單刃鏜刀和平面銑刀等刀和平面銑刀等)的制造誤差，對(duì)加的制造誤差，對(duì)加工精度沒(méi)有直接影響。工精度沒(méi)有直接影響。1、刀具誤差、刀具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機(jī)加機(jī)加工中工中常用常用的刀的刀具有：具有： 定尺寸刀具定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、拉如鉆頭、鉸刀、拉刀等刀等)的尺寸誤差直接影響加工工件的尺寸誤差直接影響加工工件的尺寸精度。刀具在安裝使用中不的尺寸精度。刀具在安裝使用中不當(dāng)將產(chǎn)生跳動(dòng)，也將影響加工相應(yīng)。當(dāng)將產(chǎn)生跳動(dòng)，也將影響加工相應(yīng)。 成形刀具成形刀具(如成形車刀、成形如成形車刀、成形銑刀及齒輪刀具等銑刀及齒輪刀

36、具等)的制造誤差和的制造誤差和磨損，主要影響被加工表面的形磨損，主要影響被加工表面的形狀精度。狀精度。1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)和夾具體的制造誤差分度機(jī)構(gòu)和夾具體的制造誤差2）夾具元件裝配誤差）夾具元件裝配誤差3）夾具在長(zhǎng)期使用過(guò)程中工作）夾具在長(zhǎng)期使用過(guò)程中工作表面的磨損表面的磨損 2、工件的裝夾誤差與夾具制造、磨損、工件的裝夾誤差與夾具制造、磨損工件裝夾誤差工件裝夾誤差是指定位誤差和夾緊誤差。是指定位誤差和夾緊誤差。夾具制造、磨夾具制造、磨損損1）工件在加工過(guò)程中要用各種量具、量?jī)x等進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)量，）工件在加工過(guò)程中要用各種量具、量?jī)x等進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)量，再根據(jù)

37、測(cè)量結(jié)果對(duì)工件進(jìn)行試切或調(diào)整機(jī)床。再根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)工件進(jìn)行試切或調(diào)整機(jī)床。2）量具本身的制造誤差、測(cè)量時(shí)的接觸力、溫度、目測(cè)正確）量具本身的制造誤差、測(cè)量時(shí)的接觸力、溫度、目測(cè)正確程度等，都直接影響加工誤差。程度等，都直接影響加工誤差。3、測(cè)量誤差、測(cè)量誤差因此，要正確地選擇和使用量具，以保證測(cè)量精度。因此，要正確地選擇和使用量具，以保證測(cè)量精度。 5.3 5.3 工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)的受力變形對(duì)加工精度的影響一、基本概念一、基本概念工藝系統(tǒng)加工工藝系統(tǒng)加工中受到的力有：中受到的力有：切削力切削力傳動(dòng)力傳動(dòng)力慣性力慣性力夾緊力夾緊力重力等重力等 工藝系統(tǒng)在這些力的作用下，

38、將產(chǎn)生相應(yīng)的變形。這種變形工藝系統(tǒng)在這些力的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)的變形。這種變形將破壞切削刃和工件之間已調(diào)整好的正確的位置關(guān)系，從而產(chǎn)將破壞切削刃和工件之間已調(diào)整好的正確的位置關(guān)系，從而產(chǎn)生加工誤差。生加工誤差。例如例如1、（2）在內(nèi)圓磨床上用橫向）在內(nèi)圓磨床上用橫向切入磨孔時(shí)，磨出的孔會(huì)產(chǎn)切入磨孔時(shí)，磨出的孔會(huì)產(chǎn)生帶有錐度的圓柱度誤差，生帶有錐度的圓柱度誤差，如圖（如圖（b）所示。）所示。（1）車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件在）車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件在切削力作用下的彎曲變形，加切削力作用下的彎曲變形，加工后會(huì)產(chǎn)生鼓形的圓柱度誤差工后會(huì)產(chǎn)生鼓形的圓柱度誤差如圖（如圖（a）所示。）所示。（a）（b）2、工藝系統(tǒng)受

39、力對(duì)其性能的影響、工藝系統(tǒng)受力對(duì)其性能的影響是加工中一項(xiàng)很重要的原始誤差是加工中一項(xiàng)很重要的原始誤差不僅嚴(yán)重影響工件的加工精度不僅嚴(yán)重影響工件的加工精度而且還影響加工表面質(zhì)量而且還影響加工表面質(zhì)量限制加工生產(chǎn)率的提高限制加工生產(chǎn)率的提高2、工藝系統(tǒng)受力對(duì)其性能的影響、工藝系統(tǒng)受力對(duì)其性能的影響3、工藝系統(tǒng)承受受力變形能力的評(píng)價(jià)、工藝系統(tǒng)承受受力變形能力的評(píng)價(jià) 從材料力學(xué)知道，任何一個(gè)受力物體總要產(chǎn)生一些變形。物從材料力學(xué)知道，任何一個(gè)受力物體總要產(chǎn)生一些變形。物體承受受力變形的能力可由靜剛度體承受受力變形的能力可由靜剛度(簡(jiǎn)稱剛度簡(jiǎn)稱剛度)來(lái)表示。來(lái)表示。靜剛度可表示為：靜剛度可表示為： 切削

40、加工中，在各種外力作用下，工藝系統(tǒng)各部分將在各切削加工中，在各種外力作用下，工藝系統(tǒng)各部分將在各個(gè)受力方向產(chǎn)生相應(yīng)的變形。個(gè)受力方向產(chǎn)生相應(yīng)的變形。 工件和刀具的法向切削分力工件和刀具的法向切削分力Fy與在總切削力的作用下，工與在總切削力的作用下，工藝系統(tǒng)在該方向上的相對(duì)位移藝系統(tǒng)在該方向上的相對(duì)位移yxt的比值，即：的比值，即：工藝系統(tǒng)剛度：工藝系統(tǒng)剛度： 對(duì)于工藝系統(tǒng)受力變形，主要研究誤差敏感方向。對(duì)于工藝系統(tǒng)受力變形，主要研究誤差敏感方向。因此，因此，工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度Axt定義為：定義為： 由于法向位移是在總切削力作用下工藝系統(tǒng)綜合變形的結(jié)由于法向位移是在總切削力作用下工藝系統(tǒng)綜

41、合變形的結(jié)果，因此有可能出現(xiàn)變形方向與果，因此有可能出現(xiàn)變形方向與Fy的方向不一致的情況。當(dāng)?shù)姆较虿灰恢碌那闆r。當(dāng)Fy與與yxt方向相反時(shí)，即出現(xiàn)方向相反時(shí)，即出現(xiàn)負(fù)剛度負(fù)剛度。負(fù)剛度現(xiàn)象對(duì)保證加工質(zhì)量。負(fù)剛度現(xiàn)象對(duì)保證加工質(zhì)量是不利的，應(yīng)盡量避免，如圖所示。是不利的，應(yīng)盡量避免，如圖所示。 負(fù)剛度現(xiàn)象：負(fù)剛度現(xiàn)象：刨削刨削車削車削二、工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算工藝系統(tǒng)的剛度：yxt=yjc+yjj+yd+yg而：而：gdjjjckkkkk11111yFky工藝系統(tǒng)某點(diǎn)法向總變形工藝系統(tǒng)某點(diǎn)法向總變形三、工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響 在車床頂尖間車削在車床頂尖間車削粗粗而短而短的光軸，由于車刀和的

42、光軸，由于車刀和工件變形極小，此時(shí)，工工件變形極小，此時(shí)，工藝系統(tǒng)的總變形完全取決藝系統(tǒng)的總變形完全取決于于主軸箱、尾座主軸箱、尾座(包括頂尖包括頂尖)和刀架的變形。和刀架的變形。1、車短軸、車短軸 （一）受力點(diǎn)位置變化引一）受力點(diǎn)位置變化引起的形狀誤差起的形狀誤差 假定條件：假定條件： 工件短而粗，車刀懸伸長(zhǎng)度很短，工件和刀具的剛度很好，其受力變工件短而粗，車刀懸伸長(zhǎng)度很短，工件和刀具的剛度很好，其受力變形比機(jī)床的變形小，可忽略不計(jì)。（單因素法）形比機(jī)床的變形小，可忽略不計(jì)。（單因素法） FA，F(xiàn)y，F(xiàn)B之間的關(guān)系符合力矩平衡之間的關(guān)系符合力矩平衡 計(jì)算得：計(jì)算得：)(1)(1)(122xy

43、kLxkLxLkFyjcdjwztjyjc計(jì)算結(jié)果說(shuō)明機(jī)床的總變形是隨著切削力作用點(diǎn)（機(jī)床的總變形是隨著切削力作用點(diǎn)（x）的變化）的變化的的在在x0和和xL的情況下，工件變形較大的情況下，工件變形較大在在 時(shí)，機(jī)床變形最小時(shí)，機(jī)床變形最小變形大的地方，從工件上切去的金屬層薄，變變形大的地方，從工件上切去的金屬層薄，變形小的地方，切除的金屬層厚形小的地方，切除的金屬層厚所以，機(jī)床受力變形而使得加工出來(lái)的工件呈所以，機(jī)床受力變形而使得加工出來(lái)的工件呈兩端粗，中間細(xì)的馬鞍型。兩端粗，中間細(xì)的馬鞍型。Lkkkxwztjwz)(工件加工結(jié)果2、車細(xì)長(zhǎng)軸、車細(xì)長(zhǎng)軸 在兩頂尖間車削細(xì)長(zhǎng)在兩頂尖間車削細(xì)長(zhǎng)軸，

44、由于工件細(xì)長(zhǎng)、剛度軸，由于工件細(xì)長(zhǎng)、剛度小，在切削力作用下其變小，在切削力作用下其變形大大超過(guò)機(jī)床、夾具和形大大超過(guò)機(jī)床、夾具和刀具所產(chǎn)生的變形。因此，刀具所產(chǎn)生的變形。因此，機(jī)床、夾具和刀具的受力機(jī)床、夾具和刀具的受力變形可略去不計(jì)，變形可略去不計(jì)，工藝系工藝系統(tǒng)的變形完全取決于工件統(tǒng)的變形完全取決于工件的變形。的變形。在兩頂尖裝夾剛性差的細(xì)長(zhǎng)軸在兩頂尖裝夾剛性差的細(xì)長(zhǎng)軸，假設(shè)不考慮機(jī)，假設(shè)不考慮機(jī)床刀具變形，即可由公式得出：床刀具變形，即可由公式得出：當(dāng)當(dāng)x0或或xL時(shí)，變形最小，為時(shí)，變形最小，為0當(dāng)當(dāng)xL/2時(shí)，工件剛度最小，變形最大時(shí)，工件剛度最小，變形最大加工結(jié)果：加工結(jié)果：工件呈

45、鼓形工件呈鼓形LxxLEIFyyg22)(3 工藝系統(tǒng)剛度隨受力點(diǎn)位置變化而異的例于很多，例如立工藝系統(tǒng)剛度隨受力點(diǎn)位置變化而異的例于很多，例如立式車床、龍門(mén)刨床、龍門(mén)銑床等的橫梁及刀架，大型銑鏜床滑式車床、龍門(mén)刨床、龍門(mén)銑床等的橫梁及刀架，大型銑鏜床滑枕內(nèi)的軸等，其剛度均隨刀架位置或滑枕伸出長(zhǎng)度不同而異，枕內(nèi)的軸等，其剛度均隨刀架位置或滑枕伸出長(zhǎng)度不同而異，分析時(shí)應(yīng)具體分析。分析時(shí)應(yīng)具體分析。鏜床鏜床銑床銑床 在車床上加工短軸，工藝系統(tǒng)剛度變化不大，可近似地作在車床上加工短軸，工藝系統(tǒng)剛度變化不大，可近似地作為常數(shù)。這時(shí)，由于被加工表面的形狀誤差或材料硬度不均勻?yàn)槌?shù)。這時(shí)，由于被加工表面的

46、形狀誤差或材料硬度不均勻而引起切削力變化、使受力變形不一致而產(chǎn)生加工誤差。而引起切削力變化、使受力變形不一致而產(chǎn)生加工誤差。（二）誤差復(fù)映規(guī)律（二）誤差復(fù)映規(guī)律工件就形成圓度誤差，這種現(xiàn)象稱為工件就形成圓度誤差，這種現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)映誤差復(fù)映”。以車削為例，工件毛坯存在圓度誤差以車削為例，工件毛坯存在圓度誤差(例如橢圓例如橢圓)，如圖所示。，如圖所示。由于工件毛坯存在圓度誤差由于工件毛坯存在圓度誤差車削時(shí)使切削深度在車削時(shí)使切削深度在ap1與與ap2之間變化。之間變化。切削分力切削分力f也隨切削深度也隨切削深度a的變化由最的變化由最大大ymax變到最小變到最小ymin工藝系統(tǒng)將產(chǎn)生相應(yīng)的變形工

47、藝系統(tǒng)將產(chǎn)生相應(yīng)的變形1、誤差復(fù)映、誤差復(fù)映2、誤差復(fù)映系數(shù)毛坯圓度的最大誤差毛坯圓度的最大誤差車削后工件的圓度誤差車削后工件的圓度誤差稱為誤差復(fù)映系數(shù)稱為誤差復(fù)映系數(shù)而而又又所以所以則：則：xtmwkA定義：定義： 復(fù)映系數(shù)定量地反映了毛坯誤差經(jīng)過(guò)復(fù)映系數(shù)定量地反映了毛坯誤差經(jīng)過(guò)加工后減少的程度，它與工藝系統(tǒng)剛度成加工后減少的程度，它與工藝系統(tǒng)剛度成反比，與徑向切削力系數(shù)反比，與徑向切削力系數(shù)A成正比。成正比。 可見(jiàn)，要減少工件的復(fù)映誤差，可增可見(jiàn)，要減少工件的復(fù)映誤差，可增加工藝系統(tǒng)剛度或減少?gòu)较蚯邢髁ο禂?shù)。加工藝系統(tǒng)剛度或減少?gòu)较蚯邢髁ο禂?shù)。 當(dāng)毛坯誤差較大，一次進(jìn)給不能滿足加工精度要求

48、時(shí)，需當(dāng)毛坯誤差較大，一次進(jìn)給不能滿足加工精度要求時(shí)，需要多次進(jìn)給來(lái)消除毛坯誤差要多次進(jìn)給來(lái)消除毛坯誤差m復(fù)映到工件上。設(shè)第一次進(jìn)給量復(fù)映到工件上。設(shè)第一次進(jìn)給量為為f1，毛坯誤差為，毛坯誤差為m1 ，則由上式可得到第一次進(jìn)給后工件的誤，則由上式可得到第一次進(jìn)給后工件的誤差差w1為：為：3、誤差復(fù)映規(guī)律的應(yīng)用、誤差復(fù)映規(guī)律的應(yīng)用第二次進(jìn)給后工件的誤差為：第二次進(jìn)給后工件的誤差為：同理，第同理，第n次進(jìn)給后工件次進(jìn)給后工件的誤差為：的誤差為： 由于由于總是小于總是小于1，而且是，而且是個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于于1的系數(shù)，小數(shù)相乘更小。因此一般的系數(shù)，小數(shù)相乘更小。因此一般IT7要求的工件經(jīng)過(guò)要求的工件

49、經(jīng)過(guò)23次進(jìn)給后，可能次進(jìn)給后，可能使使m復(fù)映到工件上的誤差減小到公差允復(fù)映到工件上的誤差減小到公差允許值的范圍內(nèi)。許值的范圍內(nèi)。誤差復(fù)映規(guī)律的應(yīng)用：誤差復(fù)映規(guī)律的應(yīng)用：1、估算加工后的工件誤差、估算加工后的工件誤差2、根據(jù)工件的公差值與毛坯誤差值來(lái)、根據(jù)工件的公差值與毛坯誤差值來(lái)確定加工次數(shù)。確定加工次數(shù)。例：已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為例：已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本，工件在本工序前有圓度誤差工序前有圓度誤差0.45mm，若本工序形狀精度規(guī)定允，若本工序形狀精度規(guī)定允差差0.01mm，問(wèn)至少進(jìn)給幾次方能使形狀精度合格？，問(wèn)至少進(jìn)給幾次方能使形狀精度合格？解：解：即為加

50、工次數(shù)解出即而系統(tǒng)總nmgn,0222. 0)25. 0(,25. 00222. 045. 001. 0?374. 2602. 0653. 125. 0log0222. 0log0222. 0log101025. 0n（三）其它力引起的加工誤差 (1)夾緊力引起的加工誤差?yuàn)A緊力引起的加工誤差 被加工被加工工件在裝夾過(guò)程中，由于剛度較低工件在裝夾過(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、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。薄板等零件，易于產(chǎn)生加工誤差。薄壁套加工改進(jìn)措施薄壁套加工改進(jìn)措施薄壁套加工過(guò)程

51、薄壁套加工過(guò)程改進(jìn)措施改進(jìn)措施 (2)重力引起的加工誤差重力引起的加工誤差 在工藝系統(tǒng)中，由于零部件的自在工藝系統(tǒng)中，由于零部件的自重也會(huì)產(chǎn)生變形。如龍門(mén)銑床、龍門(mén)刨床刀架橫粱的變形，銑重也會(huì)產(chǎn)生變形。如龍門(mén)銑床、龍門(mén)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。鏜床鏜桿伸長(zhǎng)而下垂變形等，都會(huì)造成加工誤差。 (3 ) 慣性力引起的加工誤差慣性力引起的加工誤差 在高速切削時(shí)，如果工藝系在高速切削時(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)量的離心力大力在工件

52、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。地變化，軸套孔的圓度誤差將傳給工件的回轉(zhuǎn)軸心。四、機(jī)床部件剛度測(cè)量五、影響機(jī)床部件剛度的因素 零件表面總是存在若宏觀和零件表面總是存在若宏觀和微觀的形狀誤差，連接表面之間微觀的形狀誤差，連接表面之間的實(shí)際接觸面積只是名義接觸面的實(shí)際接觸面積只是名義接觸面積的一部分在外力作用下，這些積的一部分在外力作用下，這些接觸處將產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力而接觸處將產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力而引起接觸變形。引起接觸變形。1連接

53、表面接觸變形的影響連接表面接觸變形的影響 試驗(yàn)表明，接觸變形試驗(yàn)表明，接觸變形y與壓強(qiáng)與壓強(qiáng)F的關(guān)系如圖所示，接觸剛度將隨載的關(guān)系如圖所示，接觸剛度將隨載荷的增加而增大。荷的增加而增大。 如果部件中有某些剛度很低的零件時(shí)，受力后這些低剛?cè)绻考杏心承﹦偠群艿偷牧慵r(shí)，受力后這些低剛度零件會(huì)產(chǎn)生很大的變形，使整個(gè)部件的剛度降低。度零件會(huì)產(chǎn)生很大的變形，使整個(gè)部件的剛度降低。 如圖所示，由于床鞍部件中的楔鐵細(xì)長(zhǎng)、剛性差，不易如圖所示，由于床鞍部件中的楔鐵細(xì)長(zhǎng)、剛性差，不易加工平直，使用接觸不良，故在外力作用下最易變形。加工平直，使用接觸不良，故在外力作用下最易變形。2部件中薄弱零件的影響部件中薄

54、弱零件的影響 零件配合面間的間隙的影響，主要反映在載荷經(jīng)常變化的零件配合面間的間隙的影響，主要反映在載荷經(jīng)常變化的銑鏜床、銑床上。當(dāng)載荷方向改變時(shí)，間隙引起位移。銑鏜床、銑床上。當(dāng)載荷方向改變時(shí)，間隙引起位移。3零件間間隙的影響零件間間隙的影響4零件間的摩擦力的影響零件間的摩擦力的影響 如圖所示，如果載荷是單向的，那么在第一次加載消除間如圖所示，如果載荷是單向的，那么在第一次加載消除間隙后，對(duì)加工精度影響較小。隙后，對(duì)加工精度影響較小。 摩擦力對(duì)接觸剛度的影響是這樣的：當(dāng)加摩擦力對(duì)接觸剛度的影響是這樣的：當(dāng)加載時(shí)，摩擦力阻止變形增加，而卸載時(shí)，摩擦載時(shí)，摩擦力阻止變形增加，而卸載時(shí)，摩擦力又阻

55、止變形減少。因此，卸載曲線不與加裁力又阻止變形減少。因此，卸載曲線不與加裁曲線相重合，如圖所示曲線相重合，如圖所示(表面間的塑性變形也表面間的塑性變形也是使加裁和卸載曲線不重合的原因之一是使加裁和卸載曲線不重合的原因之一)。零件間間隙和零件間間隙和摩擦力的影響摩擦力的影響六、減少工藝系統(tǒng)受力變形的措施 減少工藝系統(tǒng)受力變形，是機(jī)械加工中保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的主減少工藝系統(tǒng)受力變形，是機(jī)械加工中保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的主要途徑之一，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，可采取以下幾方面措施。要途徑之一，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，可采取以下幾方面措施。 一般地，部件的接觸剛度低于實(shí)際零件的剛度，提高接觸剛度是提高一般地

56、，部件的接觸剛度低于實(shí)際零件的剛度，提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。1提高接觸剛度提高接觸剛度1、改善工藝系、改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸統(tǒng)主要零件接觸面的配合質(zhì)量；面的配合質(zhì)量； 常用常用方法方法2、在接觸面、在接觸面間預(yù)加載荷。間預(yù)加載荷。 刮研或研磨配合面，提高配合表面的刮研或研磨配合面，提高配合表面的形狀精度，減小表面粗糙度值，使實(shí)際接形狀精度，減小表面粗糙度值，使實(shí)際接觸面增加，從而有效地提高接觸剛度。如觸面增加，從而有效地提高接觸剛度。如機(jī)床導(dǎo)軌副、錐體與錐孔、頂尖與中心孔機(jī)床導(dǎo)軌副、錐體與錐孔、頂尖與中心孔等。等。 可消除配合面間的間隙觸面積，減少可消除配合

57、面間的間隙觸面積，減少受力后的變形量。如各類軸承的調(diào)整中。受力后的變形量。如各類軸承的調(diào)整中。2提高工件的剛度 適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：在加工中，由于工件本身的剛度較低，特別是叉在加工中，由于工件本身的剛度較低，特別是叉架類、細(xì)長(zhǎng)軸等零件，容易變形。架類、細(xì)長(zhǎng)軸等零件，容易變形。 措施：措施：在這種情況下，如何提高工件的剛度是提高加工精度在這種情況下，如何提高工件的剛度是提高加工精度的關(guān)鍵。其主要措施是縮小切削力的作用點(diǎn)到支承之間的距離，的關(guān)鍵。其主要措施是縮小切削力的作用點(diǎn)到支承之間的距離，以增大工件在切削時(shí)的剛度。以增大工件在切削時(shí)的剛度。3提高機(jī)床部件的剛度 在切削加工中有時(shí)由于機(jī)床部在切削

58、加工中有時(shí)由于機(jī)床部件剛度低而產(chǎn)生變形和振動(dòng)，影響加件剛度低而產(chǎn)生變形和振動(dòng)，影響加工精度和生產(chǎn)率的提高。工精度和生產(chǎn)率的提高。 圖圖b所示是采用轉(zhuǎn)動(dòng)所示是采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向支承套，用加強(qiáng)桿和導(dǎo)向支承套，用加強(qiáng)桿和導(dǎo)向支承套提高部件的剛導(dǎo)向支承套提高部件的剛度。度。 圖圖a所示是在轉(zhuǎn)塔機(jī)床所示是在轉(zhuǎn)塔機(jī)床上采用固定導(dǎo)向支承套。上采用固定導(dǎo)向支承套。圖圖a圖圖b 4合理裝夾工件以減少夾緊變形合理選擇裝夾位置合理選擇裝夾位置采用輔助支承采用輔助支承方法方法 5.4 5.4 工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)的熱變形對(duì)加工精度的影響 在機(jī)械加工過(guò)程中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下常產(chǎn)生復(fù)在機(jī)械加工過(guò)程

59、中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下常產(chǎn)生復(fù)雜的變形，破壞工件與切削刃相對(duì)的正確位置，從而產(chǎn)生加工誤雜的變形，破壞工件與切削刃相對(duì)的正確位置，從而產(chǎn)生加工誤差。差。一、概述一、概述 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在精密加工中，由于熱變形引起的加工誤差約占據(jù)統(tǒng)計(jì)，在精密加工中，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的總加工誤差的40一一70。高效、高精度、自動(dòng)化加工技術(shù)的發(fā)。高效、高精度、自動(dòng)化加工技術(shù)的發(fā)展，使工藝系統(tǒng)熱變形問(wèn)題變得更為突出，已成為機(jī)械加工技術(shù)展，使工藝系統(tǒng)熱變形問(wèn)題變得更為突出，已成為機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)重要的研究課題。進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)重要的研究課題。1、引起工藝系統(tǒng)受熱變形的熱源：、引起工藝系

60、統(tǒng)受熱變形的熱源：系統(tǒng)內(nèi)部熱源系統(tǒng)內(nèi)部熱源 (切削熱和摩擦熱切削熱和摩擦熱) 系統(tǒng)外部熱源系統(tǒng)外部熱源 (如太陽(yáng)輻射熱如太陽(yáng)輻射熱) 導(dǎo)熱傳熱導(dǎo)熱傳熱 對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱輻射傳熱輻射傳熱2、熱的傳遞方式：、熱的傳遞方式： 當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)的熱量傳入與傳出相等時(shí)，溫度不再升高，當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)的熱量傳入與傳出相等時(shí)，溫度不再升高，這時(shí)工藝系統(tǒng)就達(dá)到熱平衡狀態(tài)。在熱平衡狀態(tài)下，工藝系統(tǒng)這時(shí)工藝系統(tǒng)就達(dá)到熱平衡狀態(tài)。在熱平衡狀態(tài)下，工藝系統(tǒng)各部分的溫度就保持在一相對(duì)固定的數(shù)值上，因而各部分的熱各部分的溫度就保持在一相對(duì)固定的數(shù)值上，因而各部分的熱變形也就相應(yīng)地趨于穩(wěn)定。變形也就相應(yīng)地趨于穩(wěn)定。這就是我們要追求