機(jī)械加工精度及其控制培訓(xùn)課件

第二章機(jī)械加工精度§2.1概述零件的加工質(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)。衡量進(jìn)行加工質(zhì)量的指標(biāo)有兩方面加工精度表面質(zhì)量本章的任務(wù)是討論零件的機(jī)械加工精度問題。一、機(jī)械加工精度和加工誤差

在機(jī)械加工過程中，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，因而加工出來的零件不可能與理想的要求完全符合，兩者的符合程度可用機(jī)械加工精度和加工誤差來表示。

從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒有必要把每個零件都加工得絕對準(zhǔn)確，可以允許有—定的加工誤差，只要加工誤差不超過圖樣規(guī)定的偏差，即為合格品。

是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。1、機(jī)械加工精度：2、加工誤差：

是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的偏離程度。加工精度越高，則加工誤差越小，反之越大。

加工精度的高低是以國家有關(guān)公差標(biāo)準(zhǔn)來表示的。保證和提高加工精度實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)容尺寸精度形狀精度位置精度機(jī)械加工精度三者之間的關(guān)系：（1）當(dāng)尺寸精度要求高時，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)限制在尺寸公差內(nèi)。（2）當(dāng)形狀精度要求高時，相應(yīng)的位置精度和尺寸精度不一定要求高。4、加工精度與加工成本和生產(chǎn)效率的關(guān)系一般地，加工精度要求↑，加工成本↑，生產(chǎn)效率↓。5、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)期的加工精度，必要時能指出進(jìn)一步提高加工精度的途徑。6、研究加工精度的方法因素分析法統(tǒng)計分析法

在實際生產(chǎn)中，常常結(jié)合起來應(yīng)用。一是先用統(tǒng)計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，然后運用單因素分析法進(jìn)行分析、試驗，以便迅速、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，歸根到底取決于工件和刀具在切削過程間的相互位置。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差。由此可見：1、原始誤差機(jī)床夾具刀具工件亦稱機(jī)械加工工藝系統(tǒng)構(gòu)成了機(jī)械加工系統(tǒng)故：工藝系統(tǒng)誤差稱為原始誤差。工藝系統(tǒng)誤差是“因”，是根源；加工誤差是“果”，是表現(xiàn)。2、零件加工中的各種原理誤差調(diào)整誤差裝夾誤差加工誤差測量誤差工件毛坯制造誤差加工原理誤差夾具位置的調(diào)整、對刀調(diào)整、同軸度調(diào)整；由切削力、慣性力、刀具磨損、切削熱等→工藝系統(tǒng)受力、受熱變形和磨損→零件與刀具之間的相對位置→加工誤差；鑄、鍛、焊、軋制、加工等：切削加工、熱處理的力、熱作用→內(nèi)應(yīng)力→工件變形→加工誤差由于采用了近似的加工方法。機(jī)械加工中的原始誤差可歸納為：定位誤差、夾緊誤差。合稱工件裝夾誤差；測量方法、測量工具（量具和儀器）誤差→測量誤差；原始誤差工藝系統(tǒng)(幾何誤差)加工過程(動誤差)工藝系統(tǒng)制造和磨損工藝系統(tǒng)的力、熱效應(yīng)機(jī)床的制造和磨損夾具的制造和磨損刀具的制造和磨損受力變形受熱變形應(yīng)力變形調(diào)整誤差工件裝夾誤差加工誤差測量誤差加工原理誤差三、誤差的敏感方向

在加工過程中，各種原始誤差的影響會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。因此．不同的原始誤差對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，其對加工精度的影響最大。通過刀尖的加工表面的法線方向。垂直于切削加工速度的方向。下面以外圓車削為例說明兩者的關(guān)系。

如圖，車削時工件的回轉(zhuǎn)軸線為O，刀尖正確位置在A。設(shè)某一瞬時由于各種原始誤差的影響，使刀尖位移到A’，AA’即為原始誤差δ，它與OA間的夾角為φ，由此引起工件加工后的半徑由R0＝OA變?yōu)镽＝OA’，故半徑上的加工誤差△R為：當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的法向方向(φ＝0°)時，引起的加工誤差最大；可以看出：當(dāng)原始誤差的方向恰為加工表面的切線方向(φ＝90°)引起的加工誤差最小。把對加工精度影響最大的那個方向稱為誤差的敏感方向；對加工精度影響最小的那個方向則稱為誤差的不敏感方向。

刨床的誤差敏感方向呢？

工件的垂直方向鏜削的誤差敏感方向呢？

工件內(nèi)圓切削點的法向方向磨削的誤差敏感方向呢？

工件的法向方向四、研究加加工精度的的方法1）因素分析析法：研究究某一確定定因素對加加工精度的的影響，不不考慮因素素的同時作作用；2）統(tǒng)計分析析法：以實實測結(jié)果為為基礎(chǔ)，運運用數(shù)理統(tǒng)統(tǒng)計方法進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處處理在實際生產(chǎn)產(chǎn)中，常常常結(jié)合起來來應(yīng)用。一一是先用統(tǒng)統(tǒng)計分析法法尋找誤差差的出現(xiàn)規(guī)規(guī)律，初步步判斷產(chǎn)生生加工誤差差的可能原原因，然后后運用單因因素分析法法進(jìn)行分析析、試驗，，以便迅速速、有效地地找出影響響加工精度度的主要原原因。四、全面質(zhì)質(zhì)量管理（一）（TQM）概念：一一個組織以以質(zhì)量為中中心，以全全員參加為為基礎(chǔ)，目目的在于通通過讓顧客客滿意和本本組織所有有成員及社社會受益而而達(dá)到長期期成功的管管理途徑；；源于美國，，發(fā)展于日日本，推廣廣于世界。。質(zhì)量管理：：質(zhì)量在于于生產(chǎn)；全面質(zhì)量管管理：質(zhì)量量在于生產(chǎn)產(chǎn)、企業(yè)各各項管理工工作、設(shè)計計、生產(chǎn)經(jīng)經(jīng)營活動等等（二）基本本觀點質(zhì)量第一的的觀點；一一切為為用戶服務(wù)務(wù)的觀點；；質(zhì)量形成成于生產(chǎn)的的觀點；質(zhì)質(zhì)量好壞憑憑數(shù)據(jù)說話話的觀點；；預(yù)防為主主，防檢結(jié)結(jié)合的觀點點；以人為為本的管理理觀點（以以全體員工工特別是生生產(chǎn)一線的的職工為本本）；突出出質(zhì)量改進(jìn)進(jìn)的動態(tài)性性管理觀點點（有組織織、有計劃劃、持續(xù)地地進(jìn)行質(zhì)量量改進(jìn)，不不斷滿足變變化著的市市場和用戶戶的需求））。加工原理誤誤差是指采采用了近似似的成形運運動或近似似的切削刃刃輪廓進(jìn)行行加工而產(chǎn)產(chǎn)生的誤差差。數(shù)控直線插插補(bǔ)、滾齒齒用的齒輪輪滾刀：（（1）用阿基米米德蝸桿或或法向直廓廓蝸桿代替替漸開線基基本蝸桿→→刀刃齒廓廓近似造型型誤差。（（2）滾刀齒有有限：實際際加工出的的齒形是一一條由微小小折線段組組成的曲線線和理論上上的漸開線線有差異→→加工原理理誤差。（（3）成型銑刀刀銑齒輪。。一、加工原原理誤差如：1、在數(shù)控機(jī)機(jī)床上采用用“行切法”加工復(fù)雜形形面?！?.2工藝系統(tǒng)的的幾何精度度對加工精精度的影響響2、車削模數(shù)數(shù)蝸桿由于蝸桿的的螺距等于于蝸輪的齒齒距(即πm，其中m是模數(shù)，而而π是一個無理理數(shù)3．14159…)，但是車床床配換齒輪輪的齒數(shù)是是有限的。。因此，在選擇配換換齒輪時，，只能將π化為近似的的分?jǐn)?shù)值計計算，這樣樣就會引起起刀具相對對工件的成成形運動(螺旋運動)不準(zhǔn)確，造造成螺距誤誤差。但是，這種種螺距誤差差可通過配配換齒輪的的合理選配配而減小。。滾齒加工用用的齒輪滾滾刀有兩種種誤差：一是切削刃刃齒廓近似似造形誤差差，由于制造上上的困難，，采用阿基基米德基本本蝸桿或法法向直廓基基本蝸桿代代替漸開線線基本蝸桿桿；二是由于滾滾刀刀齒數(shù)數(shù)有限，且且有容屑槽槽實際上加工工出的齒形形是一條折折線，和理理論上的光光滑漸開線線有差異。。(包洛造形誤差)3、滾齒加工工補(bǔ)充知識:1、獲得零件件形狀精度度的方法軌跡法:依靠刀尖的的運動軌跡跡即成形運運動精度;成形法:依靠成形刀刀具即成形形精度,和成形運動動精度;展成法:依靠展成運運動即展成成運動的精精度;2、獲得零件件尺寸精度度的方法試切法:切削—測量—調(diào)整—切削—測量—再調(diào)整--調(diào)整法:依靠試件、、樣件、擋擋塊等定行行程裝置；；定尺寸刀具具法:依靠刀具自自身制造精精度；自動控制法法：自動化化的試切法法或調(diào)整法法3、獲得零件件表面的相相互位置精精度一次安裝，，連續(xù)加工工------不受定位精精度，夾緊緊精度影響響多次安裝，，多次加工工------受定位精度度，夾緊精精度影響注意：采用近似的的成形運動動或近似的的切削刃輪輪廓，雖然然會帶來加加工原理誤誤差，但往往往可簡化化機(jī)床或刀刀具的結(jié)構(gòu)構(gòu)，提高生生產(chǎn)效率，，有時反而而能得到較較高的加工工精度。因因此，只要要刀具誤差差不超過規(guī)規(guī)定的精度度要求、在在生產(chǎn)中仍仍能得到廣廣泛的應(yīng)用用。二、調(diào)整誤誤差在機(jī)械加工工的每一工工序中?？偪偸且獙すに囅到y(tǒng)進(jìn)進(jìn)行這樣或或那樣的調(diào)調(diào)整工作不不可能絕對對地準(zhǔn)確，，因而產(chǎn)生生調(diào)整誤差差。工藝系統(tǒng)的的調(diào)整的基基本方式(1)試切法調(diào)整整(2)調(diào)整法調(diào)整整(1)試切法調(diào)整整1)測量誤差。。由量具本身身精度度、、測量方法法及使用條條件引起。。2)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的的位移誤差差。在微量調(diào)整整刀具的位位置、低速速微量進(jìn)給給中，常常常出現(xiàn)進(jìn)給給機(jī)構(gòu)的“爬行”現(xiàn)象，其結(jié)結(jié)果使刀具具的實際位位移與刻度度盤上的數(shù)數(shù)值不一致致、造成加加工誤差。。3)試切時與正正式切削時時切削層厚厚度不同的的影響。精加工時，，最后一道道切削刃只只起擠壓作作用而不起起切削作用用，但正式式切削時的的深度較大大。粗加工工反之(讓刀)。應(yīng)用：單件小批生生產(chǎn)中。方法：對工件進(jìn)行行試切—測量—調(diào)整—再試切，直直到達(dá)到要要求的精度度為止。這時，引起起調(diào)整誤差差的因素有有：(2)調(diào)整法調(diào)整整影響調(diào)整精精度的因素素有：1）定程機(jī)構(gòu)構(gòu)誤差：調(diào)整精度取取決于行程程擋塊、靠靠模及凸輪輪等機(jī)構(gòu)的的制造精度度和剛度；；2）樣件或樣樣板誤差：：調(diào)整精度取取決于樣件件或樣板的的制造、安安裝和對刀刀精度；3）試切法的的影響因素素和測量有有限樣件的的制造誤差差：工藝系統(tǒng)初初調(diào)好以后后，—般要試切幾幾個工件，，并以其平平均尺寸作作為判斷調(diào)調(diào)整是否準(zhǔn)準(zhǔn)確的依據(jù)據(jù)。由于試試切加工的的工件數(shù)(抽樣數(shù))有限限，，不不能能完完全全反反映映整整批批工工件件切切削削加加工工的的各各種種隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差。。三、、機(jī)機(jī)床床誤誤差差機(jī)床床的的制制造造誤誤差差、、安安裝裝誤誤差差以以及及使使用用中中的的磨磨損損都都直直接接影影響響工工件件的的加加工工精精度度。。機(jī)機(jī)床床誤誤差差可可歸歸納納為為：：機(jī)床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌導(dǎo)導(dǎo)向向誤誤差差機(jī)床床主主軸軸回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)誤誤差差機(jī)床床傳傳動動鏈鏈的的誤誤差差機(jī)床床誤誤差差1、機(jī)機(jī)床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌誤誤差差機(jī)床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌誤誤差差多多達(dá)達(dá)21項。。機(jī)床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌是是實實現(xiàn)現(xiàn)直直線線運運動動的的主主要要部部件件，，其其制制造造和和裝裝配配精精度度是是影影響響直直線線運運動動的的主主要要因因素素，，直直接接影影響響工工件件的的加加工工質(zhì)質(zhì)量量。。機(jī)床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌誤誤差差機(jī)床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌誤誤差差多多達(dá)達(dá)21項。。3××6+3=21。導(dǎo)軌軌在在水水平平面面內(nèi)內(nèi)直直線線度度誤誤差差Δy導(dǎo)軌軌在在垂垂直直面面內(nèi)內(nèi)直直線線度度誤誤差差Δx導(dǎo)軌軌面面間間平平行行度度（（扭扭曲曲））誤誤差差δ導(dǎo)軌軌對對主主軸軸回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸線線的的平平行行度度或或垂垂直直度度誤誤差差（1）直直線線導(dǎo)導(dǎo)軌軌導(dǎo)導(dǎo)向向精精度度的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容有有：：1)磨床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌在在水水平平面面內(nèi)內(nèi)直直線線度度誤誤差差的的影影響響引起起工工件件在在半半徑徑方方向向上上的的誤誤差差。。當(dāng)當(dāng)磨磨削削長長外外圓圓時時，，造造成成圓圓柱柱度度誤誤差差。。導(dǎo)向向精精度度：：導(dǎo)導(dǎo)軌軌副副運運動動件件實實際際運運動動方方向向與與理理想想運運動動方方向向的的符符合合程程度度。。其其之之差差為為導(dǎo)導(dǎo)向向誤誤差差。。2)磨床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌在在垂垂直直面面內(nèi)內(nèi)直直線線度度誤誤差差的的影影響響由于于磨磨床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌在在垂垂直直面面內(nèi)內(nèi)存存在在誤誤差差，，磨磨削削外外圓圓時時，，工工件件沿沿砂砂輪輪切切線線方方向向產(chǎn)產(chǎn)生生位位移移(誤差差非非敏敏感感方方向向)，此時時工工件件產(chǎn)產(chǎn)生生圓圓柱柱度度誤誤差差。。對平平面面磨磨床床、、龍龍門門刨刨床床、、銑銑床床等等法法向向方方向向的的位位移移(誤差差敏敏感感方方向向)，將將直直接接反反映映被被加加工工件件的的表表面面形形成成的的形形狀狀誤誤差差。。3)導(dǎo)軌軌面面間間平平行行度度（（扭扭曲曲））誤誤差差的的影影響響如車車床床兩兩導(dǎo)導(dǎo)軌軌的的平平行行度度誤誤差差(扭曲曲)使床床鞍鞍產(chǎn)產(chǎn)生生橫橫向向傾傾斜斜，，刀刀具具產(chǎn)產(chǎn)生生位位移移，，因因而而引引起起工工件件形形狀狀誤誤差差。。4)導(dǎo)軌對對主軸軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線線的平平行度度或垂垂直度度誤差差的影影響。。造成加加工表表面下下凹。。實際應(yīng)應(yīng)用中中，為為防止止“掃刀”，往往往將主主軸與與進(jìn)給給方向向傾斜斜一微微小角角度（（30”）。其他因因素引引起工工件形形位誤誤差;a.前后導(dǎo)導(dǎo)軌的的磨損損;b.機(jī)床熱熱變形形,靠主軸軸位溫溫度高高,成翹曲曲;c.潤滑d.導(dǎo)軌副副的磨磨損;解決措措施：：1）選擇擇合理理的導(dǎo)導(dǎo)軌形形狀及及組合合;合適的的配合合長度度（均均化）），雙雙三角角（導(dǎo)導(dǎo)向保保持性性好））2）提高高導(dǎo)軌軌的制制造精精度;3）采用用靜壓壓導(dǎo)軌軌、耐耐磨材材料貼貼面等等（二））機(jī)床床主軸軸的回回轉(zhuǎn)誤誤差（1）主軸軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)誤差差的概概念（回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線線理論論上是是一條條固定定不變變，主主軸實實際回回轉(zhuǎn)軸軸線對對理想想回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線線的漂漂移））理想回回轉(zhuǎn)中中心：：機(jī)床主主軸做做回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動動時，，主軸軸的各各個截截面必必然有有它的的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中心心，在在主軸軸的任任一截截面，，主軸軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時若若只有有一點速度度始終終為零零，則這這一點點即為為理想想回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中心心。瞬時回回轉(zhuǎn)中中心：：主軸在在實際際回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過程程中，，在一一個位位置或或時刻刻的回回轉(zhuǎn)中中心，，稱為為瞬時時回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中心心，主軸各截截面瞬時時回轉(zhuǎn)中中心的連連線叫瞬瞬時回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線。。主軸的回回轉(zhuǎn)運動動誤差：：是指主軸軸的瞬時時回轉(zhuǎn)軸軸線相對對其平均均回轉(zhuǎn)軸軸線(瞬時回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線的的對稱中中心)，在規(guī)定定測量平面面內(nèi)的變動動量。變變動量越越小，主主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度越越高；反反之越低低。通常用實實際回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線的的平均植植（平均均位置））作為理理想回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線（2）主軸回回轉(zhuǎn)運動動誤差的的形式端面圓跳跳動（軸軸向漂移移）沿平平均軸線線上竄動動徑向圓跳跳動（徑徑向漂移移）軸線線始終平平行于平平均軸線線傾角擺動動（（角向漂漂移）與與平均軸軸線始終終有個傾傾角主軸的回回轉(zhuǎn)運動動誤差的的基本形形式注意：實際中常常是這幾幾種誤差差的合成成。端面圓跳跳動——瞬時回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線沿沿平均回回轉(zhuǎn)軸線線方向的的軸向運運動。它它主要影影響端面形狀狀和軸向向尺寸精度。徑向圓跳跳動——瞬時回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線始始終平行行于平均均回轉(zhuǎn)軸軸線方向向的徑向向運動b。它主要要影響圓柱面的的精度。角度擺動動——瞬時回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸線與與平均回回轉(zhuǎn)軸線線成一傾傾斜角度度，但其其交點位位置固定定不變的的運動。。在不同同橫截面面內(nèi)，軸心運動動誤差軌軌跡相似似，它影影響圓柱柱面與端端面加工工精度。。3.主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)誤差對對加工精精度的影影響（1）端面圓圓跳動1）對圓柱柱面的加加工無影響(軸向:誤差不敏敏感方向向)；2）對加工工端面的的影響3）對螺紋紋加工的的影響(法向)如圖（a):A/R=tgθ螺距周期期誤差:如圖（b）（2）徑向圓圓跳動使工件產(chǎn)產(chǎn)生圓度度誤差，，但影響響程度因因加工方方法的不不同而異異。如：：1)鏜孔時設(shè)原始誤差差：主軸徑向向回轉(zhuǎn)誤誤差表現(xiàn)現(xiàn)為y向簡諧運運動。h=AcosΦ在任一時時刻刀尖尖a的位置為為：分析：這是橢圓圓的參數(shù)數(shù)方程，，加工出出的孔呈呈橢圓形形，圓度度誤差為為A。2)車削時（3）傾角擺擺動1）幾何軸軸線相對對于平均均軸線在在空間成成一定錐錐角α的圓錐軌軌跡------正圓錐形形狀誤差差(從垂直于于平均軸軸線的截截面看)2）幾何軸軸線在某某個平面面內(nèi)做角角度擺動動，擺動動頻率與與主軸回回轉(zhuǎn)頻率率一致.從垂直于于平均軸軸線的截截面看:------圓柱度（（車削））:刀尖到平平均軸線線的距離離不變;------橢圓體誤誤差（鏜鏜削）:鏜刀尖到到幾何軸軸線的距距離不變變,但刀尖到到平均軸軸線的距距離變化化4.主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動誤誤差的影影響因素素主軸的誤誤差：制制造軸承的誤誤差：圓圓度、波波度（主主軸頸與與內(nèi)孔））軸承的間間隙：影影響油膜膜厚度;與軸承配配合零件件的誤差差：軸頸頸和箱體體軸承孔孔主軸系統(tǒng)統(tǒng)的徑向向不等剛剛度和熱熱變形等等影響主軸軸回轉(zhuǎn)運運動誤差差的主要要因素對于不同同類型的的機(jī)床，，其影響響因素也也各不相相同。(滑動軸承承)工件回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)類刀具回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)類思考：1滑動軸承承誤差?a刀具回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)類--鏜床,磨床,銑床..主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周,主軸徑向向跳動兩兩次--來回兩次次.b工件回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)類--車床..主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周,主軸徑向向跳動一一次.2滾動軸承承誤差？？內(nèi)圈----主軸頸外圈----軸承孔滾動體尺尺寸誤差差(依保持架架與主軸軸轉(zhuǎn)速比比而定)3向心推力力軸承誤誤差？滾道的端端面誤差差內(nèi)外滾道道的傾斜斜圓度與波波度（4）提高主主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度的的措施1)提高主軸軸部件的的制造精精度和選選擇合理理的主軸軸結(jié)構(gòu)首先應(yīng)提提高軸承承的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度選用高精精度的滾滾動軸承承采用高精度度的多油楔楔動壓軸承承采用高精度度的靜壓軸軸承提高箱體支支承孔的加加工精度主軸軸頸的的加工精度度與軸承相配配合表面的的加工精度度其次應(yīng)提高高軸承組件件的接觸剛剛度a)采用固定的的頂尖定位位加工（簡簡單而行之之有效的方方法），主主軸只起傳傳動作用。。工件的回回轉(zhuǎn)精度完完全取決于于頂尖和中中心孔的形形狀誤差和和同軸度誤誤差，而提提高頂尖和和中心孔的的精度要比比提高主軸軸部件的精精度容易且且經(jīng)濟(jì)得多多。B)采用無心磨磨削加工（（環(huán)類零件件：外圓-無心磨床；；內(nèi)圓-內(nèi)圓磨床+電磁）；c)采用雙支承承鏜模支承承加工2)對滾動軸承承進(jìn)行預(yù)緊緊可消除間隙隙增加軸承剛剛度均化滾動體體的誤差3)采取合適的的加工工藝藝如下圖對滾動軸承承適當(dāng)預(yù)緊緊微量過盈可可使軸承內(nèi)內(nèi)、外圈和和滾動體的的彈性變形形相互制約約，這樣既既增加軸承承剛度，又又對滾動體體的誤差起起均化作用用，因而可可提高主軸軸的回轉(zhuǎn)精精度。外圓磨床磨磨削外圓柱柱面時，采采用固定頂頂尖支承。。在鏜床上加加工箱體類類零件上的的孔時，采采用前、后后導(dǎo)向套的的鏜模，刀刀桿與主軸軸浮動聯(lián)接接，所以刀刀桿的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度與機(jī)機(jī)床主軸回回轉(zhuǎn)精度也也無關(guān)，僅僅由刀桿和導(dǎo)導(dǎo)套的配合合質(zhì)量決定定。（三）機(jī)床床傳動鏈誤誤差是指內(nèi)聯(lián)系系的傳動鏈鏈中首末兩兩端傳動元元件之間相相對運動的的誤差。在螺紋加工工或用展成成法加工齒齒輪等工件件時，必須須保證工件件與刀具間間有嚴(yán)格的的運動關(guān)系系，傳動鏈鏈的傳動誤誤差影響其其加工精度度的主要因因素。1.傳動鏈的傳傳動誤差例如：在該該齒機(jī)上用用單頭滾刀刀加工直齒齒輪時，要要求滾刀與與工件之間間具有嚴(yán)格格的運動關(guān)關(guān)系：滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過一個齒齒。這種運動動關(guān)系是由由刀具與工件件間的傳動動鏈來保證的。。由于各傳動動件在傳動動鏈中所處處的位置不不同，它們們對工件加工精度(即末端件的的轉(zhuǎn)角誤差差)的影響程度度是不同的的。如傳動鏈?zhǔn)巧賯鲃樱瑒t傳傳動元件的的轉(zhuǎn)角誤差差將被擴(kuò)大；反之，則則轉(zhuǎn)角誤差差將被縮小小。如圖所示的的機(jī)床傳動動系統(tǒng)，可可具體表示示為2．傳動鏈誤誤差的傳遞遞系數(shù)傳動鏈誤差差一般可用用傳動鏈末末端元件的的轉(zhuǎn)角誤差差來衡量。。假設(shè)滾刀軸軸均勻旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，若齒輪輪Z1有轉(zhuǎn)角誤差差Δφ1，而其他各各傳動件無無誤差，則則傳到末端端件所產(chǎn)生生的轉(zhuǎn)角誤差Δφ1n為：由于所有的的傳動件都都存在誤差差，因此，，各傳動件對對工件精度度影響的總總和ΔφΣ為各傳動元元件所引起起末端元件件轉(zhuǎn)角誤差差的疊加：：同理，可求求得其它齒齒輪轉(zhuǎn)角誤誤差Δφi，對末端件件所產(chǎn)生的的轉(zhuǎn)角誤差差為如果考慮到到傳動鏈中中各傳動元元件的轉(zhuǎn)角角誤差都是是獨立的隨機(jī)機(jī)變量，則傳動鏈鏈末端元件件的總轉(zhuǎn)角角誤差可用用概率法進(jìn)進(jìn)行估算：：可以認(rèn)為:各傳動元件件的轉(zhuǎn)角誤誤差是轉(zhuǎn)角角的正弦函函數(shù)如以末端元元件的圓頻頻率為基準(zhǔn)準(zhǔn),各傳動元件件引起末端端元件的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角誤差就就是其各次的諧波波分量.3．減少傳動動鏈傳動誤誤差的措施施1)盡可能縮短短傳動鏈ΔΦ∑；2)減少各傳動動元件裝配配時的幾何何偏心，提提高裝配精精度；3)各元件在傳傳動鏈中位位置不同，，對轉(zhuǎn)動精精度的影響響不同；末端元件的的誤差影響響最大，盡盡可能提高高末端元件件的安裝、、制造精度度。在傳動鏈中中按降速比比遞增的原原則分配備備傳動副的的傳動比；；降速比盡盡量放在末末端，則傳傳動鏈中其其余各傳動動元件誤差差的影響就就越??；4)傳動比i應(yīng)?。▊鲃觿颖?gt;1,誤差大；傳傳動比<1，誤差?。恍Ｕb置的的實質(zhì)是在在原傳動鏈鏈中人為地地加入一誤誤差，其大大小與傳動動鏈本身的的誤差相等等而方向相相反，從而而使之相互互抵消。5)采用校正裝裝置注意：采用機(jī)械械式的校正正裝置只能能校正機(jī)床床靜態(tài)的傳傳動誤差。。如果要校校正機(jī)床靜靜態(tài)及動態(tài)態(tài)傳動誤差差，則需采采用計算機(jī)機(jī)控制的傳傳動誤差補(bǔ)補(bǔ)償裝置。。6)采用數(shù)控技技術(shù)如開放式數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中中的電子齒齒輪1）定位元件件、刀具導(dǎo)導(dǎo)向元件、、分度機(jī)構(gòu)構(gòu)和夾具體體的制造誤誤差2）夾具元件件裝配誤差差（各元件件間的相對對尺寸誤差差）3）工作表面面的使用磨磨損四、夾具制制造誤差與與磨損工件裝夾誤誤差是指定位誤誤差和夾緊緊誤差。夾具制造、、磨損五、刀具的的制造誤差差與磨損一般刀具(如普通車刀刀、單刃鏜鏜刀和平面面銑刀等)的制造誤差差，對加工工精度沒有有直接影響響。刀具的的耐用度低低，容易磨磨損一般刀具定尺寸刀具具成形刀具展成刀具機(jī)加工中常常用的刀具具有：定尺寸刀具具(如鉆頭、鉸鉸刀、拉刀刀等)的尺寸誤差差直接影響響加工工件件的尺寸精精度。成形刀具(如成形車刀刀、成形銑銑刀及齒輪輪刀具等)的制造誤差差和磨損，，刀具的形形狀誤差主主要影響被被加工表面面的形狀精精度。展成刀具(齒輪滾刀,花鍵滾刀,插齒刀),其切削刃的的形狀必須須是加工表表面的共扼扼曲線。刀刀刃的形狀狀誤差會影影響加工表表面的形狀狀精度?！?.3工藝系統(tǒng)的的受力變形形對加工精精度的影響響一、基本概概念工藝系統(tǒng)加加工中受到到的力切削力傳動力慣性力夾緊力重力等工藝系統(tǒng)在在綜合外力力的作用下下，使工藝藝系統(tǒng)正確確的幾何關(guān)關(guān)系發(fā)生變變化，造成成加工誤差差。1、工藝系統(tǒng)剛剛度：工件件加工表面面在切削力力法向分力力Fy作用下，刀刀具相對于于工件在該該方向上的的位移y的比值。k=Fy/y(N/mm)y-F綜合作用的的結(jié)果W=1/k——柔度（2）在內(nèi)圓磨磨床上用橫橫向切入磨磨孔時，磨磨出的孔會會產(chǎn)生帶有有錐度的圓圓柱度誤差差，如圖（（b）所示。（1）車削細(xì)長長軸時，工工件在切削削力作用下下的彎曲變變形，加工工后會產(chǎn)生生鼓形的圓圓柱度誤差差如圖（a）所示。（a）（b）例如2、工藝系統(tǒng)統(tǒng)受力對其其性能的影影響是加工中一一項很重要要的原始誤誤差不僅嚴(yán)重影影響工件的的加工精度度而且還影響響加工表面面質(zhì)量限制加工生生產(chǎn)率的提提高2、工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)受力力對其其性能能的影影響3、工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)承受受受力力變形形能力力的評評價從材料料力學(xué)學(xué)知道道，任任何一一個受受力物物體總總要產(chǎn)產(chǎn)生一一些變變形。。物體體承受受受力力變形形的能能力可可由靜靜剛度度(簡稱剛剛度)來表示示。靜剛度度可表表示為為：切削加加工中中，在在各種種外力力作用用下，，工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)各部部分將將在各各個受受力方方向產(chǎn)產(chǎn)生相相應(yīng)的的變形形。對于工工藝系系統(tǒng)受受力變變形，，主要要研究究誤差差敏感感方向向。由于法法向位位移是是在總總切削削力作作用下下工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)綜合合變形形的結(jié)結(jié)果，，因此此有可可能出出現(xiàn)變變形方方向與與Fy的方向向不一一致的的情況況。當(dāng)當(dāng)力與與變形形方向向相反反時，，即出出現(xiàn)負(fù)剛度度。負(fù)剛剛度現(xiàn)現(xiàn)象對對保證證加工工質(zhì)量量是不不利的的，應(yīng)應(yīng)盡量量避免免，如如圖所所示。。負(fù)剛度度現(xiàn)象象：刨削車削二、工工藝系系統(tǒng)剛剛度的的計算算工藝系系統(tǒng)的的剛度度：yxt=yjc+yjj+yd+yg而：工藝系系統(tǒng)某某點法法向總總變形形系統(tǒng)剛剛度計計算時時針對對具體體情況況加以以簡化化（如如車外外圓時時車刀刀變形形忽略略。鏜鏜孔時時鏜桿桿變形形嚴(yán)重重，工工件受受力變變形小?。┤?、工工藝系系統(tǒng)剛剛度對對加工工精度度的影影響在車床床頂尖尖間車車削粗而短短的光軸軸，由由于車車刀和和工件件變形形極小小，此此時，，工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)的總總變形形完全全取決決于主軸箱箱、尾尾座(包括頂頂尖)和刀架架的變變形。。1、車短短軸（（機(jī)床床、刀刀架變變形））（一）切切削力力作用用點位位置變變化引引起的的工件件形狀狀誤差差刀具切切削點點工件件軸線線位移移：機(jī)床總總變形形：由剛度度定義義：機(jī)床總總變形形：“馬鞍形形”工工件形形狀2、車細(xì)細(xì)長軸軸工件的的變形形>>機(jī)床、、夾具具、刀刀具的的變形形簡支梁梁的工工件變變形量量：“腰鼓形形”工件形形狀立式車車床、、龍門門刨床床、龍龍門銑銑床等等的橫橫梁及及刀架架，大大型銑銑鏜床床滑枕枕內(nèi)的的軸等等，其其剛度度均隨隨刀架架位置置或滑滑枕伸伸出長長度不不同而而異。。鏜床銑床3、其他他受力力作用用點變變化（（刀具具的變變形））分析時時：參參照以以上例例子具具體分分析。。（二））切削削力大大小發(fā)發(fā)生變變化（引起原原因：：余量量不均均和材材質(zhì)不不均）工件就就形成成圓度度誤差差，這這種現(xiàn)現(xiàn)象稱稱為“誤差復(fù)復(fù)映”。假設(shè)車車削外外圓，，工件件毛坯坯存在在圓度度誤差差（橢橢圓)：由于工工件毛毛坯存存在圓圓度誤誤差切削深深度在在ap1與ap2之間變變化。。切削分分力f也隨切切削深深度ap的變化化由最最大Fmax變到最最小Fmin工藝系系統(tǒng)將將產(chǎn)生生相應(yīng)應(yīng)的變變形最大ymax變到最最小ymin1、誤差差復(fù)映映工藝系系統(tǒng)由由于受受力變變形的的變化化使工工件產(chǎn)產(chǎn)生相相應(yīng)的的圓度度誤差差，Δg=y1-y2，這種種現(xiàn)象象稱誤誤差復(fù)復(fù)印。。毛坯圓圓度的的最大大誤差差：車削后工工件的圓圓度誤差差：ε稱為誤差差復(fù)映系系數(shù)定義1復(fù)映系數(shù)數(shù)定量地地反映了了毛坯誤誤差經(jīng)過過加工后后減少的程度，，它與工工藝系統(tǒng)統(tǒng)剛度成成反比，，與徑向向切削力力系數(shù)C成正比。。2要減少工工件的復(fù)復(fù)映誤差差，可增加工藝藝系統(tǒng)剛剛度或減減少徑向向切削力力系數(shù)。當(dāng)毛坯誤誤差較大大，一次次進(jìn)給不不能滿足足加工精精度要求求時，需需要多次次進(jìn)給來來消除毛毛坯誤差差Δm復(fù)映到工工件上。。3、誤差復(fù)復(fù)映規(guī)律律的應(yīng)用用第二次進(jìn)進(jìn)給后工工件的誤誤差為：：第n次進(jìn)給后后工件的的誤差為為：誤差復(fù)映映規(guī)律的的應(yīng)用：：1、估算加加工后的的工件誤誤差2、根據(jù)工工件的公公差值與與毛坯誤誤差值來確定加加工次數(shù)數(shù)。設(shè)第一次次進(jìn)給量量為f1，毛坯誤誤差為Δm1，則由上上式可得得到第一一次進(jìn)給給后工件件的誤差差Δw1為：誤差復(fù)印印規(guī)律的的實質(zhì)：：由于工工藝系統(tǒng)統(tǒng)剛度不不足加上上切削力力大小變變化而引引起加工工誤差。。（k系=c.Δm/Δg，可測量量系統(tǒng)剛剛度）（三）其其它力引引起的加加工誤差差(1)夾緊力引引起的加加工誤差差薄壁套薄壁件磨磨削(2)重力引起起的加工工誤差在工藝系系統(tǒng)中，，由于零零部件的的自重也也會產(chǎn)生生變形。。如龍門門銑床、、龍門刨刨床刀架橫粱粱的變形形，銑鏜床床鏜桿伸長長而下垂垂變形等，都會會造成加加工誤差差。(3)慣性力引引起的加加工誤差差在高速切切削時，，如果工工藝系統(tǒng)統(tǒng)中有不不平衡的的高速旋旋轉(zhuǎn)的構(gòu)構(gòu)件存在在，就會會產(chǎn)生離離心力離心力在在工件的的每一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中不斷斷變更方方向，當(dāng)當(dāng)不平衡衡質(zhì)量的的離心力力大于切切削力時時車床主軸軸軸頸和和軸套內(nèi)內(nèi)孔表面面的接觸觸點就會會不停地地變化，，軸套孔孔的圓度度誤差將將傳給工工件的回回轉(zhuǎn)軸心心對重平衡衡(4)傳動力車床:兩頂尖定定位,單爪撥盤帶動動件形成成圓周進(jìn)進(jìn)給;四、機(jī)床床部件剛剛度（一）機(jī)機(jī)床部件件剛度的的測定1靜態(tài)測定定法：機(jī)機(jī)床不工作狀狀態(tài)2工作狀態(tài)態(tài)測定法法：依據(jù)據(jù)誤差復(fù)映映規(guī)律1、靜態(tài)測測定法機(jī)床不工工作，模模擬切削削力情況況，對機(jī)機(jī)床施加加靜載荷荷，測出出機(jī)床各各部件的的靜載變變形，作作出剛度度特性曲曲線及計計算其剛剛度剛度曲線線的特點點：1）變形與與作用力力不是線線性關(guān)系系，不純純粹是彈彈性變形形;2）加載與與卸載曲曲線不重重合，包包容面積積表示損損失的能能量，克克服摩擦擦、接觸觸變形等等；3）卸載曲曲線不回回原點，，有殘留留變形，，反復(fù)加加-卸載后殘殘留變形形趨于零零。4）部件的的實際剛剛度遠(yuǎn)比比實體估估算小（（剛度是是指平均均剛度。。）2、工作狀狀態(tài)測定定法依據(jù)誤差差復(fù)印規(guī)規(guī)律測定定系統(tǒng)剛剛度（見見課本））（二）影影響機(jī)床床部件剛剛度的因因素1．連接表表面接觸觸變形（（實際接接觸面積積遠(yuǎn)小于于理論接接觸面積積）試驗表明明，接觸觸變形y與壓強(qiáng)F的關(guān)系如如圖所示示，接觸觸剛度將將隨載荷荷的增加加而增大大。接觸變形形：塑性和和彈性變變形接觸剛度度：零件件接觸表表面抵抗抗因外力力而產(chǎn)生生變形的的能力原因：實實際接觸觸面積小小于理想想接觸面面積，實實際接觸觸面積的的大小與與該表面面的加工工方法有有關(guān)。措施：1）（用配配刮、配配研等方方法）增增大接觸觸面積；；2）預(yù)加接接觸載荷荷，提高高接觸剛剛度；3）減少配配合零件件的數(shù)目目以減少少接合面面數(shù)量如果部件件中有某某些剛度度很低的的零件時時，受力力后這些些低剛度度零件會會產(chǎn)生很很大的變變形，使使整個部部件的剛剛度降低低。2．機(jī)床零零件本身身剛度由于床鞍鞍部件中中的楔鐵鐵細(xì)長、、剛性差差，不易易加工平平直，使使用接觸觸不良，，故在外外力作用用下最易易變形。。墊板零件配合合面間的的間隙的的影響，，主要反反映在載載荷經(jīng)常常變化的的銑、鏜鏜床、銑銑床上。。當(dāng)載荷荷方向改改變時，，間隙引引起位移移。3．零零件件間間間間隙隙的的影影響響（（間間隙隙大大、、剛剛度度小?。?．零零件件間間的的摩摩擦擦力力的的影影響響（（零零件件間間受受力力而而發(fā)發(fā)生生錯錯動動））如果果載載荷荷是是單單向向的的，，那那么么在在第第一一次次加加載載消消除除間間隙隙后后，，對對加加工工精精度度影影響響較較小小。。摩擦擦力力對對接接觸觸剛剛度度的的影影響響是是這這樣樣的的：：當(dāng)當(dāng)加加載載時時，，摩摩擦擦力力阻阻止止變變形形增增加加，，而而卸卸載載時時，，摩摩擦擦力力又又阻阻止止變變形形減減少少。。零件件間間間間隙隙和和摩摩擦擦力力的的影影響響加載載與與卸卸載載曲曲線線不不重重合合？？五、、減減少少工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)受受力力變變形形對對加加工工精精度度影影響響的的措措施施（一一、、提提高高剛剛度度；；二二、、減減小小載載荷荷及及其其變變化化量量））1、合合理理的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計1）減減少少連連接接面面數(shù)數(shù)；；2）合合理理選選擇擇零零件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和截截面面形形狀狀。。（（實實心心與與空空心心、、封封閉閉與與開開口口、、加加強(qiáng)強(qiáng)筋筋等等））（一一））提提高高工工藝藝系系統(tǒng)統(tǒng)剛剛度度2）提提高高連連接接表表面面的的接接觸觸剛剛度度：：刮刮研研或或研研磨磨配配合合面面，，提提高高配配合合表表面面的的形形狀狀精精度度，，減減小小表表面面粗粗糙糙度度值值，，使使實實際際接接觸觸面面增增加加，，從從而而有有效效地地提提高高接接觸觸剛剛度度。。如如機(jī)機(jī)床床導(dǎo)導(dǎo)軌軌副副、、錐錐體體與與錐錐孔孔、、頂頂尖尖與與中中心心孔孔等等。。3）采采用用合合理理的的裝裝夾夾和和加加工工方方式式：：增增加加輔輔助助支支撐撐（（中中心心架架、、跟跟刀刀架架））等等、、雙雙頂頂尖尖“倒車車”。（二二））減減小小載載荷荷及及其其變變化化合理理選選擇擇刀刀具具的的幾幾何何參參數(shù)數(shù)（（大大前前角角））、、切切削削用用量量、、使使加加工工余余量量均均勻勻、、減減少少復(fù)復(fù)印印誤誤差差。。提高高工工件件的的剛剛度度適用用場場合合：在在加加工工中中，，由由于于工工件件本本身身的的剛剛度度較較低低，，特特別別是是叉叉架架類類、、細(xì)細(xì)長長軸軸等等零零件件，，容容易易變變形形。。措施施：縮縮小小切切削削力力的的作作用用點點到到支支承承之之間間的的距距離離，，以以增增大大工工件件在在切切削削時時的的剛剛度度。。提高高機(jī)機(jī)床床部部件件的的剛剛度度在切切削削加加工工中中．．有有時時由由于于機(jī)機(jī)床床部部件件剛剛度度低低而而產(chǎn)產(chǎn)生生變變形形和和振振動動，，影影響響加加工工精精度度和和生生產(chǎn)產(chǎn)率率的的提提高高。。圖b所示示是是采采用用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動導(dǎo)導(dǎo)向向支支承承套套，，用用加加強(qiáng)強(qiáng)桿桿和和導(dǎo)導(dǎo)向向支支承承套套提提高高部部件件的的剛剛度度。。圖a所示示是是在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔塔機(jī)機(jī)床床上上采采用用固固定定導(dǎo)導(dǎo)向向支支承承套套。。圖a圖b合理理裝裝夾夾工工件件以以減減少少夾夾緊緊變變形形合理理選選擇擇裝裝夾夾位位置置采用用輔輔助助支支承承：：跟跟刀刀架架，，隨隨刀刀架架等等方法法六、、工工件件殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力引引起起的的變變形形殘余余應(yīng)應(yīng)力力（（內(nèi)內(nèi)應(yīng)應(yīng)力力））：：指指在在沒沒有有外外力力作作用用下下或或去去除除外外力力后后在在工工件件內(nèi)內(nèi)存存留留的的應(yīng)應(yīng)力力。。特點點：：內(nèi)內(nèi)應(yīng)應(yīng)力力會會重重新新分分布布。。零件件中中的的殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力往往往往處處于于一一種種很很不不穩(wěn)穩(wěn)定定的的相相對對平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，在外外界界條條件件發(fā)發(fā)生生變變化化時時，，原原內(nèi)內(nèi)應(yīng)應(yīng)力力的的平平穩(wěn)穩(wěn)會會遭遭破破壞壞，，工工件件將將發(fā)發(fā)生生形形狀狀的的變變化化，，并并形形成成新新的的平平衡衡。。平衡衡→→不不平平衡衡→→新新的的平平衡衡（（外外界界條條件件變變化化））外界界條條件件：：1）環(huán)環(huán)境境溫溫度度變變化化；；2）進(jìn)進(jìn)行行切切削削或或撞撞擊擊工工作作等等必須須采采取取措措施施消消除除殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力對對零零件件加加工工精精度度的的影影響響。。（一一））產(chǎn)產(chǎn)生生殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力的的原原因因在鑄鑄、、鍛鍛、、焊焊及及熱熱處處理理等等熱熱加加工工過過程程中中，，由由于于工工件件各各部部分分熱脹脹冷冷縮縮不不均均勻勻以及及金相相組組織織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變時時的的體體積積變變化化，使使毛毛坯坯內(nèi)內(nèi)部部產(chǎn)產(chǎn)生生了了相相當(dāng)當(dāng)大大的的殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力。。殘余余應(yīng)應(yīng)力力是是由由金金屬屬內(nèi)內(nèi)部部的的相相鄰鄰組組織織發(fā)發(fā)生生了了不不均均勻勻的的體體積積變變化化而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的。。1．毛毛坯坯制制造造和和熱熱處處理理中中產(chǎn)產(chǎn)生生的的殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力彎曲曲的的工工件件(原來來無無殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力)要校校直直，，常常采采用用冷冷校校直直。。2．冷冷校校直直帶帶來來的的殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力切削削過過程程中中產(chǎn)產(chǎn)生生的的力力和和熱熱，，也也會會使使被被加加工工工工件件的的表表面面層層變變形形，，產(chǎn)產(chǎn)生生殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力。。3．切削加工工中產(chǎn)生的的殘余應(yīng)力力（二）減少或或消除殘余余應(yīng)力的措措施1．合理設(shè)計計零件結(jié)構(gòu)構(gòu)2．對工件進(jìn)進(jìn)行熱處理理和時效處處理3.合理安排工工藝過程例如：對鑄鑄、鍛、焊焊接件進(jìn)行行退火或回回火；零件件淬火后進(jìn)進(jìn)行回火；；對精度要要求高的零零件，如床床身、絲桿桿、箱體、、精密主軸軸等，在粗粗加工后進(jìn)進(jìn)行時效處處理。例如：粗、、精加工分分開在不同同工序中進(jìn)進(jìn)行，留有有一定時間間讓殘余應(yīng)應(yīng)力重新分分布；在加加工大型工工件時，粗粗、精加工工往往在一一個工序中中來完成，，這時應(yīng)在在粗加工后后松開工件件，讓工件件有自由變變形的可能能，然后再再用較小的的夾緊力夾夾緊工件后后進(jìn)行精加加工?！?.4工藝系統(tǒng)的的熱變形對對加工精度度的影響在機(jī)械加工工過程中，，工藝系統(tǒng)統(tǒng)在各種熱熱源的影響響下常產(chǎn)生生復(fù)雜的變變形，破壞壞工件與切切削刃相對對的正確位位置，從而而產(chǎn)生加工工誤差。一、概述據(jù)統(tǒng)計，在在精密加工工中，由于于熱變形引引起的加工工誤差約占占總加工誤誤差的40％一70％。高效、、高精度、、自動化加加工技術(shù)的的發(fā)展，使使工藝系統(tǒng)統(tǒng)熱變形問問題變得更更為突出，，熱變形→→影響加工工效率（機(jī)機(jī)床預(yù)熱平平衡、降低低切削用量量、粗加工工停機(jī)為半半精加工散散熱等），，已成為機(jī)機(jī)械加工技技術(shù)進(jìn)一步步發(fā)展的一一個重要的的研究課題題。熱變形→破破壞刀具與與工件的正正確幾何關(guān)關(guān)系→工件件的加工誤誤差(一)工藝系統(tǒng)的的熱源：系統(tǒng)內(nèi)部熱熱源(切削熱、摩摩擦熱、派派生熱)系統(tǒng)外部熱熱源(如太陽輻射射熱、照明明熱)1、切削熱（（僅0.5%擴(kuò)散出去））：工件、刀具具和切屑各各占一部分分2、傳動系統(tǒng)統(tǒng)的摩擦熱熱和能量損損耗—對機(jī)床主要由機(jī)床床和液壓系系統(tǒng)中的運運動部分產(chǎn)產(chǎn)生的，如如電動機(jī)、、軸承、齒齒輪等傳動動副、導(dǎo)軌軌副、液壓壓泵、閥等等運動部分分產(chǎn)生的摩摩擦熱3、派生熱源源：切削液液、切屑落落在床身上上→機(jī)床4、外部熱源源：周圍環(huán)環(huán)境（溫度度，空氣對對流；熱源源，通過光光照輻射，，而且是局局部）是由切削過過程中切削削層金屬的的彈性、塑塑性變形及及刀具與工工件、切屑屑間的摩擦擦所產(chǎn)生，，并由工件件、刀具、、夾具、機(jī)機(jī)床、切屑屑、切削液液及周圍介介質(zhì)傳出。。切削熱車削時，大量的的切削熱由由切屑帶走走，傳給工工件的為10％一30％，傳給刀刀具的為1％一5％?？准庸r，大量切切屑滯留在在孔中，使使大量的切切削熱(50％左右)傳入工件。。磨削時，由于磨磨屑小，帶帶走的熱量量很少，大大部分傳入入工件，故故易產(chǎn)生磨磨削燒傷。。（二）工藝藝系統(tǒng)的熱熱平衡和溫溫度場的概概念熱平衡狀態(tài)態(tài)單位時間內(nèi)內(nèi)傳入的熱熱量==傳出的熱量量工藝系統(tǒng)各各部分的熱熱變形趨于于穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)工藝系統(tǒng)在在各種熱源源的作用下下，溫度會會逐漸升高高，同時通通過各種方方式向周圍圍介質(zhì)散熱熱。當(dāng)工件、刀刀具和機(jī)床床溫度達(dá)到到某一數(shù)值值時，單位位時間內(nèi)散散出的熱量量與熱源傳傳入的熱量量趨于相等等，工藝系系統(tǒng)就達(dá)到到了熱平衡衡。工藝系系統(tǒng)各部分分溫度保持持在相對固固定的數(shù)值值，熱變形形趨于穩(wěn)定定。溫度場：物物體各點溫溫度的分布布不穩(wěn)定溫度度場：溫度度是坐標(biāo)位位置、時間間的函數(shù)穩(wěn)定溫度場場：只是坐坐標(biāo)位置的的函數(shù)溫度檢測：：熱電偶、、熱敏電阻阻、半導(dǎo)體體溫度計、、紅外測溫溫、激光全全息照相、、光導(dǎo)纖維維（紅外熱熱像儀）數(shù)學(xué)手段：：有限元法法和有限差差分法在溫溫度場熱變變形上的研研究二、工件熱熱變形引起起的加工誤誤差切削熱（（是主要要的）外部熱源（（對于精密密件不可忽忽視）（一）比較較均勻受熱熱長度：ΔL=αtLΔt，αt—線脹系數(shù),Δt—溫升直徑：ΔD=αtDΔt,（軸類、套套類、盤類類可看成是是等溫體））影響零件的的尺寸精度度Fz切削力，，T切削溫度V切削速度，，C比熱K傳熱比例，，V體積γ比量而6級精度絲杠杠的螺距累累積誤差，，按規(guī)定在在全長上不不許超過0.02mm例1：精密絲杠磨磨削時，工工件的熱伸伸長會引起起螺距的累累積誤差。。如：3m長的絲杠，，每磨一刀刀溫度就要要升高3℃，工件伸長長量ΔL＝3000××11.4×106×3mm＝0.1mm(11.4×106是碳鋼的平平均線脹系系數(shù))受熱變形的的嚴(yán)重性例2：細(xì)長軸在頂頂尖間車削削時：熱變形使工工件伸長，，導(dǎo)致工件件因彎曲變變形而產(chǎn)生生圓柱度誤誤差。單面受熱，，與底面產(chǎn)產(chǎn)生溫差，，引起熱變變形，影響響導(dǎo)軌的直直線度。例3：床身導(dǎo)軌面面的磨削此時粗、精精加工間隔隔時間較短短，粗加工工時的熱變變形將影響響到精加工工，工件冷冷卻后，將將產(chǎn)生加工工誤差。例4：在三工位的的組合機(jī)床床上，通過過鉆—擴(kuò)—鉸加工孔如：工件的的尺寸是：：外徑40mm，孔徑為20mm，長40mm，材料為鋼鋼材。鉆孔孔時切削用用量為n＝310r／min，f＝0.36mm。鉆孔后，，溫升達(dá)107℃℃，接著擴(kuò)孔孔和鉸孔，，當(dāng)工件冷冷卻后孔的的收縮量已已超過精度度規(guī)定值。。采取冷卻措措施，否則則將出現(xiàn)廢廢品（二）受熱熱不均勻（銑、刨、、磨平面，，單面受熱熱）影響工件的的形狀精度度措施：1）使用大量量的切削液液2）采用誤差差補(bǔ)償（微微凹裝夾））如：高速鋼鋼刀具車削削時刃部的的溫度可高高達(dá)700～800℃，刀具的熱熱伸長量可可達(dá)0.03～0.05mm。因此，其其影響不可可忽略。三、刀具熱熱變形引起起的加工誤誤差(刀具熱容量量小)刀具的熱變變形主要是是切削熱引引起的，傳傳給刀具的的熱量雖不不多，但由由于刀具體體積小、熱熱容量小且且熱量又集集中在切削削部分，因因此切削部部分仍產(chǎn)生生很高的溫溫升。思考題：車細(xì)長軸軸工件時時，單考慮車車刀熱變變形，工件將將產(chǎn)生什什么形狀狀誤差？？連續(xù)工件件：熱平平衡前影影響形狀狀精度間歇工作作：變形形量比連連續(xù)切削削小，但但在一定定誤差δ范圍內(nèi)波波動措施：合力選擇擇刀具的的幾何參參數(shù)和切切削用量量；充分分冷卻。。四、機(jī)床床熱變形形引起的的加工誤誤差機(jī)床受熱熱源的影影響，各各部分溫溫升將發(fā)發(fā)生變化化．由于于熱源分分布的不不均勻和和機(jī)床結(jié)結(jié)構(gòu)的復(fù)復(fù)雜性，，機(jī)床各各部件將將發(fā)生不不同程度度的熱變變形，破破壞了機(jī)機(jī)床原有有的幾何何精度，，從而降降低了機(jī)機(jī)床的加加工精度度。1.車床類機(jī)機(jī)床后果：主軸上上臺，并并向操作作者處靠靠攏主要熱源源：是主軸箱箱軸承的的摩擦熱熱和主軸軸箱中油油池的發(fā)發(fā)熱ΔL=αtLΔt結(jié)果：如圖所示示為車床床空運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時，主主軸的溫溫升和位位移的測測量結(jié)果果。主軸在水水平方向向的位移移僅10μm垂直方向向的位移移卻高達(dá)達(dá)180～200μμm。2.外圓磨床床如圖所示示是外圓圓磨床溫溫度分布布和熱變變形的測測量結(jié)果果。機(jī)床工作作臺與砂砂輪架間間的熱變變形當(dāng)采用切切入式定定程磨削削時，被被磨工件件直徑的的變化，，可達(dá)100μμm。兩者基本本相符3.大型機(jī)床床如導(dǎo)軌磨磨床、外外圓磨床床、龍門門銑床等等的長床床身部件件表面溫度度比床身身底面溫溫度高形成溫差差床身產(chǎn)生生彎曲變變形4.幾種機(jī)床床的熱變變形趨勢勢平面磨床床車床銑床雙端面磨磨床措施：（（1）使機(jī)床床熱變形形均衡（（機(jī)床設(shè)設(shè)計人員員），如如何配置置熱源。。(2)使機(jī)床恒恒溫，對對機(jī)床進(jìn)進(jìn)行預(yù)熱熱，使機(jī)機(jī)床在工工作前處處于熱平平衡狀態(tài)態(tài)（工藝藝人員））。五、減少少和控制制工藝系系統(tǒng)熱變變形的主主要途徑徑1．減少熱熱源和隔隔離熱源源，均衡衡溫度場場2．采用合合理的機(jī)機(jī)床部件件結(jié)構(gòu)減減少熱變變形的影影響3．加速溫溫升，保保持熱平平衡（高高速空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、某部部位人人為為加熱））4．充分冷冷卻控制制環(huán)境溫溫度5．主動測測量,消除溫度度的影響響6．采用補(bǔ)補(bǔ)償法減減少熱變變形對于不能能分離的的熱源，，如主抽抽軸承、、絲杠螺螺母副、、高速運運動的導(dǎo)導(dǎo)軌副等等，則可可以從結(jié)結(jié)構(gòu)、潤潤滑等方方面改善善其摩擦擦特性，，減少發(fā)發(fā)熱。1．減少熱熱源的發(fā)發(fā)熱采用有效效的冷卻卻措施為了減少少機(jī)床的的熱變形形，凡是是可能分分離出去去的熱源源應(yīng)移出出，如電電動機(jī)、、變速箱箱、液壓壓系統(tǒng)、、冷卻系系統(tǒng)等，，均應(yīng)移移出。熱源可能能分離出出去減少發(fā)熱熱例如，采采用靜壓壓軸承。。靜壓導(dǎo)導(dǎo)軌，改改用低粘粘度潤滑滑油、理理基潤滑滑脂等，，也可用用隔熱材材料將發(fā)發(fā)熱部件件和機(jī)床床大件(如床身、、立柱等等)隔離開來來。如增加散散熱面積積或使用用強(qiáng)制式式的風(fēng)冷冷、水冷冷、循環(huán)環(huán)潤滑等等。例如如，目前前，大型型數(shù)控機(jī)機(jī)床、加加工中心心普遍采采用冷凍凍機(jī)，對對潤滑油油、切削削液進(jìn)行行強(qiáng)制冷冷卻，以以提高冷冷卻效果果。在精精密絲杠杠磨床的的母絲杠杠中通以以冷卻液液，以減減少熱變變形。2．采用合合理的機(jī)機(jī)床部件件結(jié)