《機械加工工藝》PPT課件.ppt

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1、1 尺 寸 精 度形 狀 精 度位 置 精 度 （ 通 常 形 狀 誤 差 限 制 在 位 置 公 差 內(nèi) ， 位置 公 差 限 制 在 尺 寸 公 差 內(nèi) ）表 面 粗 糙 度波 度紋 理 方 向傷 痕 （ 劃 痕 、 裂 紋 、 砂 眼 等 ）表 面 幾 何 形 狀 精 度表 面 缺 陷 層 表 層 加 工 硬 化表 層 金 相 組 織 變 化表 層 殘 余 應(yīng) 力加 工 質(zhì) 量 包 含 的 內(nèi) 容 2 零 件 加 工 后 實 際 幾 何 參 數(shù) 與 理 想 幾 何 參 數(shù) 接 近 程 度 。 符合 程 度 越 高 ， 加 工 精 度 越 高 ， 實 際 生 產(chǎn) 中 零 件 不 可 能 與

2、 理 想的 要 求 完 全 符 合 。 它 受 到 各 種 因 素 的 影 響 。 指 加 工 后 的 實 際 幾 何 參 數(shù) （ 尺 寸 ， 形 狀 和 表 面 間 的 相 互位 置 ） 對 理 想 幾 何 參 數(shù) 的 偏 離 程 度 ， 從 保 證 產(chǎn) 品 使 用 性 能 分析 允 許 有 一 定 的 加 工 誤 差 保 證 產(chǎn) 品 的 使 用 性 能 ,（ 保 證 和 提 高 加 工 精 度 問 題 -實 際 上 就 是 限 制 和 降 低 加 工 誤差 問 題 ） 3 （ 1） 兩 者 從 不 同 角 度 來 評 定 加 工 零 件 的 幾 何 參 數(shù) 。 加 工 精 度 的 高 低

3、（ 2） 加 工 精 度 (尺 寸 ,形 狀 ,位 置 精 度 )三 者 關(guān) 系 形 狀 公 差 限 制 在 位 置 公 差 內(nèi) 位 置 公 差 限 制 在 尺 寸 之 內(nèi) 尺 寸 精 度 高 位 置 、 形 狀 精 度 高 形 狀 精 度 高 位 置 、 尺 寸 不 一 定 高（ 3） 加 工 精 度 、 加 工 成 本 、 生 產(chǎn) 率 三 者 關(guān) 系 設(shè) 計 人 員 -合 理 規(guī) 定 加 工 精 度 工 藝 人 員 -依 設(shè) 計 要 求 、 生 產(chǎn) 條 件 、 用 適 當 方 法 保 證提 高 生 產(chǎn) 率 和 降 低 成 本 . 研 究 加 工 精 度 的 目 的 ： 目 的 是 要 弄

4、清 各 種 原 始 誤 差 的 物 理 ， 力 學 本 質(zhì) ， 以 及 他 們 對 加 工 精 度影 響 的 規(guī) 律 ， 掌 握 控 制 加 工 誤 差 的 方 法 ， 獲 得 預(yù) 期 的 加 工 精 度 ， 需 要 時 找出 進 一 步 提 高 加 工 精 度 的 途 徑 。 4 工 件 相 對 于 刀 具 靜 止 狀 態(tài)下 已 存 在 的 誤 差與 工 藝 系 統(tǒng) 原 始狀 態(tài) 有 關(guān) 的 原 始誤 差 (幾 何 誤 差 )與 工 藝 過 程 有 關(guān)的 原 始 誤 差 (動 誤差 ) 原 理 誤 差定 位 誤 差調(diào) 整 誤 差刀 具 誤 差夾 具 誤 差機 床 誤 差工 藝 系 統(tǒng) 受 力

5、 變 形 （ 包 括 夾 緊 變 形）工 藝 系 統(tǒng) 受 熱 變 形刀 具 磨 損測 量 誤 差工 件 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 工 件 相 對于 刀 具 運動 狀 態(tài) 下的 誤 差主 軸 回 轉(zhuǎn) 誤 差導(dǎo) 軌 導(dǎo) 向 誤 差傳 動 誤 差原 始 誤 差 構(gòu) 成 5202Y YR R （ 4-1）XR X （ 4-2）X YR R R =y R YRR誤 差 敏 感 方 向YR0 ya） YR0 yb） 6 SRh 空 間 曲 面 數(shù) 控 加 工8S R h 用 展 成 法 切 削 齒 輪 （ 刀 齒 有 限 ,微小 折 線 組 成 曲 線 ） 7 8 2、 機 床 的 幾 何 誤

6、差1） 回 轉(zhuǎn) 精 度 ： 機 床 主 軸 在 回 轉(zhuǎn) 時 實 際 回 轉(zhuǎn) 軸 線 對 理 想 回 轉(zhuǎn) 軸 線 的 相 一致 程 度 。2） 回 轉(zhuǎn) 誤 差 ： 機 床 主 軸 在 回 轉(zhuǎn) 時 實 際 回 轉(zhuǎn) 軸 線 對 理 想 回 轉(zhuǎn) 軸 線 的 漂 移 。3） 誤 差 產(chǎn) 生 原 因 ： 由 于 主 軸 部 件 中 軸 承 、 軸 頸 、 軸 承 座 孔 等 的 制 造 誤 差 和配 合 質(zhì) 量 ， 潤 滑 條 件 ， 以 及 回 轉(zhuǎn) 時 的 動 力 因 素 的 影 響 。 瞬 時回 轉(zhuǎn) 軸 線 的 空 間 位 置 在 周 期 性 變 化 。4） 理 想 回 轉(zhuǎn) 軸 線 ： 客 觀 存 在

7、 ， 但 無 法 確 定 ， 通 常 是 以 平 均回 轉(zhuǎn) 軸 線 來 代 替 。（ 1） 機 床 主 軸 回 轉(zhuǎn) 誤 差 9 5） 主 軸 回 轉(zhuǎn) 誤 差 基 本 形 式 ：b） 端 面 圓 跳 動a） 徑 向 圓 跳 動c） 傾 角 擺 動徑 向 圓 跳 動 端 面 圓 跳 動 角 度 擺 動 10 6） 主 軸 回 轉(zhuǎn) 誤 差 對 加 工 精 度 的 影 響 主 軸 徑 向 圓 跳 動 對 加 工 精 度 的 影 響 （ 鏜 孔 ） 考 慮 最 簡 單 的 情 況 ， 主 軸 回 轉(zhuǎn) 中 心 在 y方 向 上 作簡 諧 直 線 運 動 ， 其 頻 率 與 主 軸 轉(zhuǎn) 速 相 同 ， 幅

8、值 為 2e。則 刀 尖 的 坐 標 值 為 ： e徑 向 跳 動 對 鏜 孔 精 度 影 響式 中 R 刀 尖 回 轉(zhuǎn) 半 徑 ； 主 軸 轉(zhuǎn) 角 。( )cossinX R eY R 顯 然 ， 上 式 為 一 橢 圓 。它 主 要 影 響 加 工 工 件 的 圓 度 和 圓 柱 度 。 11 主 軸 端 面 圓 跳 動 對 車 削 工 件 端 面 的 影 響它 主 要 影 響 工 件 的 的 端 面 形 狀 和 軸 向 尺 寸 精 度 。 12 刀 走 向 ， 與 理 想 軸 線平 行工 件 回 轉(zhuǎn) 軸 線不 變 主 軸 角 度 擺 動 對 鏜 孔 的 影 響角 度 擺 動 是 指 瞬

9、時 回 轉(zhuǎn) 軸 線 與 平 均 回 轉(zhuǎn) 軸 線 成 一 傾 斜 角 度作 公 轉(zhuǎn) ， 它 對 工 件 的 形 狀 精 度 影 響 很 大 ， 如 車 外 圓 時 ， 會產(chǎn) 生 錐 度 。 13 7） 影 響 主 軸 回 轉(zhuǎn) 精 度 的 主 要 因 素 滑 動 軸 承 圖 1 軸 徑 不 圓 引 起 車 床 主 軸徑 向 跳 動AB車 床 類 機 床 （ 圖 1） 切 削 力 的 方 向 大 體不 變 ， 主 軸 經(jīng) 以 不 同 部件 與 軸 承 內(nèi) 孔 的 某 一 固定 部 位 相 接 觸 。 因 此 影響 主 軸 回 轉(zhuǎn) 精 度 的 主 要是 主 軸 軸 徑 的 圓 度 。 軸 承 對 于

10、回 轉(zhuǎn) 誤 差 的 影 響 14 滾 動 軸 承內(nèi) 外 滾 道 圓 度 誤 差 、 滾 動 體 形 狀 及 尺 寸 誤 差靜 壓 軸 承 對 軸 承 孔 或 軸 徑 圓 度 誤 差 起 均 化 作 用 推 力 軸 承滾 道 端 面 平 面 度 誤 差 及 與 回 轉(zhuǎn) 軸 線 的 垂 直 度 誤 差 鏜 床 類 機 床 （ 圖 2） 切 削 力 隨 主 軸 回 轉(zhuǎn)而 回 轉(zhuǎn) ， 主 軸 徑 總 是 以 固定 部 位 與 軸 承 孔 內(nèi) 表 面 的不 同 部 位 接 觸 ， 因 此 軸 承孔 的 圓 度 對 主 軸 回 轉(zhuǎn) 精 度影 響 最 大 。 圖 2 軸 承 孔 不 圓 引 起 鏜 床 主

11、軸徑 向 跳 動 15 16 與 軸 承 配 合 的 零 件 誤 差 的 影 響 軸 承 間 隙 的 影 響 軸 承 間 隙 對 回 轉(zhuǎn) 精 度 也 有 影 響 ， 如 軸 承 間 隙 過 大 ， 會使 主 軸 工 作 時 油 膜 厚 度 增 大 油 膜 承 載 能 力 降 低 ， 當 工 作條 件 (載 荷 、 轉(zhuǎn) 速 等 )變 化 時 ， 油 楔 厚 度 變 化 較 大 ， 主 軸 軸線 漂 移 量 增 大 。 由 于 軸 承 內(nèi) 、 外 圈 或 軸 瓦 很 薄 ， 受 力 后 容 易 變 形 ， 因 此與 之 相 配 合 的 軸 頸 或 箱 體 支 承 孔 的 圓 度 誤 差 ， 會 使

12、 軸 承 圈 或軸 瓦 發(fā) 生 變 形 而 產(chǎn) 生 圓 度 誤 差 。 與 軸 承 圈 端 面 配 合 的 零 件 如軸 肩 、 過 渡 套 、 袖 承 端 蓋 、 螺 母 等 的 有 關(guān) 端 面 ， 如 果 有 平 面度 誤 差 或 與 主 軸 回 轉(zhuǎn) 軸 線 不 垂 直 ， 會 使 軸 承 圈 滾 道 傾 斜 ， 造成 主 軸 回 轉(zhuǎn) 軸 線 的 徑 向 、 軸 向 漂 移 。 箱 體 前 后 支 承 孔 、 主 軸前 后 支 承 軸 頸 的 同 軸 度 會 使 軸 承 內(nèi) 外 圈 滾 道 相 對 傾 斜 ， 同 樣也 會 引 起 主 軸 回 轉(zhuǎn) 軸 線 的 漂 移 。 17 8） 提 高

13、 主 軸 回 轉(zhuǎn) 精 度 的 措 施提 高 主 軸 部 件 的 制 造 精 度 首 先 應(yīng) 提 高 軸 承 的 回 轉(zhuǎn) 精 度 其 次 是 提 高 箱 體 支 承 孔 、主 軸 軸 頸 和 與 軸 承 相 配 合 有 關(guān) 表 而 的 加 工 精 度 。 此 外 ， 還可 在 裝 配 時 先 測 出 滾 動 軸 承 及 主 軸 錐 孔 的 徑 向 圓 跳 動 ， 然后 調(diào) 節(jié) 徑 向 圓 跳 動 的 方 位 ， 使 誤 差 相 互 補 償 或 抵 消 ， 以 減少 軸 承 誤 差 對 主 軸 回 轉(zhuǎn) 精 度 的 影 響 。對 滾 動 軸 承 進 行 預(yù) 緊 ， 消 除 間 隙 對 滾 動 軸 承

14、 適 當 預(yù) 緊 以 消 除 間 隙 ， 甚 至 產(chǎn) 生 微 量 過 盈 由 于 軸 承 內(nèi) 外 圈 和 滾 動 體 彈 性 變 形 的 相 互 制 約 ， 既 增 加 了軸 承 剛 度 ， 又 對 軸 承 內(nèi) 外 圈 滾 道 和 滾 動 體 的 誤 差 起 均 化 作用 ， 因 而 可 提 高 主 軸 的 回 轉(zhuǎn) 精 度 。 18 使 主 軸 回 轉(zhuǎn) 誤 差 不 反 映 到 工 件 上 （ 誤 差 轉(zhuǎn) 移 ） 直 接 保 證 工 件 在 加 工過 程 中 的 回 轉(zhuǎn) 精 度 而 不依 賴 于 主 軸 ， 是 保 證 工件 形 狀 精 度 的 最 簡 單 而又 有 效 的 方 法 。 如 采

15、用 兩 固 定 頂 尖支 承 磨 削 外 圓 柱 面 。 在 鏜 床 上 加 工 箱體 類 零 件 孔 。 采 用 前后 導(dǎo) 向 套 的 鏜 模 。 19 2、 機 床 導(dǎo) 軌 導(dǎo) 向 誤 差 1） 導(dǎo) 軌 導(dǎo) 向 精 度 及 其 對 加 工 精 度 的 影 響 導(dǎo) 軌 導(dǎo) 向 精 度 ： 機 床 導(dǎo) 軌 副 的 運 動 件 實 際 運 動 方 向 和 理 想 運 動 方 向的 符 合 程 度 。 兩 者 之 間 的 偏 差 值 稱 為 導(dǎo) 向 誤 差 。 導(dǎo) 軌 是 機 床 中 確 定 主 要 部 件 相 對 位 置 的 基 準 ， 也 是運 動 的 基 準 ， 它 的 各 項 誤 差 直

16、接 影 響 被 加 工 工 件 的 精 度。 包 括 ： 導(dǎo) 軌 在 水 平 面 內(nèi) 的 直 線 度 ， 導(dǎo) 軌 在 垂 直 面 內(nèi) 的 直 線 度 ， 導(dǎo) 軌 面 間 的 平 行 度 （ 扭 曲 ） ， 導(dǎo) 軌 與 主 軸 回 轉(zhuǎn) 軸 線 的 平 行 度 （ 或 垂 直 度 ） 。 20 2） 導(dǎo) 軌 在 水 平 面 內(nèi) 的 直 線 度 （ 彎 曲 ） Y 對 于 車 床 和 外 圓 磨 床 由 于 刀 尖 相 對 于 工 件 回 轉(zhuǎn) 軸 線 在 加工 表 面 徑 向 方 向 的 變 化 屬 敏 感 方 向 ， 故 其 對 零 件 的 形 狀 精 度影 響 很 大 。 yR 車 床 導(dǎo) 軌

17、在 水 平 面 內(nèi) 有 彎曲 后 ， 縱 向 進 給 中 刀 具 相 對 工件 軸 線 不 能 平 行 。 因 而 工 件 表面 上 形 成 形 狀 誤 差 。 當 導(dǎo) 軌 向后 凸 時 ， 工 件 產(chǎn) 生 鼓 形 誤 差 。當 導(dǎo) 軌 向 前 凸 時 ， 工 件 產(chǎn) 生 鞍形 誤 差 。 21 3） 導(dǎo) 軌 在 垂 直 面 內(nèi) 的 直 線 度 （ 彎 曲 ） Z 垂 直 面 內(nèi) 直 線 度 誤 差 對 車 床 的 影 響 較 小 ， 可 以 忽略 不 計 。 但 對 于 龍 門 刨 床 、 龍 門 銑 床 及 導(dǎo) 軌 磨 床 來 說 ， 導(dǎo)軌 在 垂 直 面 內(nèi) 的 直 線 度 誤 差 將

18、直 接 反 映 到 工 件 上 。 R2ZRR 0RRR2Z RZ)RR( RZR 22 22 222 222 則 ： 項忽 略 22 4） 導(dǎo) 軌 面 間 的平 行 度 -刀 架 與 工 件 相 對位 置 偏 斜（ 錐 度 或 馬 鞍 形 ） 23 （ 3） 機 床 傳 動 鏈 誤 差 1） 傳 動 鏈 的 傳 動 誤 差 是 指 內(nèi) 聯(lián) 系 的 傳 動 鏈 中 首 末 兩 端傳 動 元 件 之 間 相 對 運 動 的 誤 差 。例 ： 用 滾 齒 機 加 工 直 齒 輪 時 ， 要 求 滾 刀 和 工 件 之 間 具 有 嚴 格 的運 動 關(guān) 系 。 即 ： 滾 刀 轉(zhuǎn) 一 轉(zhuǎn) ， 工 件

19、 轉(zhuǎn) 過 一 個 齒 ， 這 種 運 動 關(guān)系 是 由 刀 具 與 工 件 的 傳 動 鏈 來 保 證 的 。 當 傳 動 鏈 中 各 傳 動 元 件 如 齒 輪 、 蝸 輪 、 蝸 桿 、 絲 桿 、 螺 母等 有 制 造 誤 差 ， 裝 配 誤 差 和 磨 損 時 ， 就 會 破 壞 正 確 的 運 動 關(guān)系 ， 是 被 加 工 工 件 產(chǎn) 生 誤 差 。 24 縮 短 傳 動 鏈 長 度 提 高 末 端 元 件 的 制 造 精 度 與 安 裝 精 度傳 動 比 小 ， 尤 其 是 傳 動 鏈 末 端 傳 動 副 的 傳 動 比 小， 因 此 采 用 降 速 傳 動 保 證 傳 動 精 度

20、 的 重 要 原 則 采 用 校 正 裝 置 對 傳 動 誤 差 進 行 補 償 采 用 頻 譜 分 析 方 法 ， 找 出 影 響 傳 動 精 度 的 誤 差 環(huán)節(jié) 2） 提 高 傳 動 精 度 措 施 25 三 、 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形 由 于 切 削 力 等 引 起 的 工 藝 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生 的 彈 性 變 形 ， 使 刀 具 和 工件 在 靜 態(tài) 下 調(diào) 整 好 的 相 互 位 置 ， 以 及 切 削 成 形 運 動 所 需 要 的 正 確 幾何 關(guān) 系 發(fā) 生 變 化 ， 從 而 造 成 加 工 誤 差 。 工 藝 系 統(tǒng) 抵 抗 彈 性 變 形 的 能力 越 強 ， 則

21、 加 工 精 度 越 高 ， 工 藝 系 統(tǒng) 抵 抗 彈 性 變 形 的 能 力 ， 用 剛 度k來 描 述 。 26 1、 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 ： 指 工 藝 系 統(tǒng) 抵 抗 其 變 形 的 外 力 的 能 力 。 是 指 工 件 加 工表 面 在 切 削 力 法 向 分 力 Fy的 作 用 下 ， 刀 具 相 對 工 件 在 該 方向 位 移 y的 比 值 。 yFyk 27 組 成 件 的 實 體 剛 度 受 力 產(chǎn) 生 拉 伸 、 壓 縮 、 彎 曲 變形 ； 特 別 是 薄 弱 件 （ 楔 條 、 軸 套 等 ） 影 響 較 大連 接 表 面 接 觸 變 形 其 大 小 與 接

22、觸 面 壓 強 有 關(guān)結(jié) 合 面 間 隙零 件 表 面 摩 擦 力 的 影 響施 力 方 向 的 影 響 ， 測 試 時 只 模 擬 Fy， 實 際 上 加 工 過 程 中 ，F(xiàn)x， Fy， Fz同 時 作 用 。影 響 機 床 部 件 剛 度 因 素 28刀 架 部 件 的 楔 鐵 ， 剛 度 很 差 ， 很 容 易 發(fā) 生 變 形 ； 滾 動 軸 承 的 外圈 ， 壁 薄 ， 容 易 變 形 。 29部 件 中 各 零 件 的 間 隙 ， 只 要 受 到 較 小 的 力 就 會 產(chǎn) 生 位 移 ， 嚴 重 影 響 部 件 的 剛度 ， 加 工 中 若 單 向 受 力 ， 加 載 后 間 隙

23、 消 除 ， 間 隙 對 位 移 沒 有 影 響 ； 但 像 鏜 床 、銑 床 等 ， 受 力 方 向 經(jīng) 常 改 變 ， 則 間 隙 將 影 響 刀 具 相 對 于 零 件 表 面 的 準 確 位 置 ，產(chǎn) 生 較 大 的 加 工 誤 差 。 30 （ 1） 切 削 力 作 用 點 位 置 變 化 引 起 工 件 形 狀 誤 差2、 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形 對 加 工 精 度 的 影 響 y djy tj y wz工 藝 系 統(tǒng) 變 形 隨 受 力 點 變 化 規(guī) 律FpA A BBCCx LFA FByxx 31 工 件 剛 度 小 -腰 鼓 形 工 件 剛 度 大 -馬 鞍 形

24、32 (2)誤 差 復(fù) 映 規(guī) 律 切 削 加 工 中 ， 由 于毛 坯 本 身 的 誤 差 （ 形 狀或 位 置 ） 使 切 削 深 度 不斷 變 化 ， 從 而 引 起 切 削力 的 變 化 ， 促 使 工 藝 系統(tǒng) 產(chǎn) 生 相 應(yīng) 的 變 形 ， 因而 工 件 表 面 上 保 留 了 與毛 坯 表 面 類 似 的 形 狀 和位 置 誤 差 ， 但 加 工 后 殘留 的 誤 差 比 毛 坯 誤 差 從數(shù) 值 上 大 大 減 少 了 ， 這一 現(xiàn) 象 稱 為 “ 誤 差 復(fù) 映 ” 33 毛 坯 誤 差 和 加 工 誤 差 的 定 量 關(guān) 系如 圖 ： 毛 坯 有 圓 度 誤 差 g ，復(fù)

25、映 到 被 加 工 表 面 的 誤 差 為 g 加 工 時 最 大 切 削 深 度 為ap1， 最 小 切 削 深 度 為 ap2，設(shè) 工 件 材 料 的 硬 度 是 均 勻 的 ，則 在 ap1處 ， 切 削 力 Fy1最 大 ，相 應(yīng) 的 變 形 y1也 最 大 ， 在 ap2處 ， 切 削 力 Fy2最 小 ， 相 應(yīng) 的變 形 y2也 最 小 。 34 當 車 削 加 工 時 ， xFy=1， 則 ：py CaF 11 py CaF 22 py CaF mmpp ppyyg KCaaKC KCaKCaKFKFyy 21 212121 35 機 械 加 工 中 ， 誤 差 復(fù) 映 系 數(shù)

26、 通 常 小 于 1。 誤 差 復(fù) 映 程 度 可 用 誤 差 復(fù) 映 系 數(shù) 來 表 示 ， 誤 差 復(fù) 映系 數(shù) 與 系 統(tǒng) 剛 度 成 反 比 。 由 上 式 可 得 ：kCmg 誤 差 復(fù) 映 系 數(shù) 表 示 加 工 誤 差 與 毛 坯 誤 差 的 比 例 關(guān) 系 ， 并 定 量 的反 映 了 毛 坯 誤 差 經(jīng) 加 工 所 減 少 的 程 度 。 36 v減 少 誤 差 復(fù) 映 的 方 法K越 大 ， 復(fù) 映 系 數(shù) 越 小進 給 量 f減 少 時 ， 可 以 減 小 C， 則 減 小增 加 走 刀 次 數(shù)減 小 毛 坯 誤 差 值 v多 次 走 刀 總 的 的 誤 差 復(fù) 映 系

27、數(shù) 當 加 工 分 幾 次 走 刀 時 ， 每 次 的 誤 差 復(fù) 映 系數(shù) 為 ： n , 21 371 2 3 n mng mgg mg 321 21122 11由 于 則 ， 多 次 走 刀 可 以 提高 加 工 精 度 。 1 i 1 38 3、 夾 緊 力 、 重 力 、 傳 動 力 和 慣 性 力 引 起 的 加 工 誤 差 夾 緊 力 影 響 a） b）薄 壁 套 夾 緊 變 形【 例 1】 薄 壁 套 夾 緊 變 形 解 決 ： 加 開 口 套 39 【 例 】 龍 門 銑 橫 梁 龍 門 銑 橫 梁 變 形龍 門 銑 橫 梁 變 形 補 償 重 力 影 響解 決 ： 變 形

28、補 償 40 41 傳 動 力 與 慣 性 力 影 響理 論 上 不 會 產(chǎn) 生圓 度 誤 差 （ 但 會 產(chǎn)生 圓 柱 度 誤 差 ）周 期 性 的 力 易 會引 起 強 迫 振 動 傳 動 力 對 加 工 精 度 的 影 響 z l R yY FpFc FcdFcdy ra） OO r0 yYFp AFcdrcd=Fcd / kc OFc Fc / kcFp / kc b） 42 v合 理 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 ： 設(shè) 計 工 藝 裝 備 時 ， 盡 量 減 少 連 接 面 數(shù) 目 ， 注 意 剛 度 的匹 配 ， 防 止 局 部 低 剛 度 環(huán) 節(jié) 出 現(xiàn) ， 設(shè) 計 基 礎(chǔ) 件 、 支

29、承 件 時 ， 合理 設(shè) 計 零 部 件 結(jié) 構(gòu) 和 截 面 形 狀 。 v提 高 接 觸 剛 度 提 高 機 床 部 件 中 零 件 接 合 表 面 的 接 觸 質(zhì) 量 給 機 床 部 件 預(yù) 加 載 荷 提 高 工 件 定 位 基 準 的 精 度 和 降 低 表 面 粗 糙 度 值 。v采 用 輔 助 支 承 （ 中 心 架 ， 跟 刀 架 ， 鏜 桿 支 承 等 ）（ 4） 減 少 工 藝 系 統(tǒng) 受 力 變 形 的 措 施 43 v采 用 合 理 裝 夾 和 加 工 方 式支 座 零 件 不 同 安 裝 方 法 44 v熱 變 形 ： 機 械 加 工 過 程 中 ， 工 藝 系 統(tǒng) 會

30、 受 到 各 種 熱 的 影 響 而 產(chǎn) 生溫 度 變 形 ， 稱 為 熱 變 形 。 這 種 變 形 將 破 壞 刀 具 與 工 件 的 正確 幾 何 關(guān) 系 和 運 動 關(guān) 系 ， 造 成 工 件 的 誤 差 。四 、 工 藝 系 統(tǒng) 熱 變 形 v對 加 工 精 度 的 影 響 精 密 加 工 和 大 件 加 工 中 ， 熱 變 形 的 加 工 誤 差 占 工 件 總加 工 誤 差 的 40%70%。 影 響 加 工 效 率 ， 為 減 少 熱 變 形 ， 需 要 預(yù) 熱 機 床 、 降 低切 削 用 量 ， 增 加 工 序 （ 粗 、 精 分 開 ） 高 精 、 高 效 、 自 動 化

31、 加 工 時 的 熱 變 形 問 題 更 加 嚴 重 . 45 1、 工 藝 系 統(tǒng) 熱 源v切 削 熱 ： 切 削 時 所 作 的 功 幾 乎 全 部 轉(zhuǎn) 變 成 熱 ， 其 熱 量 以 傳導(dǎo) 的 形 式 傳 遞 ， 對 刀 具 和 工 件 影 響 較 大 。v摩 擦 熱 ： 機 械 零 件 的 摩 擦 軸 承 、 導(dǎo) 軌 的 摩 擦 而 產(chǎn) 生 的 熱 ，液 壓 傳 功 、 電 氣 傳 功 等 ， 都 是 熱 源 ， 對 機 床 影 響 較大 ， 以 傳 導(dǎo) 形 式 傳 遞 。v其 它 熱 ： 指 工 藝 系 統(tǒng) 外 部 的 ， 以 對 系 統(tǒng) 傳 熱 為 主 的 環(huán) 境 溫 度 和 各

32、種輻 射 熱 。 46 v各 種 熱 對 加 工 精 度 的 影 響 切 削 熱 ： 車 削 時 ， 切 屑 帶 走 熱 量 可 達 50%80%， 傳 給 工 件 約30%， 傳 給 刀 具 約 5%。 銑 削 、 刨 削 加 工 ， 傳 給 工 件 30% 鉆 削 和 臥 鏜 ， 切 屑 留 在 孔 中 ， 傳 給 工 件 大 于 50% 磨 削 時 ， 切 屑 帶 走 熱 量 4%， 傳 導(dǎo) 工 件 84%， 工 件 表 面 溫度 高工 藝 系 統(tǒng) 熱 源 內(nèi) 部 熱 源外 部 熱 源 切 削 熱摩 擦 熱環(huán) 境 熱 源輻 射 熱 47 摩 擦 熱 ： 使 工 藝 系 統(tǒng) 局 部 發(fā) 熱

33、 ， 引 起 局 部 溫 升 和 變 形 ， 破 壞 系統(tǒng) 原 有 的 幾 何 精 度 。外 部 熱 源 ： 大 型 工 件 晝 夜 加 工 ， 由 于 溫 差 引 起 工 藝 系 統(tǒng) 的 熱 變 形 不一 樣 ， 照 明 光 、 散 熱 器 、 日 光 等 也 會 引 起 機 床 的 局 部 溫 度 和變 形 。 48 2、 機 床 熱 變 形 引 起 的 加 工 誤 差車 、 銑 、 鉆 、 鏜 類 機 床 ： 主 軸 箱 中 的 齒 輪 ， 軸 承 磨 擦 發(fā) 熱 ， 潤 滑 油 發(fā) 熱 是 主 要 熱 源， 使 主 軸 箱 及 與 之 相 連 部 分 如 床 身 或 立 柱 的 溫 度

34、 升 高 而 產(chǎn) 生較 的 變 形 。 車 床 受 熱 變 形a） 車 床 受 熱 變 形 形 態(tài) 運 轉(zhuǎn) 時 間 / h0 1 2 3 450150100200位移 /m 20406080 溫升 / Yy前 軸 承 溫 升b） 溫 升 與 變 形 曲 線 49 龍 門 刨 床 、 導(dǎo) 軌 磨 床 等 機 床 床 身 熱 變 形 是 影 響 加 工 精 度 的 主 要 因 素 ： 因 其 床 身 較 長 、導(dǎo) 軌 稍 有 溫 差 ， 就 會 產(chǎn) 生 較 大 的 彎 曲 變 形 。 床 身 上 下 表 面 產(chǎn) 生 溫 差 的 原 因 ， 不 僅 是 由 于 工 作 臺 運 動 時導(dǎo) 軌 摩 擦

35、發(fā) 熱 所 知 ， 環(huán) 境 溫 度 的 影 響 也 很 大 。 導(dǎo) 軌 磨 床 受 熱 變 形 50 各 種 磨 床v 熱 源 ： 液 壓 傳 動 系 統(tǒng) 和 高 速 回 轉(zhuǎn) 磨 頭 ， 并 且 使 用 大 量 的 切 削 液 都是 磨 床 的 主 要 熱 源 。v 變 形 ： 砂 輪 主 軸 軸 承 發(fā) 熱 、 使 主 軸 軸 線 升 高 并 使 砂 輪 架 向 工 件 方向 趨 近 ， 由 于 主 軸 前 后 軸 承 溫 升 不 同 ， 主 軸 側(cè) 母 線 還 會 出 現(xiàn) 傾斜 ， 液 壓 系 統(tǒng) 發(fā) 熱 使 床 身 各 處 溫 升 不 同 ， 導(dǎo) 致 床 身 趨 于 前 傾 。v 舉 例

36、 ： 平 面 磨 床 ： 熱 變 形 受 油 池 安 放 位 置 及 導(dǎo) 軌 摩 擦 發(fā) 熱 的 影 響 。 利 用 床 身 做 油 池 ， 則 床 身 下 部 溫 度 高 于 上 部 ， 導(dǎo) 軌 產(chǎn) 生 中 凹變 形 。 油 池 移 出 后 ， 導(dǎo) 軌 面 的 摩 擦 熱 使 導(dǎo) 軌 上 部 溫 度 高 于 下 部 ， 導(dǎo)軌 產(chǎn) 生 中 凸 變 形 。 51立 式 平 面 磨 床 受 熱 變 形 形 態(tài) 立 式 平 面 磨 床 ： 主 軸 承 和 主 電 機 的 發(fā) 熱 傳 到 立 柱 ， 使 立 柱 內(nèi) 側(cè) 溫 度 高 于 外 側(cè) ，因 而 引 起 立 柱 的 彎 曲 變 形 。 52 （

37、 1） 熱 源 ： 切 削 熱 （ 由 于 刀 體 小 、 熱 重 復(fù) 小 、 雖 然 傳 入 刀 具 熱 量 并不 多 ， 但 仍 會 有 很 高 的 溫 升 ）（ 2） 變 形 規(guī) 律 ： 1） 連 接 切 削 曲 線 1 2） 間 斷 切 削 曲 線 2 3） 冷 卻 后 的 曲 線 3 (min)車 刀 熱 變 形 曲 線連 續(xù) 切 削 升 溫 曲 線冷 卻 曲 線間 斷 切 削 升 溫 曲 線（ m）may b0 c0.63may 3、 刀 具 熱 變 形 53 4、 減 少 工 藝 系 統(tǒng) 熱 變 形 的 主 要 途 徑（ 1） 減 少 發(fā) 熱 和 隔 熱（ 2） 強 制 冷 卻

38、散 熱（ 3） 控 制 溫 度 變 化（ 4） 采 用 合 理 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 54 1、 內(nèi) 應(yīng) 力定 義 ： 外 部 作 用 力 去 除 后 工 件 內(nèi) 存 留 的 應(yīng) 力特 點 ： 具 有 內(nèi) 應(yīng) 力 的 零 件 處 于 一 種 不 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ， 它 內(nèi) 部 的 組 織有 強 烈 的 傾 向 要 恢 復(fù) 到 一 個 穩(wěn) 定 的 沒 有 應(yīng) 力 的 狀 態(tài) ， 即 使 在常 溫 下 ， 零 件 也 會 不 斷 的 緩 慢 地 進 行 這 種 變 化 ， 直 到 殘 余 應(yīng)力 安 全 松 弛 為 主 ， 在 這 一 過 程 中 ， 零 件 將 會 翹 曲 變 形 ， 原 有的 加

39、工 精 度 會 逐 漸 喪 失 。五 、 殘 余 應(yīng) 力 引 起 的 變 形 55 1） 毛 坯 制 造 和 熱 處 理 產(chǎn) 生 的 殘 余 應(yīng) 力原 因 ： 在 鑄 、 鍛 、 焊 、 熱 處 理 等 加 工 過 程 中 ， 由 于 各 部 分 冷熱 收 縮 不 均 勻 ， 以 及 金 相 組 織 的 體 積 變 化 ， 使 毛 坯 內(nèi) 部 產(chǎn)生 相 當 大 的 殘 余 應(yīng) 力 。例 1： 下 圖 表 示 一 個 內(nèi) 外 壁 厚 相 差 較 大 的 鑄 件 ， 澆 注 后 ， 冷 卻過 程 如 下 ： 壁 A、 C較 薄 ， 散 熱 容 易 ， 冷 卻 快 。 壁 B冷 卻 慢 ， 當 A、

40、 C從塑 性 狀 態(tài) 冷 卻 到 彈 性 狀 態(tài) 時 ， B還 處 于 塑 性 狀 態(tài) ， 這 時 A、 C收 縮 時 B不 起 阻 擋 變 形 的 作 用 ， 鑄 件 內(nèi) 部 不 會 產(chǎn) 生 內(nèi) 應(yīng) 力 。1、 產(chǎn) 生 殘 余 應(yīng) 力 的 原 因 56 當 B冷 卻 到 彈 性 狀 態(tài) 時 ， A、 C的 溫 度 已 經(jīng) 降 低 很 多 ， 收 縮速 度 很 慢 ， 但 B收 縮 快 ， 所 以 收到 A、 C的 阻 礙 ， 壁 B受 拉 應(yīng) 力 ，A、 C受 壓 應(yīng) 力 ， 以 保 持 平 衡 。 在 C上 開 一 小 口 ， C上 壓 應(yīng)力 消 失 ， 在 A、 B內(nèi) 應(yīng) 力 作 用 力

41、， 內(nèi) 應(yīng) 力 重 新 分 布 ， 達 到 平 衡， 工 件 翹 曲 。 57 例 2： 機 床 床 身 鑄 件 ， 為 提 高 導(dǎo) 軌 面的 耐 磨 性 ， 采 用 局 部 激 冷 的 工 藝使 他 冷 卻 更 快 一 些 ， 這 樣 可 以 獲得 高 的 硬 度 ， 但 鑄 件 內(nèi) 應(yīng) 力 更 大 ，導(dǎo) 軌 表 面 經(jīng) 粗 加 工 刨 去 一 層 ， 引起 內(nèi) 應(yīng) 力 重 新 分 布 ， 產(chǎn) 生 彎 曲 變形 ， 新 平 衡 過 程 需 較 長 時 間 ， 導(dǎo)軌 精 加 工 后 除 去 大 部 分 變 形 ， 但內(nèi) 部 還 在 變 化 ， 合 格 的 導(dǎo) 軌 面 喪失 原 有 的 精 度

42、。 58 2） 冷 校 直 帶 來 的 殘 余 應(yīng) 力冷 校 直 方 法 ： 在 細 長 軸 原 有 變 形 的 相 反 方 向 上 加 力 F，使 工 件 向 相 反 方 向 彎 曲 ， 產(chǎn) 生 塑 性 變 形 ， 達 到 校 直 的 目 的細 長 軸 彎 曲 原 因 ， 經(jīng) 軋 制 的 材 料 存 在 內(nèi) 應(yīng) 力 ， 經(jīng) 車 削 后 ，此 內(nèi) 應(yīng) 力 重 新 分 布 產(chǎn) 生 彎 曲 。冷 校 直 方 法 F3） 切 削 加 工 帶 來 的 殘 余 應(yīng) 力 59 3、 減 小 殘 余 應(yīng) 力 措 施v 設(shè) 計 合 理 零 件 結(jié) 構(gòu) ， 提 高 零 件 剛 性 ， 使 壁 厚 均 勻 。v

43、合 理 安 排 工 藝 過 程 粗 、 精 加 工 分 開v 避 免 冷 校 直v 時 效 處 理 60 合 理 采 用 先 進 工 藝 和 設(shè) 備1、 誤 差 預(yù) 防 ： 指 減 小 原 始 誤 差 本 身 或 減 小 原 始 誤 差 的 影響 。 即 減 少 誤 差 源 和 改 變 原 始 誤 差 源 和 加 工 誤 差 的 定 量 關(guān)系 。直 接 減 小 原 始 誤 差 例 ： 細 長 軸 切 削 時 采 用 反 向 切 削 。六 、 提 高 加 工 精 度 的 途 徑 61 轉(zhuǎn) 移 原 始 誤 差 例 ： 采 用 立 刀 安 裝 把 刀 架 的 轉(zhuǎn) 角 位 移 轉(zhuǎn) 移 到 誤差 的 不

44、 敏 感 方 向a） b）轉(zhuǎn) 塔 車 床 刀 架 轉(zhuǎn) 位 誤 差 的 轉(zhuǎn) 移 62易 位 法 加 工 時 誤 差 均 化 過 程 360 工 件 轉(zhuǎn) 角累 積誤差 1 l1l22均 化 原 始 誤 差 ， 如 研 磨 加 工 、 易 位 加 工就 地 加 工 （ 自 干 自 ） 要 保 證 部 件 間 什 么 樣 的 位 置 關(guān) 系 就 在 這 樣 的 位 置 關(guān)系 上 利 用 一 個 部 件 裝 上 刀 具 去 加 工 另 一 個 部 件 。誤 差 分 組 （ 均 分 原 始 誤 差 ） 63 在 線 測 量 與 在 線 補 償2、 誤 差 補 償 ： 指 人 為 引 入 附 加 誤 差 因

45、 素 ， 以 抵 消 或 減 小 原始 誤 差 的 影 響 高 壓 油 泵 偶 件 自 動 配 磨 裝 置 示 意 圖 柱 塞 銷柱 塞 64絲 杠 加 工 誤 差 補 償 裝 置1 工 件 2 螺 母 3 母 絲 杠 4 杠 桿 5 校 正 尺 6 觸 頭 7 校 正 曲 線 附 加 位 移螺 母 附 加 轉(zhuǎn) 動 采 用 校 正 裝 置 65 積 極 控 制 起 決 定 作 用 的 誤 差 因 素 在 復(fù) 雜 精 密 零 件 的 加 工 中 ， 當 無 法 對 主 要 精 度 參 數(shù) 直接 進 行 在 線 測 量 和 控 制 時 ，應(yīng) 該 設(shè) 法 控 制 起 決 定 作 用 的 誤 差 因 素 ， 把 它 掌 握 在 很 小 的變 動 范 圍 內(nèi) ， 例 如 精 密 螺 紋 磨 床 的 自 動 恒 溫 控 制 66 67 v 以 彈 性 變 形 補 償 熱 變 形其 他 補 償 方 法 龍 門 銑 橫 梁 變 形 補 償以 彈 性 變 形 補 償 熱 變 形附 加 夾 緊 力v 以 幾 何 誤 差 補 償 受 力 變 形 68 v 以 熱 變 形 補 償 熱 變 形以 熱 變 形 補 償 熱 變 形 69