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1 机械加工中 由机床 夹具 工件等环节组成的工艺系统 在夹紧力 切削力 重力以及惯性力等的作用下 将产生变形 弹 塑性变形 和振动 破坏刀具和工件之间的正确位置而形成加工误差 并使加工表面的表面粗糙度恶化 4 3工艺系统受力变形对加工精度的影响 4 3 1基本概念 2 工艺系统的刚度K系统 指加工表面法向切削分力Fy与刀具的切削刃在切削力的作用下相对工件在此方向位移y的比值 K系统 Fy y必须指出 法向位移y除了受Fy的影响外 还受Fx Fz的影响 即y值是在切削合力F的作用下 工艺系统在Fy方向的变形 4 3 2工艺系统的刚度 3 由于工艺系统中的各个环节在外力作用下都会产生变形 故工艺系统沿加工表面法向变形值的总和yy yjc yjj yd yg根据刚度定义 kjc Fy yjc kjj Fy yjj kd Fy yd kg Fy yg 代入上式 4 4 3 3工艺系统刚度对加工精度的影响 图4 18工艺系统变形随切削力位置变化而变化 1 切削力大小和方向不变 作用点位置变化引起的工件形状误差1 机床的变形 5 图4 18高刚度工件两顶尖支承车削后的形状1 机床不变形的理想情况 2 考虑床头箱 尾座变形的情况 3 包括考虑刀架变形在内的情况 6 2 工件的变形 若在两顶尖间车削刚性很差的细长轴 则必须考虑工艺系统中的工件变形 假设此时不考虑机床和刀具的变形 即可由材料力学公式计算工件在切削点的变形量 7 3 工艺系统的总变形 当同时考虑机床和工件的变形时 工艺系统的总变形为两者的叠加 忽略车刀的变形 工艺系统的刚度 8 图4 20车削时的误差复映 2 切削力大小变化引起的加工误差 在车床上加工短轴时 工艺系统刚度k变化不大 可看作常量 毛坯误差复映现象 毛坯圆度误差 m ap1 ap2引起工件的圆度误差 g y1 y2 且 m愈大 g愈大 9 误差复映系数 g与 m之比值 g m C k 1 k大 小 尺寸误差 包括尺寸分散 和形状误差都存在复映现象 如果我们知道了某加工工序的复映系数 就可以通过测量毛坯的误差值来估算加工后工件的误差值 多次走刀 总复映系数为各次之积 显然 走刀次数越多 复映误差越小 工件的材质不均 即k值不同 同样存在复映误差 10 1 夹紧力的影响 3 夹紧力 重力和惯性力引起的加工误差 11 2 重力的影响 图4 23着力点不当引起的加工误差 立车 图4 24均匀截面工件支撑位置不同时自重所造成的误差 y2 y1 50 3 惯性力的影响 对重平衡 12 1 变形与作用力不是线性关系 反映刀架变形不纯粹是弹性变形 2 加载与卸载曲线不重合 两曲线间包容的面积代表了加载 卸载循环中所损失的能量 也就是消耗在克服部件内零件间的摩擦和接触塑性变形所作的功 3 卸载后曲线不回到原点 说明有残留变形 在反复加载 卸载后 残留变形才接近于零 4 部件的实际刚度远比按实体所估算的小 4 3 4机床部件刚度的测定和影响因素 13 连接表面间的接触变形零件间摩擦力的影响结合面的间隙薄弱零件本身的变形 2 影响机床部件刚度的因素 图4 28间隙对刚度曲线的影响 图4 29机床部件中的薄弱环节 a 楔铁与导轨面 b 轴承衬套与壳体 14 4 3 5减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施 图4 29铣角铁形零件的两种装夹方式 1 提高工艺系统刚度y Fy K系统1 合理的结构设计 钻套 中心架 跟刀架 辅助支撑2 提高机床刚度 提高连接表面的接触刚度等3 采用合理的装夹方式和加工方式 2 减小载荷及其变化 15 4 3 6工件残余应力 内应力 重新分布引起的误差 1 概念及其特性 没有外力作用而存在于零件内部的应力 称为内应力 工件产生内应力 工件金属处于一种高能位的不稳定状态 向低能位的稳定状态转化 变形发生 工件丧失原有的加工精度 2 残余应力产生的原因 在热处理工序中由于工件壁厚不均匀 冷却不均 金相组织的转变等原因 使工件产生内应力 冷校直产生的内应力 16 图4 31铸件残余应力的形成及铸件的变形 残余应力产生的原因 17 冷校直产生的内应力 弹性变形要恢复 受阻 18 3 减小或消除残余应力的措施 增设消除内应力