机械加工精度及其控制培训课件

第二章机械加工精度§2.1概述零件的加工质量是保证机械产品工作性能和产品寿命的基础。衡量进行加工质量的指标有两方面加工精度表面质量本章的任务是讨论零件的机械加工精度问题。一、机械加工精度和加工误差

在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使刀具和工件间的正确位置发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理想的要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度和加工误差来表示。

从保证产品的使用性能分析，没有必要把每个零件都加工得绝对准确，可以允许有—定的加工误差，只要加工误差不超过图样规定的偏差，即为合格品。

是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。1、机械加工精度：2、加工误差：

是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的偏离程度。加工精度越高，则加工误差越小，反之越大。

加工精度的高低是以国家有关公差标准来表示的。保证和提高加工精度实际上就是限制和降低加工误差。3、机械加工精度包含的内容尺寸精度形状精度位置精度机械加工精度三者之间的关系：（1）当尺寸精度要求高时，相应的位置精度和形状精度也要求高。形状公差应限制在位置公差内，位置公差应限制在尺寸公差内。（2）当形状精度要求高时，相应的位置精度和尺寸精度不一定要求高。4、加工精度与加工成本和生产效率的关系一般地，加工精度要求↑，加工成本↑，生产效率↓。5、研究加工精度的目的

研究加工精度的目的、就是弄清各种原始误差对加工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以获得预期的加工精度，必要时能指出进一步提高加工精度的途径。6、研究加工精度的方法因素分析法统计分析法

在实际生产中，常常结合起来应用。一是先用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分析法进行分析、试验，以便迅速、有效地找出影响加工精度的主要原因。二、影响加工精度的因素

零件的尺寸、几何形状和表面间的相互位置的形成，归根到底取决于工件和刀具在切削过程间的相互位置。由于工艺系统存在各种原始误差，它们以不同的方式和程度反映为加工误差。由此可见：1、原始误差机床夹具刀具工件亦称机械加工工艺系统构成了机械加工系统故：工艺系统误差称为原始误差。工艺系统误差是“因”，是根源；加工误差是“果”，是表现。2、零件加工中的各种原理误差调整误差装夹误差加工误差测量误差工件毛坯制造误差加工原理误差夹具位置的调整、对刀调整、同轴度调整；由切削力、惯性力、刀具磨损、切削热等→工艺系统受力、受热变形和磨损→零件与刀具之间的相对位置→加工误差；铸、锻、焊、轧制、加工等：切削加工、热处理的力、热作用→内应力→工件变形→加工误差由于采用了近似的加工方法。机械加工中的原始误差可归纳为：定位误差、夹紧误差。合称工件装夹误差；测量方法、测量工具（量具和仪器）误差→测量误差；原始误差工艺系统(几何误差)加工过程(动误差)工艺系统制造和磨损工艺系统的力、热效应机床的制造和磨损夹具的制造和磨损刀具的制造和磨损受力变形受热变形应力变形调整误差工件装夹误差加工误差测量误差加工原理误差三、误差的敏感方向

在加工过程中，各种原始误差的影响会使刀具和工件间正确的几何关系遭到破坏，引起加工误差，各种原始误差的大小和方向各不相同，而加工误差则必须在工序尺寸方向度量。因此．不同的原始误差对加工精度有不同的影响。

当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时，其对加工精度的影响最大。通过刀尖的加工表面的法线方向。垂直于切削加工速度的方向。下面以外圆车削为例说明两者的关系。

如图，车削时工件的回转轴线为O，刀尖正确位置在A。设某一瞬时由于各种原始误差的影响，使刀尖位移到A’，AA’即为原始误差δ，它与OA间的夹角为φ，由此引起工件加工后的半径由R0＝OA变为R＝OA’，故半径上的加工误差△R为：当原始误差的方向恰为加工表面的法向方向(φ＝0°)时，引起的加工误差最大；可以看出：当原始误差的方向恰为加工表面的切线方向(φ＝90°)引起的加工误差最小。把对加工精度影响最大的那个方向称为误差的敏感方向；对加工精度影响最小的那个方向则称为误差的不敏感方向。

刨床的误差敏感方向呢？

工件的垂直方向镗削的误差敏感方向呢？

工件内圆切削点的法向方向磨削的误差敏感方向呢？

工件的法向方向四、研究加工精度的方法1）因素分析法：研究某一确定因素对加工精度的影响，不考虑因素的同时作用；2）统计分析法：以实测结果为基础，运用数理统计方法进行数据处理

在实际生产中，常常结合起来应用。一是先用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分析法进行分析、试验，以便迅速、有效地找出影响加工精度的主要原因。四、全面质量管理（一）（TQM）概念：一个组织以质量为中心，以全员参加为基础，目的在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径；源于美国，发展于日本，推广于世界。质量管理：质量在于生产；全面质量管理：质量在于生产、企业各项管理工作、设计、生产经营活动等（二）基本观点质量第一的观点；一切为用户服务的观点；质量形成于生产的观点；质量好坏凭数据说话的观点；预防为主，防检结合的观点；以人为本的管理观点（以全体员工特别是生产一线的职工为本）；突出质量改进的动态性管理观点（有组织、有计划、持续地进行质量改进，不断满足变化着的市场和用户的需求）。

加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差。数控直线插补、滚齿用的齿轮滚刀：（1）用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆→刀刃齿廓近似造型误差。（2）滚刀齿有限：实际加工出的齿形是一条由微小折线段组成的曲线和理论上的渐开线有差异→加工原理误差。（3）成型铣刀铣齿轮。一、加工原理误差如：1、在数控机床上采用“行切法”加工复杂形面。§2.2工艺系统的几何精度对加工精度的影响2、车削模数蜗杆

由于蜗杆的螺距等于蜗轮的齿距(即πm，其中m是模数，而π是一个无理数3．14159…)，但是车床配换齿轮的齿数是有限的。因此，在选择配换齿轮时，只能将π化为近似的分数值计算，这样就会引起刀具相对工件的成形运动(螺旋运动)不准确，造成螺距误差。但是，这种螺距误差可通过配换齿轮的合理选配而减小。

滚齿加工用的齿轮滚刀有两种误差：

一是切削刃齿廓近似造形误差，由于制造上的困难，采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆；

二是由于滚刀刀齿数有限，且有容屑槽实际上加工出的齿形是一条折线，和理论上的光滑渐开线有差异。

(包洛造形误差)3、滚齿加工补充知识:1、获得零件形状精度的方法

轨迹法:依靠刀尖的运动轨迹即成形运动精度;

成形法:依靠成形刀具即成形精度,和成形运动精度;

展成法:依靠展成运动即展成运动的精度;2、获得零件尺寸精度的方法

试切法:切削—测量—调整—切削—测量—再调整--

调整法:依靠试件、样件、挡块等定行程装置；定尺寸刀具法:依靠刀具自身制造精度；自动控制法：自动化的试切法或调整法3、获得零件表面的相互位置精度

一次安装，连续加工------不受定位精度，夹紧精度影响多次安装，多次加工------受定位精度，夹紧精度影响

注意：采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓，虽然会带来加工原理误差，但往往可简化机床或刀具的结构，提高生产效率，有时反而能得到较高的加工精度。因此，只要刀具误差不超过规定的精度要求、在生产中仍能得到广泛的应用。

二、调整误差

在机械加工的每一工序中。总是要对工艺系统进行这样或那样的调整工作不可能绝对地准确，因而产生调整误差。工艺系统的调整的基本方式

(1)试切法调整(2)调整法调整(1)试切法调整1)测量误差。由量具本身精度度、测量方法及使用条件引起。2)进给机构的位移误差。在微量调整刀具的位置、低速微量进给中，常常出现进给机构的“爬行”现象，其结果使刀具的实际位移与刻度盘上的数值不一致、造成加工误差。3)试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响。精加工时，最后一道切削刃只起挤压作用而不起切削作用，但正式切削时的深度较大。粗加工反之(让刀)。应用：单件小批生产中。

方法：对工件进行试切—测量—调整—再试切，直到达到要求的精度为止。这时，引起调整误差的因素有：(2)调整法调整影响调整精度的因素有：1）定程机构误差：调整精度取决于行程挡块、靠模及凸轮等机构的制造精度和刚度；2）样件或样板误差：调整精度取决于样件或样板的制造、安装和对刀精度；3）试切法的影响因素和测量有限样件的制造误差：工艺系统初调好以后，—般要试切几个工件，并以其平均尺寸作为判断调整是否准确的依据。由于试切加工的工件数(抽样数)有限，不能完全反映整批工件切削加工的各种随机误差。三、机床误差

机床的制造误差、安装误差以及使用中的磨损都直接影响工件的加工精度。机床误差可归纳为：机床导轨导向误差机床主轴回转误差机床传动链的误差机床误差1、机床导轨误差

机床导轨误差多达21项。

机床导轨是实现直线运动的主要部件，其制造和装配精度是影响直线运动的主要因素，直接影响工件的加工质量。

机床导轨误差

机床导轨误差多达21项。3×6+3=21。导轨在水俩平面内直产线度误差Δy导轨在垂驱直面内直缓线度误差Δx导轨面揉间平行基度（扭忠曲）误倦差δ导轨对主仿轴回转轴需线的平行掌度或垂直逮度误差（1）直线导瞧轨导向精练度的主要旬内容有：1)磨床导轨其在水平面女内直线度夸误差的影欠响引起工护件在半卵径方向旗上的误辰差。当亿磨削长拼外圆时礼，造成息圆柱度葛误差。导向精度录：导轨副裕运动件实施际运动方夜向与理想故运动方向问的符合程狱度。其之沈差为导向诸误差。2)磨床导祥轨在垂棍直面内努直线度煤误差的夸影响由于磨床庭导轨在垂俘直面内存贺在误差，木磨削外圆据时，工件统沿砂轮切杯线方向产罪生位移(误差非敏泽感方向)，此时工耗件产生告圆柱度责误差。对平面望磨床、好龙门刨光床、铣皆床等法捆向方向掌的位移(误差敏添感方向)，将直接貌反映被加国工件的表位面形成的粱形状误差数。3)导轨面码间平行阔度（扭座曲）误盖差的影宁响如车床浇两导轨赛的平行降度误差(扭曲)使床鞍产幅生横向倾扑斜，刀具厕产生位移肯，因而引障起工件形眨状误差。4)导轨对主哄轴回转轴价线的平行扁度或垂直道度误差的派影响。造成加上工表面横下凹。实际应用肺中，为防瘦止“扫刀”，往往将恭主轴与进需给方向倾刚斜一微小预角度（30”）。其他因素幕引起工件爬形位误差;a.前后导间轨的磨茶损;b.机床热匪变形,靠主轴位扛温度高,成翘曲;c.润滑d.导轨副的坚磨损;解决措策施：1）选择到合理的碑导轨形这状及组削合;合适的码配合长熊度（均仁化），移双三角蜡（导向脖保持性津好）2）提高舒导轨的没制造精捷度;3）采用扎静压导请轨、耐洗磨材料耀贴面等（二）机下床主轴的古回转误差（1）主轴回食转误差的化概念（回转轴宗线理论上灯是一条固参定不变，风主轴实际足回转轴线损对理想回仆转轴线的座漂移）理想回转比中心：机床主牛轴做回幻玉转运动刚时，主脾轴的各帖个截面魄必然有轻它的回高转中心石，在主仓轴的任锐一截面触，主轴饥回转时充若只有族一点速度始煌终为零，则这一润点即为理树想回转中危心。瞬时回碍转中心存：主轴在实辫际回转过降程中，在父一个位置鸽或时刻的挣回转中心微，称为瞬振时回转中质心，主轴各截赞面瞬时回愿转中心的抓连线叫瞬法时回转轴担线。主轴的捡回转运鞋动误差弹：是指主技轴的瞬区时回转掩轴线相傍对其平甘均回转烧轴线(瞬时回霸转轴线翁的对称盒中心)，在规溉定测量平降面内的变猜动量。罚变动量辱越小，疾主轴回指转精度思越高；盗反之越世低。通常用煎实际回诵转轴线三的平均赛植（平庭均位置寒）作为绞理想回攻转轴线（2）主轴回电转运动误膨差的形式端面圆跳优动（轴向忌漂移）沿根平均轴线炉上窜动径向圆跳识动（径向刑漂移）轴故线始终平轿行于平均稠轴线倾角摆动领（角饲向漂移）愉与平均轴材线始终有哭个倾角主轴的回樱转运动误泉差的基本浪形式注意：实际中常坦是这几种犯误差的合音成。端面圆跳剪动——瞬时回诉转轴线绢沿平均穿回转轴爬线方向尘的轴向膜运动。眠它主要结影响端面形状魔和轴向尺箭寸精度。径向圆跳扇动——瞬时回烫转轴线贺始终平秋行于平爽均回转巴轴线方傅向的径明向运动b。它主要软影响圆柱面泡的精度。角度摆各动——瞬时回拣转轴线斜与平均千回转轴仓线成一屡倾斜角遵度，但屑其交点心位置固产定不变燥的运动丽。在不向同横截命面内，轴心运动坑误差轨迹踏相似，它词影响圆柱候面与端面凶加工精度赔。3.主轴回丙转误差根对加工凭精度的枣影响（1）端面圆衔跳动1）对圆柱兰面的加工无影响(轴向:误差不吓敏感方址向)；2）对加溜工端面资的影响3）对螺纹坛加工的影篇响(法向)如图（a):A/阔R喘=t乌gθ螺距周期柄误差:如图（b）（2）径向较圆跳动使工件础产生圆燥度误差经，但影搂响程度榴因加工却方法的占不同而斤异。如纱：1)镗孔时设原始误差拥：主轴径向定回转误差扁表现为y向简谐运床动。h=A坦cosΦ在任一时蜜刻刀尖a的位置弯为：分析：这是椭圆纺的参数方府程，加工砌出的孔呈僚椭圆形，括圆度误差价为A。2)车削时（3）倾角摆厨动1）几何轴肆线相对于寒平均轴线泄在空间成旅一定锥角α的圆锥断轨迹---隙---正圆锥千形状误爷差(从垂直于夏平均轴线研的截面看)2）几何机轴线在煌某个平刺面内做板角度摆熟动，摆递动频率傻与主轴踢回转频筛率一致.从垂直于狼平均轴线揉的截面看:----极--圆柱度毯（车削霞）:刀尖到平隔均轴线的构距离不变;----姐--椭圆体教误差（乡丰镗削）:镗刀尖股到几何裙轴线的表距离不讨变,但刀尖恒到平均餐轴线的捷距离变凳化4.主轴回铜转运动恢误差的恶影响因冶素主轴的误浪差：制造轴承的损误差：萄圆度、鹿波度（购主轴颈意与内孔评）轴承的深间隙：坡影响油鸦膜厚度;与轴承草配合零拴件的误孩差：轴缘瑞颈和箱千体轴承栗孔主轴系妖统的径携向不等删刚度和良热变形漂等影响主轴慈回转运动疫误差的主哨要因素对于不栋同类型旷的机床搁，其影效响因素嘴也各不寨相同。(滑动轴承)工件回转碗类刀具回转火类思考：1滑动轴承仰误差?a刀具回胳转类--镗床,磨床,铣床..主轴回转斯一周,主轴径觉向跳动岂两次--来回两搞次.b工件回转订类--车床..主轴回上转一周,主轴径段向跳动姥一次.2滚动轴承耽误差？内圈---容-主轴颈外圈---煌-轴承孔滚动体厦尺寸误询差(依保持恶架与主貌轴转速梯比而定)3向心推详力轴承昆误差？滚道的嘉端面误木差内外滚项道的倾慌斜圆度与波熊度（4）提高主隙轴回转精简度的措施1)提高主轴边部件的制兴造精度和姿选择合理时的主轴结甜构首先应提聚高轴承的弓回转精度选用高精纹度的滚动广轴承采用高扔精度的集多油楔近动压轴择承采用高草精度的欣静压轴剩承提高箱体碧支承孔的两加工精度主轴轴漠颈的加砖工精度与轴承相馋配合表面炊的加工精轿度其次应提申高轴承组沟件的接触先刚度a)采用固谁定的顶撇尖定位廉加工（芦简单而拐行之有陕效的方纯法），名主轴只三起传动放作用。史工件的焰回转精范度完全晴取决于客顶尖和弟中心孔腹的形状熄误差和邮同轴度巾误差，捡而提高千顶尖和劲中心孔营的精度涛要比提凉高主轴漏部件的俯精度容丑易且经蹄济得多经。B)采用无心仿磨削加工允（环类零植件：外圆-无心磨床另；内圆-内圆磨床+电磁）；c)采用双支杰承镗模支芦承加工2)对滚动师轴承进府行预紧可消除间肝隙增加轴承挎刚度均化滚动懒体的误差3)采取合旺适的加道工工艺如下图对滚动轴劈燕承适当预燃紧微量过唐盈可使故轴承内良、外圈锈和滚动稻体的弹躁性变形匙相互制掠约，这捷样既增蛋加轴承改刚度，收又对滚盖动体的拆误差起危均化作首用，因电而可提呈高主轴贞的回转萝精度。外圆磨床根磨削外圆灭柱面时，吊采用固定济顶尖支承丧。在镗床上够加工箱体性类零件上否的孔时，依采用前、州后导向套母的镗模，赌刀杆与主姿轴浮动联味接，所以港刀杆的回逼转精度与注机床主轴捐回转精度孟也无关，朵仅由刀杆胀和导套辫的配合态质量决麻定。（三）机摧床传动链住误差是指内联甩系的传动巡寿链中首末背两端传动畏元件之间衬相对运动异的误差。在螺纹加垫工或用展丈成法加工垂齿轮等工庙件时，必铜须保证工薪件与刀具午间有严格斤的运动关愧系，传动阔链的传动漏误差影响屑其加工精康度的主要胳因素。1.传动链的治传动误差例如：在纠该齿机上胀用单头滚做刀加工直炉齿轮时，冤要求滚刀嚷与工件之笨间具有严外格的运动猾关系：滚刀转一屈转，工件已转过一个跨齿。这种纳运动关丧系是由刀具与工责件间的传青动链来保证的忠。由于各传梯动件在传汪动链中所爆处的位置习不同，它蛙们对工件加工精度(即末端蛙件的转蕉角误差)的影响滩程度是核不同的买。如传动链是升速传动，志则传动戚元件的垂转角误谜差将被扩大；反之，吗则转角误尚差将被缩席小。如图所示拉的机床传扮动系统，经可具体表届示为2．传动链捞误差的传励递系数传动链误妻差一般可猎用传动链躁末端元件煎的转角误栽差来衡量智。假设滚怒刀轴均着匀旋转笋，若齿遇轮Z1有转角误画差Δφ1，而其他运各传动件拴无误差，戏则传到末励端件所产申生的转角误败差Δφ1n为：由于所有拖的传动件两都存在误纳差，因此逮，各传动件径对工件精范度影响的协总和ΔφΣ为各传涝动元件挺所引起向末端元作件转角皇误差的北叠加：同理，电可求得扒其它齿蚂轮转角蹦误差Δφi，对末端植件所产生招的转角误菜差为如果考贯虑到传柴动链中载各传动鸟元件的紧转角误伴差都是独立的巾随机变休量，则传吉动链末狼端元件定的总转嫂角误差进可用概爬率法进诱行估算圣：可以认为:各传动役元件的剪转角误颜差是转蠢角的正舒弦函数如以末逝端元件趟的圆频洋率为基掠准,各传动元奖件引起末赛端元件的颈转角误差练就是其各次的蓄谐波分仓量.3．减少传匪动链传动队误差的措万施1)尽可能敏缩短传搭动链ΔΦ∑；2)减少各传梯动元件装慨配时的几追何偏心，兴提高装配逢精度；3)各元件在龙传动链中嫩位置不同脉，对转动攀精度的影醉响不同；末端元件误的误差影嫂响最大，唐尽可能提杯高末端元膀件的安装筹、制造精湿度。在传动霉链中按前降速比禾递增的扯原则分倾配备传泰动副的纯传动比川；降速限比尽量庙放在末猴端，则须传动链穗中其余吊各传动剂元件误害差的影旺响就越倒小；4)传动比i应小（传雄动比>1,误差大勉；传动库比<1，误差论小）；校正装置哀的实质是南在原传动血链中人为锤地加入一锅误差，其辨大小与传羽动链本身手的误差相用等而方向扇相反，从宏而使之相反互抵消。5)采用校亏正装置注意：采用守机械式畜的校正哄装置只刻能校正要机床静剃态的传影动误差喷。如果顶要校正涌机床静述态及动主态传动巴误差，巨则需采奔用计算悔机控制安的传动党误差补芒偿装置辽。6)采用数控樱技术如开放式株数控系统晃中的电子父齿轮1）定位亦元件、封刀具导散向元件辩、分度逼机构和移夹具体背的制造渡误差2）夹具择元件装汽配误差道（各元忽件间的控相对尺海寸误差渗）3）工作敲表面的尊使用磨踢损四、夹怒具制造礼误差与哨磨损工件装夹脾误差是指定位总误差和夹握紧误差。夹具制造辞、磨损五、刀雕具的制廉造误差握与磨损一般刀狸具(如普通须车刀、办单刃镗插刀和平水面铣刀侍等)的制造赚误差，屑对加工括精度没闲有直接液影响。彩刀具的迹耐用度乔低，容副易磨损一般刀具定尺寸苍刀具成形刀优具展成刀具机加工泡中常用描的刀具织有：定尺寸爆刀具(如钻头、轿铰刀、拉衔刀等)的尺寸信误差直锻接影响裂加工工阔件的尺觉寸精度厌。成形刀具(如成形给车刀、爹成形铣腿刀及齿条轮刀具镇等)的制造误损差和磨损义，刀具的含形状误差干主要影响曲被加工表育面的形状颠精度。展成刀匀具(齿轮滚筑刀,花键滚刀,插齿刀),其切削刃休的形状必斯须是加工忽表面的共破扼曲线。鲁刀刃的形括状误差会跃影响加工患表面的形基状精度。§2.苍3工艺系统歇的受力变夺形对加工植精度的影昆响一、基本她概念工艺系统挥加工中受歇到的力切削力传动力惯性力夹紧力重力等工艺系品统在综过合外力饿的作用拦下，使陷工艺系鞠统正确丘的几何傍关系发写生变化谋，造成中加工误醒差。1、工艺系统俱刚度：工葛件加工表鸣面在切削傲力法向分色力Fy作用下，勿刀具相对与于工件在政该方向上锤的位移y的比值。k=Fy羡/y(N仗/mm)旅y-F综合作托用的结嗓果W=1/恰k——柔度（2）在内圆旦磨床上用德横向切入充磨孔时，吴磨出的孔写会产生带灰有锥度的编圆柱度误船差，如图变（b）所示。（1）车削细常长轴时，南工件在切予削力作用具下的弯曲预变形，加罚工后会产大生鼓形的岁圆柱度误腔差如图（a）所示。（a）（b）例如2、工艺系走统受力对秤其性能的虚影响是加工中锐一项很重兆要的原始宰误差不仅严重院影响工件窜的加工精声度而且还影辣响加工表奏面质量限制加垄工生产维率的提买高2、工艺债系统受剖力对其点性能的相影响3、工艺兄系统承恼受受力呢变形能跟力的评钩价从材料郊力学知慌道，任跳何一个忍受力物抬体总要区产生一农些变形体。物体爹承受受伴力变形闲的能力掉可由静庆刚度(简称刚含度)来表示。静刚度牲可表示诵为：切削加挣工中，切在各种弊外力作县用下，牵工艺系晃统各部吃分将在佛各个受稿力方向格产生相恐应的变纪形。对于工筑艺系统胖受力变起形，主喝要研究胆误差敏谷感方向豪。由于法向守位移是在度总切削力冠作用下工授艺系统综喊合变形的态结果，因惊此有可能遍出现变形谜方向与Fy的方向不姑一致的情装况。当力快与变形方固向相反时辅，即出现负刚度。负刚茂度现象涨对保证尖加工质葬量是不却利的，亿应尽量棍避免，词如图所荐示。负刚度倒现象：刨削车削二、工艺穴系统刚度道的计算工艺系统劳的刚度：yxt=yjc+yjj+yd+yg而：工艺系统保某点法向鸦总变形系统刚度从计算时针在对具体情杜况加以简他化（如车挖外圆时车缓刀变形忽远略。镗孔岗时镗杆变姻形严重，锈工件受力锦变形小）三、工门艺系统圆刚度对疾加工精闪度的影桐响在车床著顶尖间株车削粗而短的光轴沾，由于追车刀和生工件变际形极小掌，此时亩，工艺麻系统的榆总变形伤完全取扔决于主轴箱、拒尾座(包括顶古尖)和刀架的披变形。1、车短轴继（机床、涉刀架变形节）（一）切削厘力作用点逆位置变化双引起的工备件形状误廊差刀具切忽削点工缩慧件轴线界位移：机床总榆变形：由刚度定留义：机床总舍变形：“马鞍形”胳工件形状2、车细踪蝶长轴工件的峰变形>>机床、夹射具、刀具谋的变形简支梁吉的工件学变形量损：“腰鼓形”工件形顶状立式车墨床、龙新门刨床房诚、龙门咏铣床等溜的横梁苍及刀架浪，大型燃铣镗床材滑枕内锯的轴等尽，其刚讽度均随辟刀架位弟置或滑喝枕伸出师长度不猜同而异猪。镗床铣床3、其他尺受力作贱用点变佩化（刀微具的变据形）分析时售：参照枕以上例燃子具体锹分析。（二）切底削力大小零发生变化（引起原仓因：余库量不均最和材质剂不均）工件就形陪成圆度误这差，这种付现象称为“误差复腹映”。假设车削系外圆，工制件毛坯存柏在圆度误姑差（椭圆)：由于工件饭毛坯存在闪圆度误差切削深度哀在ap1与ap2之间变井化。切削分至力f也随切豆削深度ap的变化册由最大Fmax变到最宣小Fmin工艺系絮统将产幼生相应巨的变形最大ymax变到最小ymin1、误差复主映工艺系统吹由于受力挂变形的变搭化使工件掏产生相应丝式的圆度误帮差，Δg=y1逐-y2，这种现鸽象称误差仅复印。毛坯圆右度的最劫大误差咐：车削后洪工件的惕圆度误腹差：ε称为误差断复映系数定义1复映系数漆定量地反到映了毛坯省误差经过遥加工后减少的程度驰，它与炼工艺系致统刚度舌成反比药，与径牧向切削裙力系数C成正比缸。2要减少萌工件的减复映误奥差，可增加工艺窑系统刚度周或减少径除向切削力镰系数。当毛坯误打差较大，针一次进给遣不能满足毙加工精度殖要求时，棒需要多次捉进给来消冤除毛坯误甚差Δm复映到工趁件上。3、误差复街映规律的罚应用第二次进渔给后工件桐的误差为糟：第n次进给后愿工件的误咬差为：误差复映侧规律的应绣用：1、估算概加工后谱的工件保误差2、根据工唇件的公差袭值与毛坯守误差值来确定加伴工次数。设第一汉次进给普量为f1，毛坯误汗差为Δm1，则由上牛式可得到厨第一次进偶给后工件炎的误差Δw1为：误差复印薪规律的实饿质：由于握工艺系统保刚度不足阴加上切削馅力大小变徐化而引起交加工误差败。（k系=c.Δm/Δg，可测量午系统刚度迷）（三）爪其它力恭引起的铜加工误驰差(1)夹紧力引凉起的加工沸误差薄壁套薄壁件沉磨削(2)重力引起螺的加工误存差在工艺系疯统中，由预于零部件总的自重也杨会产生变碑形。如龙眼门铣床、比龙门刨床刀架横缩慧粱的变沫形，铣镗床镗杆伸词长而下忆垂变形等，都会内造成加工慈误差。(3)惯性力引歪起的加工夫误差在高速所切削时如，如果封工艺系脸统中有姜不平衡并的高速令旋转的登构件存亏在，就声会产生蹄离心力离心力域在工件都的每一照转中不板断变更途方向，暖当不平捧衡质量披的离心翠力大于垫切削力暂时车床主轴厅轴颈和轴们套内孔表龙面的接触洋点就会不柔停地变化证，轴套孔醒的圆度误将差将传给物工件的回针转轴心对重平衡(4)传动力车床:两顶尖定阅位,单爪拨盘带句动件形羊成圆周睬进给;四、机床伸部件刚度（一）机于床部件刚查度的测定1静态测定贝法：机床不工作状盘态2工作状态管测定法：谁依据误差复映规律1、静态测坛定法机床不工死作，模拟鼻切削力情唇况，对机名床施加静袋载荷，测旦出机床各呢部件的静扑载变形，匪作出刚度茂特性曲线亩及计算其环刚度刚度曲挎线的特准点：1）变形与准作用力不唤是线性关滩系，不纯花粹是弹性锦变形;2）加载拿与卸载讽曲线不掘重合，愚包容面脱积表示乔损失的值能量，针克服摩猴擦、接挽触变形时等；3）卸载曲扮线不回原计点，有残兄留变形，泉反复加-卸载后骂残留变威形趋于严零。4）部件的赚实际刚度右远比实体纹估算小（及刚度是指躁平均刚度揉。）2、工作状较态测定法依据误眯差复印杀规律测掘定系统阵刚度（谱见课本斩）（二）嚷影响机题床部件龟刚度的都因素1．连接帐表面接科触变形么（实际父接触面颜积远小输于理论睡接触面涉积）试验表晓明，接判触变形y与压强F的关系如啄图所示，每接触刚度评将随载荷禽的增加而窗增大。接触变族形：塑性和榨弹性变形接触刚度待：零件接寨触表面抵鸽抗因外力犹而产生变盐形的能力原因：实慌际接触面壤积小于理舍想接触面个积，实际允接触面积胖的大小与镇该表面的膛加工方法柄有关。措施：1）（用字配刮、吹配研等店方法）勇增大接荐触面积站；2）预加接事触载荷，开提高接触雾刚度；3）减少配病合零件的粘数目以减慢少接合面叛数量如果部件此中有某些僚刚度很低浆的零件时扬，受力后记这些低刚候度零件会杯产生很大惊的变形，惩使整个部百件的刚度理降低。2．机床零怨件本身刚暖度由于床定鞍部件吵中的楔脱铁细长谎、刚性得差，不膨易加工坝平直，笛使用接粥触不良制，故在埋外力作隐用下最珍易变形贺。垫板零件配合客面间的间递隙的影响个，主要反惰映在载荷同经常变化忌的铣、镗写床、铣床滔上。当载异荷方向改域变时，间垂隙引起位破移。3．零件执间间隙尝的影响斯（间隙称大、刚茂度小）4．零件间罗的摩擦力优的影响（殊零件间受卵力而发生喊错动）如果载荷叶是单向的筒，那么在骄第一次加壁载消除间缺隙后，对挺加工精度河影响较小里。摩擦力差对接触悉刚度的庄影响是棉这样的煌：当加旬载时，面摩擦力正阻止变友形增加剑，而卸容载时，敞摩擦力既又阻止着变形减姨少。零件间间瞧隙和摩擦谅力的影响加载与卸赞载曲线不友重合？五、减少群工艺系统桃受力变形浪对加工精肌度影响的怨措施（一、盟提高刚骄度；二惯、减小旺载荷及向其变化阶量）1、合理的甲结构设计1）减少时连接面冶数；2）合理脊选择零惨件结构贼和截面泥形状。饲（实心箩与空心农、封闭兄与开口加、加强插筋等）（一）提首高工艺系诸统刚度2）提高连浴接表面的室接触刚度絮：刮研或果研磨配合呢面，提高析配合表面垄的形状精耗度，减小迎表面粗糙碎度值，使医实际接触艺面增加，喇从而有效早地提高接引触刚度。县如机床导载轨副、锥烟体与锥孔锅、顶尖与形中心孔等庆。3）采用畅合理的叶装夹和茎加工方屡式：增枝加辅助展支撑（个中心架氏、跟刀葛架）等塑、双顶废尖“倒车”。（二）减汪小载荷及厅其变化合理选膨择刀具夺的几何摄参数（能大前角企）、切放削用量你、使加胁工余量董均匀、看减少复最印误差朗。提高工件艘的刚度适用场请合：在加工杠中，由于埋工件本身捷的刚度较直低，特别库是叉架类肝、细长轴冶等零件，给容易变形赢。措施：缩小丢切削力定的作用油点到支德承之间拢的距离痕，以增饿大工件犁在切削她时的刚找度。提高机床驶部件的刚傍度在切削袭加工中喘．有时雕由于机知床部件僻刚度低借而产生遇变形和御振动，胸影响加殿工精度猴和生产桥率的提支高。图b所示是采摄用转动导从向支承套己，用加强樱杆和导向线支承套提鞋高部件的回刚度。图a所示是呀在转塔旧机床上来采用固云定导向附支承套沈。图a图b合理装被夹工件赞以减少嘉夹紧变嘱形合理选择送装夹位置采用辅助绝支承：跟辅刀架，随虑刀架等方法六、工件谈残余应力河引起的变搅形残余应俩力（内猫应力）台：指在浓没有外奴力作用续下或去非除外力估后在工莫件内存信留的应我力。特点：内赢应力会重肿新分布。零件中的卖残余应力叉往往处于揪一种很不忙稳定的相存对平衡状启态，在外界勇条件发君生变化芳时，原醉内应力络的平稳委会遭破正坏，工狡件将发碗生形状由的变化者，并形丈成新的贝平衡。平衡→不清平衡→新飘的平衡谦（外界条幸件变化）外界条肌件：1）环境温足度变化；2）进行吐切削或食撞击工申作等必须采取材措施消除陈残余应力活对零件加忘工精度的产影响。（一）鲜产生残条余应力环的原因在铸、锻翼、焊及热本处理等热姐加工过程吊中，由于烈工件各部胳分热胀冷缩披不均匀以及金相组织酿转变时的破体积变化，使毛凶坯内部叮产生了棵相当大球的残余掉应力。残余应云力是由屈金属内抖部的相和邻组织厉发生了柳不均匀运的体积时变化而刺产生的得。1．毛坯汽制造和富热处理晚中产生信的残余晶应力弯曲的工纸件(原来无残皱余应力)要校直拴，常采书用冷校屯直。2．冷校直剑带来的残散余应力切削过程德中产生的坚力和热，旱也会使被火加工工件蛇的表面层配变形，产属生残余应雹力。3．切削加闪工中产生娘的残余应誉力（二）减少蔑或消除残疑余应力的削措施1．合理娇设计零满件结构2．对工恒件进行出热处理剃和时效烛处理3.合理安排挽工艺过程例如：巴对铸、喊锻、焊坦接件进吸行退火校或回火祝；零件诉淬火后画进行回爸火；对涨精度要秋求高的殖零件，撑如床身喇、丝杆馋、箱体齿、精密裁主轴等催，在粗跨加工后杰进行时钓效处理歉。例如：贸粗、精拳加工分法开在不图同工序削中进行箱，留有问一定时咸间让残橡余应力坛重新分敌布；在耕加工大隶型工件欧时，粗匪、精加伐工往往口在一个与工序中霜来完成同，这时粘应在粗遮加工后晚松开工考件，让混工件有鸭自由变欣形的可徐能，然伙后再用问较小的孩夹紧力债夹紧工颜件后进值行精加身工。§2.尿4工艺系近统的热骆变形对翻加工精悲度的影宵响在机械加尸工过程中盖，工艺系往统在各种叨热源的影搁响下常产崇生复杂的阀变形，破枣坏工件与竖切削刃相笼对的正确适位置，从购而产生加胖工误差。一、概族述据统计，原在精密加通工中，由邻于热变形蜘引起的加意工误差约荐占总加工糕误差的40％一70％。高宰效、高秒精度、挣自动化阅加工技碰术的发驻展，使牲工艺系侮统热变叠形问题较变得更衡为突出贸，热变熄形→影被响加工茂效率（详机床预摸热平衡刻、降低弦切削用顽量、粗缴加工停已机为半兔精加工是散热等乒），已毙成为机肾械加工蹄技术进蛮一步发婶展的一桥个重要烤的研究箭课题。热变形→堤破坏刀具愁与工件的渗正确几何穿关系→工街件的加工惠误差(一)工艺系迹统的热炭源：系统内部饶热源(切削热、某摩擦热、对派生热)系统外部浓热源(如太阳辐恭射热、照率明热)1、切削兽热（仅0.5劣%扩散出去背）：工件、刀眠具和切屑蚁各占一部拖分2、传动系躁统的摩擦绞热和能量妻损耗—对机床主要由溪机床和诸液压系域统中的溪运动部览分产生满的，如盼电动机悉、轴承唐、齿轮蓬等传动枯副、导眼轨副、党液压泵步、阀等钉运动部吹分产生队的摩擦钳热3、派生热笨源：切削蠢液、切屑盈落在床身坝上→机床4、外部忙热源：夹周围环肢境（温榆度，空矩气对流糟；热源躬，通过府光照辐誉射，而爽且是局斩部）是由切滋削过程夺中切削峰层金属量的弹性迷、塑性蛾变形及炼刀具与蒙工件、肌切屑间肯的摩擦虏所产生忠，并由船工件、积刀具、她夹具、禾机床、匆切屑、狠切削液距及周围应介质传伐出。切削热车削时，大赢量的切梯削热由渣切屑带楼走，传销给工件丛的为10％一30％，传音给刀具陶的为1％一5％。孔加工时，大丘量切屑哄滞留在董孔中，吹使大量禽的切削词热(50％左右)传入工储件。磨削时，由于岛磨屑小，吧带走的热哨量很少，跪大部分传菜入工件，陆故易产生叨磨削烧伤股。（二）工兽艺系统的厕热平衡和泉温度场的杂概念热平衡图状态单位时宣间内传届入的热麻量==传出的音热量工艺系唱统各部鱼分的热谊变形趋跃于稳定丈状态工艺系情统在各爱种热源惹的作用报下，温在度会逐费渐升高植，同时退通过各胜种方式个向周围展介质散波热。当工件、轧刀具和机贯床温度达羊到某一数割值时，单似位时间内废散出的热死量与热源贱传入的热体量趋于相吉等，工艺赚系统就达柄到了热平雾衡。工艺瓜系统各部陕分温度保嚷持在相对贫固定的数托值，热变延形趋于稳次定。温度场宗：物体促各点温恳度的分虏布不稳定元温度场并：温度秆是坐标态位置、掉时间的绿函数稳定温恶度场：部只是坐含标位置胜的函数温度检杏测：热过电偶、招热敏电谁阻、半控导体温吊度计、秩红外测帝温、激客光全息纺照相、著光导纤帮维（红尸外热像自仪）数学手段股：有限元赚法和有限更差分法在磨温度场热北变形上的荡研究二、工件骆热变形引委起的加工甘误差切削热匀（满是主要堆的）外部热源衔（对于精粮密件不可渣忽视）（一）数比较均分匀受热长度：ΔL=αtLΔt，αt—线胀系计数,Δt—温升直径：ΔD=αtDΔt,（轴类赖、套类压、盘类宏可看成够是等温殿体）影响零件势的尺寸精梯度Fz切削力运，T切削温陶度V切削速度垫，C比热K传热比例璃，V体积γ比量而6级精度晒丝杠的徐螺距累衔积误差考，按规箱定在全势长上不喇许超过0.02倾mm例1：精密丝筑杠磨削张时，工掀件的热乔伸长会探引起螺张距的累高积误差弃。如：3m长的丝群杠，每峡磨一刀样温度就遗要升高3℃，工件凤伸长量ΔL＝300蒙0×1散1.4撤×106×3m货m＝0.1m热m(11偷.4×俱106是碳钢凤的平均谨线胀系嗽数)受热变形商的严重性例2：细长轴时在顶尖只间车削莫时：热变形使选工件伸长乔，导致工熟件因弯曲咱变形而产榴生圆柱度胶误差。单面受犯热，与聪底面产巷生温差覆，引起件热变形佣，影响亿导轨的初直线度负。例3：床身导轨宫面的磨削此时粗晌、精加要工间隔惊时间较政短，粗吵加工时库的热变促形将影夹响到精洒加工，厘工件冷氏却后，寒将产生壶加工误凉差。例4：在三工位筒的组合机反床上，通恐过钻—扩—铰加工孔如：工虑件的尺向寸是：融外径40m躺m，孔径联为20m吴m，长40mm，材料为遭钢材。钻窝孔时切削倦用量为n＝310某r／min，f＝0.3畅6mm。钻孔熊后，温闻升达107贝℃，接着扩兰孔和铰孔尚，当工件丢冷却后孔荐的收缩量遇已超过精苹度规定值反。采取冷拿却措施笑，否则硬将出现咬废品（二）炮受热不大均匀（铣、梦刨、磨叮平面，蚊单面受统热）影响工件家的形状精责度措施：1）使用大拼量的切削样液2）采用轧误差补衬偿（微情凹装夹冬）如：高速溜钢刀具车容削时刃部慎的温度可贱高达700～800糕℃，刀具的抽热伸长量颜可达0.0筋3～0.0霞5mm。因此，改其影响不袜可忽略。三、刀咏具热变匪形引起杠的加工京误差(刀具热容抱量小)刀具的热滩变形主要棵是切削热畅引起的，子传给刀具汽的热量虽宋不多，但养由于刀具悟体积小、豪热容量小僵且热量又辰集中在切闷削部分，鞭因此切削毫部分仍产胡生很高的然温升。思考题：车细长轴心工件时，单考虑席车刀热开变形，工件将昨产生什么梳形状误差却？连续工件顿：热平衡峡前影响形古状精度间歇工倘作：变销形量比初连续切弄削小，敏但在一驻定误差δ范围内绘波动措施：合力选择壁刀具的几班何参数和桐切削用量钩；充分冷却却。四、机床颤热变形引亦起的加工溪误差机床受热盟源的影响隆，各部分孔温升将发膜生变化．碗由于热源蹦分布的不啦均匀和机速床结构的颤复杂性，流机床各部芬件将发生允不同程度邀的热变形耗，破坏了漆机床原有股的几何精科度，从而白降低了机侧床的加工本精度。1.车床类机势床后果：主轴胶上台，谎并向操宰作者处绣靠拢主要热源：是主轴沉箱轴承泳的摩擦匙热和主叉轴箱中酒油池的角发热ΔL=αtLΔt结果：如图所示嫌为车床空榜运转时，奋主轴的温要升和位移史的测量结创果。主轴在水湖平方向的王位移仅10μm垂直方档向的位圾移却高肌达180～200状μm。2.外圆磨订床如图所般示是外惹圆磨床苦温度分松布和热代变形的看测量结帅果。机床工中作台与伴砂轮架绘间的热上变形当采用机切入式横定程磨每削时，黄被磨工魔件直径讨的变化绪，可达100姑μm。两者基本纲相符3.大型机床如导轨墨磨床、吃外圆磨矿床、龙灰门铣床止等的长妹床身部店件表面温多度比床平身底面椒温度高形成温差床身产生倒弯曲变形4.几种机床航的热变形谱趋势平面磨融床车床铣床双端面磨音床措施：（1）使机床金热变形均馅衡（机床嘉设计人员宅），如何味配置热源错。(2)使机床恒明温，对机军床进行预呀热，使机舞床在工作啄前处于热毯平衡状态垒（工艺人丸员）。五、减跑少和控桥制工艺骗系统热宰变形的牛主要途仰径1．减少热杯源和隔离黎热源，均滚衡温度场2．采用合食理的机床搏部件结构梳减少热变惨形的影响3．加速草温升，辨保持热涛平衡（雀高速空戏转、某附部位败人忍为加热贸）4．充分提冷却控钓制环境器温度5．主动盲测量,消除温度秘的影响6．采用补引偿法减少纹热变形对于不件能分离龟的热源障，如主在抽轴承渔、丝杠貌螺母副黎、高速永运动的谜导轨副刃等，则塌可以从毕结构、霉润滑等把方面改路善其摩穿擦特性伯，减少险发热。1．减少热长源的发热采用有效元的冷却措长施为了减晨少机床哄的热变宪形，凡纯是可能争分离出麻去的热宫源应移忆出，如捞电动机霉、变速码箱、液狱压系统愈、冷却裙系统等幕，均应节移出。热源可考能分离社出去减少发热例如，采龙用静压轴乞承。静压罩导轨，改钩用低粘度安润滑油、义理基润滑湖脂等，也蛙可用隔热袖材料将发纷热部件和恭机床大件(如床身、丝式立柱等)隔离开轮来。如增加散觉热面积或校使用强制孟式的风冷装、水冷、洋循环润滑恩等。例如扰，目前，跑大型数控计机床、加难工中心普肃遍采用冷裂冻机，对劲润滑油、独切削液进哭行强制冷沟却，以提袄高冷却效布果。在精毛密丝杠磨事床的母丝歼杠中通以俘冷却液，胀以减少热筑变形。2．采用择合理的岁机床部硬件结构旧减少热耗变形的稀影响因L2＞L1，当主男轴与箱四体产生匹热变形歇时，在载误差敏宴感方向旋的热变续形ΔL2＞ΔLl，因此狱，选择木图a的定位方毛案比较合肚理。(1)采用热对坦称结构在变速踩箱中，顽将轴、苦轴承、秘传动齿桐轮尽量担对称布坝置，可窑使箱壁炮温升均注匀，从守而减少到箱体变跌形。(2)合理选薯择机床杏部件的瘦装配基忌准如图所睁示为车犹床主轴枝箱在床缴身上的拐两种不抖同定位脾方式。对于精仪密机床隙，特别翻是大型稼机床，寄达到热振平衡的堡时间较舅长，为烘了缩短馅这个时谨间，可预先高丹速空运转成机床或设扰置控制热竖源，人为限地给机床移加热，使帆之较快达排到热平衡留状态，然后进示行加工。般因此，精橡密加工机荡床应尽量扫避免中途议停车。3．加速达担到工艺系商统的热平绑衡状态精密机床涝一般安装阁在恒温车猪间，其恒产温精度一考般控制在±l℃。室温平均翼温度一般怨为20℃，冬季可件取17℃，夏季理取23℃。5．控制环窑境温度平面磨赌床采用贞热空气建加热温嘉升较低有的立柱状后壁，被以减小仍立柱前顷后壁的休温度差导，从而改减少立辞柱的弯候曲变形国。采取困这种指弱施后，或工件的兴加工直系线度误梢差可降忌低为原灭来的1／3～1／4。6．用热补绝偿方法减浙少热变形单纯的减椒少温升有跌时不能收患到满意的帮效果，可悠采用热补园偿的方法错使机床的陶温度场比展较均匀，异从而使机让床产生不您影响加工鞭精度的均史匀热变形辛。§2瓶.5加工误细差的统塑计分析(一)、系统误宗差常堆值、变值一、加工右误差的性拐质(二)、随机误绝差二、分汇布图分摄析法转板书§2欠.6提高和捎保证加荷工精度吨的途径例如：细长轴墓的车削本，由于闸受力和熊热的影源响而使脏工件产派生弯曲帝变形，馋现采用主“大研进给反洲向切削销法”，锄