3(6) 切削力作用点及大小变化引起的加工误差-H5

主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程第三章-机械加工精度（6）MACHININGACCURACY工艺系统受力变形对加工精度的影响（切削力作用点变化、切削力大小变化）《机械制造工艺与装备》

工艺系统受力变形对加工精度的影响加工过程中的力切削力传动力夹紧力重力惯性力控制力干扰力工艺系统受力变形对加工精度的影响变形现象车长轴车棒薄弱环节磨孔工艺系统受力变形对加工精度的影响车削细长轴时，工件在切削力的作用下会发生变形。车细长轴的变形FyFx工艺系统的刚度工艺系统刚度工艺系统受外力作用后抵抗变形的能力在上述力的作用下，工艺系统受力变形，刀具和工件相对退让。设刀具相对工件在切削接触点法线方向的相对位移量为y，则工艺系统的刚度是工艺系统的刚度Fy引起的变形y:工艺系统在切削分力Fy的作用下，变形y是各个组成部分变形的叠加(包括机床变形yjc、夹具变形yjj、刀具变形ydj、工件变形yg)j由于机床刚度kic=Fy/yjc,夹具刚度kjj=Fy/yjj,刀具刚度kd=Fy/ydj工件刚度kg=Fy/yg,将各部分刚度表达式代人式(3-14)中,经整理可得工艺系统刚度的一般表达式切削力作用点变化引起的加工误差在切削过程中，工艺系统的刚度会随着切削力作用点位置的变化而变化，因此使工艺系统受力变形也随之变化，引起工件形状误差车削加工时，由于工艺系统沿工件轴向方向各点的刚度不同，因此会使工件各轴向截面直径尺寸不同，使车出的工件沿轴向产生形状误差（出现鼓形、鞍形、锥形）切削力作用点变化引起的加工误差❶工件短粗，刚度高→鞍形F1F2主轴箱头架受到的分力尾座受到的分力Fy刀架受到的分力yx假设工件刚性好ytjydjywz主轴箱头架位移刀架位移尾座位移x切削力作用点变化引起的加工误差两端支撑点受力：两端支撑点位移：(两端支撑点位移带动工件平移直接引起的)工件上x点的位移：代入以上两式刀架位移：x点机床总位移：切削力作用点变化引起的加工误差x点机床总位移：小结：车削短粗型工件时，会出现中间细两端粗的鞍形。切削力作用点变化引起的加工误差❷工件细长→鼓形如果在两顶尖间车削刚性差的细长轴工件,则工艺系统中的工件变形必须考虑。假设此时不考虑机床和刀具的变形,工件变形可按简支梁计算：显然，当x=0或x=L时，yg=0;当x=—时,工件变形最大,此时yg=——。因此，加工后的工件呈鼓形。L2FyL348EI切削力大小变化引起的加工误差切削力变化：由于工件加工余量不均或材料硬度不均

切削力变化→变形变化→从而导致产生形状尺寸误差

对于椭圆毛坯：切深大→力大→变形大→椭圆切削力大小变化引起的加工误差误差复映❶毛坯的形状误差，圆度、圆柱度、平面度等都以一定误差复映成工件的加工误差—即误差复映，这是由余量不均引起的❷采用多次走刀减小误差复映❸调整法加工时，毛坯大小不一→工件尺寸分散→需要计算误差复映切削力大小变化引起的加工误差误差复映规律详解误差复映系数ε：定量反映毛坯误差经过加工后减少的程度当加工过程有多次走刀时，每次走刀的复映系数为ε1、ε2、ε3…，则总复映系数ε总=ε1ε2ε3…可简化为ε总≈（ε1）n切削力大小变化引起的加工误差例举一个工艺系统，其误差复映系数为0.25，工件在本工序前的圆度误差0.5mm，为保证本工序0.01mm的形状精度，本工序最少走刀几次？解：0.5×(0.25)n≤0.01解得n=3由于ε≤1，所以经过多次走刀，则可能使毛坯误差复映到工件上的误差减少到公差带允许值的范围内；小结工艺系统的刚度切削力作用点变化引起的加工误差切削力大小变化引