工藝系統(tǒng)剛度及受力變形

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1、工藝系統(tǒng)剛度及受力變形專題3機(jī)械加工精度與工藝系統(tǒng)剛度及受力變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形目 錄o 一、機(jī)械加工精度o 二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算o 三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響o 四、機(jī)床部件剛度o 五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響的措施o 六、工件殘余應(yīng)力引起的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度（一）概念（一）概念加工精度加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參、形狀及各表面相互位置等參數(shù)）與理想幾何參數(shù)的數(shù)的符合程度符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。符合程度越高，加工精度就

2、越高。反之，越低。反之，越低。 理想幾何參數(shù)理想幾何參數(shù)表面表面絕對(duì)平面、圓柱面等；絕對(duì)平面、圓柱面等；位置位置絕對(duì)平行、垂直、同軸等；絕對(duì)平行、垂直、同軸等；尺寸尺寸位于公差帶中心。位于公差帶中心。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度機(jī)械加工精度尺寸精度尺寸精度形狀精度形狀精度位置精度位置精度一般情況下，形狀誤差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)，一般情況下，形狀誤差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)，而位置誤差又應(yīng)限制在尺寸公差之內(nèi)。而位置誤差又應(yīng)限制在尺寸公差之內(nèi)。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度（二）獲得加工精度的方法（二）獲得加工精度的方法1 1、獲得尺寸精度

3、的方法、獲得尺寸精度的方法試切法試切法：用于單件小批生產(chǎn)；：用于單件小批生產(chǎn)；調(diào)整法：用于成批大量生產(chǎn)；調(diào)整法：用于成批大量生產(chǎn)；定尺寸刀具法：生產(chǎn)率高，刀具制造復(fù)雜；定尺寸刀具法：生產(chǎn)率高，刀具制造復(fù)雜；自動(dòng)控制法：切削測(cè)量補(bǔ)償自動(dòng)完成。自動(dòng)控制法：切削測(cè)量補(bǔ)償自動(dòng)完成。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度2 2、獲得形狀精度的方法、獲得形狀精度的方法軌跡法：利用刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡形成工件表面形狀；軌跡法：利用刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡形成工件表面形狀；成形刀具法成形刀具法：由刀刃的形狀

4、形成工件表面形狀；：由刀刃的形狀形成工件表面形狀；展成法展成法：由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀；：由切削刃包絡(luò)面形成工件表面形狀；3 3、獲得相互位置精度的方法、獲得相互位置精度的方法主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來(lái)保證。主要由機(jī)床精度、夾具精度和工件的裝夾精度來(lái)保證。仿形法仿形法：在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒：在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法。槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法。 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度(三三)加工誤差與原始誤差加工誤差與原始誤差加工誤差加工誤差是指是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾

5、何參零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的數(shù)的偏離程度偏離程度。加工誤差的大小表示了加工精度的高低，。加工誤差的大小表示了加工精度的高低，加工誤差是加工精度的度量。加工誤差是加工精度的度量。由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的誤差誤差是工件是工件產(chǎn)生加工誤差的根源產(chǎn)生加工誤差的根源。我們把工藝系統(tǒng)的各。我們把工藝系統(tǒng)的各種誤差稱之為種誤差稱之為原始誤差原始誤差。使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關(guān)使工藝系統(tǒng)各組成部分之間的位置關(guān)系或速度關(guān)系偏離了理想狀態(tài)，致使系或速度關(guān)系偏離了理想狀態(tài)，致使加工后的零件產(chǎn)生了加工誤差。加工后的零件產(chǎn)生了

6、加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度原始誤差對(duì)加工誤差的影響原始誤差對(duì)加工誤差的影響各種原始誤差的大小和方向各有不同，而加工誤差各種原始誤差的大小和方向各有不同，而加工誤差則必須在工序尺寸方向上測(cè)量。所以原始誤差的方則必須在工序尺寸方向上測(cè)量。所以原始誤差的方向不同時(shí)對(duì)加工誤差的影響也不同。向不同時(shí)對(duì)加工誤差的影響也不同。把對(duì)加工誤差影響最大的那個(gè)方向（即通過(guò)刀刃的加工把對(duì)加工誤差影響最大的那個(gè)方向（即通過(guò)刀刃的加工表面的法線方向）稱為表面的法線方向）稱為誤差敏感方向誤差敏感方向。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加

7、工精度一、機(jī)械加工精度dRR+ RRYoDRZZY22zZRRyRY 當(dāng)主軸在當(dāng)主軸在Z方向存在誤差方向存在誤差Z時(shí)，反映時(shí)，反映到工件半徑方向上的誤差為到工件半徑方向上的誤差為Rz當(dāng)主軸在當(dāng)主軸在Y方向存在誤差方向存在誤差Y時(shí)，則此時(shí)，則此誤差將是誤差將是1 1：1 1反映到工件半徑方向上反映到工件半徑方向上工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形圖例圖例222)(ZRRR122222(1)ZRRZRRRR RZ 122RZ 4422222222122821)(12) 121(21211)1 (RZRZRZRZRZ22212221)1 (RZRZRZR22

8、nmxnnmmmxmmmxx!) 1() 1(! 2) 1(1)1 (*2) 11(x 一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度(四四)影響加工精度的因素影響加工精度的因素工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、機(jī)械加工精度一、機(jī)械加工精度 尺寸精度尺寸精度形狀精度形狀精度位置精度位置精度 與理想零件的偏離與理想零件的偏離加工精度的另一描加工精度的另一描述述 機(jī)床機(jī)床刀具刀具夾具夾具工件工件 工藝系統(tǒng)的誤差工藝系統(tǒng)的誤差產(chǎn)生加工誤差的根源產(chǎn)生加工誤差的根源包括工藝系統(tǒng)靜誤差、包括工藝系統(tǒng)靜誤差、動(dòng)誤差動(dòng)誤差統(tǒng)計(jì)分析法統(tǒng)計(jì)分析法工藝系統(tǒng)剛度及受力變形二、工藝系統(tǒng)剛

9、度的概念及計(jì)算二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：n切削加工時(shí)，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力切削加工時(shí)，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力以及重力等的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)的變形，以及重力等的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)的變形，使刀具和工件在靜態(tài)下調(diào)整好的相互位置，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(yùn)動(dòng)所需要的正確幾何關(guān)系以及切削成形運(yùn)動(dòng)所需要的正確幾何關(guān)系發(fā)生變化，而造成加工誤差。發(fā)生變化，而造成加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響工藝系統(tǒng)：機(jī)床、夾具、工件、刀具外力：切削力、傳動(dòng)力、慣性力、夾緊力、重力產(chǎn)生加工誤差破壞了刀具、工件

10、間相對(duì)位置工藝系統(tǒng)受力變形現(xiàn)象工藝系統(tǒng)剛度及受力變形 例如車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件在切削力的作用例如車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件在切削力的作用下會(huì)發(fā)生變形，使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細(xì)的情下會(huì)發(fā)生變形，使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細(xì)的情況。況。二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度及受力變形（一）物體的剛度（一）物體的剛度 yFk 任何一個(gè)物體受力后總要產(chǎn)生一些變形。作用力F與其作用下產(chǎn)生的變形量y的比值，稱為物體的剛度。二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度及受力變形（二）工藝系統(tǒng)的靜剛度（二）工藝系統(tǒng)的靜剛度 作作用用的的綜綜合合結(jié)結(jié)果果同同時(shí)時(shí)、

11、作作用用的的結(jié)結(jié)果果，而而是是不不只只是是，方方向向產(chǎn)產(chǎn)生生的的相相對(duì)對(duì)位位移移注注意意：工工件件和和刀刀具具在在定定義義：zyxyyFFFFyyyFk 二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算二、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算一、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算（三）工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算（三）工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算 工藝系統(tǒng)在某一處的法向總變形y是各個(gè)組成環(huán)節(jié)在同一處的法向變形的迭加：分別為機(jī)床受力變形yjc 、夾具變形yjj、刀具變形yd、工件變形yg工藝系統(tǒng)剛度及受力變形一、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算一、工藝系統(tǒng)剛度的概念及計(jì)算 已知工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)的剛度，即可求得工藝

12、系統(tǒng)的剛度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差件形狀誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（四）傳動(dòng)力和慣性力對(duì)加工精度影響（四）傳動(dòng)力和慣性力對(duì)加工精度影響工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差1、機(jī)床的變形2、工件的變形3、工藝系統(tǒng)的

13、變形 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差 假定條件假定條件： 工件短而粗，車(chē)刀懸伸長(zhǎng)度很短，工件和工件短而粗，車(chē)刀懸伸長(zhǎng)度很短，工件和刀具的剛度很好，其受力變形比機(jī)床的變刀具的剛度很好，其受力變形比機(jī)床的變形小，可忽略不計(jì)。（單因素法）形小，可忽略不計(jì)。（單因素法） FA，F(xiàn)y，F(xiàn)B之間的關(guān)系符合力矩平衡之間的關(guān)系符合力矩平衡 計(jì)算得：計(jì)算得：)(1)(1)(122xykLxkLxLkFyjcdjwztjyjc1機(jī)床的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)

14、剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差1機(jī)床的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差 機(jī)床的總變形是隨著切削力作用點(diǎn)（機(jī)床的總變形是隨著切削力作用點(diǎn)（x）的變化的）的變化的 在在x0和和xL的情況下，工件變形較大的情況下，工件變形較大 在在 時(shí)，機(jī)床變形最小時(shí)，機(jī)床變形最小 變形大的地方，從工件上切去的金屬層薄，變形變形大的地方，從工件上切去的金屬層薄，變

15、形小的地方，切除的金屬層厚小的地方，切除的金屬層厚 所以，機(jī)床受力變形而使得加工出來(lái)的工件呈兩所以，機(jī)床受力變形而使得加工出來(lái)的工件呈兩端粗，中間細(xì)的馬鞍型。端粗，中間細(xì)的馬鞍型。Lkkkxwztjwz)(計(jì)算結(jié)果說(shuō)明1機(jī)床的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差工件加工結(jié)果1機(jī)床的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤

16、差2工件的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差2工件的變形 在兩頂尖裝夾剛性差的細(xì)長(zhǎng)軸在兩頂尖裝夾剛性差的細(xì)長(zhǎng)軸，假設(shè)不考慮機(jī)，假設(shè)不考慮機(jī)床刀具變形，即可由公式得出：床刀具變形，即可由公式得出： 當(dāng)當(dāng)x0或或xL時(shí)，變形最小，為時(shí)，變形最小，為0 當(dāng)當(dāng)xL/2時(shí)，工件剛度最小，變形最大時(shí)，工件剛度最小，變形最大 加工結(jié)果：加工結(jié)果：工件呈鼓形工件呈鼓形LxxLEIFyyg22)(3工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)

17、加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差3工藝系統(tǒng)的變形EILxxLKLxKLxLKyyFKEILxxLKLxkLxLkFyyydjwzijgkydjwztjygjc3)(111311122222222工藝系統(tǒng)的剛度：工藝系統(tǒng)的剛度：工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差3工藝系統(tǒng)的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引

18、起的工件形狀誤差（一）切削力作用點(diǎn)位置變化引起的工件形狀誤差3工藝系統(tǒng)的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差 假設(shè)條件假設(shè)條件： 車(chē)床加工短軸，工藝系統(tǒng)的剛度變化不車(chē)床加工短軸，工藝系統(tǒng)的剛度變化不大，（近似常量）大，（近似常量） 毛坯形狀誤差較大或者材料硬度很不均毛坯形狀誤差較大或者材料硬度很不均勻，工件加工時(shí)切削力的大小就會(huì)有較勻，工件加工時(shí)切削力的大小就會(huì)有較大的變化，從而引起工件的加工誤差大的變化，從而引起工件的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精

19、度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差 以橢圓截面車(chē)削為例說(shuō)明ap11ap22毛坯外形工件外形由于工藝系統(tǒng)受力變形，使毛坯誤差部分反映到工件上，此種現(xiàn)象稱為“誤差復(fù)誤差復(fù)映映”.工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響xtpxtpxtpxtpkaAkFykaAkFy22112121ppmaa21yygmg1xtkAmxtppxt

20、gkAaakAyy)(2121工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差mxtkA1111,mnnnnxtnnkA211,121nz 可見(jiàn)：n，則：；kxt，則：工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差 1、增加走刀次數(shù)可大大減小工件的復(fù)映誤差、增加走刀次數(shù)可大大減小工件的復(fù)映誤差 2、當(dāng)工件毛坯有形狀誤差（如圓度、圓柱度、當(dāng)工件毛坯有形狀誤差（如圓度、圓柱度、直線度等）

21、或者相互位置誤差（如偏心、徑向直線度等）或者相互位置誤差（如偏心、徑向跳動(dòng)等）時(shí)，加工后仍然會(huì)有同類的加工誤差跳動(dòng)等）時(shí)，加工后仍然會(huì)有同類的加工誤差出現(xiàn)。在成批大量生產(chǎn)中用調(diào)整法加工一批工出現(xiàn)。在成批大量生產(chǎn)中用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，如毛坯尺寸不一，則加工后，這批工件件時(shí)，如毛坯尺寸不一，則加工后，這批工件仍有尺寸不一的誤差仍有尺寸不一的誤差結(jié) 論工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（二）切削力大小變化引起的加工誤差（二）切削力大小變化引起的加工誤差結(jié) 論 3、毛坯硬度不均勻，同樣會(huì)造成加工誤差、毛坯硬度不均勻，同樣會(huì)造成加工誤差 4、在采用

22、調(diào)整法成批生產(chǎn)情況下，控制毛坯、在采用調(diào)整法成批生產(chǎn)情況下，控制毛坯材料硬度的均勻性是重要。因?yàn)榧庸み^(guò)程中走材料硬度的均勻性是重要。因?yàn)榧庸み^(guò)程中走刀次數(shù)通常已定，如果一批毛坯材料的硬度差刀次數(shù)通常已定，如果一批毛坯材料的硬度差別很大，就會(huì)使得洞見(jiàn)的尺寸分散范圍擴(kuò)大，別很大，就會(huì)使得洞見(jiàn)的尺寸分散范圍擴(kuò)大，甚至超差甚至超差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差套筒夾緊變形誤差及采用開(kāi)口過(guò)渡環(huán)工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（三）夾

23、緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（三）夾緊力和重力引起的加工誤差（三）夾緊力和重力引起的加工誤差機(jī)床部件自重引起地橫梁變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（四）傳動(dòng)力和慣性對(duì)加工精度影響（四）傳動(dòng)力和慣性對(duì)加工精度影響 在車(chē)床或磨床類機(jī)床上加工軸類零件時(shí)，常用單爪撥盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)力在撥盤(pán)的每一轉(zhuǎn)中不斷改變方向，和慣性力一樣，其在誤差敏感方向的分力有時(shí)將工件推向刀具，有時(shí)將工件拉離刀具，從而造成工件的圓度誤差。傳動(dòng)力引起的加工誤

24、差 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響三、工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響（四）傳動(dòng)力和慣性對(duì)加工精度影響（四）傳動(dòng)力和慣性對(duì)加工精度影響慣性力引起的加工誤差 在切削加工中，由于高速旋轉(zhuǎn)的零部件（包括夾具、工件和刀具）的不平衡而產(chǎn)生離心力。在每一轉(zhuǎn)中，離心力不斷改變方向，它在誤差敏感方向的分力有時(shí)將工件推向刀具，有時(shí)將工件拉離刀具，使工藝系統(tǒng)的受力變形發(fā)生變化，從而引起加工誤差。 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機(jī)床部件剛度四、機(jī)床部件剛度（一）機(jī)床部件剛度測(cè)定一）機(jī)床部件剛度測(cè)定 1、靜態(tài)測(cè)定法、靜態(tài)測(cè)定法 機(jī)床不工作狀態(tài)下，模擬切削時(shí)受力情況，機(jī)床不工作狀態(tài)下，模擬切削時(shí)受力情況

25、，對(duì)機(jī)床施加靜載荷，測(cè)出機(jī)床各部件在不同對(duì)機(jī)床施加靜載荷，測(cè)出機(jī)床各部件在不同靜載荷下的變形，就可以作出各部件的剛度靜載荷下的變形，就可以作出各部件的剛度特性曲線并計(jì)算出剛度特性曲線并計(jì)算出剛度 2、工作狀態(tài)測(cè)定法、工作狀態(tài)測(cè)定法 依據(jù)誤差復(fù)映規(guī)律，進(jìn)行計(jì)算依據(jù)誤差復(fù)映規(guī)律，進(jìn)行計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機(jī)床部件剛度四、機(jī)床部件剛度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機(jī)床部件剛度四、機(jī)床部件剛度 1、變形與作用力不是線性關(guān)系，反映刀、變形與作用力不是線性關(guān)系，反映刀架變形不純粹是彈性變形架變形不純粹是彈性變形 2、加載與卸載曲線不重合，說(shuō)明有能量、加載與卸載曲線不重合，說(shuō)明有能量損失損失克服部件內(nèi)零

26、件件摩擦和接觸克服部件內(nèi)零件件摩擦和接觸塑性變形所做的功塑性變形所做的功 3、卸載后曲線不回到原點(diǎn)，說(shuō)明有殘留、卸載后曲線不回到原點(diǎn)，說(shuō)明有殘留變形，反復(fù)加載，殘留變形逐漸接近于變形，反復(fù)加載，殘留變形逐漸接近于0 4、部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)小于估算剛度、部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)小于估算剛度說(shuō) 明工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機(jī)床部件剛度四、機(jī)床部件剛度（二）影響機(jī)床部件剛度的因素（二）影響機(jī)床部件剛度的因素 零件表面總是存在著宏觀和微觀的形狀誤差，連接表面之間的實(shí)際接觸面積小于名義接觸面積。在外力作用下，這些接觸處將產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力而引起接觸變形。既有彈性變形，也有局部的塑性變形。1.連接表面的接觸變形工藝

27、系統(tǒng)剛度及受力變形四、機(jī)床部件剛度四、機(jī)床部件剛度（二）影響機(jī)床部件剛度的因素（二）影響機(jī)床部件剛度的因素連接表面間的接觸變形 零件接觸面在外力作用下抵抗接觸變形的能力稱為接觸剛度。影響接觸剛度的主要因素是接觸表面的粗糙度、表面形狀誤差、材料的硬度等。 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形四、機(jī)床部件剛度四、機(jī)床部件剛度（二）影響機(jī)床部件剛度的因素（二）影響機(jī)床部件剛度的因素薄弱零件變形示意圖 如果部件中有某些剛度很低的零件時(shí)，受力后這些低剛度零件會(huì)產(chǎn)生很大的變形，使整個(gè)部件的剛度降低。如圖所示，由于床鞍部件中的楔鐵細(xì)長(zhǎng)、剛性差，不易加工平直，加上使用接觸不良，在外力作用下，就會(huì)產(chǎn)生很大變形，使部件剛度大大

28、降低。2.部件中薄弱零件的影響工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（二）減小載荷及其變化（二）減小載荷及其變化 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度1.提高工件的剛度增加支承提高工件的剛度a）采用中心架 b）采用跟刀架工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度2.提高機(jī)床部件的剛度采用輔助支承提高機(jī)床部件的剛度工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加

29、工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度3.提高接觸剛度 一般部件的剛度都是接觸剛度低于實(shí)體零件的剛度，所以提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。 常用的提高接觸剛度方法：（1 1）提高機(jī)床部件中零件間接合表面的質(zhì)量）提高機(jī)床部件中零件間接合表面的質(zhì)量（2 2）給機(jī)床部件以預(yù)加載荷）給機(jī)床部件以預(yù)加載荷（3 3）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小表面粗）提高工件定位基準(zhǔn)面的精度和減小表面粗糙度值糙度值工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度4.合理裝夾工件，減小夾緊變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減

30、少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度4.合理裝夾工件，減小夾緊變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響措施（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度（一）提高工藝系統(tǒng)的剛度5.采用補(bǔ)償或轉(zhuǎn)移變形的方法變形補(bǔ)償法工藝系統(tǒng)剛度及受力變形五、五、減少工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響措施（二）減小載荷及其變化（二）減小載荷及其變化 適當(dāng)?shù)墓に嚧胧哼x擇合理的刀具幾何參數(shù)和切削用量，以減小切削力，就可以減少受力變形 毛坯分組，使得一次調(diào)整中加工的毛坯余量比較均勻，就能減小切削力的變化，減小復(fù)映誤差工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形六、

31、工件殘余應(yīng)力引起的變形（一）毛坯制造和熱處理過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。（一）毛坯制造和熱處理過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。 在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過(guò)程中，由于各部分冷熱在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過(guò)程中，由于各部分冷熱收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變的體積變化，是毛坯內(nèi)部產(chǎn)生收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變的體積變化，是毛坯內(nèi)部產(chǎn)生了相當(dāng)大的殘余應(yīng)力，毛坯的結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，各部分的厚度愈了相當(dāng)大的殘余應(yīng)力，毛坯的結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，各部分的厚度愈不均勻，散熱的條件相差愈大，則在毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)不均勻，散熱的條件相差愈大，則在毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也愈大。力也愈大。 具有殘余應(yīng)力的毛坯由于殘余應(yīng)力暫時(shí)處于相對(duì)平衡的具有殘余應(yīng)力的

32、毛坯由于殘余應(yīng)力暫時(shí)處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)還看不出什么變化。當(dāng)加工時(shí)某些表面被狀態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)還看不出什么變化。當(dāng)加工時(shí)某些表面被切去一層金屬后，就打破了這種平衡，殘余應(yīng)力將重新分布，切去一層金屬后，就打破了這種平衡，殘余應(yīng)力將重新分布，零件就明顯地出現(xiàn)了變形。零件就明顯地出現(xiàn)了變形。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形鑄件的殘余應(yīng)力及加工后的變形鑄件的殘余應(yīng)力及加工后的變形工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形（二）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力。（二）冷校直帶來(lái)的殘余應(yīng)力。 彎曲的工件（原來(lái)無(wú)殘余應(yīng)力）要校直，必須使工

33、彎曲的工件（原來(lái)無(wú)殘余應(yīng)力）要校直，必須使工件產(chǎn)生反向彎曲，并使工件產(chǎn)生一定的塑性變形。件產(chǎn)生反向彎曲，并使工件產(chǎn)生一定的塑性變形。 當(dāng)工件外層應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度，其內(nèi)層應(yīng)力還未超當(dāng)工件外層應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度，其內(nèi)層應(yīng)力還未超過(guò)彈性極限。過(guò)彈性極限。 去除外力后，由于下部外層已產(chǎn)生拉伸的塑性變形，去除外力后，由于下部外層已產(chǎn)生拉伸的塑性變形，故里層的彈性恢復(fù)受到阻礙。結(jié)果上部外層產(chǎn)生殘余拉故里層的彈性恢復(fù)受到阻礙。結(jié)果上部外層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，上部里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力；下部外層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，上部里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力；下部外層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，下部里層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。應(yīng)力，下部里層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。 冷校直

34、后雖然彎曲減小了，但內(nèi)部組織處于不穩(wěn)定冷校直后雖然彎曲減小了，但內(nèi)部組織處于不穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)。 工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形冷校直引起的殘余應(yīng)力冷校直引起的殘余應(yīng)力工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形（三）切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力（三）切削加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力 切削過(guò)程中產(chǎn)生的力和熱，被加工工件表面層產(chǎn)切削過(guò)程中產(chǎn)生的力和熱，被加工工件表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。生殘余應(yīng)力。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形減少殘余應(yīng)力可采取的措施：減少殘余應(yīng)力可采取的措施： 1 1）增加消除內(nèi)應(yīng)力

35、的熱處理工序）增加消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序 如：對(duì)焊接、鍛、鑄件進(jìn)行退火或回火；零件淬火如：對(duì)焊接、鍛、鑄件進(jìn)行退火或回火；零件淬火后進(jìn)行回火；對(duì)精度高的零件如床身、絲杠、箱體等進(jìn)后進(jìn)行回火；對(duì)精度高的零件如床身、絲杠、箱體等進(jìn)行實(shí)效處理。行實(shí)效處理。 2 2）合理安排工藝過(guò)程）合理安排工藝過(guò)程 如：粗、精加工分開(kāi)在不同的工序中進(jìn)行。如：粗、精加工分開(kāi)在不同的工序中進(jìn)行。 3 3）改善零件結(jié)構(gòu)，提高零件的鋼性，使壁厚均勻等。）改善零件結(jié)構(gòu)，提高零件的鋼性，使壁厚均勻等。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例1工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例1 在外圓磨床上磨削薄壁套筒，工件安在外圓磨床上磨削薄壁套筒，工件安裝在夾具上，當(dāng)磨削外圓至圖紙要求的尺寸（合格），裝在夾具上，當(dāng)磨削外圓至圖紙要求的尺寸（合格），卸下工件后發(fā)現(xiàn)工件外圓呈鞍形，試分析造成此項(xiàng)誤卸下工件后發(fā)現(xiàn)工件外圓呈鞍形，試分析造成此項(xiàng)誤差的原因。差的原因。工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例2工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例2試設(shè)計(jì)該薄壁鋁合金矩形板的裝夾方案試設(shè)計(jì)該薄壁鋁合金矩形板的裝夾方案工藝系統(tǒng)剛度及受力變形分析示例3試設(shè)計(jì)該超細(xì)長(zhǎng)變絲徑簧絲加工工藝試設(shè)計(jì)該超細(xì)長(zhǎng)變絲徑簧絲加工工藝工藝系統(tǒng)剛度及受力變形The End