【正文】 統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動(dòng)力等的作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對(duì)位置，使工件的加工精度下降。 三、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 （一）基本概念 圖 512 a)車長軸 b)磨內(nèi)孔 (二 ) 工藝系統(tǒng)剛度 垂直作用于工件加工表面的 徑向切削分力 Fp 與工藝系統(tǒng)在該方向上的變形 y （讓刀距離） 的比值，稱為工藝系統(tǒng)剛度 k系 （ N/mm）。 k系 = Fp / y fCP FFF yyyy ???式中 工件夾具刀具機(jī)床系 yyyyy ???? 工件夾具刀具機(jī)床系 kkkkk11111 ???? 工藝系統(tǒng)在某一位置受力作用產(chǎn)生的變形量等于工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié) 在此位置 受該力作用產(chǎn)生的變形量的代數(shù)和，即 工藝系統(tǒng)剛度主要取決于薄弱環(huán)節(jié)的剛度。 工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)剛度的倒數(shù)之和，即 (二 ) 工藝系統(tǒng)剛度 ? 工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算 (二 ) 工藝系統(tǒng)剛度 ? 機(jī)床剛度的測定 工藝系統(tǒng)的變形 )21 尾座主軸刀架系 （ yyyy ???由剛度定義 ???????? ???尾座主軸刀架系 kFkFkFkF PPPP2221尾座主軸刀架機(jī)床 kkkk 414111 ??? 機(jī)床剛度取決于其組成部件的剛度，并主要取決于薄弱部件的剛度，提高機(jī)床剛度要從提高弱剛度部件的剛度入手。 靜測定法 (二 ) 工藝系統(tǒng)剛度 1）變形與載荷 不成線性關(guān)系； 2）加載曲線和卸載 曲線不重合，卸 載曲線滯后于加 載曲線； 3）有殘余變形， 反復(fù)加載卸載后 殘余變形 →0 ； 4）部件實(shí)測剛度遠(yuǎn)比按實(shí)體結(jié)構(gòu)估算值小。 圖中第一次加載時(shí)刀架的平均剛度值約為 103 N/mm，相當(dāng)于一個(gè) 30mm 30mm 200mm 的鑄鐵懸臂梁的剛度，比刀架實(shí)體結(jié)構(gòu)尺寸要小的多。 車床刀架部件剛度曲線 ? 機(jī)床部件剛度的測定 工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛性不足而引起的變形對(duì)加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。如 車削細(xì)長軸時(shí)，因工件剛度較低，使工件產(chǎn)生腰鼓形的形狀誤差。 (三 ) 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 外圓車刀在加工表面法線（ y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計(jì)。 鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對(duì)孔加工精度就有很大影響，加工出的孔呈現(xiàn)錐形。 車削外圓時(shí)，表現(xiàn)為主軸和尾架（雙頂尖）剛性低，因此加工出的零件呈現(xiàn)馬鞍形（雙曲線形）的形狀誤差。 4．切削力變化引起的加工誤差 ap1 y1 a p2 y 2 毛坯外形 工件外形 ?誤差復(fù)映現(xiàn)象 ?誤差復(fù)映系數(shù) )(21212121ppPPpp aakFFaayy?????????系待加工面已加工面?系系 kCaakaaCpppp ????)()(2121? ε 與 k系 成反比；這表明工藝系統(tǒng)剛度愈大，誤差復(fù)映系數(shù)愈小，加工后復(fù)映到工件上的誤差值就愈小。 尺寸誤差和形狀誤差都存在復(fù)映現(xiàn)象。 工件毛坯存在圓度誤差，使車削時(shí)刀具的切削深度隨之變化，切削分力 Fy也隨切削深度的變化由最大變到最小，工藝系統(tǒng)將產(chǎn)生由 y1變到 y2的變形，刀尖相對(duì)于工件產(chǎn)生 y1到 y2的位移，形成了被加工表面的圓度誤差。即待加工表面上有什么樣的誤差，加工表面上必然也有同樣性質(zhì)的誤差，這種現(xiàn)象稱為誤差復(fù)映。引起的加工誤差成為“復(fù)映誤差”。 ap1 y1 a p2 y 2 毛坯外形 工件外形 誤差復(fù)映現(xiàn)象 1．加工過程中由于工藝系統(tǒng)剛度發(fā)生變化引起的誤差 （二）工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 ? ? lxyyyyyyy x 主軸尾座主軸刀架刀架系 ??????lxlFFP??主軸 lxFP?尾座 ????????????????????? ????? 22 111lxklxlkkFyyy Px尾座主軸刀架刀架系機(jī)床剛度較低 ? ? ? y min 尾座 主軸 刀架 系 k k F k F ? ? max 尾座 刀架 系 k F k F y p p p p 尾座主軸尾座系系 kkFkFyy PP?????? m inm ax由于工藝系統(tǒng)剛度隨刀架位置變化產(chǎn)生的加工誤差 1．加工過程中由于工藝系統(tǒng)剛度發(fā)生變化引起的誤差 ◆ 工件變形引起的加工誤差 ? ?lxxlEJFy P 223???工1．加工過程中由于工藝系統(tǒng)剛度發(fā)生變化引起的誤差 ? ?lJExxllxklxlkkyFk P????????????????? ????311112222尾座主軸刀架系系 工藝系統(tǒng)剛度在工件全長上的差別越大，則工件在軸截面內(nèi)的幾何形狀誤差也越大。 切削過程中，切削力作用點(diǎn)的不斷變化會(huì)使工藝系統(tǒng)剛度發(fā)生瞬時(shí)變化，這可能使得被加工工件產(chǎn)生形狀誤差。 在車床上加工短而粗的光軸，工件剛度較大，工藝系統(tǒng)的變形主要取決于機(jī)床頭架、尾座 (包括頂尖 )和刀架的變形。工藝系統(tǒng)在靠近工件兩端處。頭架和尾座剛度較小，變形較大，被推離刀具，切去的金屬層較少；刀具移動(dòng)到工件中間部分，粗短工件剛度較大，變形較小，產(chǎn)生的讓刀量小，切去金屬層較厚。工件加工完成后，呈兩端粗、中間細(xì)的鞍形 (圓柱度誤差 )。 在兩頂尖之間車削細(xì)長軸時(shí)，工件剛度很小，細(xì)長軸是工藝系統(tǒng)中剛度最薄弱環(huán)節(jié)。切削時(shí)，隨著切削力作用點(diǎn)的變化工件的剛度也不斷發(fā)生變化。車刀處于中間位置時(shí)，工件發(fā)生彎曲現(xiàn)象，軸心線產(chǎn)生變形。當(dāng)切削力的作用點(diǎn)靠近兩端支撐點(diǎn)時(shí)，支撐剛度相對(duì)較大，變形小，切去的金屬層較厚；當(dāng)切削力作用點(diǎn)處于工件中間位置時(shí)，系統(tǒng) (工件 )剛度較小，變形大，產(chǎn)生的讓刀量較大，切去的金屬層較薄，在工件中點(diǎn)變形量最大，“讓刀現(xiàn)象”最嚴(yán)重，使工件中部切削量小于兩端，使工件呈腰鼓形 (圓柱度誤差 )。 （三） 減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑 (1) 設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備時(shí)應(yīng)切實(shí)保證關(guān)鍵零部件的剛度 在機(jī)床和夾具中應(yīng)保證支承件（如床身、立柱、橫梁、夾具體等）、主軸部件和傳動(dòng)件有足夠的剛度。 (2) 提高接觸剛度 提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。減少組成件數(shù)，提高接觸面的表面質(zhì)量，均可減少接觸變形，提高接觸剛度。 提高工藝系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度，能取得事半功倍的效果。 1. 提高工藝系統(tǒng)剛度 2．減小切削力及其變化 (3) 采用合理的裝夾方式和加工方法 提高工件的裝夾剛度，應(yīng)從定位和夾緊兩個(gè)方面采取措施。 四、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差 在精密加工和大件加工中 ， 工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約 40～ 70%。 熱平衡 —— 單位時(shí)間內(nèi) ， 系統(tǒng)傳入的熱量與傳出的熱量相等時(shí) ， 工藝系統(tǒng)達(dá)到熱平衡狀態(tài) ， 此時(shí) 系統(tǒng)各部分溫度保持一相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值 ， 工藝系統(tǒng)熱變形趨于相對(duì)穩(wěn)定 。 （ 一 ） 工藝系統(tǒng)熱 熱源 工藝系統(tǒng)熱源 工藝系統(tǒng)熱平衡 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 能量損耗 ◆ 圓柱類工件熱變形（車削或磨削 —— 均勻受熱 ) 5級(jí)絲杠螺距累積誤差在 400mm長度上 ≤5μm 對(duì)加工精度的影響 (二 ) 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 切削熱 、輻射熱（精密零件） ◆ 工件產(chǎn)生熱變形的熱源 例：磨削長 400mm絲杠 ， 加工過程溫升 1℃ ， 熱伸長量為： ???? aLL=1054001 mm = mm ? 長度： ? 直徑： ◆ 磨削薄片類工件時(shí)產(chǎn)生平面度誤差 平面加工熱變形 υ/ 4 υ L H 此值已大于精密導(dǎo)軌直線度要求 例 ： 高 600mm， 長 2023mm的床身 ， 若上表面溫升為 3℃ ， 則變形量為： 對(duì)加工精度的影響 (二 ) 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 HaLf82 ???? ?? 842 LtgLf ??HaL ?? ?? ? 熱源 切削熱 ? 體積小 ， 熱容量小 ， 達(dá)到熱平衡時(shí)間較短 ? 溫升高 ， 變形不容忽視（ 達(dá) ～ ） ◆ 特點(diǎn) 粗加工時(shí) ， 刀具熱變形對(duì)加工精度的影響一般可忽略不計(jì)；對(duì)于加工要求較高的零件 ， 刀具熱變形對(duì)加工精度的影響較大 ， 將使加工表面產(chǎn)生尺寸誤差或形狀誤差 。 τ(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 ξ（ μm） ξmax τb 0 τc 對(duì)加工精度的影響 (二 ) 工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 ? 熱源 摩擦熱 、 傳動(dòng)熱和外界熱源傳入的熱量 ? 體積大 ， 熱容量大 ， 溫升不高 ， 達(dá)到熱平衡時(shí)間長 ? 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 溫度場和變形不均勻 ， 對(duì)加工精度影響顯著 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 / h