【正文】 圖 473 自激振動系統(tǒng)能量關系 A B C 能量E Q E－ E＋ 0 振幅 電動機 (能源 ) 交變切削力 F(t) 振動位移X(t) 圖 472 自激振動閉環(huán)系統(tǒng) 機床振動系統(tǒng) （彈性環(huán)節(jié)） 調節(jié)系統(tǒng) （切削過程） 自激振動的特征 86 ◆ 再生機理： 切削過程 ， 由于偶然干擾 ， 使加工系統(tǒng)產生振動并在加工表面上留下振紋 。 圖 ?? 表示樣組平均值 ， R表示樣組極差 x? 圖控制限 圖： x63 點圖分析法 ◆ 工藝過程穩(wěn)定性 點子正常波動 →工藝過程穩(wěn)定；點子異常波動 →工藝過程不穩(wěn)定 圖 451 圖 xR?R 圖 UCL= CL= 0 5 10 樣組序號 15 20 LCL=0 0 5 10 樣組序號 15 20 x 圖 LCL= UCL= CL= ◆ 穩(wěn)定性判別 —— 沒有點子超出控制限 —— 大部分點子在中心線上下波動 ， 小部分點子靠近控制限 —— 點子變化沒有明顯規(guī)律性 （ 如上升 、 下降傾向， 或周期性波動 ） ? 同時滿足為穩(wěn)定 圖分析 xR?64 調整尺寸 式中 Lt —— 調整尺寸； L M—— 平均尺寸； Tt—— 調整公差 。 ? 隔離熱源 。由此可導出工藝系統(tǒng)剛度與工藝系統(tǒng)各組成部分剛度之間的關系： 工藝系統(tǒng)剛度計算 28 ◆ 機床變形引起的加工誤差 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 式中 Xjc —— 機床總變形； Fp —— 吃刀抗力； ktj —— 機床前頂尖處剛度； kwz —— 機床后頂尖處剛度； kdj —— 機床刀架剛度； L —— 工件全長； Z —— 刀尖至工件左端距離 。 14 A B 機床誤差 ◆ 影響主軸回轉精度的主要因素 內外滾道圓度誤差 、 滾動體形狀及尺寸誤差 圖 410 軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動 ★ 滑動軸承 ?鏜床（圖 411） —— 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動 圖 411 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動 ★ 滾動軸承 ?車床（圖 410） —— 軸徑不圓引起車床主軸向跳動（注意其頻率特性） ?靜壓軸承 —— 對軸承孔或軸徑圓度誤差起 均化 作用 15 機床誤差 ◆ 影響主軸回轉精度的主要因素 ★ 推力軸承 滾道端面平面度誤差及與回轉軸線的垂直度誤差 （ 圖 412） ★ 其他因素 軸承孔 、 軸徑圓度誤差；軸承孔同軸度誤差；軸肩 、 隔套 端面平面度誤差及與回轉軸線的垂直度誤差；裝配質量等 a） b） Δ≈0 Δ 圖 412 止推軸承端面誤差對主軸軸向竄動的影響 16 機床誤差 ★ 傳統(tǒng)測量方法存在問題： ◆ 主軸回轉誤差的測量 圖 413 傳統(tǒng)測量方法 a) b) 圖 414 主軸回轉誤差測量法 1 — 擺動盤 2， 4 — 傳感器 3 — 精密測球 5 — 放大器 6 — 示波器 ★ 準確測量方法 ?包含心軸、錐孔誤差在內 ?非運動狀態(tài)。 ? 誤差敏感方向一般為已加工表面過切削點的法線方向。 b）端面圓跳動 a）徑向圓跳動 c）傾角擺動 圖 47 主軸回轉誤差基本形式 主軸回轉誤差 11 機床誤差 ◆ 主軸回轉誤差對加工精度的影響 ★ 主軸徑向圓跳動對加工精度的影響（鏜孔） 考慮最簡單的情況，主軸回轉中心在 X方向上作簡諧直線運動，其頻率與主軸轉速相同，幅值為 2e。 ?定程機構誤差。 η(min) 圖 438 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 ηb 0 ηc 刀具熱變形 45 ◆ 圓柱類工件熱變形 5級絲杠累積誤差全長 ≤5μm，可見熱變形的嚴重性 10 400 1 10 ( )( )L L tmmm????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??式中 ΔL， ΔD —— 長度和直徑熱變形量； L， D —— 工件原有長度和直徑； α—— 工件材料線膨脹系數； Δt —— 溫升 。 ◆ 如毛坯余量或硬度不均 ， 引起切削力的隨機變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差；殘余應力引起的變形等 。 裂紋方向常與磨削方向垂直或呈網狀 ， 常與燒傷同時出現 圖 469 帶空氣擋板冷卻噴嘴 磨削燒傷與磨削裂紋的控制 磨削裂紋 81 表面強化工藝 ? 利用淬硬和精細研磨過的滾輪或滾珠 ， 在常溫狀態(tài)擠壓金屬表面 ， 將凸起部分下壓下 ， 凹下部分上凸 ， 修正工件表面的微觀幾何形狀 ,形成壓縮殘余應力 ， 提高耐疲勞強度 （ 圖 471） ? 利用大量快速運動珠丸打擊工件表面 , 使工件表面產生冷硬層和壓應力 ,↑疲勞強度 （ 圖 470） 噴丸強化 圖 471 滾壓加工原理圖 ? 用于強化形狀復雜或不宜用其它方法強化的工件 ， 例如板彈簧、 螺旋彈簧 、 齒輪 、 焊縫等 滾壓加工 圖 470 珠丸擠壓引起殘余應力 壓縮 拉伸 塑性變形區(qū)域 82 機械制造技術基礎 第 4章 機械加工質量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 機械加工過程中的振動 Vibrations in machining Process 83 概述 機械加工過程中振動的危害 ? 影響加工表面粗糙度，振動頻率較低時會產生波度 ? 影響生產效率 ? 加速刀具磨損，易引起崩刃 ? 影響機床、夾具的使用壽命 ? 產生噪聲污染，危害操作者健康 ? 工藝 系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀態(tài)后 ， 系統(tǒng)僅靠彈性恢復力來維持的振動稱為自由振動 。 ～ 3176。 ,κr=75176。 ◆ 隨機誤差是工藝系統(tǒng)中大量隨機因素共同作用而引起的 。 ?組成件的實體剛度 —— 受力產生拉伸、壓縮、彎曲變形；特別是薄弱件（楔條、軸套等）影響較大 ?連接表面接觸變形 —— 其大小與接觸面壓強有關 mX c p? ? ?（ 415） ?結合面間隙 ?零件表面摩擦力的影響 影響機床部件剛度因素 圖 431 接觸變形曲線 x O p p Δp x Δx 38 減小受力變形對加工精度影響措施 ?合理設計零部件結構和截面形狀 ?提高連接表面接觸剛度 （↓表面粗糙度 ， 改進接觸質量 ， 予加載荷 ） ?采用輔助支承 （ 中心架 ，跟刀架 ， 鏜桿支承等 ） 圖 433 支座零件不同安裝方法 圖 432 轉塔車床導向桿 提高工藝系統(tǒng)剛度 減小載荷及其變化 ?采用合理裝夾和加工方式 圖 428， 429， 456， 458 變形轉移 、 補償和校正 39 工件殘余應力引起的變形 圖 434 鑄件殘余應力引起變形 圖 435 冷校直引起的殘余應力 壓 拉 加載 壓 壓 拉 拉 卸載 ? 設計合理零件結構 ? 粗 、 精加工分開 ? 避免冷校直 ? 時效處理 殘余應力來源 ? 毛坯制造和熱處理產生的殘余應力 （ 圖 434） 減小殘余應力措施 ? 冷校直帶來的殘余應力 （圖 435） ?切削加工帶來的殘余應力 40 機械制造技術基礎 第 4章 機械加工質量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 工藝系統(tǒng)熱變形及其對加工精度的影響 Heat Deformation of Technological System and it’ s Effect to machining Precision 41 概述 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%。 ?試切時與正式切削時切削厚度不同造成的誤差。 例 2： 用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開線齒輪 例 1： 在數控銑床上采用球頭刀銑削復雜形面零件 (圖 46) S h 圖 46 空間曲面數控加工 8S R h? ? ?（ 43） 加工原理誤差 10 機床誤差 ? 主軸回轉誤差是指主軸實際回轉線對其理想回轉軸線的漂移。 影響加工精度的因素 原始誤差 與工藝系統(tǒng)原始狀態(tài)有關的原始誤差(幾何誤差 ) 與工藝過程有關的原始誤差 (動誤差 ) 原理誤差 定位誤差 調整誤差 刀具誤差 夾具誤差 機床誤差 工藝系統(tǒng)受力變形 （ 包括夾緊變形 ） 工藝系統(tǒng)受熱變形 刀具磨損 測量誤差 工件殘余應力引起的變形 工件相對于刀具靜止狀態(tài)下的誤差 工件相對于刀具運動狀態(tài)下的誤差 主軸回轉誤差 導軌導向誤差 傳動誤差 原始誤差 —— 原始誤差分類 圖 45 原始誤差構成 7 研究加工質量的方法 ◆ 理論方法： 運用物理學和力學原理，分析研究某一個或某幾個因素對加工精度或表面質量的影響。 ◆ 導軌導向誤差對加工精度的影響 ? 導軌水平面內的直線度誤差 ,誤差敏感方向 ,影響顯著 ? 導軌垂直面內的直線度誤差 ,誤差非敏感方向 ,影響小 ? 導軌扭曲對加工精度的影響 ,影響顯著（圖 415） ΔX 圖 415 導軌扭曲引起的加工誤差 H δ ΔR D α B X Y HRH B?? ?? ? ? ?（ 45） 機床誤差 導軌導向誤差 18 ? 導軌與主軸回轉軸線位置誤差對加工精度的影響 機床誤差 圖 416 成形運動間位置誤差對外圓和端面車