【正文】 類誤差的大小和方向是不規(guī)律地變化著的。 119 第三節(jié) 加工誤差的綜合分析 一、加工誤差的性質(zhì) ?系統(tǒng)性誤差 ? 連續(xù)加工一批零件時(shí)，這類誤差的大小和方向保持不變，或是按一定的規(guī)律而變化。 ? 積極控制起決定性作用的加工條件 ：在某些復(fù)雜精密零件的加工中，針對(duì)起決定作用的誤差因素進(jìn)行積極控制，使誤差在很小的變動(dòng)范圍以內(nèi)。 118 七、保證和提高加工精度的途徑 ，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，偶件自動(dòng)配制和溫度 積極控制的方法 ? 主動(dòng)測(cè)量 ：在加工中隨時(shí)測(cè)量出工件的實(shí)際尺寸 (形狀、位置精度 )，隨時(shí)給刀具以附加的補(bǔ)償量以控制刀具和工件間的相對(duì)位置。 4)在卡盤一端的工件上車出一個(gè)縮頸部分，消除由于坯料本身的彎曲而在卡盤強(qiáng)制夾持下軸心線歪斜的影響 106 七、保證和提高加工精度的途徑 ，因勢(shì)利導(dǎo)，直接消除或減少柔性工件受力變形的方法 —— 細(xì)長(zhǎng)軸 107 七、保證和提高加工精度的途徑 ，因勢(shì)利導(dǎo)，直接消除或減少柔性工件受力變形的方法 —— 薄片零件 108 七、保證和提高加工精度的途徑 ，因勢(shì)利導(dǎo)，直接消除或減少柔性工件受力變形的方法 —— 薄片零件 109 七、保證和提高加工精度的途徑 ，相反相成，抵消受力變形和傳動(dòng)誤差的方法 110 七、保證和提高加工精度的途徑 ，相反相成，抵消受力變形和傳動(dòng)誤差的方法 111 七、保證和提高加工精度的途徑 ，相反相成，抵消受力變形和傳動(dòng)誤差的方法 ? 車削外圓零件時(shí)，為減小徑向力引起的變形，采用前后雙刀架“ 對(duì)刀 ”切削，可使徑向切削力相互抵消 112 七、保證和提高加工精度的途徑 ，分別處理，分組控制定位誤差的方法 ?通過 誤差復(fù)映 規(guī)律，引起了本工序尺寸誤差和形狀誤差的擴(kuò)大 ?通過 定位誤差 的作用，引起了本工序各表面間位置誤差的擴(kuò)大 ?采用分組調(diào)整（均分誤差）的方法 113 七、保證和提高加工精度的途徑 ，撇開干擾，變形轉(zhuǎn)移和誤差轉(zhuǎn)移的方法 114 七、保證和提高加工精度的途徑 ，撇開干擾，變形轉(zhuǎn)移和誤差轉(zhuǎn)移的方法 115 七、保證和提高加工精度的途徑 ，把好最后一道關(guān)，“就地加工”達(dá)到最終精度的方法 116 七、保證和提高加工精度的途徑 ，把好最后一道關(guān)，“就地加工”達(dá)到最終精度的方法 117 七、保證和提高加工精度的途徑 ，才有鑒別，誤差平均的方法 ? 像研磨加工一樣通過表面間相對(duì)研擦和磨損而使誤差不斷減少的過程，稱之為 誤差平均 的方法； ? 常利用誤差平均的方法來制造精密零件，如：直角尺、角度規(guī)、多棱體、分度盤、標(biāo)準(zhǔn)絲杠等高精密度的量具和工具 。 100 六、內(nèi)應(yīng)力引起的變形 ? 毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 101 六、內(nèi)應(yīng)力引起的變形 ? 毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 102 六、內(nèi)應(yīng)力引起的變形 ? 冷校直帶來的內(nèi)應(yīng)力 ?絲杠之類的細(xì)長(zhǎng)軸車削后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布， 產(chǎn)生彎曲 ?校直力在校直過程中對(duì)工件產(chǎn)生 彈性變形 和 塑性變形 ?當(dāng)外力 F去除以后，彈性變形與塑性變形相互牽制形成 新的內(nèi)應(yīng)力分布 103 六、內(nèi)應(yīng)力引起的變形 ? 冷校直帶來的內(nèi)應(yīng)力 104 七、保證和提高加工精度的途徑 ，因勢(shì)利導(dǎo)，直接消除或減少柔性工件受力變形的方法 —— 細(xì)長(zhǎng)軸 1)進(jìn)給方向由卡盤指向尾座，和一般車削法的進(jìn)給方向剛好相反。 99 六、內(nèi)應(yīng)力引起的變形 ? 毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 ?在 鑄、鍛、焊、熱處理 等加工過程中， ?毛坯各部分冷熱收縮不均勻、金相組織轉(zhuǎn)變的體積變化 ?毛坯的內(nèi)應(yīng)力暫時(shí)處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，在短時(shí)期內(nèi)還看不出有什么變動(dòng)。 ?毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 ?冷校直帶來的內(nèi)應(yīng)力 ?切削（磨削）帶來的內(nèi)應(yīng)力 （后續(xù)課程討論） 內(nèi)應(yīng)力是由于金屬內(nèi)部宏觀的或微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。 總體來說，工件受熱均勻，主要影響 尺寸精度 96 ? 對(duì)于 工件受熱不均勻 情況，將產(chǎn)生 形狀誤差 機(jī)床導(dǎo)軌面的磨削例子 mm?M131W型外圓磨床導(dǎo)軌在磨削熱作用下，上下溫差可達(dá) 3℃ 在垂直面的熱變形達(dá) ?為了保證磨削精度，就不得不在走過幾個(gè)行程后 停車等待 ，讓周圍的空氣把工件表面的熱量帶走。 內(nèi)圓磨床磨短薄壁套內(nèi)孔時(shí)，雖可看作均勻受熱，但由于在 夾壓點(diǎn)處的散熱條件好 ，該處的溫升較其它部分低，故加工完畢冷卻后工件出現(xiàn) 棱圓形的圓度誤差 93 對(duì)于 工件受熱均勻 情況 L L T?? ? ?L?測(cè)得的工件溫升為 ，則熱伸長(zhǎng) （直徑上和長(zhǎng)度上 )可以按簡(jiǎn)單的物理公式計(jì)算 T?? 6012 10 / C?? 6011 10 / C??L式中： —— 工材料的熱膨脹系數(shù)，鋼材為 鑄鐵為 —— 工件在熱變形方向上的尺寸 94 對(duì)于 工件受熱均勻 情況 精加工磨削絲杠 例子： 則絲杠的伸長(zhǎng)量為： 3m 03 C 630 00 12 10 3 0. 1L m m?? ? ? ? ? ? mm，每磨一次溫度就升高約 而 6級(jí)絲杠的螺距累積誤差在全長(zhǎng)上不允許超過 由此可見熱變形的嚴(yán)重性 若絲杠長(zhǎng)度為 95 熱變形對(duì)粗精加工影響 例子： 在一臺(tái) 三工位 的組合機(jī)床上，第一個(gè)工位是 裝卸工件 ，第二個(gè)工位是 鉆 ，第三個(gè)工位是 鉸孔 ，鉆孔尺寸為 φ20mm 310 / m innr? 0. 36 /f m m r?0107 C材料為鑄鐵，鉆孔時(shí)轉(zhuǎn)速 ，進(jìn)給量 溫升達(dá) ，則工件的孔在直徑上脹大了： 鉆孔完畢后接著鉸孔，等到工件冷下來一收縮，誤差就超過了 7級(jí)精度的公差。 對(duì)于車、銑、刨、立鏜、外拉削等切削流暢、切削和刀具的摩擦較小的情況，大部分切削熱被切屑帶走，傳入工件的熱量為 10%左右 對(duì)于鉆孔，由于鉆頭橫刃的擠壓作用，切屑與排屑溝的摩擦以及散熱條件不好等原因，鉆孔是所產(chǎn)生的熱量約 50%進(jìn)入工件 磨削時(shí)，約有 84%的磨削熱傳入工件 在臥鏜鑄鐵工件時(shí)，切屑幾乎全部留在孔內(nèi)，傳給切屑的熱量又傳給了工件 四種不同的加工方式 92 ? 即使是 同一加工方式，同樣的熱量 ，由于工件受熱體積不同，引起 溫升的熱變形 也不一樣。 90 91 ? 工件在機(jī)械加工中所產(chǎn)生的熱變形，主要是由于切削熱 的作用。 ℃ ，超精密級(jí)為 177。 ? 使用 強(qiáng)制式的冷卻 ：空氣冷卻、水冷卻、循環(huán)潤(rùn)滑 5）隔離熱源可以從根本上減少機(jī)床的熱變形 ? 油池 (連同油泵、閥等 )、冷卻液箱等成為 獨(dú)立的單元從機(jī)床中移到外面以后， 機(jī)床的熱變形可顯著地下降 87 （ 1）結(jié)構(gòu)措施 6）均衡關(guān)鍵件的溫升，避免彎曲變形（ 熱補(bǔ)償法 ） 88 （ 2） 工藝 措施 1）在安裝機(jī)床的區(qū)域內(nèi)保持恒定的環(huán)境溫度 ? 均勻安排 車間內(nèi)加熱器，取暖系統(tǒng)等的位置，使熱流的方向不朝向機(jī)床，以及建立車間門斗或簾幕 ? 精密機(jī)床還不應(yīng) 受到陽光的直接照射 ，以免引起不均勻的熱變形 2）將精密機(jī)床中的坐標(biāo)鏜床、螺紋機(jī)床和齒輪機(jī)床等安裝在恒溫室中使用 ? 恒溫精度應(yīng)嚴(yán)格控制（一般精度取 177。 ? 加工精度要求很高或較高的精密機(jī)床 ? 半自動(dòng)和自動(dòng)機(jī)床 ? 床身較長(zhǎng)的機(jī)床 82 五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差 （ 1）結(jié)構(gòu)措施 1）熱對(duì)稱結(jié)構(gòu) 83 第二節(jié) 影響加工精度的因素及其分析 84 （ 1）結(jié)構(gòu)措施 2）在設(shè)計(jì)上使關(guān)鍵件的熱變形避開加工誤差的敏感方向。 4）環(huán)境傳來的熱（室溫的變化、陽光的照射、取暖裝置的影響等） 80 五、工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差 ?由于各類機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工作條件相差很大，所以引起機(jī)床熱變形的熱源和變形形式也是多種多樣的。 ? 熱變形對(duì)加工精度的影響較大，特別是 精密加工 和 大件加工 中，熱變形所引起的加工有時(shí)占到加工誤差的 40%70%。 75 3）當(dāng)工件剛度成為產(chǎn)生加工誤差的薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，縮短切削力作用點(diǎn)和支承點(diǎn)的距離也可以提高工件的剛度 76 3）當(dāng)工件剛度成為產(chǎn)生加工誤差的薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，縮短切削力作用點(diǎn)和支承點(diǎn)的距離也可以提高工件的剛度 不用后頂尖時(shí) 1 33 EIKl?工 件(當(dāng)力作用在工件自由端時(shí) )； 用后頂尖時(shí) 3110 EIKl?2 工件（當(dāng)力作用在工件中心時(shí)）。 ? 必要時(shí)還須適當(dāng)?shù)?降低轉(zhuǎn)速 ，以減少離心力的影響 73 1）提高工藝系統(tǒng)中零件間的配合表面質(zhì)量，以提高接觸剛度。 68 ? 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （ 3）其它作用力引起工藝系統(tǒng)受力變形的變化所產(chǎn)生的加工誤差 1）夾緊力引起的影響 69 ? 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （ 3）其它作用力引起工藝系統(tǒng)受力變形的變化所產(chǎn)生的加工誤差 1）由于機(jī)床部件和工件本身重量及它們?cè)谝苿?dòng)中位置的變化而引起的加工誤差 70 ? 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （ 3）其它作用力引起工藝系統(tǒng)受力變形的變化所產(chǎn)生的加工誤差 1）由于機(jī)床部件和工件本身重量及它們?cè)谝苿?dòng)中位置的變化而引起的加工誤差 71 ? 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 ?當(dāng)支承在兩個(gè)端點(diǎn) A和 B時(shí)，自重引起中間的最大變形量為： ?當(dāng)支承在離兩端的 2L/9的D和 E時(shí)，自重引起的兩端最大變形量為： 72 ? 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （ 3）其它作用力引起工藝系統(tǒng)受力變形的變化所產(chǎn)生的加工誤差 ? 除上述夾緊力和重力外， 傳動(dòng)力和慣性力 也會(huì)使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生受力變形，從而引起加工誤差 。但是在 工藝系統(tǒng)剛度低的場(chǎng)合 下 (如鏜孔時(shí)桿較細(xì)，車削時(shí)工件較細(xì)長(zhǎng)以及磨孔時(shí)磨桿較細(xì)等 )，則誤差復(fù)映的現(xiàn)象比較明顯，有時(shí)需要從實(shí)際反映的復(fù)映系數(shù)著手分析提高加工精度的途徑； ?在大批大量生產(chǎn)中，都是采用 定尺寸調(diào)整法 加工的， 即刀具在調(diào)整到一定的切深后，就一件件連續(xù)加工下去 ，不再逐次試切，逐次調(diào)整切深。 ?當(dāng)加工過程分成幾次走刀進(jìn)行時(shí)，每次走刀的復(fù)映系數(shù)為： 、 、 ，則總的復(fù)映系數(shù) 1?23??由于 總是小于 ，復(fù)映系數(shù)總是小于 1，經(jīng)過幾次走刀后， 降到很小的數(shù)值，加工誤差也就降到允許的范圍以內(nèi)。 61 ? 綜合以上兩例的分析，可以推廣到一般情況，即工藝系統(tǒng)的總位移為圖 (a)和圖 (b)的位移的迭加： 62 ? 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （ 1）由于受力點(diǎn)位置的變化而產(chǎn)生的工件形狀誤差 63 ? 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 （ 2）由于切削力變化引起的加工誤差 誤差復(fù)映規(guī)律 ? 加工偏心毛坯之后得到的工件仍然是略有偏心的。 52 2. 機(jī)床部件剛度及其特點(diǎn) ? 影響部件剛度的因素 （ 5）施力方向的影響 53 2. 機(jī)床部件剛度及其特點(diǎn) ? 影響部件剛度的因素 （ 5）施力方向的影響 ? 所以刀刃在 Y方向的實(shí)際位移，是切削分力 Fx、 Fy、Fz共同作用的結(jié)果。在 卸載 時(shí)，摩擦力又 阻止變形的減少 。 47 2. 機(jī)床部件剛度及其特點(diǎn) ? 影響部件剛度的因素 （ 1）接觸變形（零件與零件間接觸點(diǎn)的變形） 48 2. 機(jī)床部件剛度及其特點(diǎn) ? 影響部件剛度的因素 （ 1）接觸變形（零件與零件間接觸點(diǎn)的變形） ? 一般情況下， 表面愈粗糙，接觸剛度愈小 ， ? 表面宏觀幾何形狀誤差愈大，實(shí)際接觸面積愈小，接觸剛度愈小 ； ? 材料硬度高，屈服極限也高，塑性變形就小，接觸剛度就大； ? 表面紋理方向相同時(shí)， 接觸變形較小，接觸剛度就大。 42 第二節(jié) 影響加工精度的因素及其分析 四、工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響 ： ? 在車床上加工一根 細(xì)長(zhǎng)軸 時(shí)，可以看到在縱向走刀過程中切屑的厚度起了變化， 越到中間，切屑層越薄 ，加工出來的工件出現(xiàn)了 兩頭細(xì)中間粗的腰鼓形誤差 ； ? 舊車床上 加工剛性很好的工件時(shí) ，經(jīng)過粗車一刀后，再要精車的話，有時(shí)候 不但不把刀架橫向進(jìn)給一點(diǎn) ， 反而要把它反向退回一點(diǎn) ，才能保證精車時(shí)切去極薄的一層以滿足加工精度和表面粗糙度的要求 ? 無進(jìn)給磨削 43 四、工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響