【正文】 均勻受熱 56 刀具熱變形對(duì)加工精度影響 ? 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) ? 變形曲線 m a x 1ce???? ?????????式中 ξ—— 熱伸長(zhǎng)量； ξmax —— 達(dá)到熱平衡熱伸長(zhǎng)量； τ—— 切削時(shí)間； τc —— 時(shí)間常數(shù) （ 熱伸長(zhǎng)量為熱平衡熱伸長(zhǎng)量約 63%的時(shí)間， 常取 3～ 4分鐘 ） 。 ? 長(zhǎng)度： L L t?? ? ? ??D D t?? ? ??? 直徑： 例：長(zhǎng) 400mm絲杠 ， 加工過(guò)程溫升 1℃ ， 熱伸長(zhǎng)量為： 工件熱變形對(duì)加工精度影響 工件均勻受熱 55 式中 ΔX —— 變形撓度； L， S —— 工件原有長(zhǎng)度和厚度； α—— 工件材料線膨脹系數(shù)； Δt —— 溫升 。 44 ? 夾緊力影響 a） b） 薄壁套夾緊變形 薄壁工件磨削 例： 薄壁套夾緊變形 解決： 加開(kāi)口套 又例： 薄壁工件磨削 解決： 加橡皮墊 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 夾緊力 、 重力引起的加工誤差 45 龍門銑橫梁變形 例： 龍門銑橫梁 龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移 龍門銑橫梁變形補(bǔ)償 ? 重力影響 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 解決 1： 重量轉(zhuǎn)移 解決 2： 變形補(bǔ)償 46 ? 傳動(dòng)力影響 ? 理論上不會(huì)產(chǎn)生圓度誤差（但會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差） ? 易會(huì)引起強(qiáng)迫振動(dòng) ? 解決：雙銷傳動(dòng) 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 傳動(dòng)力對(duì)加工精度的影響 z l R X Y Fp Fc Fcd F cdx υ r a） O′ O″ r0 X Y Fp A Fcd rcd=Fcd / kc O Fc Fc / kc Fp / kc b） 傳動(dòng)力和慣性力引起的加工誤差 ? 慣性力影響 ? 與傳動(dòng)力類似 ? 解決：靜動(dòng)平衡 47 車床刀架變形曲線 ΔX（ μm） 10 20 30 40 50 0 1 2 3 F（KN） 機(jī)床部件剛度 ? 非線形關(guān)系 ， 不完全是彈性變形 ? 加載和卸載曲線不重合 ，所圍面積 表示 克服摩擦和接觸塑性變形所作功 ? 存在 殘余變形 ， 反復(fù)加載卸載后殘余變形 →0 ? 機(jī)床部件剛度比按實(shí)體估算值小許多 ， 表明其 變形受多種因素影響 機(jī)床部件變形曲線 ? 刀架部件變形曲線特點(diǎn) ? 刀架部件平均剛度 ? 由于剛度曲線非線形 ， 取剛度曲線兩端點(diǎn)連線的斜率表示 —— 平均剛度 48 接觸變形曲線 x O p p Δp x Δx 機(jī)床部件剛度 式中 c, m—— 與接觸面材料、表面 狀況有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)； p —— 表面壓強(qiáng)。 ? 以上分析 僅考慮靜剛度 ， 實(shí)際上加工過(guò)程受多種因素影響 ， 例如毛坯的橢圓形及相應(yīng)切深變化 ， 使均值切削力迭加有頻率為 2倍于工件轉(zhuǎn)速的簡(jiǎn)諧激振力 ， 并使系統(tǒng)產(chǎn)生 強(qiáng)迫振動(dòng) 。 1 2 3 n? ? ? ? ?? ? ? ? ????43 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 ? 以上分析可知 ， 工件 毛坯 有 形狀誤差或相互位置誤差 時(shí) ， 加工后 會(huì)有 同類加工誤差 出現(xiàn) 。由前面公式可得： kCmg ?????? 機(jī)械加工中，誤差復(fù)映系數(shù)通常小于 1。 41 式中 —— 切削條件系數(shù) Δg —— 工件圓度誤差； Δm —— 毛坯圓度誤差； k —— 工藝系統(tǒng)剛度； ε —— 誤差復(fù)映系數(shù) 。 ? 由于工件變形，使工件加工后成鼓形 (工件剛性差 ) 工件受力變形引起的加工誤差 LxxLEIFy Pg22)(3??dkkg和40 ? 機(jī)床變形和工件變形共同引起的加工誤差 ? 工藝系統(tǒng)剛度 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 ???????? ????????EILxxLkLxkLxLkFyyy djwztjPgjc 3)(1)(1)(1 2222 ? ?EILxxLkLxkLxLkyyFkdjwztjgjcP311112222 ???????????????? ????zPFz? 根據(jù)上式 ， 測(cè)得了車床前頂尖 、 尾頂尖 、 刀架三個(gè)部件的剛度 ，以及確定了工件的材料和尺寸 ， 就可按 z 值 ， 估算車削圓軸時(shí)工藝系統(tǒng)的剛度及不同處工件半徑的變化 。由此可導(dǎo)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(guān)系： ? 工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算公式 ? 工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算說(shuō)明 ? 工件、刀具形狀簡(jiǎn)單時(shí)，其剛度可用材料力學(xué)公式計(jì)算 ? 對(duì)機(jī)床部件、夾具等，其剛度多采用實(shí)驗(yàn)方法確定 ? 計(jì)算時(shí)可適當(dāng)簡(jiǎn)化（忽略變形小的部分） 38 ? 機(jī)床變形引起的加工誤差 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 式中 yjc —— 機(jī)床總變形； Fp —— 吃刀抗力； ktj —— 機(jī)床前頂尖處剛度； kwz —— 機(jī)床后頂尖處剛度； kdj —— 機(jī)床刀架剛度； L —— 工件全長(zhǎng)； x —— 刀尖至工件左端距離 。 yFk p??? 工藝系統(tǒng)受力變形 工藝系統(tǒng)受力變形引起加工誤差 37 工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算 1 1 1 1 1jc jj d gk k k k k? ? ? ?式中 k —— 工藝系統(tǒng)剛度； kjc —— 機(jī)床剛度； kjj —— 夾具剛度； kd —— 刀具剛度； kg —— 工件剛度 。 ? 與夾具有關(guān)的影響位置誤差因素包括： ? 通常要求定位誤差和夾具制造誤差不大于工件相應(yīng)公差的 1/3。 機(jī)床誤差 機(jī)床傳動(dòng)誤差 31 ? 縮短傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度 ? 提高末端元件的制造精度與安裝精度 ? 采用降速傳動(dòng) ? 采用頻譜分析方法 ， 找出影響傳動(dòng)精度的誤差環(huán)節(jié) ? 對(duì)傳動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償 末端元件轉(zhuǎn)角誤差 傳動(dòng)鏈誤差的頻譜分析 a) ΔυΣ υn A1 A2 Ai b) ω（ 頻率 ） A（幅值） ω1 ω2 ωi ? 提高傳動(dòng)精度措施 機(jī)床誤差 32 末端元件轉(zhuǎn)角誤差 機(jī)床誤差 絲扛加工誤差補(bǔ)償裝置 1 — 工件 2 — 螺母 3 — 母絲杠 4 — 杠桿 5 — 校正尺 6 — 觸頭 7 — 校正曲線 附加位移 螺母附加轉(zhuǎn)動(dòng) 33 夾具制造誤差與磨損 L177。 28 機(jī)床誤差 ? 傳統(tǒng)測(cè)量方法存在問(wèn)題 ? 主軸回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量 傳統(tǒng)測(cè)量方法 a) b) 主軸回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量法 1 — 擺動(dòng)盤 2， 4 — 傳感器 3 — 精密測(cè)球 5 — 放大器 6 — 示波器 ? 準(zhǔn)確測(cè)量方法 ?包含心軸、錐孔誤差在內(nèi) ?非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 ?主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形 主軸系統(tǒng)的剛度，在不同方向上往往不等，受外力作用時(shí)變形不一致。 ?主軸轉(zhuǎn)速的影響 由于主軸部件質(zhì)量不平衡、機(jī)床各種隨機(jī)振動(dòng)以及回轉(zhuǎn)軸線的不穩(wěn)定隨主軸轉(zhuǎn)速增加而增加，使主軸在某個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)精度較高，超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)，誤差就較大。 23 24 25 A B 機(jī)床誤差 ? 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 內(nèi)外滾道圓度誤差 、 滾動(dòng)體形狀及尺寸誤差 軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動(dòng) ? 滑動(dòng)軸承（注意切削力的方向） ? 鏜床 —— 軸承孔不圓 引起鏜床主軸徑向跳動(dòng) 軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動(dòng) ? 滾動(dòng)軸承 ? 車床 —— 軸徑不圓 引起車床主軸向跳動(dòng)（注意其頻率特性） ? 靜壓軸承 —— 對(duì)軸承孔或軸徑圓度誤差起 均化 作用 26 機(jī)床誤差 ? 推力軸承 滾道端面平面度誤差及與回轉(zhuǎn)軸線的垂直度誤差 ?軸承間隙的影響 a） b） Δ≈0 Δ 止推軸承端面誤差對(duì)主軸軸向竄動(dòng)的影響 ? 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 軸承間隙過(guò)大，使主軸工作時(shí)油膜厚度增大．油膜承載能力降低，當(dāng)工作條件 (載荷、轉(zhuǎn)速等 )變化時(shí)，油楔厚度變化較大，主軸軸線漂移量增大。因此，無(wú)論 車削還是鏜削都能獲得一個(gè)正圓柱。 ? 思考：主軸回轉(zhuǎn)中心在X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)， 其頻率為主軸轉(zhuǎn)速兩倍， 被車外圓形狀如何 ？ ? 結(jié)論： 主軸 徑向跳動(dòng)影響加工表面的圓度誤差 e ? 主軸徑向圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響（車外圓） 21 機(jī)床誤差 ? 主軸端面圓跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響 (2~3微米 ） ? 對(duì)圓柱面加工沒(méi)有影響； ? 被加工端面不平 ， 與圓柱面不垂直 （ 如主軸回轉(zhuǎn)一周， 端面跳動(dòng)一次 ， 加工出的端面近似螺旋面 ） ； ? 加工螺紋時(shí) ， 產(chǎn)生螺距周期性誤差 。 20 徑向跳動(dòng)對(duì)車外圓精度影響 1 3 機(jī)床誤差 仍考慮最簡(jiǎn)單的情況 ， 主軸回轉(zhuǎn)中心在 X方向上作簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng) ， 其頻率與主軸轉(zhuǎn)速相同 ， 幅值為 2e。則刀尖的坐標(biāo)值為： e 徑向跳動(dòng)對(duì)鏜孔精度影響 式中 R —— 刀尖回轉(zhuǎn)半徑； υ—— 主軸轉(zhuǎn)角。 ? 為便于研究，可將主軸回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)和傾角擺動(dòng)三種基本型式。 14 調(diào)整誤差 ?測(cè)量誤差 ?試切時(shí)與正式切削時(shí)切削厚度不同造成的誤差 ?機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位移誤差 ?定程機(jī)構(gòu)誤差 ?樣件或樣板誤差 ?測(cè)量有限試件造成的誤差 ?和試切法有關(guān)的誤差 a） b） 試切法與調(diào)整法 試切法 （ 圖 a）