【正文】 系統(tǒng)在受力時(shí)抵抗變形的能力 工藝系統(tǒng)變形 的特點(diǎn) 在加工誤差敏感方向?qū)庸ぞ扔绊懽畲? 與受力的大小往往并不呈現(xiàn)線性關(guān)系 工藝系統(tǒng)剛度 Ks： 加工誤差敏感方向 上工藝系統(tǒng)受力 Fn 與變形量（或位移量） Δn 之比 (N/mm ) nns ΔFK ?48 ② 工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響 a） 各部剛度不等時(shí)在切削力作用下產(chǎn)生的加工誤差 車外圓 可推導(dǎo)出 223B2T2Hzps1311111?????? ?????????????????????? ????LzLzEILKLzKLzKFK式中 KH 、 KT 、 KB —— 分別為床頭、尾座及刀架部件的實(shí)測(cè)平均剛度 E —— 工件材料的彈性模量 I —— 工件截面慣性矩 49 簡(jiǎn) 化 公 式 當(dāng)工件剛度很高時(shí) B2T2Hs11111KLzKLzKK????????????????BHs 111KKK??加工盤類工件時(shí) 工藝系統(tǒng)剛度隨著受力點(diǎn)在工件軸線方向上的位置不同而變化 ， 使車出的工件在各截面上直徑尺寸不同 ， 產(chǎn)生了形狀和尺寸誤差 。 誤差復(fù)映系數(shù) ε 式中 sBWppKfCΔΔFyF???CFp —— 工件材料切削條件對(duì)背向力 的影響系數(shù) f —— 進(jìn)給量 yFp —— 進(jìn)給量對(duì)背向力的影響指數(shù) 51 減少誤差復(fù)映影響的主要措施 多次走刀 n???? ?????????? 21總提高工藝系統(tǒng)剛度 52 （ 2） 提高工藝系統(tǒng)剛度的主要措施 ① 提高工件在加工時(shí)的剛度或減小其變形 合理選擇工件的加工和裝夾方式 薄壁件均勻夾緊；細(xì)長(zhǎng)件 ?用跟刀架、中心架，反向進(jìn)給切削 ② 提高刀具在加工時(shí)的剛度 改善刀具材料、結(jié)構(gòu)； 熱處理； 鉆套、鏜套； 對(duì)稱刃口抵消切削分力 ③ 提高機(jī)床及夾具的剛度 合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，剛度平衡；盡量減少零件數(shù)，提高接合面形狀精度，降低表面粗糙度值，減少接觸變形；可靠預(yù)緊 53 題 5 ：假設(shè)工件剛度極大 ， 且車床床頭剛度大于 尾座剛度 ， 試分析圖示三種加工情況 ， 各會(huì)產(chǎn)生何種形狀誤差 。 55 2. 工藝系統(tǒng)熱變形的影響與控制 熱源 內(nèi)部熱源 外部熱源 摩擦熱 （運(yùn)動(dòng)副） 轉(zhuǎn)化熱 （電動(dòng)機(jī)，動(dòng)力能耗） 加工熱 （切削熱、磨削熱） 環(huán)境溫度 （室溫、地基溫度） 輻射熱 （陽光、取暖設(shè)備、人體） （ 1） 工藝系統(tǒng)的熱源 56 （ 2）工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響 （特別是精密件、大型件的加工） 機(jī)床 破壞原有的冷態(tài)幾何精度，造成加工誤差 工件 冷卻后尺寸改變；局部受熱不均而變形 刀具 加工過程中熱伸長(zhǎng)引起加工尺寸變化 精密加工時(shí)也要考慮夾具、量具熱變形帶來的誤差 57 （ 3）控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要措施 減少熱量產(chǎn)生和傳入 正確使用刀（磨）具、切（磨）削 用量；及時(shí)刃磨或修整刃具；電機(jī) 外置、油箱外置；防曬 加強(qiáng)散熱能力 高效冷卻（噴霧冷卻、潤(rùn)滑油 冷凍降溫） 均恒溫度場(chǎng) 采用熱對(duì)稱和熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu)；恒溫間； 機(jī)床預(yù)熱 改進(jìn)設(shè)計(jì) 有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、 CAD 精密加工機(jī)床的熱變形補(bǔ)償系統(tǒng) 58 3. 工藝系統(tǒng)磨損的影響與控制 （ 1）工藝系統(tǒng)磨損對(duì)加工精度的影響 機(jī)床零部件 破壞原有成形運(yùn)動(dòng)精度造成工件的形狀 和位置誤差 夾具 帶來裝夾誤差、對(duì)刀導(dǎo)引誤差 刀具和磨具 使批生產(chǎn)工件尺寸的分散性增大 造成尺寸和形狀誤差（大零件、成形刀具加工） 量具 引起測(cè)量誤差 59 （ 2） 減少工藝系統(tǒng)磨損的主要措施 合理設(shè)計(jì)機(jī)床結(jié)構(gòu) 靜壓結(jié)構(gòu)，易損表面防護(hù) 提高零部件耐磨性 耐磨材料（合金鑄鐵、鑲鋼、貼塑） 熱處理， 合理潤(rùn)滑，及時(shí)更換已磨損件 正確使用刀具 刀具材料（陶瓷、金剛石），刀具參數(shù) 切削用量（尤其是 V）， 刃口形式（寬刃） 冷卻潤(rùn)滑 60 4. 工件殘余應(yīng)力的影響與控制 工件的殘余應(yīng)力： 當(dāng)外部載荷去除以后，仍殘存在工件 內(nèi)部的應(yīng)力 （ 1） 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生 機(jī)加力和熱 表層塑變（晶格扭曲、 拉長(zhǎng)、比容增大） 毛坯制造 冷校直 局部塑變 61 （ 2） 減少或消除殘余應(yīng)力的主要措施 合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu) 時(shí)效處理 自然時(shí)效 大件在室外擱置數(shù)天、月 小件在車間擱置數(shù)小時(shí)（粗、精加工之間） 結(jié)構(gòu)對(duì)稱，壁厚均勻，減小尺寸差 人工時(shí)效 鑄、鍛、焊件在機(jī)械加工前的退火、回火 精度穩(wěn)定性要求高的零件，淬火后進(jìn)行冰冷處理 振動(dòng)時(shí)效（激振、敲打） 減少加工塑變 減少加工熱；精度高的細(xì)長(zhǎng)工件，不得冷校直 加大余量、多次切削，熱校直 62 加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析 目的： 區(qū)分 成批生產(chǎn) 中不同性質(zhì)的加工誤差，確定 系統(tǒng)誤差 的 數(shù)值和 隨機(jī)誤差 的范圍，從而找出造成加工誤差的主要因素 以便采取相應(yīng)的措施，提高零件的加工精度。 一般情況下，調(diào)整法加工后的零件 尺寸服從正態(tài)分布。 3σ 原則 正態(tài)分布的隨機(jī)變量的分散范圍是 177。 ? R=6 ? xM x y x ? s T x 解 : 畫出尺寸分布圖 ⑤ 分析工序能力系數(shù) ? s/2= mm 軸平均尺寸偏大， ? s= mm ? R = 6 ? = mm 由 6 ? T 知 , 本序加工有足夠精密度。 若 6 ? T， 則必有廢品 雖本題 6 ? T ， 但由于 ? s 存在，仍有廢品率。 故本序加工的 廢品率： =% 從尺寸分布情況看 ， 這些廢品為可修復(fù)廢品 。 進(jìn)刀 69 2. 點(diǎn)圖分析法 （ 1）單值點(diǎn)圖 在一批零件的加工過程中，依次測(cè)量每個(gè)零件的加工尺寸，并記入以順次加工的零件號(hào)為橫坐標(biāo)、零件加工尺寸為縱坐標(biāo)的圖表中，便構(gòu)成了單值點(diǎn)圖。 70 （ 2） Rx?圖 點(diǎn)圖反映工藝過程質(zhì)量指標(biāo)分布中心（變值系統(tǒng)誤差）變化 點(diǎn)圖則反映工藝過程質(zhì)量指標(biāo)分散范圍（隨機(jī)誤差）的變化 兩個(gè)點(diǎn)圖必須聯(lián)合使用 xR??? kiixkx11RDU R ? ?? kiiRkR11RAxUC L ?? RAxLCL ??0?RL RL例： 71 保證和提高機(jī)械加工精度的主要途徑 （ 1） 減少或消除原始誤差 提高機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)精度和剛度 提高夾具的制造、安裝精度，減少裝夾誤差和對(duì)定誤差 提高工件加工時(shí)的剛度，減少受力變形 （反向切削） 減少精密件加工時(shí)的熱影響，平衡熱變形 72 （ 2）補(bǔ)償或抵消原始誤差 補(bǔ)償 —— 人為制造反向誤差 抵消 —— 移位法加工 （ 3）轉(zhuǎn)移原始誤差 將誤差轉(zhuǎn)移到不敏感方向 轉(zhuǎn)移原始誤差對(duì)加工的影響 73 （ 4）分化或均化原始誤差 分化 —— 分組加工，以利于調(diào)刀 均化 —— 研磨 74 題 7： 加工一批小軸，其直徑要求為 ，加工后尺寸接近正態(tài)分布，測(cè)量得一批工件直徑尺寸的算術(shù)平均值 ，均方根差 。 mm 18 0 ?? mm ?x mm ??可解得： 不合格品率為 % 可能原因及相應(yīng)措施： 1. 對(duì)刀不準(zhǔn) —— 需準(zhǔn)確調(diào)刀 2. 消除系統(tǒng)誤差；減少不可修復(fù)廢品 2. 工序能力差 —— 需減小 σ 改善工藝條件 .： 75 機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及其控制 由前已知： 表面 （ 微觀 ） 形貌 表面層物理機(jī)械 性能 （ 加工變質(zhì)層 ） 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度 表面波紋度 塑性變形引起的冷作硬化 切（磨）削熱引起的金相組織變化 力（熱）產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 輪廓算術(shù)平均偏差 Ra 微觀不平度 10點(diǎn)高度 Rz 直線波紋度平均波幅 Wz 圓周波紋度平均波幅 Wz 76 切削加工表面的形成過程 切削層金屬經(jīng)過第 Ⅰ 、 Ⅱ 變形區(qū)后形成了切屑，經(jīng)過第 Ⅲ變形區(qū)則形成了已加工表面。 刀具刃口鈍圓半徑 rn 后刀面磨損寬度 VB 使第 Ⅲ 區(qū)變形復(fù)雜化 在 VB 和 CD段與后刀面接觸而使 塑變加劇 ， 甚至可引起表層的非晶質(zhì)化 、 纖維化及加工硬化 。rr??? rfH ?? )0(8 εε2?? rrfH① 理論粗糙度 （ 1）切削加工表面粗糙度的成因 79 ② 積屑瘤的影響 積屑瘤對(duì)表面質(zhì)量的影響 ΔhD 過切量造成深淺、寬窄不均的犁溝，增大了表面粗糙度 積屑瘤周期性生成與脫落 碎片鑲嵌在已加工表面上，影響工件的表面質(zhì)量 高硬度積屑瘤脫落 造成刀具的粘結(jié)磨損，增大了加工表面粗糙度 80 ③ 鱗刺的影響 切削加工表面在切削速度方向產(chǎn)生的魚鱗片狀毛刺 其特點(diǎn)是晶粒與基體材料的晶粒相互交錯(cuò)