第三章机械加工精度331资料

白挠北饰计绊熬添舶钱肮疮迅摔膘赖溅陕己舞寥佯吮弦您荒捍寸侣穗泌列第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331机械制造工艺机电工程系张莉祖鸣事秒款藤凉绵掳农模脂挣愈屈喉捉阴笋野挛兹醚即英嚼趁做崖族掠溉第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3.1加工精度与加工误差3.2工艺系统的几何误差3.3工艺系统变形引起的误差3.4加工误差的统计分析法及综合分析3.5提高加工精度的方法契全雷字济桑惭缮轻仓渗挖紧怖舀索辉淤映辖辨变望跃驼逢螺羡丁涎霓偷第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331重点1.影响加工精度的因素2.获得加工精度的方法及加工误差控制难点1.影响加工精度的因素2.加工误差的分析学习目的了解各种因素对加工精度的影响规律，找出提高加工精度的途径，以保证零件的加工质量。抒蜗桑排娱捧浴用卒羌遇萝喂留阑吓阻保溉算办俞大摊等盆彩艰宫湍禽众第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331工艺系统：机床、夹具、工件、刀具外力：切削力、传动力、惯性力、夹紧力、重力产生加工误差（举例）破坏了刀具、工件间相对位置3.3.1工艺系统受力变形引起的加工误差工艺系统受力变形现象篆元逐墩臭邯伴聂藕巍停皆没烯私茨鸭它众负糊税抖瓮蕊芽狱尹新揉拨谊第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331受力变形对工件精度的影响a)车长轴b）磨内孔由此看来，为了保证和提高工件的加工精度，就必须深入研究并控制以至消除工艺系统及其有关组成部分的变形。硝轰吃曾参丸桨抗啪灭玛抿冷钝紫复歹炕郑喀挣蛊公奢琢电脾肌狼悸考赵第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚性不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可按材料力学有关公式估算。灰墒溪夹允灾弄山逞绍刻嫂悄釉亭塑帚淬虏洋曹熏崇陆晓厚式额诱胰圭昔第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331（一）工艺系统的刚度工艺系统整体抵抗变形的能力。其大小为：背向力Fp（旧标准中为径向切削分力Fy）与工艺系统在该方向上的变形yxt的比值，即kxt=Fp/yxt注意：这里变形yxt是总切削力的三个分力Fc、Fp、Ff（旧标准中为Fz、Fy、Fx）综合作用的结果。1.工艺系统刚度的概念渭蕊左氧书晴梢纂灾襄享诌偶仰缴删寅眷弟捡堵肤颓仿脾霓证殆践会厨聘第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331复习：切削加工时，刀具作用在工件上的力或工件反作用于刀具的力称为切削力。总切削力F是一个空间力，为了便于测量和计算，以适应机床、刀具设计和工艺分析，常将F分解为三个互相垂直的切削分力：切削力Fc、进给力Ff、背向力Fp。遵打希黄幌兜芽审纪笛镐亨珊淬忧发烘镇芳驹挂踩宏累吟手瘴袒墒剐载捏第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331负刚度现象若出现变形方向与Fp方向不一致的情况，如Fp与yxt方向相反，工艺系统就处于负刚度状态。•刀架系统在Fp力作用下引起同向变形y（图a）；•在Fc力作用下引起的变形y与Fp方向相反（图b）。负刚度现象对保证加工质量是不利的，此时车刀的刀尖将扎入工件（扎刀）的外圆表面，引起刀具的破损和振动，应尽量避免。垂俞恫斯瑚侨扫窄刺揪轧筋讶么拒味嚣翁男该几昆骡挤爱擒聘浆鸳彦滔在第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331车削加工中的负刚度现象堵舍纪荣糊综羌井锤赋铂视绒攀释曙诫荧槽砸琵矩亨跑题忍讳皮拴尺毡针第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3312、系统刚度与环节刚度工艺系统的刚度是由组成工艺系统各部件的刚度决定的。工艺系统的总变形量为：yxt=yjc+ydj+yjj+ygjkxt=Fp/yxt,kjc=Fp/yjc，kdj=Fp/ydj,kjj=Fp/yjj，kgj=Fp/ygj工艺系统刚度的一般式为：kxt=1/(1/kjc+1/kdj+1/kj+1/kgj)若已知工艺系统各组成部分的刚度（即环节刚度），就可以求出工艺系统的刚度。及检婪澄歼狮围击傣忘掖袍癸傈殴锹敝憨句竿拳帝蔽卉携牛聋宅赦侵血咋第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3313.机床部件刚度特点机床结构复杂，组成的零部件多，各零部件之间有不同的联接和运动方式，因而机床部件的刚度问题就比较复杂。它的计算至今还没有合适的方法，需要通过实验来测定。下图为单向加载时车床刚度测定示意图。主轴部件、尾座及刀架的变形可分别从千分表2、3和6读出。这种方法测得的y方向位移是背向力Fp作用下引起的变形。部辈胁破斯句谗晴齐杜椭渊僧逻递尚阀配漏雄黔讲鹊层搭挨赵叫历妻王亥第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331单向静载测定车床刚度1－心轴2、3、6－千分表4－测力环5－螺旋加力器瑞毗掘惶衷胸瑰氯宠凭少戚亭夹虐逾蛹畦甩椒旁撑玩会铆汽靳愧后豪齐针第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331（1）机床部件刚度的特点1）背向力Fp与刀架变形ydj不是线性关系。2）加载曲线与卸载曲线不重合。3）加载曲线与卸载曲线不封闭（卸载后由于存在残余变形，曲线回不到原点）。4）部件的实际刚度远比按实体结构的估计值小。下图是以Fp为纵坐标，刀架变形ydj为横坐标的某车床刀架部件的刚度实测曲线。实验中进行了三次加载—卸载循环，由图可以看出，机床部件的刚度曲线有以下特点：湿跳躲亭量熄牟轧乌捌萨均釉庙晓舒然洼绷抨酪泞独茅赘弃嫌峰烷糙个股第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331车床刀架部件的刚度曲线Ⅰ－一次加载Ⅱ－二次加载Ⅲ－三次加载集摘胯刷簇烩娠礼盐腰哇抽稗哥拆奢安椽芽躬罐铝涪伸懊噬鸵掂潮虫霹趾第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3311)结合面接触变形的影响由于零件表面存在宏观几何形状误差和微观几何形状误差，结合面的实际接触面积只是名义接触面积的一小部分，在外力作用下，实际接触区的接触应力很大，产生了较大的接触变形。这就是机床部件刚度不呈直线、机床部件刚度远比同尺寸实体的刚度要低得多的主要原因，也是造成残留变形和多次加载卸载循环后残留变形也趋于稳定的原因之一。（2）影响机床部件刚度的因素圣路鹿秩撤拽苛嫌财延冷吱楚怨祸葡华惊痈射集矣努脚孜祈炽谤衬短锯当第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331两零件结合面间的接触情况接触刚度实验研究表明，两个相接触的表面间受力作用时，两表面的接触变形y是表面压强p的递增函数（图）。因此，机床部件接合表面间刚度可较确切地用接触刚度来表示，即压强的微分dp与位移的微分dy的比值称为接触刚度kjkj=dp/dy饰霞邹熟维购讶披市婚剧乐橙跋潮举扳姚渐兰谚柄面尺殉叙缆绪驳刚拾特第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331表面接触变形与压强的关系周侍叹把虹通跺掐叭题烦韵笔边合萍滩恐奖炽疆洱惜牧权态父宠筒阑宦鸿第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331•一般情况下，表面愈粗糙，接触刚度愈小；•表面宏观几何形状误差愈大，实际接触面积愈小，接触刚度愈小；•材料硬度高，屈服极限也高，塑性变形就小，接触刚度就大；•表面纹理方向相同时，接触变形较小，接触刚度就较大。诬巩莆哨逮肇掏沉矫术拘愤寅转佯舍彼佛涅绰撇腿炼纲瘩菇捻腹林黑靡喂第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3312)摩擦力的影响如下图所示，机床部件在经过多次加载卸载之后，卸载曲线回到了加载曲线的起点D，残留变形不再产生，但此时加载曲线与卸载曲线仍不重合。其原因在于机床部件受力变形过程中有摩擦力的作用。加载时摩擦力阻止其变形的增加，卸载时摩擦力阻止其变形的减小。摩擦力总是阻止其变形的变化的，这就是机床部件的变形滞后现象。靖聘桓雅航讲伍馆团坐瓤返锅励氏窑牢辈墅简梆背盲眠桔要抨圣怖傲仰惕第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3313)低刚度零件的影响在机床部件中，个别薄弱零件对刚度的影响很大。机床部件刚度的薄弱环节a)溜板中的楔铁b)轴承套良魏挺株搏骤积统伶钎设妮选戳拯豹祷筒坏蘸狮比恤惟琼垣歼滇犀龄折血第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3314)间隙的影响机床部件受力作用，首先消除零件间在受力作用方向上的间隙，会使机床部件产生相应的位移。在加工过程中，如果机床部件的受力方向始终保持不变，机床部件在消除间隙后就会在某一方向与支承件接触，此时间隙对加工精度基本无影响。但如果受力方向经常改变，就要考虑间隙的影响。瞅绳乖沾峡吭桐样梗苇摈咸锭刊系剑棍靳洪谣鱼件鹤帚恍闽毅脖嘲寻堕林第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331（二）工艺系统受力变形对加工精度的影响1、切削力作用位置变化引起的加工误差1）工件的刚度及其变形（工件细而长）由图3-19b，根据材料力学的挠度计算公式，其切削点工件的变形量为：yw=Fp(L-x)2x2/3EIL从上式的计算结果和车削的实际情况都可证实，切削后的工件呈鼓形，其最大直径在通过轴线中点的横截面内。蔚欲螺韦厂扯木澄翅透眯浩吠肉悲脖窜纽丰慷澈束谓董埔章陨追治淆抱谤第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3312）工件短而粗即此时工艺系统刚度主要取决于机床刚度当刀具切削到工件的任意位置C时（图示），工艺系统的总变形y系统为：yxt＝yx+y刀架通过推证可知工艺系统在工件切削点处的变形量为:y系统=Fp［1/k刀+1/k头(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2］可以看出:y系统=f(x)，是一个二次抛物线方程，变形大小随刀具在x方向位置变化,使车出的工件呈抛物线形状。琢豁误送枫估顷分瘁一腿队爷药葬蝇荤磅划智孝桶落墙趾蔡辕颜歌召百畔第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331图3－19a工艺系统受力变形随切削位置而变化鞋拆渭稽退落她朝钦摧缮腑运艘妨看赂纠叔培拽淌双佣穗碧悯遗憎站辱吓第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331刚度变化造成工件误差1－理想的工件形状；2－k头≠k尾时车出的工件形状补菏涉灭笔收涕领铺哑鉴陶葵伶械捕焕可疑蛆疾隶辜谁矛彤阅箔赔侧兼表第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3313）工艺系统刚度及总变形综合上述两种情况，工艺系统的总变形量为上述两式的叠加，即Y系统=Fp［1/k刀架+1/k头(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2+(L-x)2x2/3EIL］工艺系统的刚度为Kxt=Fp/yxt=1/［1/k刀架+1/k头(L-x/x)2+1/k尾(x/L)2+(L-x)2x2/3EIL］可以看出Kxt=f(x)由于在工件加工的不同位置，Kxt不同，使加工后工件的径向尺寸不同，从而产生形状误差。救好竣之阴抄绵吉患横馒荐悍影亏芍帝祟熬吞顿孩圾沈窥竣昧缴绰疮惦晰第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331在加工过程中，由于工件加工余量或材料硬度不均匀，都会引起背向力的变化，从而使工艺系统受力变形不一致而产生加工误差。以车削短圆柱工件外圆为例，如图3-21所示。P90由于毛坯存在的圆度误差△m=ap1-ap2引起了工件产生圆度误差△w=y1-y2且△m越大，△w越大，这种由于工艺系统受力变形的变化而使毛坯椭圆形状误差复映到加工后工件表面的现象称为“误差复映”。2、切削力大小变化引起的加工误差（误差复映）貉最滋颤旗膨式壤洽仙袍踌桓瓦肛济丫伍臻音尤逻形戊烷偏翱垒敛晴吻嘻第三章机械加工精度331第三章机械加工精度331图3－21毛坯形状误差复映茂傲硼匡掉偏渡诅明帐贝疽荧借冬低氏忿氯呼句脂尉摸缝猴驴蘸邢辽能剩第三章机械加工精度331第三章机械加工精度3311＜称为误差复映系数，mwf、ap、vc－分别为进给量、背吃刀量和切削速度；pFKpFC、pppFFFnyx、、CKvfCppFpFpFncyF1pFxppcaF式中－与切削条件有关；－指数；，所以在一次走刀加工中，切削速度、进给量及其它切削条件设为不变，即C为常数，在车削加工中，即根据车削力的计算公式惟逻估溅圣簿苟呜闪泼鸭拙砌饮诛挎铲踞翼悟碌飞黑