工艺系统刚度对加工精度的影响
机械工艺学简答题
1 为什么要求重要表面加工余量均匀？答案：加工余量均匀→背吃刀量ap一致→切削力F均匀→变形y均匀→加工质量稳定。
2 试述粗基准和精基准的选择原则？答案：选择粗基准要求：1 各面都有足够的加工余量；2 重要表面余量均匀；3 加工面与非加工面的相互位置精度。
选择精基准要求：1 基准重合；2 基准统一；3 自为基准；4 互为基准。
3 何谓可变费用与不可变费用，怎样比较工艺方案的经济性？答案：可变费用是指随产量而变的费用；反之不随产量而变的费用称不变费用；当工艺方案中多数工序不同时用全年工艺成本和投资回收期的长短比较，只有少数工序不同时用单件工艺成本比较。
4 何谓单件时间，举例说明减少基本时间的工艺措施？答案：完成一个零件一个工序所用的时间称单件时间。
减少基本时间的措施有：提高切削用量；减少切削长度；合并工步与走刀；多件加工等。
5 机械制造中何谓封闭环？如何确定加工尺寸链的封闭环？答案：在加工、检测和装配中，最后得到或间接形成的尺寸称封闭环。
只有定位基准和加工顺序确定之后才能确定封闭环。
6 深孔加工的方式有哪些？分别适用于什么情况？答案：有3种形式：1 工件旋转，刀具不旋转只作进给运动，用于车床； 2 工件不动，刀具边旋转、边进给，用于钻床和大型工件的加工； 3 工件旋转、刀具反向旋转并作进给，用于深孔钻镗床。
7 何谓毛坯误差复映规律？如何利用误差复映规律来测试机床刚度？如何减少毛坯误差对加工精度的影响？答案：毛坯误差按递减规律传给工件称误差复映规律。
测试机床刚度时可用一带三个凸出台阶的轴，分别测量三个凸台的直径，在一次走刀中切去台阶，再分别测量三点的受力和尺寸，求得3点的误差复映系数ε，根据k=C/ε，解联立方程即令可求出机床刚度。
首先尽量提高毛坯的精度，减少加工余量；增加走刀次数；提高工艺系统的刚度。
8 何谓强迫振动。
减少强迫振动的措施有哪些？答案：由外界周期干扰力所带来的振动叫强迫振动。
减少强迫振动的措施有：充分平衡运动部件；提高工艺系统的刚度；提高传动件精度；隔振、消振。
06第六讲工艺系统刚度
不考虑机床和刀具的变形，由材料力学 公式计算工件在切削点的变形量；
yg
Fy 3EI
(L x)2 x2 L
当x 0或x L时 ，yg 0; 当x L / 2时 ， 工 件 刚 度 最 小 ，形变最 大 ：
ymax
Fy L3 48EI
。
因 此 ， 加 工 后 的 工 件鼓呈形 。
14
工艺系统的总变形
具有残余应力的零件处于一种不稳定的状态。它内部的组织有 强烈的倾向要恢复到一个稳定的没有应力的状态。
即使在常温下，零件也会不断地缓慢地进行这种变化，直到残 余应力完全松弛为止。在这一过程中，零件将会翘曲变形，原有 的加工精度会逐渐丧失。
残余应力是由于金属内部相邻组织发生不均匀的体积变化而 产生的，促成这种变化的主要因素来自冷、热加工。
20 夹紧力和重力引起的加工误差
21 夹紧力和重力引起的加工误差
22 夹紧力和重力引起的加工误差
23 夹紧力和重力引起的加工误差
24 夹紧力和重力引起的加工误差
25 传动力和惯性力对加工精度的影响
1 传动力影响（ 见下页图 ） 整个工件在空间作圆锥运动：固定的后顶尖为
其锥角顶点，前顶尖带着工件在工件画出一个 圆。
图：
工艺系统刚度对加工精度的影响
刚度 受力
变形
头 架 Ktj
FA Fy ( L x) L
y tj
FA k tj
Fy K tj
L x L
尾 座 K wz
FB Fy x L
y wz
FB k wz
Fy K wz
x L
刀 架 K dj
Fy
系统K
Fy
y dj
Fy k dj
工艺系统受力变形对加工精度的影响
机械制造技术工艺系统受力变形对加工精度的影响1、工艺系统刚度及其对加工精度的影响u 在车床上加工一根细长轴时，可以看到在纵向走刀过程中切屑的厚度起了变化，越到中间，切屑层越薄，加工出来的工件出现了两头细中间粗的腰鼓形误差；u 旧车床上加工刚性很好的工件时，经过粗车一刀后，再要精车的话，有时候不但不把刀架横向进给一点，反而要把它反向退回一点，才能保证精车时切去极薄的一层以满足加工精度和表面粗糙度的要求；工艺系统受力变形对加工精度的影响由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统，在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下，会产生相应的变形(弹性变形及塑性变形)。
这种变形将破坏工艺系统间已调整好的正确位置关系，从而产生加工误差。
例如车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变形，加工后会形成腰鼓形的圆柱度误差，如图所示。
切削加工过程中，在各种外力的作用下，工艺系统的各部分就会在各受力方向产生变形。
由于在误差敏感方向上，零件的加工误差最大，所以，对于工艺系统的受力变形，主要研究在误差敏感方向上的变形量。
因此，工艺系统的刚度K xt定义为作用在工件法线方向上的切削力F y与工件在该方向上切削力作用下在法线方向变形量y xt 的比值，即：yxt xtF k y若出现变形方向与F y方向不一致的情况，如F y 与y xt 方向相反，工艺系统就处于负刚度状态。
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。
y xt =y jc +y jj +y d +y g机械加工时，机床的有关部件，夹具、刀具和工件在切削力作用下，都有不同程度的变形。
因此，工艺系统在某一处的法向总变形量是各个组成部分在该处法向变形的叠加，即：有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）根据刚度的定义，工艺系统各个组成环节的刚度为：所以，工艺系统刚度的一般计算公式为：通过工艺系统各个组成环节的刚度可求出工艺系统的总刚度。
机械加工精度的概念
机械加工精度的概念1. 加工精度与加工误差加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。
实际加工不可能做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。
2.加工经济精度由于在加工过程中有很多因素影响加工精度，所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。
任何一种加工方法，只要精心操作，细心调整，并选用合适的切削参数进行加工，都能使加工精度得到较大的提高，但这样会降低生产率，增加加工成本。
加工误差δ与加工成本C成反比关系。
某种加工方法的加工经济精度不应理解为某一个确定值，而应理解为一个范围，在这个范围内都可以说是经济的。
3. 原始误差由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。
工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
4.研究机械加工精度的方法a) 研究机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。
b) 采用滑动轴承时主轴的径向圆跳动二、工艺系统集合误差1.机床的几何误差加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。
机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
机床的磨损将使机床工作精度下降。
主轴回转误差机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。
主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。
它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。
产生主轴径向回转误差的主要原因有：主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。
影响机械加工精度的几个重要因素
（二）工艺系统刚度对加工精度的影响
1．加工过程中由于工艺系统刚度发生
变化引起的误差 图
x
y系 y刀架 yx y刀架 y主轴 y尾座 y主轴 l
lx
F主轴 Fp xl
F尾座 Fp
y系 y刀架 y 例
l
x
Fp
1 k刀 架
1 k主 轴
l
l
x
2
1 k尾
座
x l
2
2．由于切削力变化引起的误差 加工过程中，由于毛坯加工余量和工件 材质不均等因素，会引起切削力变化，使工 艺系统变形发生变化。从而产生加工误差。 误差复映现象： 图 车削一具有锥形误 差的毛坯，加工表面上必然有锥形误差；待 加工表面上有什么样的误差，加工表面上必 然也有同样性质的误差，这就是切削加工中 的误差复映现象。
例如：用三爪自定心卡盘装夹薄壁套简 镗孔时，夹紧前薄壁套筒的内外圆是圆的， 夹紧后工件呈三棱圆形；镗孔后，内孔呈圆 形；但松开三爪卡盘后，外圆弹性恢复为圆 形，所加工孔变成为三棱圆形，使镗孔孔径 产生加工误差。为减少由此引起的加工误差， 可在薄壁套筒外面套上一个开口薄壁过渡环， 使夹紧力沿工件圆周均匀分布。
通常都是通过机床完成的。工件的加工精度 在很大程度上取决于机床的精度。
机床制造误差中对工件加工精度影响较 大的误差有：主轴回转误差、导轨误差和传 动误差。
1．主轴回转误差
机床主轴是用来装夹工件或刀具，并将 运动和动力传给工件或刀具的重要零件，主 轴回转误差将直接影响被加工工件的形状精 度和位置精度。
3）第一次卸载后，刀架恢复不到第一 次加载的起点，这说明有残余变形存在，经 多次加载和卸载后，加载曲线起点才和卸载 曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零。
影响机械产品加工精度的因素
C H I N A V E N T U R EC A P I T A L42科技技术应用|TECHNOLOGY APPLICATION在机械加工过程中，有许多因素影响机械加工的精度，最终导致机械零件的质量不高。
因此，尽量减少各种不利因素对机械加工精度的影响，成为机械加工中值得思考的问题。
根据现有的制造能力和制造条件，结合实际操作经验就影响机械加工精度的因素进行分析，并提出相应的对策措施。
加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与标准几何参数偏差的高低。
实际加工不可能做得与理想零件完全一致,总会有大小不同的偏差,零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度,称为加工误差。
一般情况下，存在的偏差越小，则机械零件的加工精度就越高，反之则低。
对于机械零件加工精度的高低，我们通常是以机械零件加工误差的大小来反映的。
一、影响机械加工精度的因素1.原始误差一是加工原理误差，主要是采用了相似的成型或轮廓进行加工而产生的误差。
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生,这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。
这一加工方式虽然有原理上的误差，但是一般都可以通过简化机床结构或改变刀具形状，从而得到比较高的机械加工精度。
所以，只要其误差不超过一定的范围，这种加工方式还是可行的。
二是夹具的几何误差，是指用夹具来使机械加工零件相对于刀具，机床而言，具有正确合理的位置。
因此，夹具误差对机械加工零件的位置精度和尺寸精度都会有很大的影响。
三是定位误差，就是指用夹具上的定位元件，来确定机械加工零件在夹具中的准确位置。
如果在方向出现不相同的情况，就比较容易发生定位误差。
四是刀具几何误差，刀具误差的大小对机械零件加工精度的影响比较密切，一般都是随刀具种类的不同而不同。
五是机床误差，在机械零件加工过程中，刀具相对于机械加工零件的成型运动一般都是通过机床来实现的。
机械工艺课件--§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
实际上，不仅加工表面的法向力F 法能够引起y 法 ， 其它切向分力也能引起沿工件加工面法向的变形。
第17次课
教学课型：理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 3.工艺系统刚度曲线
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 2.工艺系统刚度对加工精度的影响
⑵切削力大小变化引起的加工误差（单一因素） ⑵切削力大小变化引起的加工误差
误差复映：指工件加工后得 到的误差与加工前的误差相似，
ap1 Δ1
毛坯外形 工件外形
但误差值较小这种现象。
椭圆形毛坯加工后的圆度误 差为：
Δg 1 k法 ( F p1 F p 2 )
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
二、各种力引起的加工误差 5.测量力
试切法加工中，测量力使测量触头与工件表面产生 接触变形，测量不准而造成加工误差。
第17次课
教学课型：理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
工艺系统刚度及其对加工精度的影响
ap—背吃刀量；
f—进给量； HB—工件的材料硬度。
第17次课
教学课型：理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 2.工艺系统刚度对加工精度的影响
⑵切削力大小变化引起的加工误差
当工件材料硬度均匀，刀具、切削条件及进给量不 变时， C Fp
加、卸载曲线不重合，其包容面积说明损失在内部摩
影响机械加工精度因素浅析
影响机械加工精度因素在机械加工过程中，往往有很多因素影响工件的最终加工质量，如何使工件的加工达到质量要求，如何减少各种因素对加工精度的影响，就成为加工前必须考虑的事情，也就是要对影响机械加工精度的因素进行分析。
一、集合误差1.机床的几何误差:加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。
机床制造误差对工件加工精度影响较大的有：主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
机床的磨损将使机床工作精度下降。
1) 主轴回转误差,机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。
2) 导轨误差,导轨是中国论文联盟整理机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。
除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也使造成导轨误差的重要因素。
导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。
3) 传动链误差,传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。
一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。
2.刀具的几何误差:刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。
采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工时，刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度；而对一般刀具(如车刀等)，其制造误差对工件加工精度无直接影响。
3.夹具的几何误差:夹具的作用时使工件相当于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的制造误差对工件的加工精度(特别是位置精度)有很大影响。
二、定位误差1.基准不重合误差:定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差，只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。
2.定位副制造不准确误差:工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。
基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。
三、工艺系统受力变形引起的误差1.基本概念:机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等的作用下，会产生相应的变形，从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置，使工件的加工精度下降。
机械工艺系统对加工精度的影响
机械工艺系统对加工精度的影响1. 引言机械工艺系统是指机械加工过程中涉及的各种工艺操作和设备，它对加工精度具有重要的影响。
机械工艺系统的合理设计和优化可以提高加工精度，而工艺系统的不当操作、设备损坏等因素则会降低加工精度。
本文将探讨机械工艺系统对加工精度的影响，并提出相关解决方案。
2. 加工精度概述2.1 定义加工精度是指机械加工过程中工件与设计要求之间的误差程度。
它反映了工件加工质量的优劣，通常用尺寸和形位公差来表示。
2.2 影响因素加工精度受许多因素的影响，包括材料性质、机床精度、刀具磨损等。
其中，机械工艺系统对加工精度的影响是至关重要的。
3. 机械工艺系统对加工精度的影响3.1 工艺参数对加工精度的影响在机械加工过程中，工艺参数的选择对加工精度具有直接影响。
例如，切削速度、进给速度和切削深度等参数的调整，会对加工过程中产生的热变形、切削力和切削温度等因素产生影响，进而影响加工精度。
3.2 工艺操作对加工精度的影响机械加工中，操作员的操作水平和技术能力对加工精度有很大影响。
不正确的操作会导致工件加工误差的增大，从而降低加工精度。
因此，培训操作员并严格执行操作规程是提高加工精度的重要措施。
3.3 设备状况对加工精度的影响机床是机械加工过程中不可或缺的设备，它的质量和状态对加工精度有直接影响。
如机床刚度不足、运动误差过大等因素都会导致加工精度下降。
因此，定期检测和维护机床是保证加工精度稳定的重要环节。
4. 提高加工精度的措施4.1 工艺系统优化通过对工艺系统的优化，可以减少加工误差的产生。
比如合理设计加工路线、选择合适的切削参数等措施，可以提高加工的稳定性和一致性，从而提高加工精度。
4.2 设备维护和改进定期维护和改进机床设备，保持其良好的工作状态，是提高加工精度的关键措施。
进行机床的润滑、调整和磨损件的更换，可以保证机床的精度和可靠性，提高加工精度。
4.3 操作员培训和管理提高操作员的技术水平和操作规范性，培训其正确的操作方法和操作要领，可以有效地提高加工精度。
工艺系统刚度产生的误差原理与分析
它外力的作用 ,也能使压移量减小到最低限度 。故
工艺系统受力压移产生的加工误差 ,主要决定于系
统本身的刚度 。
由于工艺系统是由机床 、夹具 、刀具和工件等许
多零部件组成的 ,其受力与变形 (或压移) 之间的关 系 ,与一般物体的刚度有所不同 ,主要特点是 :
(1) 接触面刚度差 。由于配合零件表面具有宏 观的形状误差和微观的粗糙度 ,因此 ,实际接触面积 只是理论接触面积的一小部分 ,真正处于接触状态 的只是个别凸峰 ,所以 ,接触表面随外力作用的增 加 ,将产生弹性和塑性变形 ,使接触面相互靠近 ,即 产生相对位移 。这就是部件刚度远比实体零件刚度
按此公式算出工件各点的位移量表明 ,工件两 头小 ,中间大 ,呈腰鼓形 。
综合以上分析 ,在一般情况下 ,工艺系统的总压 移量应为上述两种情况压移量的叠加 ,即 :
y系统
=
Fp〔k刀1架
+
1 (l k头座
l
x) 2 +
1( k尾座
x )2 l
+
(l
- x) 2 x2〕 3 EIl
则
k系统
性变形和塑性变形参加进来 。
从一个部件受力压移和每个零件变形的关系来
看 ,凡是外力能传达到的每个环节 ,都有不同程度的 变形汇总到部件或整个工艺系统的总压移中去 。因
此 ,工艺系统在受力情况下的总压移量 y系统是各组 成部分变形和位移的叠加 ,即 :
y系统 = y机床 + y夹具 + y刀具 + y工件
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机械制造工艺学名词解释简答题
生产过程:指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程。
机械加工工艺过程:指采用金属切削工具或磨具来加工工件,使之达到所要求的形状尺寸,表面粗糙度和力学物理性能,成为合格零件的生产过程。
工序:一个(或一组)工人在一个工作地点对一个(或同时几个)工件连续完成的那一部分工艺过程。
安装:如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹,则每次装夹下完成的那部分工序内容成为一个安装。
工位:在工件的一次安装中,通过分度装置,使工件相对于机床床身变换加工位置,则把每一个加工位置上的安装内装内容称为工位。
工步:加工表面,切削刀具,切削速度和进给量都不变得情况下所完成的工位内容。
走刀:切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步。
生产纲领:在计划期内,应当生产的产品产量和进度计划。
生产批量:指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。
工件装夹(安装):即定位和加紧。
工件定位:采取一定的约束措施来限制自由度,通常可用约束点群来描述,而且一个自由度只需要一个约束点来限制。
六点定位原则:采用六个按一定规则布置的约束点来限制工件的六个自由度,实现完全定位。
完全定位:限制六个自由度。
不完全定位:仅限制1~5个自由度。
过定位:工件定位时,一个自由度同时被两个或两个以上的约束点所限制,称为过定位,或重复定位,也称之为定位干涉。
欠定位:在加工时根据被加工面的尺寸,形状和位置要求,应限制的自由度未被限制,即约束点不足。
基准:可分为设计基准和工艺基准。
定位:指确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程。
机械加工精度:指零件加工后的实际几何参数,与理想几何参数的符合程度。
机械加工误差:指加工后零件的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。
误差敏感方向:对加工精度影响最大的那个方向。
试切法:通过试切——测量加工尺寸——调整刀具位置——试切的反复过程来获得距离尺寸精度调整法:在成批,大量生产中,广泛采用试切法预先调整好刀具对工件的相对位置,并在一批零件的加工过程中采用保持这种相对位置不变来获得所需要的零件尺寸。
工艺系统刚度对加工精度的影响
工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度是指在加工过程中，工件、夹具、刀具、机床等各种元素之间的相对运动所产生的变形和位移的能力。
工艺系统的刚度对加工精度有着重要的影响，它直接关系到加工件的尺寸精度、形位精度和表面质量。
因此，了解工艺系统刚度对加工精度的影响，对于提高加工质量和效率具有重要意义。
首先，工艺系统刚度对加工精度的影响主要表现在以下几个方面：1. 影响加工件的尺寸精度工艺系统的刚度越大，加工件的尺寸精度就越高。
在加工过程中，如果工件、夹具或机床出现了变形或位移，就会导致加工件的尺寸偏差。
而工艺系统刚度足够大时，可以有效地抵抗这些变形和位移，从而保证加工件的尺寸精度。
2. 影响加工件的形位精度工艺系统的刚度对加工件的形位精度也有着直接的影响。
在加工过程中，如果工件、夹具或刀具出现了微小的变形或位移，就会导致加工件的形位偏差。
而工艺系统刚度足够大时，可以有效地抵抗这些变形和位移，从而保证加工件的形位精度。
3. 影响加工件的表面质量工艺系统的刚度还会影响加工件的表面质量。
在加工过程中，如果工件、夹具或刀具出现了振动或共振现象，就会导致加工件表面出现波纹、划痕或磨损。
而工艺系统刚度足够大时，可以有效地抑制这些振动或共振现象，从而保证加工件的表面质量。
综上所述，工艺系统刚度对加工精度有着重要的影响。
为了提高加工精度，需要从以下几个方面加以改善：1. 提高工件和夹具的刚度在加工过程中，工件和夹具的刚度直接影响着加工精度。
因此，可以通过增加工件和夹具的截面积、采用高强度材料、改进夹具结构等方式来提高它们的刚度，从而减小变形和位移，提高加工精度。
2. 提高刀具和刀架的刚度刀具和刀架的刚度也对加工精度有着重要的影响。
因此，可以通过采用高强度材料、改进刀具结构、提高刀具和刀架的支撑刚度等方式来提高它们的刚度，从而减小振动和共振现象，提高加工精度。
3. 提高机床和传动系统的刚度机床和传动系统的刚度对加工精度同样有着重要的影响。
工艺系统刚度对加工精度的影响概述
工艺系统刚度对加工精度的影响概述工艺系统的刚度是指材料在受力时的抵抗变形和变化的能力。
在加工过程中，工艺系统的刚度对加工精度有着重要的影响。
工艺系统的刚度越大，加工精度越高。
下面将从材料的选择、切削力、刀具选择、机床选择等方面来具体介绍工艺系统刚度对加工精度的影响。
首先，材料的选择对工艺系统刚度有着重要的影响。
材料的刚性越大，加工过程中的变形就越小。
例如，选用高强度材料来替代低强度材料可以显著提高加工精度。
此外，合理的热处理也可以提高材料的刚度，从而提高加工精度。
其次，切削力对工艺系统刚度有着重要的影响。
切削力是加工过程中最主要的力，它直接影响材料的变形和变化。
切削力的大小与加工速度、切削深度、切削速率、刀具几何形状等因素有关。
减小切削力可以降低加工过程中的变形，提高加工精度。
刀具的选择也会对工艺系统刚度产生影响。
合适的刀具能够减小切削力，并且能够更好地控制切屑的形状和粒度。
当切削力被降低时，工艺系统的刚度也会增加，从而提高加工精度。
机床的选择也是影响工艺系统刚度的一个关键因素。
机床的刚度直接影响到材料的变形和变化。
同样，选择合适的机床能够提供更高的刚度，从而提高加工精度。
此外，工艺系统的刚度还受其他因素的影响，如加工参数的选取、刀具和工件夹持方式的选择等。
这些因素都会直接或间接地影响到工艺系统的刚度，进而影响加工精度。
总之，工艺系统的刚度对加工精度有着重要的影响。
在加工过程中，可以通过选择合适的材料、减小切削力、选择合适的刀具和机床等方式来提高工艺系统的刚度，进而提高加工精度。
此外，其他因素如加工参数的选取等也会对工艺系统刚度产生影响。
因此，在加工过程中，需要综合考虑各个因素，以保证工艺系统的刚度和加工精度达到最优。
《精密与特种加工技术》课后答案
《精密与特种加工技术》课后答案第一章1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何？答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。
由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。
精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革？答：⑴提高了材料的可加工性。
⑵改变了零件的典型工艺路线。
⑶大大缩短新产品试制周期。
⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。
⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。
3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该改如何正确处理特种加工与常规加工之间的关系？答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。
但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，常规传统工艺必然难以适应。
所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。
4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响？举例说明.答：工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。
对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。
工艺系统受力变形对加工精度的影响
机械制造技术工艺系统受力变形对加工精度的影响1、工艺系统刚度及其对加工精度的影响u 在车床上加工一根细长轴时，可以看到在纵向走刀过程中切屑的厚度起了变化，越到中间，切屑层越薄，加工出来的工件出现了两头细中间粗的腰鼓形误差；u 旧车床上加工刚性很好的工件时，经过粗车一刀后，再要精车的话，有时候不但不把刀架横向进给一点，反而要把它反向退回一点，才能保证精车时切去极薄的一层以满足加工精度和表面粗糙度的要求；工艺系统受力变形对加工精度的影响由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统，在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下，会产生相应的变形(弹性变形及塑性变形)。
这种变形将破坏工艺系统间已调整好的正确位置关系，从而产生加工误差。
例如车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变形，加工后会形成腰鼓形的圆柱度误差，如图所示。
切削加工过程中，在各种外力的作用下，工艺系统的各部分就会在各受力方向产生变形。
由于在误差敏感方向上，零件的加工误差最大，所以，对于工艺系统的受力变形，主要研究在误差敏感方向上的变形量。
因此，工艺系统的刚度K xt定义为作用在工件法线方向上的切削力F y与工件在该方向上切削力作用下在法线方向变形量y xt 的比值，即：yxt xtF k y若出现变形方向与F y方向不一致的情况，如F y 与y xt 方向相反，工艺系统就处于负刚度状态。
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。
y xt =y jc +y jj +y d +y g机械加工时，机床的有关部件，夹具、刀具和工件在切削力作用下，都有不同程度的变形。
因此，工艺系统在某一处的法向总变形量是各个组成部分在该处法向变形的叠加，即：根据刚度的定义，工艺系统各个组成环节的刚度为：所以，工艺系统刚度的一般计算公式为：通过工艺系统各个组成环节的刚度可求出工艺系统的总刚度。
对于工件和刀具，其结构较简单，可采用材料力学的相关知识近似计算。
机械制造技术基础考前复习要点总结
1.前角γo作用:它反映了前刀面的倾斜程度.γo ↑→切削刃越锋利→切削越轻快γo ↑↑→会削弱刀头的强度→崩刃。
选择:工件材料的σb、HRC↑→γo↓,反之取大值。
刀具材料：高速钢→γo ↑；硬质合金→γo↓。
粗加工: γo ↓精加工：γo↑范围：通常γo=—5°～+25°切削用量三要素对切削力的影响由大到小的顺序为ap－f－v结论：切削用量三要素对切削温度的影响由大到小的顺序为v-f—ap因此,为了有效的控制切削温度以提高刀具寿命，在机床允许的条件下，选比较大的ap和f 比选大的v更有利。
•几何参数影响：γ0↑→φ↑→ξ↓→Q↓→θ↓•γ0↑↑（大于18°-20°)→楔•角↓→散热体积↓→θ变化不大。
κr↓→aw↑ac↓→θ↓工件材料的影响σb、HB↑→Q↑→θ↑导热系数↑→Q切屑↑Q工件↑→θ↓切削温度的影响：切削温度高是刀具磨损的主要原因切削温度对工件材料强度和切削力的影响不是很明显对刀具材料的影响适当地提高切削温度，对提高硬质合金的韧性是有利的.3.边界磨损刀具磨损过程1）初期磨损阶段2）正常磨损阶段3）急剧磨损阶段三要素对寿命T的影响脆性破坏类型：1。
崩刃2。
碎断3。
剥落.裂纹破损合理选择切削用量，应该首先选择一个尽量大的背吃刀量a p,其次选择一个大的进给量f。
最后根据已确定的a p和f，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度v.切削用量三要素对基本工艺时间的影响是相同的材料切削加工性的概念及衡量指标—切削加工性是指材料被切削加工的难易程度。
不同的工件材料，加工的难易程度也不相同.改善材料切削加工性的主要途径保证加工精度的条件：斜楔的自锁条件是:斜楔的升角小于斜楔与工件，斜楔与夹具体之间的摩擦角之和. 1.夹紧装置的组成—-动力装置、中间传力机构、夹紧元件. 2.夹紧装置的基本要求（1)夹紧既不应破坏工件的定位，或产生过大的夹紧变形，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工中产生振动；(2）足够的夹紧行程,夹紧动作迅速，操纵方便、安全省力; （3)手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑夹紧的自锁性和原动力的稳定性；(4)结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便. 1.确定夹紧力作用方向的原则（1）夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好,保证工件定位准确可靠; (2）夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致,以减小夹紧力。
工艺系统的受力变形对加工精度的影响
ywz ytj
x L
机床总变形量yjc的计算公式为：
yjc＝yx＋ydj
根据力的平衡条件，主轴箱前顶尖、尾座顶 尖和刀架变形量的计算公式为：
ytj
FA ktj
Fy ktj
Lx L
ywz
FB kwz
Fy kwz
x L
ydj
Fy kdj
最后可得机床总变形量yjc的计算公式为：
y jc
Fy
1 ktj
（2）工件的变形
在车床两顶尖间车削刚性很差的细长轴时，由于 在切削力的作用下，工件的变形很大，远远超过机床 和刀具的变形，因此，工艺系统的变形主要取决于工 件的变形，机床和刀具的变形可以忽略不计。
如右图所示，当车刀处于 x位置时，工件的轴线产生变 形。根据材料力学的计算公 式，工件在切削点的变形量yw 为：
2．提高工件刚度
提高工件刚度的主要措施是缩小切削力作用点到 工件支承面之间的距离
3．合理装夹工件
对于薄壁工件或刚性较差工件，夹紧时应特别注 意选择合理的夹紧方法，否则会引起很大的加工误差。
4．合理设计系统结构
在设计机床和夹具时，应合理设计每个零部件， 防止因个别零件刚度较差而使整体刚度下降；并注 意刚度的匹配，防止有局部低刚度环节出现。
向在工件的转动中也不断改变。这样，工件在回转过程 中，由于所受外力方向不断变化，会造成加工误差。
（2）夹紧力对加工精度的影响
当加工刚性较差的工件时， 若夹紧力的作用点或方向不当， 会使工件变形，从而产
生加工误差。上图所示为加工连杆大端孔，由于夹紧 力作用点不当，引起加工后两孔中心线不平行，且中 心线与定位端面不垂直，从而造成加工误差。
CFy
f
v k yFy nFy c Fy
影响机械加工精度的主要因素分析
影响机械加工精度的主要因素分析加工精度是指零件加工后的几何参数（尺寸、几何形状和相互位置）的实际值与理想值之间的符合程度。
而实际值与理想值之间的偏离程度（即差异）则为加工误差，加工误差的大小反映了加工精度的高低。
1、影响机械加工精度的主要因素（1）工艺系统的几何误差1）加工原理误差加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似形状的刀具进行加工而产生的误差。
比如，数控机床一般只具有直线和圆弧插补功能，因而即便是加工一条平面曲线，也必须用许多很短的折线段或圆弧去逼近它，刀具连续地将这些小线段加工出来，也就得到了所需的曲线形状。
逼近的精度可由每条线段的长度来控制。
因此，在曲线或曲面的数控加工中，刀具相对于工件的成形运动是近似的。
进一步地说，数控机床在做直线或圆弧插补时，是利用平行坐标轴的小直线段来逼近理想直线或圆弧的，这里存在着加工原理误差。
但由于数控机床的脉冲当量可以使这些小直线段很短，逼近的精度很高，事实上数控加工可以达到很高的加工精度。
又如，滚齿用的齿轮滚刀有两种误差：一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓形状误差；二是由于滚刀刀齿有限，实际上加工出的齿形是一条由微小折线段组成的曲线，它与理论上的光滑渐开线有一定的差异。
这里也存在着加工原理误差。
用近似的成形运动或近似形状的刀具虽然会带来加工原理误差，但往往可以简化机床结构或刀具形状，以提高生产率。
因此，只要这种方法产生的误差不超过允许的范围，往往比准确的加工方法能获得更好的经济效益，在生产中仍然得到了广泛的应用。
2）机床误差机床误差是由机床的制造、安装误差和使用中的磨损造成的。
在机床的各类误差中，对工件加工精度影响较大的主要是主轴回转误差和导轨误差。
机床主轴是带动工件或刀具回转，产生主要切削运动的重要零件。
其回转运动精度是机床主要精度指标之一，主轴回转误差主要影响零件加工表面的几何形状精度、位置精度和表面粗糙度。
机械制造技术基础B-第四章-第三节
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
切削过程中，增大走刀次数可不断减小工件的复映误差。设 ε1、ε2、 ε3分别为第一、第二、第三次走刀时的误差复映系数， 则
g1 1m, g22g112 m, g33g2123m
总误差复映系数： 总123
加工时：变形大的地方，切除的金 属层薄；变形小的地方，切除的金属 层厚。
结论：因机床受力变形，加工后的 工件呈两端粗，中间细的马鞍形。
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
2. 工件的变形
用两顶尖车削细长轴时，不考虑机床和刀具的变形，工件在 切削点处的变形量 yB 为：
yB
FP(Lx)2x2 3EIL
k Fp y
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
二、工艺系统刚度的计算
根据 k=Fy /y 得知，工艺系统在某一处的法向总变形位移y， 是系统的各个组成环节在同一处的法向变形的叠加：
yyjcyjjydyg
则机床刚度kjc、夹具刚度kjj、刀具刚度kd和工件刚度kg 为：
kjc Fp yjc, kd Fp yd , kjj Fp yjj, kg Fp yg,
得到:
11 111
k kjc kjj kd kg
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
三、工艺系统刚度对加工精度的影响
（一）切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 以在车床两顶尖间加工光轴为例，分析力作用点位置变化对
工件形状的影响。 1. 机床的变形 假定工件短而粗，车刀悬伸长度短，
从“提高工艺系统的刚度”和“减小载荷及其变化”两方面 采取措施，来减小工艺系统的受力变形。
（一）提高工艺系统的刚度 1. 合理的结构设计
工艺系统刚度及受力变形
（一）概念
加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸 、形状及各表面相互位置等参数）与理想几何参 数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高 。反之，越低。
理想几何参数
➢表面—绝对平面、圆柱面等； ➢位置—绝对平行、垂直、同轴等； ➢尺寸—位于公差带中心。
工艺系统刚度及受力变形
一、机械加工精度
工艺系统刚度及受力变形
三、工艺系统刚度对加工精度的影响
（二）切削力大小变化引起的加工误差
结论
• 3、毛坯硬度不均匀，同样会造成加工误差
• 4、在采用调整法成批生产情况下，控制毛坯 材料硬度的均匀性是重要。因为加工过程中走 刀次数通常已定，如果一批毛坯材料的硬度差 别很大，就会使得洞见的尺寸分散范围扩大， 甚至超差
工艺系统刚度及受力变形
三、工艺系统刚度对加工精度的影响
工艺系统受力变形现象
外力：切削力、传 动力、惯性力、夹 紧力、重力
工艺系统： 机床、夹具、 工件、刀具
破坏了刀具、工 件间相对位置
产生加工误差
工艺系统刚度及受力变形
二、工艺系统刚度的概念及计算
例如车削细长轴时，工件在切削力的作用下会发生 变形，使加工出的轴出现中间粗两头细的情况。
把对加工误差影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工 表面的法线方向）称为误差敏感方向。
工艺系统刚度及受力变形
一、机械加工精度
Z ΔR
ΔR
Y
dR
D
ΔZ
ΔY
Rz
Z 2 2R
Ry Y
当主轴在Z方向存在误差△Z时，反映 到工件半径方向上的误差为△Rz
当主轴在Y方向存在误差△Y时，则此 误差将是1：1反映到工件半径方向上
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5.4.2 机床热变形对加工精度的影响
热平衡阶段
室温
初 始
3—10小时
降温 10—30小时
1、车床主轴抬高。8小时可以抬高13μm。（ CW6140）
2、刨床6小时可以抬高0.2—0.3mm (B650) 3、磨床上表面热伸长使砂轮离开工件。6小时
后0.05mm
车削一个有圆度误差的毛坯，将刀尖调整到要求的尺寸(图中虚 线圆)，在工件每一转过程中，切深发生变化，当车刀切至毛 坯椭圆长轴时为最大切深ap1，切至椭圆短轴时为最小切深ap2 ，其余在椭圆长、短轴之间切削，切深介于ap1与ap2之间。因 此，切削力Py，也随切深ap的变化而变化，由Pymax变到Pymin， 引起工艺系统中机床的相应变形为y1和y2，这样就使毛坯的圆 度误差复映到加工后的工件表面。这种现象称为“误差复映” 。
由于工件直接安装在夹具中，要求夹具体等构件具 有足够的强度和刚度，使其在承受夹紧力和切削 力作用时不易变形、不产生振动，且夹紧后不改 变工件的原有定位。
夹具的刚度对于工件加工精度的影响，比机床上某 些离开切削区较远的部件来说更为直接。一般的 专用夹具都是根据某种零件某一工序设计的，如 果刚度不足而影响精度，就必须修改或重行设计 制造。对于组合夹具，因系采用通用的标准化元 件组合而成，因此必须注意从保证足够刚度的角 度出发选择组合的方案。
热变形影响刀具和工件间的正确几何关系和运动关 系。
工艺系统的热源
工艺系统的热源可分为两大类，即内部热源和外部 热源。
内部热源
热源 外部热源
摩擦热 电动机 轴承 齿轮 丝杆 离合器 滑动导轨面 液压装置 润滑油 液压驱动油
切削热 工件Βιβλιοθήκη 刀具 切屑 切削液环境温度 气温变化 室温剧变 局部室温差 空气流动 热风冷风 地热
毛坯上的最大误差为△坯 ＝apl—ap2，工件上的最 大误差为△工＝yl—y2
设有误差复映系数： △工=ε△坯，ε 的数量级
λ-系数，一般为0.4 Cp-反映工件材料和刀具角度的系数 kxt-系统刚度
此式表示了加工后工件误差与毛坯误差之间 的比例关系，说明了“误差复映”的规律。
当一次走刀不能满足精度要求时，必须进行 第二次走刀。当加工过程分成多次走刀进 行时，每次走刀的复映系数为ε1、ε2、ε3…… ，则总的复映系数：
H
γ是比重；H是垂放尺寸。
2）水平部件：0.577L是美国科学家艾雷计算 出来的。
0.577L
(3)夹紧变形引起的误差
当工件的刚性较差时，由于加紧的方法不当 ，也会引起工件的形状误差。
例三爪卡盘夹持薄壁套： 在夹持点a处和b处的变形分别为：
P---夹紧力；R---套筒的平均半径。
4、夹具刚度对加工精度的影响
刀具热变形在一定程度上与刀具磨损互相补 偿。
5.4.4 工件的热变形对加工精度的影 响
工件的热变形有两种情况：
• 对称受热。 如车、镗、磨等加工方法 • 不对称受热。 例如平面的刨、铣、磨等工序
在均匀、连续受热的情况下(即有稳定的温度场)，工件 的热变形，可按下式计算：
△L = αL△t 毫米 式中 α--工件材料的线膨胀系数(钢α—1.17×10-5／ºC
变形
则机床变形为：
将车床头架，车 床尾架，刀架 变形代入上式 ：
（2）工件的变形
(3)工艺系统总变 形
(4)工件在顶尖上加工后的单边变形
(5)工件误差 = 2yxt
2.工件毛坯加工余量和材料硬度的变化 (误差复映规律 ) 在加工过程中，由于工件毛坯加工余量或材料硬
度的变化，引起切削力和工艺系统受力变形 的变化，因而产生工件的误差。
3、传动力、惯性力、重力和其它作 用力的变化
（1）由于惯性力和传动力引起的加工误差 例如单爪传动的拨盘装置（鸡心夹），在高速
旋转时，不平衡的质量会产生周期性的离心 力，引起主轴及工件振动。 1)工件产生的变形
2)工件在半径方向产生的加工误差
（2）机床部件和工件本身的重量引 起的加工误差
1)垂直部件：缩短值
ε= ε1×ε2×ε3×--------
结论：
（1）误差复映的本质问题是系统的刚度问题 。
余量不均-切削力变化-复映成加工误差。
（2）复映系数ε远小于1，所以在一般车削时 ，只有在粗加工时用误差复映规律估算加 工误差才有实际的意义。
（3）原始误差必须多次加工才能消除。但一 般2---3次就行。
（4）在批量生产中，对毛坯误差或前工序的 尺寸公差进行控制。
工艺系统刚度对加工精 度的影响
2020年7月11日星期六
1、受力点位置的变化(所引起工件的误差) (1)机床变形
受力状况抽象以后：
P1
A
P2 0’2
0’1 ytj
01
C yx
E ywz
L
x
02
Py
1)车床头架
2)车床尾架
3)刀架变形
车床头架，车床尾架， 刀架在x处的总变形为 ：
由相似三角形得： 从中解出： 得到头架和尾座在x处的
5.3.4 减小工艺系统受力变形和提高 工艺系统刚度的措施
1、增加机床的床身以及夹具体等支承零件本身的 静刚度。(增加截面积，大的惯性矩)
2、提高接触刚度。(提高表面粗糙度和形状精度 的要求 )
3、设置辅助支承，提高部件刚度。 4、采用合理的安装方法和加工方法。
5.4 工艺系统热变形产生的误差
5.4.1 概述
5.4.3 刀具热变形对加工精度的影响
刀具热变形的热源主要是切削热，虽然切削热大 部分遗留在切屑中，传给刀具的部分占总热量 很小的百分比。但因刀体小，热惯性小，刀具 的工作表面通常被加热到很高的温度。例如高 速钢车刀的刀刃部分温度可达700—800ºC。
一般刀具热变形量可达0.03～0.05毫米。
加工过程中，工艺系统受各种热的影响产生温度变 形，破坏了刀具与工件的正确几何关系和运动关 系，引起加工误差。在精密加工中，热变形对加 工精度具有更大影响。近年来，数控机床的发展 ，机床无人操作，工艺系统的热变形对加工精度 的影响不可能再由操作者进行调整补偿。有关热 变形问题的研究就显得更为重要。根据实验研究 的资料来看，有些加工方法因热变形引起的加工 误差，几乎占了总误差的40—70%。譬如车削加 工，因为刀具受热伸长产生的误差占了加工误差 的1／3～1／2。