工艺系统受力变形对加工精度的影响
工艺系统受力变形对加工精度的影响
间隙：载荷方向变化时有影响（如镗床、铣床） 摩擦力：载荷变动时影响较为显著。加载时，摩 擦力阻止变形增加；卸载时，摩擦力却阻止变形减少。
--
--
二、工艺系统受力变形引起的加工误差
• （一）由于切削力着力点位置变化引起 的工件形状误差
2、在两顶尖间车削细长轴 此时工艺系统的变形完全取决于工件的变形， 工件产生腰鼓形形状误差。
--
（二）由于切削力变化引起的加工误差
• 由于被加工表面的几何形状误差或材料的硬度不均匀 引起切削力变化，从而造成加工误差。
毛坯面
实际加工面
• 理想加工面
由于毛坯存在圆度误差，导致
a
切削深度变化，切削分力变化， 形成了被加工表面圆度误差，
3、机床部件刚度
• 机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄 今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用 实验方法来测定机床部件刚度。
--
--
分析实验曲线可知，机床部件刚度具有以下特点：
• （1）变形与载荷不成线性关 系；
• （2）加载曲线和卸载曲线不 重合，卸载曲线滞后于加载曲 线。两曲线线间所包容的面积 就是加载和卸载循环中所损耗 的能量，它消耗于摩擦力所作 的功和接触变形功；
常采用一些辅助装置。
• （四）合理装夹工件。
必须特别注意选择适当的夹紧方法。如三爪夹薄壁套，
薄板磨削
--
的敏感方向，因此，
工艺系统的刚度：kxt=Fy/yxt
即零件加工表面法向分力Fy与刀具在切削力（Fx、Fy、Fz的合
力）作用下，相对工件在该方向的位移yxt的比值。
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。
机械加工精度的影响因素及提高措施探讨
机械加工精度的影响因素及提高措施探讨[摘要] 零件的加工质量是保证机械产品工作性能和产品寿命的基础。
在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使刀具和工件间的正确位置发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理想的要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度和加工误差来表示。
研究的目的：就是弄清各种原始误差对加工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以获得预期的加工精度，必要时能指出进一步提高加工精度的途径。
[关键词] 加工精度加工误差提高措施1.机械加工精度的影响因素1.1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的切削刃轮廓进行加工而产生的误差,如,在车床上车削模数蜗杆，由于计算公式中的为无限不循环小数，因此只能取近似值计算，因此蜗杆的螺距必然存在误差；再如用齿轮滚刀加工渐开线齿轮，由于制造上的困难,采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;虽便于制造，却由于采用了近似的造形法或近似的切削刃轮廓,会带来加工原理误差,但往往可简化机床或刀具的结构,提高生产效率,减少刀具数量，降低成本。
因此,只要不超过规定的精度要求、在生产中仍能得到广泛的应用。
1.2机床误差机床误差可归纳为:机床主轴误差, 机床导轨误差,机床传动链误差。
（1）主轴误差主轴误差即实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量,具有三种基本形式:纯径向跳动,纯角度摆动,轴向窜动。
影响主轴回转精度的主要因素轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差,各段轴颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等，但主轴部件的制造精度是主要的，是主轴回转精度的基础。
（2）机床导轨误差导轨是确定主要部件相对位置的基准和运动的基准,各项误差直接影响被加工工件的精度。
导轨误差分为:导轨在水平面内的误差，在垂直平面内的误差,两导轨的平行度误差。
（3）机床传动链误差是指由于传动链中的传动元件存在制造误差和装配误差引起的。
使用过程中有磨损，也会产生传动链误差。
机械制造工艺学第5章机械加工精度
用。
§5.2 机械加工精度的获得方法
5.2.1 尺寸精度的获得方法
在加工中，获得尺寸精度的方法主要有下述四种：
1. 试切法——是指操作工人在每一工步或走刀前进行 对刀，然后试切出很少一部分加工表面，测量其尺寸 是否满足要求，若不满足，则再适当调整，再试切，
再测量，直到被加工尺寸达到精度要求为止，再切削
值得注意的是，不同方向的原始误差对加工误差的
影响程度是不同。当原始误差与工序尺寸方向一致时， 原始误差对加工精度影响最大。
这是分析加工精度问题时的一个重要概念。
在三角形0AA′中，有如下关系：
ΔY2＝R2－R02＝(R0＋ΔR)2－R02＝2R0ΔR＋ΔR2
刀尖在Y方向上的位移引起Leabharlann 径的加工误差为：P =πm
因π为无理数，而车床交换齿轮齿数是有限的，不可
能得到精确值，必然导致工件导程误差。这是因近似
速比的成形运动所引起的加工原理误差。
注意：采用近似加工原理，一定会产生加工误差，
但是它确保了加工的可能性，并在保证一定加工精度
的前提下，可简化加工过程，简化机床、刀具的结构， 提高生产率、降低制造成本；
(1) 机械加工精度的获得方法；
(2) 工艺系统原始误差对机械加工精度的影响及控制；
(3) 加工过程中工艺系统原始误差对机械加工精度的影
响及控制； (4) 加工总误差分析与估算； (5) 保证和提高机械加工精度的主要途径。
2．机械加工精度的研究方法 1) 单因素分析法——通过分析计算或实验测试等方法， 研究某一确定因素对加工精度的影响，主要分析单项 原始误差对加工精度影响的变化规律。一般不考虑其 它因素的同时作用。
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
7.4工艺系统受力变形引起的加工误差2
工艺系统的受力变形引起的加工误差 在内圆磨床上用横向切 入磨孔时， 入磨孔时，由于内圆磨头 工 艺 系 统 刚 度 分 析 主轴弯曲变形， 主轴弯曲变形，磨出的孔 会带有锥度的圆柱度误差 。精度外圆一般到磨削后 期需进行无进给磨削， 期需进行无进给磨削，多 次无进给磨削消除工艺系 统受力变形。 统受力变形。
LOGO
机械制造技术
第七章
机械加工精度
机制教研室
LOGO
第七章 机械加工精度
第四节 工艺系统受力变形引起的 加工误差
第四节 工艺系统受力变形引起的加工误差
一 本 节 教 学 内 容
一
工艺系统刚度分析
二 工艺系统受力变形对加工精度的影响 三 减小工艺系统受力变形的措施
第四节 工艺系统受力变形引起的加工误差
工 艺 系 统 刚 度 分 析
车床刀架部件静刚度曲线
（三）机床部件的刚度及特点 从机床静刚度曲线可以看出： 从机床静刚度曲线可以看出： 1）刚度曲线不是直线，力和变形不成线性关系。 刚度曲线不是直线，力和变形不成线性关系。 工 这表明部件的变形不单纯是弹性变形。 这表明部件的变形不单纯是弹性变形。 艺 系 统 刚 度 分 析
（四）影响机床部件的刚度的因素
工 艺 系 统 刚 连接表面间的接触变形 度 零件接触面在外力作用下抵抗接触变形的能力称 分 接触刚度。影响接触刚度的主要因素是接触表面的 析 为接触刚度。影响接触刚度的主要因素是接触表面的 粗糙度、表面形状误差、材料的硬度等 粗糙度、表面形状误差、材料的硬度等。
（四）影响机床部件的刚度的因素 2.部件中薄弱零件的影响 2.部件中薄弱零件的影响 工 艺 系 统 刚 度 分 析 如果部件中有某些刚度 很低的零件时， 很低的零件时，受力后这些 低刚度零件会产生很大的变 使整个部件的刚度降低。 形，使整个部件的刚度降低。 如图所示， 如图所示，由于床鞍部件中 的楔铁细长、刚性差， 的楔铁细长、刚性差，不易 加工平直， 加工平直，加上使用接触不 在外力作用下， 良，在外力作用下，就会产 薄弱零件变形示意图 生很大变形， 生很大变形，使部件刚度大 大降低。 大降低。
工艺系统受力变形
机械制造技术基础
太原理工大学 机械工程学院 2013-7-19
第七章 机械加工精度
机械制造 技术基础
第七章 机械加工精度
主讲人：张杰 （第三讲）
第七章 机械加工精度
机 械 制 设 造计 技制 术造 基 础
7.2 影响加工精度的因素
7.2.3 工艺系统受力变形
工艺系统受力变形不但影响工件的加工精度，而且还影响表面 质量，限制切削用量和生产率的提高。
变形的叠加：刀刃相对机床主轴的总位移Y，包括刀台对于小 刀架的位移Y4、小刀架对大刀架的位移Y3、大刀架对溜板的位 移Y2和溜板对床身的位移Yl的迭加。
第七章 机械加工精度
机 械 制 设 造计 技制 术造 基 础
7.2 影响加工精度的因素
由于机床部件刚度的复杂性，很难用理论公式计算，刚度计算 主要通过实验测定。
即：
K系统
FY Y系统
第七章 机械加工精度
机 械 制 设 造计 技制 术造 基 础
7.2 影响加工精度的因素
7.2.3.1 工艺系统刚度
2 工艺系统的刚度
根据工艺系统刚度的定义，有
Y系统
FY K系统
而工艺系统各部件的变形为：
Y机床
FY K 机床
Y夹具
FY K 夹具
Y刀具
FY K刀具
Y工件
第七章 机械加工精度
机 械 制 设 造计 技制 术造 基 础
7.2 影响加工精度的因素
（2）机床部件的刚度 机床的结构形状复杂，组成的零部件数量也多，各部件受力变 形各不相同，变形对工件加工精度的影响也不同。
机床部件的受力变形过程，首先是消除零件间间隙，挤掉油膜 层的变形；接着是部件中薄弱零件变形；最后是组成零件本身 的弹性变形和相互接触面的接触变形。
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。
影响机械加工精度的因素
影响机械加工精度的因素机械加工系统（简称工艺系统）由机床、夹具、刀具和工件组成。
影响加工精度的原始误差主要包括以下几方面：1) 工艺系统的几何误差（包括机床、夹具和刀具等的制造误差及其磨损）；2) 工件装夹误差；3) 工艺系统受力变形引起的加工误差；4) 工艺系统受热变形引起的加工误差；5) 工件内应力重新分布引起的变形；6) 其它误差（包括原理误差、测量误差、调整误差）。
一、工艺系统的几何误差（一）机床的几何误差加工中，刀具相对于工件的成形运动，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. 主轴回转误差主轴回转误差是指主轴实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。
为便于分析，可将主轴回转误差分解为径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摇摆三种不同形式的误差。
2．导轨误差导轨是确定机床各主要部件相对位置关系的基准。
（1）导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响（2）导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响（3）导轨间的平行度误差对加工精度的影响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。
（二）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。
采纳定尺寸刀具（例如钻头、铰刀、键槽铣刀、圆拉刀等）加工时，刀具的尺寸误差和磨损将直接影响工件尺寸精度。
采纳成形刀具（例如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的外形误差和磨损将直接影响工件的外形精度。
对于一般刀具（例如车刀、镗刀、铣刀等），其制造误差对工件加工精度无直接影响。
（三）夹具的几何误差夹具的作用是使工件相对于刀具和机床占有正确的位置，夹具的几何误差对工件的加工精度（特殊是位置精度）有很大影响。
二、装夹误差装夹误差包括定位误差和夹紧误差两个部分。
（一）定位误差的概念因定位不精确而引起的误差称为定位误差。
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
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， 铸铁α—1×10-5／ºC)；
工艺系统刚度对加工精 度的影响
2020/11/12
工艺系统刚度对加工精度的影响
1、受力点位置的变化(所引起工件的误差)
(1)机床变形
工艺系统刚度对加工精度的影响
受力状况抽象以后：
P1
A
P2 0’2
0’1 ytj
01
C yx
E ywz
L
x
02
1)车床头架
Py
工艺系统刚度对加工精度的影响
2)车床尾架
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
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
用精密机床进行精密加工和精密成品的装配， 均应在恒温车间进行
工艺系统刚度对加工精度的影响
5.4.6 热变形的控制措施
热源-------导路------受体 1.减小发热和隔热。 2.强制冷却，控制温升，使温度均衡。 3.加快升温，保持热平衡。 4.控制环境温度。
5.5 加工误差分析
10.3工艺系统受力变形
•本课结束 • 谢 谢！
10.3工艺系统受力变形
工件刚度、受力变形对工件精度影响。
• 一、工艺系统受力变形现象： • 工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、重力 和惯性力等外力作用下，使零件产生加工误 差。例如图10.11车细长轴，图10.12所示在 车床加工薄壁零件的内孔。
• 二、工艺系统刚度
• 物体或系统抵抗变形的能力。用加到物体的作用力 与沿此作用力方向上产生的变形量的比值表示。
五、工件内应力对加工精度影响
内应力：零件在没有外加载荷作用下，加 工后内部存在的应力成为残余内应力， 称为~。 工件在铸、锻、切削后内部应力相互平衡 一旦外界条件变化→平衡破坏→变形。例 子：木质家具开裂等。
• 1、内应力的产生 • ①毛坯：工件壁厚不均 • ②工件切削内应力 • ③热处理 • ④校直 • 2、内应力的减少和消除法 • ①时效处理：自然、人工； • ②铸、锻件结构，应壁厚均匀，不能差太多； • ③零件的结构主要考虑刚度问题； • ④机械加工时，注意减少切削力 ； • ⑤尽量不采用冷校直。
四、减小工艺系统受力变形的措施 • 1.提高接触刚度 • 提高主要零件接触面配合质量——模具研配 事例。 • 2.提高工件刚度 • 缩小切削力作用点到支承之间距离——例如 跟刀架。 • 3.提高机床部件刚度 • 例如铣床双支承刀杆。
4.合理装夹工件以减小夹紧变形
薄板零件的磨削
加 蓝 色 橡 皮 垫 ， 变 形 已 修 正
• 3.刀具的热变形对加工精度的影响 • 刀具热变形的热源是切削热。 图10.27车刀的热伸长 陡切 峭削 ，初 影期 响， 明曲 显线 。
二、减少Байду номын сангаас艺系统热变形的措施
• • • • • • • • 1.减少热源发热 隔离热源、有效冷却、改进结构。 2.热补偿减小热变形 3.合理机床部件结构，减小热变形影响 轴、轴承、齿轮对称布置，双立柱。 4.加速达到热平衡 加工前机床高速空运转 5.控制环境温度.
机械加工工艺对零件加工精度影响
机械加工工艺对零件加工精度的影响摘要：随着社会的发展与进步，重视机械加工工艺对零件加工精度的影响对于实际生产乃至现实生活都具有重要的意义。
本文主要介绍机械加工工艺对零件加工精度的影响的有关内容。
关键词：机械加工；加工精度；零件；工艺；中图分类号： tv53 文献标识码： a 文章编号：引言工艺是指产品的制造（加工和装配）的方法和手段。
机械加工工艺过程即通过机械加工的方法，逐次改变毛坯的尺寸、形状、相互位置和表面质量等，使之成为合格零件的过程。
机械零件的加工质量是保证机械产品质量的基础。
零件加工质量一般用加工精度和加工表面质量两方面的指标来表示。
加工精度是指零件在加工后的几何参数( 尺寸、形状和相互位置) 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。
在技术条件一定的情况下, 通过改进机械加工工艺, 可以提高零件加工精度, 降低废品率, 增加经济效益。
一、机械加工工艺过程以及制定工艺路线1.1 机械加工工艺过程机械加工工艺由前期的生产过程和后期的加工工艺过程共同组成，在这二个过程中都对技术有严格的要求，在这严格的技术要求下将原材料及半成品制成产品，这一过程即为机械生产过程。
其中，还包括原材料的运输和保存，准备工作，制造毛坯，以及零件的加工和热处理等工作。
可以看出机械加工生产的过程包含十分丰富的内容。
现在企业都运用较为先进的现代系统工程学来进行组织和指导企业的生产过程，所以在科学的方法下管理更趋于科学化，极大的促进了企业的生产效率和提高了产品的质量，对企业在激烈的市场竞争中取胜起到了积极的作用。
机械零部件的生产过程由若干个不同顺序的工序组成，直接将原材料变成成品，这一过程即为工艺过程，这是一个非常重要的环节，企业通常情况下通过此不同的工序来完成单个零件或成批量零件的生产。
1.2 机械加工工艺路线制定拟定零件加工的工艺路线、确定每一道工序的工序尺寸，所用设备等具体情况这两个步骤共同组成了机械加工工艺规程的制定。
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
x L
),可得机床的
1.切削力作用点位置变化引起的工件形状误差
b.分析 机床变形:
对式微分，可求得机床变形最小处 机床的变形曲线为:
1.切削力作用点位置变化引起的工件形状误差
• 结论:
• 由于变形大的地方， 从工件上切去的金 属层薄，变形小的 地方，切去的金属 层厚，因此因机床 受力变形而使加工 出来的工件呈两端 粗、中间细的鞍形。
• （定义）工艺系统刚度：是指工件加工 表面在切削力法向分力Fy的作用下，刀 具相对工件在该方向上位移y的比值，用 k来描述
切削力法向分力Fy
k
Fy y
在切削力Fx，Fy，Fz共同作 用下在Y方向上的位移
1.刚度与柔度
• 注意： （1）在上述刚度的定义中，工件和刀具在y方 向产生的相对位移y，不只是Fy作用的结果， 而是Fx，Fy，Fz同时作用下的综合结果。
0 绪论
例2：在内圆磨床上以横向切入法磨孔时， 由于内圆磨头主轴弯曲变形，磨出的孔 会出现圆柱度误差（锥度）。
0 绪论
• 例3：在精磨主轴和活塞外圆的最后几个行程 中，砂轮并没有再向工件进刀，即所谓“无进 给磨削”或“光磨”，但依然磨出火花，先多 后少，直到无火花为止。这就是用多次无进给 的行程来消除工艺系统的受力变形，以保证工 件的加工精度和表面粗糙度。 • 结论： • 由此可见，工艺系统的受力变形是加工中一项 很重要的原始误差。事实上，它不仅严重地影 响工件加工精度，而且还影响加工表面质量， 限制加工生产率的提高。
• 同理，机床刚度kjc、夹具刚度kjj、刀具 刚度kd及工件刚度kg人亦可分别写为
k jc Fy / y jc
k jj Fy / y jj
k jc Fy / y jc
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。
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。
工艺系统受力变形对加工精度的影响与检测技术探析
气互锁 ，以防止工频 电反串到变频器。在变频运行 时，手动合 隔离 开关 Ｑ ｓ 。 、Ｑ Ｓ ，变频器输 出开关接 点允许用断路器 Ｑ Ｆ合 闸。Ｑ Ｆ合 闸 后 ，在 控 制系 统上 可 启 动 变 频 器 ，变 频 器 自动 合 Ｋ 、Ｋ 真 空 接触 器 。 当变频器本体故障时 ，自动分开 Ｋ 。 、 ，待电机 电压衰减 到额 定电 压的 １ ０ ％左右 ，延时合 Ｋ 。 自动切换 到工频继续运行，以提高系统的 可靠性，变频到工频切换大约在 ３ ｓ以内完成。当变频器检测到电机 故障，变频器 自动封锁脉冲停止输 出，并跳开真空接触器 Ｋ 、Ｋ 、 Ｋ ３ ，同时输出跳 闸接点用于跳开断路器 Ｑ Ｆ 。在变频运行时，即可开 环 也 可 闭环 调 节
Ｈｉ ｇ ｈ＆ Ｎｅ ｗ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
氧气底吹炼铅系统节能改造实践及其测控方法
祝 智 宏
（ 铜冠信息科技公 司 ，安徽 铜陵 ２ ４ ４ ０ ０ ０追求和探讨竹 方向，对 生产 系 统 中的 关键设备 与技 术进行研 究对节能减排 ，减 少浪 费，提 高资源 利 用率具有 重大意义。本 文基 于氧 气底吹炼铅技术 ，对 关键设备与 技 术，进行 改造 前的分析 ，然后针对各个 问题 ，提 出了具体的 节能
２ ． ２ 冷 却 塔 改造 方 案 对 传 统 的 冷 却 塔 改 造 方 案 是 省 去 用 于 为 风机 提 供 动 力 的 减 速 机
与 电机 ，用水轮机代替 在冷却塔 风筒开孔 ，增加水轮机的进 、回 水管路，在 原布水系统 的进水管路上安装调节 阀。 依据水泵 Ｑ —Ｐ曲 线分析 ，改造后水泵电流不会增加 ，符合工艺要求，具有节 能环保 、 高效稳定等优点。 液力偶合器进行调速时，产生的转差能量变成油的热量， 白白被消 改造后控制方式 比原来 的系统要简单，不再需要进 、出口阀门 耗 ，故可对其进行改造 ，改变 不节能 的现状 。 调节方 式与负荷 的变化相适应 ，省去了电机及其节能的控制 ，具有 １ ． ２ 冷却塔 节能、低噪音 、无振动 、安全 的特点。但仍需要对泵 的出 口压 力以 传统 的制酸系统 中，循环 水冷却塔 采用 的传动方 式为 电机＋ 传动 及回水管 的水温进行在线监测。 轴＋ 减速器＋ 风机 。例 如，某铅锌冶炼厂，具有两 台 １ ５ ０ ０ ｍ ３ ／ ｈ ，其供 ２ ． ３改造电除雾绝缘方式 水水泵 的额定流量为 ７ ６ ０ ｍ ’ ／ ｈ ， 相应 的扬程为 ３ ０ ． ５ ｍ ，完全可 以对系 改造方 案是保 持原有 的绝缘箱 以及 附属 设备不变 的前提 条件 统的能量进行二次 回收利用 ，只要水轮机能够输 出的功率大于原来 下，除去电加热系统，安装 “ 冷风封 闭装置 ” ，用冷风封 闭技术来实 的风机 的轴 功率 ，就可 以用水轮机冷却塔代替传统的冷却塔 ，进行 现。具体操 作分两步 。第一步 ，增添进气调节阀 以及新型空气干燥 节 能 改造 。 器，安装于原绝缘装 置外部。第二步 ，在石英管 的内壁边缘周围， ｌ 。 ３ 电除雾电加热绝缘方式 位于石英管压盖上的位置 ，增加并开设 ４个均匀分布 的导流孔 常见的电加热绝缘方式为制酸系 统采 用的电除雾方式 ，电加热 与节能改造同步的是，将配 电室内电除雾控制柜通过 自带的通 绝缘箱 在温度 自 动控 制系 统的辅助 下控制绝缘子温度稳定于 ｌ １ ０ ～ 讯模块，采用 Ｍ Ｏ Ｂ Ｕ Ｓ协议与 Ｄ Ｃ Ｓ相连，将 “ 手 自动切换 ” ，“自检 ” ， １ ５ ０ ℃，避免其结雾 但 是该方法 附属设备较多 ，电能损耗很大 ， 加 “ 高压 ” ，“ 运行 ” ，“ 投档 ” ，“ 一次，二次电压、电流”送 Ｄ Ｃ Ｓ显示 。 上维护花销较大 ，浪 费严重 。 并将 电除雾器的二次电压在控制室调节 ；电除雾器冲洗 的水 阀门、 ２氧气底吹炼铅系统的具 体节能改造实践 进 出口的 电动阀门、冷风封闭装置进 气调节 阀，即可就地手动操作 ， ２ ． １液力偶合器 调速改造措旌 也可控制室远程手动控制 ，也在仪表室控 制。这 样对 电除雾器 的运 用高压变频器调速代替液力耦合调速 是对 二氧 化硫风机实施的 行状 态通过 历史趋势 记录下 来 （ 原 系 统 自带 的触 摸 屏 不 带 历 史 趋 节能改造措施。将液力耦 合器拆除，用 一根传动 轴将 电机与变速机 势 ） ，也能降低操作工的劳动强度 。 直接连接。在电机和高压开关柜 间串联 一高压变 频器 ，变频器加装 ３ 实际运用效果 工频旁路装置。 变频器异常时 ， 电机可 以自动切换到工频运行状态， 对氧 气底吹炼铅系统进行综合改造后，其节能效果明显，以某 以保证生产的需要。其 一次系统接线 图见 图 Ｉ 。 铅锌冶炼厂为例 ，采用高压变频器调速风机，年节约用电量为 １ ５ ． ６ 万ｋ ｗ ｈ ，水轮机冷却塔年节约用电量为６ ７ ． ２ 万ｋ ｗ ｈ ，安装 “ 冷风封 闭 装置 ”的电除雾年节约用 电量为１ ８ ． ２ 万 ｋ ｗ ｈ 。年能节 约电费六 十多 万元 。此外，通过改造，风机维修费用可减少２ 万余元 ，冷却塔、电 除雾维护检修费用约０ ． ４ ７ ／ 元，给企业带来可观的经济效益。 总之 ，对重 点耗能 设备和污染源 ，通过能耗污染瓶颈分析、优 化运用分析和流程重组 ，达到节能、降耗的效果，将是今后工业过 程控制着 重研究 的问题 。 参考文献 ： … ｉ陈寒秋 ，氧 气底吹 炼铅 系统节 能改造 实践 Ｕ １ ． 设备管理 与维修 ，
影响加工精度的因素
• 分两类讨论：
（1）工件旋转类机床（车、磨）：切削力方向基本不变， 主轴受力方向基本稳定，主轴轴颈不同部位被压向轴承 的表面的某个部位。 主轴轴颈误差—直接传给工件，造成工件圆度误差 轴承孔误差—对加工精度影响很小。
（2）刀具回转类机床（钻、铣、镗）：主轴所受切削力 方向随刀具旋转而变化。 轴承孔圆度误差—传给工件 轴颈误差—影响不大
r0
d
2r
H
2 y
r0
圆柱面成
为双曲面
z d tan
2
平面成为 内凹或外凸
镗削时：若工件直线进给运动与镗杆回转轴线不平行
2
4
dc
圆孔成为椭圆孔
铣削时：若端铣刀回转轴线与工作台直线进给运动不垂直
移位方向
dc
1
2
1
B dc
2
sin
导轨在水平面内的直线度误差
linearity error of guideway in horizontal surface
• 如图示：Δ1
• 影响：直接反映在被加 工表面的法方向y上（加 工误差的敏感方向）， 此误差对加工精度影响 最大。 由图：4－1
ΔR1＝Δ1
导轨在垂直面内的直线度误差
linearity error of guide way in normal surface
• 刀具误差：含制造和磨损两个方面。 • 制造对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同：
①采用定尺寸刀具（钻头、铰刀、内孔拉刀等）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； ②而对一般刀具（如车刀、刨刀等），其制造误差对工 件加工精度无直接影响。 ③定尺寸刀具，刀具精度尺寸直接影响工件尺寸精度 ④展成法刀具（滚、插齿）：切削刃形、安装调制不正 确都会影响加工表面形状精度。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
五、减少工艺系统热变形的主要途径
• • • • （一）减少发热和隔热 （二）加强散热能力 （三）用热补偿法减少热变形的影响 （四）控制温度的变化
（一）减少发热和隔热
• 1）分离热源。如将电动机、变速箱、液压系 统、油箱等从主机中分离出去。 2）减少机床各运动副的摩擦热。从结构和润 滑方面改变摩擦特性，如静压轴承、静压导轨、 低粘度润滑油、油雾润滑等。 3）隔开热源。用隔热材料将发热部件和机床 大件隔开。 4）减少切削液和切屑发热的影响。对切屑， 及时消除、冷却或在工作台上装隔热板。对切 削液的影响可采用恒温切削液。例某螺纹磨床 采用恒温切削液沐浴工件。
1（塑→弹） （塑） 3
1 （弹，收缩很慢）
（弹，收 缩较快）
3
2 （塑→弹）
2 （弹，收缩很慢）
二、冷校直引起的内应力
• 细长轴件在加工中常安排冷校直工序，这种方 法简单方便，但会带来内应力。 • 冷校直后，内应力处于一种相对的暂时平衡状 态，只要外界的条件变化（比如磨削），就会 使内应力重新分布而使工件产生变形，（原向 弯曲，但弯曲度有所改善）。 • 因此，精密零件的加工不允许冷校直，可采用 加大加工余量或热校直的方法。
• 第11次作业：①工艺系 统热平衡的概念②减少 工艺系统热变形的主要 途径 • ③教材P121：2-16
§5工件内应力对加工精度的影响
• 内应力指在没有外加载荷的情况下，仍 然残存在工件内部的应力。内应力是由 于金属内部组织发生了不均匀的体积变 化而产生。工件在铸造、锻造及切削加 工后，内应力处于暂时平衡，可以保持 形状精度的暂时稳定，但只要外界条件 发生变化，暂时平衡会被打破而进行重 新分布，这时工件将发生变形，甚至造 成裂纹等。
▲几种机床热变形的趋势。
三、工件热变形引起的加工误差
• 切削热是工件热变形的主要热源。（传递给工 件的热量：车10%~30%，孔加工50%，磨80%）。 大型精密零件还受环境温度的影响。 • 不同的加工方法，工件材料、结构尺寸，工件 的受热变形不同
细长轴在顶尖间车削时，形成圆柱度误差。 精密丝杠磨削时，形成螺距误差； 导轨面磨削时，形成直线度误差（中凹）。 薄壁环磨削时热变形的影响。
工艺系统各部分刚度的确定
1、工件刚度 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 件由于刚度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。 2、刀具刚度 外圆车刀在加工表面法线（y）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。刀杆变形也可以按材料 力学有关公式估算。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• ε =△w／ △m
而 Y1=Fymax/Kxt Y2=Fymin/Kxt 又 Fy=λCFzapf0.75 ε∑=ε1×ε2×ε3×.....×εn 0.75/K 0.75a /K Y1=λCFzap1f Y2=λCFzf =(λCFz/Kxt)n( f1×f2×f3×.....×fn)0.75 xt p2 xt 由于ε是远小于1的系数，所以经多次走 △w＝y1－y2 刀后，ε已降到很小值，加工误差也可得 =λCFzf0.75/Kxt (ap1－ap2)=λCFzf0.75/Kxt △m 到逐渐减小而达到零件的加工精度要求。
• • • • • 一、概述 二、机床热变形引起的加工误差 三、工件热变形引起的加工误差 四、刀具热变形引起的加工误差 五、减少工艺系统热变形的主要途径
一、概述
• 在机械加工过程中，工艺系统在各 种热源的影响下，常产生复杂的变形， 破坏了工件与刀具的相对位置精度，造 成了加工误差。在某些精密加工中，由 于热变形引起的加工误差约占总加工误 差的40~70%，热变形降低了加工精度， 影响了加工效率。
二、工艺系统受力变形引起的加工误差
• （一）由于切削力着力点位置变化引起 的工件形状误差 • （二）由于切削力变化引起的加工误差 • （三）惯性力、传动力、重力和夹紧力 所引起的加工误差
（一）由于切削力着力点位置变 化引起的工件形状误差
• 1、在车床两顶尖间车削短而粗的光轴
• 由上式可以看出，工艺系统的变形是随着着力点位置变化 而变化的，工件产生圆柱度误差。
一、毛坯的内应力
• 在铸、锻、焊以及热处理等热加工中，由于各 部分热胀冷缩不均匀以及金相组织转变时的体 积变化，使毛坯内部产生了相当大的内应力。 • 以铸件注后的冷却过程中产生内应力为例， 金属自高温降到室温时，经历两种状态： 塑性状态：金属从凝固终止到再结晶温度的状 态，延伸率很高，塑性好，在较小的外力下就 发生塑性变形，且内应力自行消除。 弹性状态：低于再结晶温度的金属处于弹性状 态，变形后应力继续存在。 下面用框形铸件来分析应力形成
• （四）合理装夹工件。
必须特别注意选择适当的夹紧方法。如三爪夹薄壁套， 薄板磨削
第10次作业：
• ①工艺系统刚度定义，工艺系统刚度计 算的一般式 • ②工艺系统受力变形对加工精度有什么 影响？ • ③影响机床部件刚度的因素 • ④教材P120：2-13 • ⑤教材P120：2-15
§3工艺系统受热变形对加工精度的影响
§3工艺系统受力变形对加工精度的影响
• 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。这种变形将破坏 刀刃和工件之间已调整好的正确位置关系，从而产生 加工误差。
一、基本概念
• 一般刚度：k=F/y
即作用力F与其引起的在作用力方向上的变形量y的比值。
• 工艺系统的受力变形，主要是研究对加工精度影响最大 的敏感方向，因此，
（三）惯性力、传动力、重力 和夹紧力所引起的加工误差
• 1、惯性力 高速旋转的零部件的不平衡将产生 离心力，离心力在一转中不断地变更方 向，因此它在Y方向的分力有时和切削分 力同向，有时则反向，从而破坏工艺系 统各成形运动的位置精度。
（三）惯性力、传动力、重力 和夹紧力所引起的加工误差
• ２、传动力 在车床或磨床类机床上加工轴类零件时， 常用单爪拨盘带动工件旋转，传动力在 拨盘的每一转中经常改变方向，其在方 向的分力有时和切削分力同向，有时则 反向，产生的加工误差与惯性力相似。 为此，在加工精密零件时，改用双爪拨 盘或柔性连接装置带动工件旋转。
四、减少工艺系统受力变形的措施
• （一）提高接触刚度
是提高工艺系统刚度的关键。常用的方法是改善 主要零件接触表面的配合质量。另一措施是预加载荷， 以消除间隙，增大实际接触面，减少受力后的变形量。
• （二）提高工件刚度
主要措施是缩小切削力作用力点到工件支承面间的 距离。
• （三）提高机床部件刚度
常采用一些辅助装置。
（三）惯性力、传动力、重力 和夹紧力所引起的加工误差
• ３、夹紧力 由于刚度较低或夹紧力着力点不当，引起 工件变形，造成加工误差。 ４、重力 工艺系统中，由于零部件的自重也会引起 变形，造成加工误差。如龙门铣床、龙门刨床 刀架横梁的变形，镗床镗杆下垂变形等。如摇 臂钻床的摇臂在主轴箱自重的影响下所产生的 变形，造成主轴轴线与工作台不垂直。
R
（一）由于切削力着力点位置变 化引起的工件形状误差
2、在两顶尖间车削细长轴 此时工艺系统的变形完全取决于工件的变形， 工件产生腰鼓形形状误差。
（二）由于切削力变化引起的加工误差
• 由于被加工表面的几何形状误差或材料的硬度不均匀 引起切削力变化，从而造成加工误差。
毛坯面
实际加工面
•
a
p
理想加工面
影响机床部件刚度的因素
１、连接表面接触变形的影响 在外力作用下，接触处产生较大的接触应力，引 起接触变形。影响接触变形的因素主要是零件接触表 面的形状精度、表面粗糙度和零件材料的硬度。 2、部件中薄弱零件的影响 某些刚度很低的零件受力后会产生较大的变形， 使整个部件的刚度降低。如车床溜板部件中的楔铁。 3、间隙和摩擦力的影响 间隙：载荷方向变化时有影响（如镗床、铣床） 摩擦力：载荷变动时影响较为显著。加载时，摩 擦力阻止变形增加；卸载时，摩擦力却阻止变形减少。
（一）工艺系统的热源
• 热源 外部热源（环境温度、热辐射）
切削热由切削层金属的弹性变形和塑性变形以及 刀具与工件、切屑间的摩擦所产生，由工件、切屑 、 刀具、夹具、机床、切削液以及周围介质传出。是刀 具和工件热变形的主要热源。 摩擦热主要是机床和液压系统中运动部件产生，是 机床热变形的主要热源。 外部热源对大型和精密工件的加工影响比较显著。
3、机床部件刚度
• 机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄 今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用 实验方法来测定机床部件刚度。
分析实验曲线可知，机床部件刚度具有以下特点：
• （1）变形与载荷不成线性关 系； • （2）加载曲线和卸载曲线不 重合，卸载曲线滞后于加载曲 线。两曲线线间所包容的面积 就是加载和卸载循环中所损耗 的能量，它消耗于摩擦力所作 的功和接触变形功； •（3）第一次卸载后，变形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
四、刀具热变形引起的加工误差
• 切削热是刀具热变形的主要热源。 • 切削热传入刀具不多，但因刀具的工作部分体 积小，热容量有限，所以温度急剧升高（如高 速钢车刀刃部高达700~800℃，刀具热伸长量 达0.03~0.05mm)，因此对加工精度的影响不可 忽略。 • 特点是：切削初期变形大，断续切削时变形曲 线具有热胀冷缩双重特性。
内部热源（摩擦热、切削热）
（二）工艺系统的热平衡
• 当单位时间内传入和散发的热量相等时， 温度不再升高，工艺系统达到热平衡状态。
温度T
预热 热平衡 冷却
• 热平衡状态下，温度保持在一相对固定数值上，热变 形稳定，加工误差有规律。 • 精密加工应在热平衡之后进行。