机械制造工艺学第二章

2-1概述概述 产品性能与零件加工质量和产品装配质量有关，而零产品性能与零件加工质量和产品装配质量有关，而零件加工质量是保证产品质量的基础，零件加工质量包括件加工质量是保证产品质量的基础，零件加工质量包括机械机械加工精度和表面质量加工精度和表面质量。一、机械加工精度一、机械加工精度 零件加工表面的尺寸、形状和位置都是通过机械加工零件加工表面的尺寸、形状和位置都是通过机械加工方法获得的，实际加工时获的尺寸、形状和位置不可能的绝方法获得的，实际加工时获的尺寸、形状和位置不可能的绝对准确，与理想零件或多或少存在有差异。对准确，与理想零件或多或少存在有差异。1、加工精度：加工精度：零件加工后，实际几何参数与理想几何参数的接近程度。零件加工后，实际几何参数与理想几何参数的接近程度。实际值越接近理想值，加工精度越高。实际值越接近理想值，加工精度越高。在满足使用性能前提在满足使用性能前提下，下，允许实际几何参数与理想参数的偏差就是公差允许实际几何参数与理想参数的偏差就是公差。2、加工误差、加工误差 在加工中由于受各种因素的影响，不可能也不必要把在加工中由于受各种因素的影响，不可能也不必要把零件做得绝对准确，总有大小不同的偏差。零件做得绝对准确，总有大小不同的偏差。加工误差指零加工误差指零件加工后实际几何参数与理想几何参数的偏离程度件加工后实际几何参数与理想几何参数的偏离程度。加工精度和加工误差是从两个不同角度评价零件加工加工精度和加工误差是从两个不同角度评价零件加工后几何参数。后几何参数。加工精度的高低通过加工误差的大小来表示加工精度的高低通过加工误差的大小来表示。保证和提高加工精度，就是限制和降低加工误差。保证和提高加工精度，就是限制和降低加工误差。加工精度：加工精度：包括尺寸精度、形状精度和位置精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度 1）尺寸精度：实际尺寸与理想零件尺寸之间符合程度。）尺寸精度：实际尺寸与理想零件尺寸之间符合程度。2）形状精度：实际形状与理想零件各表面形状之间的符）形状精度：实际形状与理想零件各表面形状之间的符合程度。合程度。3）位置精度：各表面实际位置与理想位置的符合程度。）位置精度：各表面实际位置与理想位置的符合程度。三者之间相互联系。三者之间相互联系。通常形状公差限制在位置公差通常形状公差限制在位置公差之内，位置公差限制在尺寸公差之内之内，位置公差限制在尺寸公差之内。尺寸精度要求很高时，形状精度和位置精度要求也尺寸精度要求很高时，形状精度和位置精度要求也高。但形状精度要求很高时，位置精度和尺寸精度不高。但形状精度要求很高时，位置精度和尺寸精度不一定要求很高。一定要求很高。对于一个零件，加工后的尺寸、形状和位置误差如对于一个零件，加工后的尺寸、形状和位置误差如果在图纸规定公差范围内，则加工精度满足要求，即果在图纸规定公差范围内，则加工精度满足要求，即为合格品，如超出公差范围则为不合格品。为合格品，如超出公差范围则为不合格品。研究加工精度的目的：研究加工精度的目的：弄清各种原始误差对加工精弄清各种原始误差对加工精度的影响规律。掌握控制加工误差的方法，达到进一度的影响规律。掌握控制加工误差的方法，达到进一步提高加工精度的目的。步提高加工精度的目的。为什么会产生加工误差？引起零件产生加工误差的因为什么会产生加工误差？引起零件产生加工误差的因素较多，如机床、刀具、夹具、工件本身。素较多，如机床、刀具、夹具、工件本身。造成零件加工误差的因素称原始误差造成零件加工误差的因素称原始误差。原始误差有两个方面：原始误差有两个方面：1）工艺系统的原有误差：工艺系统的原有误差：加工前已存在。如机床误差、刀加工前已存在。如机床误差、刀具误差、夹具误差、定位误差、测量误差，以及定位和调具误差、夹具误差、定位误差、测量误差，以及定位和调整误差。工艺系统本身存在的误差会不同程度的反映到被整误差。工艺系统本身存在的误差会不同程度的反映到被加工零件上去。加工零件上去。2）工艺系统的动误差：）工艺系统的动误差：在加工过程中，工艺系统的受力变在加工过程中，工艺系统的受力变形、受热变形、磨损和残余应力等。这些因素破坏工艺系形、受热变形、磨损和残余应力等。这些因素破坏工艺系统原有精度。统原有精度。1.装夹误差：装夹误差：n 定位误差：定位误差：定位基准与设计基准不重合引起的定位误差。定位基准与设计基准不重合引起的定位误差。定位基准：端面定位基准：端面6，止口，定位销，止口，定位销5 设计基准：顶面设计基准：顶面3n 夹紧误差：夹紧误差：夹紧力作用在顶面夹紧力作用在顶面3，可能引起变形。，可能引起变形。2.调整误差：对工艺系统调整不准确引起的误差。如夹具的调整误差：对工艺系统调整不准确引起的误差。如夹具的安装与调整、刀具的对刀调整安装与调整、刀具的对刀调整3.加工：加工过程中由于力、热引起的变形，以及刀具、夹加工：加工过程中由于力、热引起的变形，以及刀具、夹具的磨损，产生加工误差。这类误差称为动误差。具的磨损，产生加工误差。这类误差称为动误差。此外，还有测量误差、内应力引起的误差。加工一般零此外，还有测量误差、内应力引起的误差。加工一般零件，测量误差占工件公差的件，测量误差占工件公差的1/5-1/10,精密加工占精密加工占1/3原始原始误差误差与工艺系统原与工艺系统原始状态有关的始状态有关的原始误差原始误差(几何几何误差误差)与工艺过程有关与工艺过程有关的原始误差的原始误差(动动误差误差)原理误差原理误差定位误差定位误差调整误差调整误差刀具误差刀具误差夹具误差夹具误差机床误差机床误差工艺系统受力变形（包括夹紧变形）工艺系统受力变形（包括夹紧变形）工艺系统受热变形工艺系统受热变形刀具磨损刀具磨损测量误差测量误差工件残余应力引起的变形工件残余应力引起的变形工件相对于刀具静止状态工件相对于刀具静止状态下的误差下的误差工件相对于工件相对于刀具运动状刀具运动状态下的误差态下的误差主轴回转误差主轴回转误差导轨导向误差导轨导向误差传动误差传动误差n 由于原始误差的大小和方向由于原始误差的大小和方向各不相同，而加工误差则在各不相同，而加工误差则在工序尺寸方向上测量，当原工序尺寸方向上测量，当原始误差的方向与加工误差的始误差的方向与加工误差的方面一致时，对加工精度影方面一致时，对加工精度影响最大。响最大。n 对加工精度影响最大的误差对加工精度影响最大的误差方向称误差敏感方向，通常方向称误差敏感方向，通常为加工表面的法线方向。为加工表面的法线方向。1、单因素分析法、单因素分析法 研究某一确定因素对加工精度的影响，通过分析研究某一确定因素对加工精度的影响，通过分析计算、测试实验得出某因素与加工精度的关系。计算、测试实验得出某因素与加工精度的关系。在分在分析某一因素时析某一因素时,不考虑其他因素的影响不考虑其他因素的影响.2、统计分析法、统计分析法 加工一批零件，运用数理统计的方法进行数据处加工一批零件，运用数理统计的方法进行数据处理，从中判断误差的性质，找出其出现的规律。理，从中判断误差的性质，找出其出现的规律。如用调整法加工时，同时增大如用调整法加工时，同时增大,或同时减小。试切或同时减小。试切法加工时，轴的尺寸偏大，孔的尺寸偏小。法加工时，轴的尺寸偏大，孔的尺寸偏小。生产中生产中两种方法同时应用，先用统计分析法，找出两种方法同时应用，先用统计分析法，找出误差出现的规律，初步判断产生误差的原因，再用单误差出现的规律，初步判断产生误差的原因，再用单因素法，找出影响加工精度的主要因素。因素法，找出影响加工精度的主要因素。（一）概念：（一）概念：一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径达到长期成功的管理途径。强调组织的所有职能均纳入质量管理的范畴，一个强调组织的所有职能均纳入质量管理的范畴，一个组织必须以质量为中心。组织必须以质量为中心。（二）基本观点：（二）基本观点：1）质量第一的观点）质量第一的观点 产品质量的好坏关系到企业的生存和发展。产品质量的好坏关系到企业的生存和发展。2）一切为顾客服务的观点）一切为顾客服务的观点 顾客的要求就是产品质量的目标，也是检验产品质顾客的要求就是产品质量的目标，也是检验产品质量好坏的客观标准。量好坏的客观标准。全面质量管理将这一思想推广，企业后续工序是前全面质量管理将这一思想推广，企业后续工序是前道工序的顾客。企业的每个人要明确自己的下道工序。道工序的顾客。企业的每个人要明确自己的下道工序。3）质量形成于生产全过程的观点）质量形成于生产全过程的观点 与产品全生命周期的每个阶段有关，包括设计、原与产品全生命周期的每个阶段有关，包括设计、原材料、设备、工艺和加工等。产品质量不是检验出来材料、设备、工艺和加工等。产品质量不是检验出来的，是制造出来的。的，是制造出来的。4）质量好坏凭数据说话的观点）质量好坏凭数据说话的观点 质量分析时要有准确的数据。质量分析时要有准确的数据。5）预防为主，防检结合的观点）预防为主，防检结合的观点 将质量管理的工作重点从事后把关转移到事前预将质量管理的工作重点从事后把关转移到事前预防，从对产品结果的控制转移到对质量形成因素的控防，从对产品结果的控制转移到对质量形成因素的控制。（三检制，持证上岗）制。（三检制，持证上岗）6）是一种以人为本的管理）是一种以人为本的管理 充分调动人的积极性，发挥人的创造性。产品质量充分调动人的积极性，发挥人的创造性。产品质量不仅要让顾客满意，而且要让本组织每个职工满意。不仅要让顾客满意，而且要让本组织每个职工满意。7）是一种突出质量改进的动态性管理）是一种突出质量改进的动态性管理是指采用了近似的成型运动或近似的刀是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。刃轮廓进行加工而产生的误差。式中 R 球头刀半径；h 允许的残留高度。SRh空间曲面数控加工8SR h 例例1 1：在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件例5：用成形齿轮铣刀铣削齿轮n 采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓，往往可简化机床结构或刀具形状，或可提高加工效率，甚至可以提高加工精度。因此，在实际生产中是允许存在的。例2：曲面数控加工例3：用阿基米德蜗杆滚刀滚切渐开线齿轮例6：在车床上加工外圆,由螺旋线构成圆柱面.例4：由于滚刀齿数有限,加工出的齿形是由折线断组成的,而非光滑的渐开线 机械加工时，必须对工艺系统进行调整，由于机械加工时，必须对工艺系统进行调整，由于调调整过程的不准确引起的误差，称为调整误差。整过程的不准确引起的误差，称为调整误差。不同的调整方式有不同的误差来源。不同的调整方式有不同的误差来源。（一）试切法调整（一）试切法调整 先试切小部分加工表面，测量所得尺寸，再按要求先试切小部分加工表面，测量所得尺寸，再按要求的尺寸调整刀具，然后再试切再测量，在满足尺寸要求的尺寸调整刀具，然后再试切再测量，在满足尺寸要求后，再切削整个待加工表面。后，再切削整个待加工表面。试切试切-测量测量-调整调整-试切试切 特点：生产率低，只适用于单件小批生产。特点：生产率低，只适用于单件小批生产。试切法试切法可以获得很高的加工精度，但与工人的技术水平有关。可以获得很高的加工精度，但与工人的技术水平有关。试切法引起调整误差的因素主要有三个：试切法引起调整误差的因素主要有三个：2）测量部位，目测和估计不准的影响测量部位，目测和估计不准的影响22)2(4rrd22DD 由此可以看出，当由此可以看出，当一定时，一定时，D越大，则测量误差越大越大，则测量误差越大1 1、测量误差。、测量误差。1 1）测量工具本身精度的影响测量工具本身精度的影响 测量工具本身不可能做得绝对准确测量工具本身不可能做得绝对准确3）测量过程所使用的对比标准、其它测量工具的精度测量过程所使用的对比标准、其它测量工具的精度和数学运算精度的影响和数学运算精度的影响。如果精密量块、三针和弓高弦长规有误差，则影响测如果精密量块、三针和弓高弦长规有误差，则影响测量精度。计算公式如果精度不同，也会影响测量结果。量精度。计算公式如果精度不同，也会影响测量结果。HLHd4222)2sin11(02actgPadMd 影响进给精度的因素主要是进给机构的爬行影响进给精度的因素主要是进给机构的爬行爬行爬行:使刀具的实际位移与刻度盘显示值不一至。使刀具的实际位移与刻度盘显示值不一至。）切削过程中切削刀具的刃口半径不同，其最小切削切削过程中切削刀具的刃口半径不同，其最小切削层厚度也不一样。切削厚度太小，会产生打滑，失去层厚度也不一样。切削厚度太小，会产生打滑，失去切削能力，也会产生加工误差。另外，切削厚度不同，切削能力，也会产生加工误差。另外，切削厚度不同，切削力大小也不同，产生的切削变形也不一样，从而切削力大小也不同，产生的切削变形也不一样，从而影响刀具和工件的相对位置，同样会引进加工误差。影响刀具和工件的相对位置，同样会引进加工误差。精加工外圆时，实际加工尺寸比试切尺寸要小；精加工外圆时，实际加工尺寸比试切尺寸要小；粗加工外圆时，实际加工尺寸比试切尺寸要大。粗加工外圆时，实际加工尺寸比试切尺寸要大。按试切的工件尺寸、标准件或对刀块调整刀具位置，使按试切的工件尺寸、标准件或对刀块调整刀具位置，使其相对于工件定位基准的位置准确，然后加工一批工件。其相对于工件定位基准的位置准确，然后加工一批工件。特点：生产率高，适用于成批或大量生产。特点：生产率高，适用于成批或大量生产。调整法以试切为依据，影响试切法的因素对调整法同样有影调整法以试切为依据，影响试切法的因素对调整法同样有影响。响。影响调整精度的因素还有：影响调整精度的因素还有：1）定程机构误差）定程机构误差 刀具的弹性变形和行程挡块受力变形刀具的弹性变形和行程挡块受力变形 2）样件或样板的误差）样件或样板的误差 样件本身的制造误差、安装误差和对刀误差样件本身的制造误差、安装误差和对刀误差 3）测量有限试件所造成的误差）测量有限试件所造成的误差 工艺系统调整以后，一般需要试切几个工件取其平均值工艺系统调整以后，一般需要试切几个工件取其平均值作为调整依据，由于试切件数有限，也会造成误差。作为调整依据，由于试切件数有限，也会造成误差。机床误差包括机床制造误差机床制造误差安装误差安装误差磨损磨损机床误差中对加工精度机床误差中对加工精度影响较大的误差主要有影响较大的误差主要有导轨误差导轨误差主轴回转误差主轴回转误差传动链误差传动链误差1、导轨导向精度对加工精度的影响、导轨导向精度对加工精度的影响导轨精度主要有以下几方面要求：导轨精度主要有以下几方面要求：导轨在水平面内的直线度导轨在水平面内的直线度导轨在垂直面内的直线度导轨在垂直面内的直线度导轨间在垂直面内的平行度导轨间在垂直面内的平行度导轨与主轴轴线的平行度导轨与主轴轴线的平行度不同加工方法，导轨误差对加工精度的影响不同。主要不同加工方法，导轨误差对加工精度的影响不同。主要考虑误差敏感方向的误差考虑误差敏感方向的误差（一）机床导轨误差（一）机床导轨误差 1）车床导轨误差对加工精度的影响）车床导轨误差对加工精度的影响 a、导轨在水平面内的直线度误差：、导轨在水平面内的直线度误差：发生在被加工表面的发生在被加工表面的法线方向上（误差敏感方向），对加工精度影响大法线方向上（误差敏感方向），对加工精度影响大。b、导轨在垂直面内的直线度误差：、导轨在垂直面内的直线度误差：发生在被加工表面的发生在被加工表面的切线方向上（非误差敏感方向）对零件加工精度影响小切线方向上（非误差敏感方向）对零件加工精度影响小。可见导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响小。可见导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响小。c、在垂直面内的平行度误差：、在垂直面内的平行度误差：前向导轨扭曲，刀架产生前向导轨扭曲，刀架产生摆动摆动，刀尖成形运动轨迹成空间曲线使工件产生形状误差，刀尖成形运动轨迹成空间曲线使工件产生形状误差.车床和外圆磨床车床和外圆磨床此误差不可忽略此误差不可忽略2）刨床导轨误差对加工精度的影响）刨床导轨误差对加工精度的影响 误差敏感方向为垂直方向，导轨在误差敏感方向为垂直方向，导轨在垂直面内的垂直面内的直线度误差，对加工精度影响大。引起加工表面直直线度误差，对加工精度影响大。引起加工表面直线度和平面度误差。线度和平面度误差。3）平面磨床导轨误差对形状精度的影响）平面磨床导轨误差对形状精度的影响 砂轮架和工作台导轨在砂轮架和工作台导轨在垂直面内的直线度误差垂直面内的直线度误差及平行度误差，发生在被加工面的法线方向（误差及平行度误差，发生在被加工面的法线方向（误差敏感方向），对加工精度影响大，敏感方向），对加工精度影响大，而在水平面内的而在水平面内的直线度误差（非误差敏感方向）对加工精度影响小。直线度误差（非误差敏感方向）对加工精度影响小。4）镗床导轨误差对加工精度的影响）镗床导轨误差对加工精度的影响 由于其误差敏感方向随主轴回转而变化，因此在水由于其误差敏感方向随主轴回转而变化，因此在水平面内和垂直面内的直线度误差对加工精度均有影响。平面内和垂直面内的直线度误差对加工精度均有影响。当镗床用镗杆进给时，导轨不直或与主轴轴线不平当镗床用镗杆进给时，导轨不直或与主轴轴线不平行，会引起孔的轴线与基准产生位置误差，但不会产生行，会引起孔的轴线与基准产生位置误差，但不会产生孔的形状误差。孔的形状误差。如果用工作台进给，当导轨不直时，如果用工作台进给，当导轨不直时，会引起加工孔的轴线不直。会引起加工孔的轴线不直。如果导轨与主轴轴线不平行时，则加工出的孔呈椭如果导轨与主轴轴线不平行时，则加工出的孔呈椭圆形。圆形。a/b=cosa成形运动间位置误差对外圆和端面车削的影响fZzzc）HyR0fXZLfdDdxa）b）2、其他因素对导轨精度的影响、其他因素对导轨精度的影响1）机床的安装）机床的安装 因安装不正确而引起的导轨误差远远大于制因安装不正确而引起的导轨误差远远大于制造误差，特别是重型机床造误差，特别是重型机床(龙门刨、落地镗），在龙门刨、落地镗），在自重的作用下引起的变形很大，对地基有严格的自重的作用下引起的变形很大，对地基有严格的要求要求2）导轨的磨损）导轨的磨损 磨损是造成导轨误差的另一个重要因素，车磨损是造成导轨误差的另一个重要因素，车床前导轨每年的磨损量床前导轨每年的磨损量0.04-0.05mm,如果是粗加如果是粗加工，磨损量可达每年工，磨损量可达每年0.1-0.2mm,如果加工铸铁如果加工铸铁,磨磨损更大损更大.1）设计时，要从结构、材料、润滑和防护方面采取）设计时，要从结构、材料、润滑和防护方面采取措施提高导轨精度；措施提高导轨精度；2）安装时校正好水平，保证地基质量；）安装时校正好水平，保证地基质量；3）使用时及时调整导轨间隙，润滑良好及时维护。）使用时及时调整导轨间隙，润滑良好及时维护。3 3、提高导轨精度的主要措施、提高导轨精度的主要措施 （1）回转误差的概念）回转误差的概念 机床主轴用于安装刀具或工件，因此机床机床主轴用于安装刀具或工件，因此机床主轴的回转主轴的回转精度直接影响工件的形状精度、位置精度和表面粗糙度精度直接影响工件的形状精度、位置精度和表面粗糙度。理论上主轴轴线是固定的，但实际上由于受多种因素的影理论上主轴轴线是固定的，但实际上由于受多种因素的影响主轴轴线是漂移的。响主轴轴线是漂移的。主轴回转误差：主轴回转误差：是指主轴的实际回转轴线相对于理想是指主轴的实际回转轴线相对于理想回转轴线的变动量。回转轴线的变动量。由于理想回转轴线无法确定其位置，常用平均回转轴由于理想回转轴线无法确定其位置，常用平均回转轴线代替。线代替。1）径向圆跳动）径向圆跳动 主轴实际回转轴线相主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在径对于平均回转轴线在径向的变动量；向的变动量；2）轴向圆跳动）轴向圆跳动 主轴实际回转轴线相主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线在轴对于平均回转轴线在轴线方向的变动量；线方向的变动量；3）倾角摆动）倾角摆动 主轴实际回转轴线相主轴实际回转轴线相对于平均回转轴线成一对于平均回转轴线成一定角度的运动。定角度的运动。b）端面圆跳动a）径向圆跳动c）倾角摆动主轴回转误差基本形式不同加工方法，和不同主轴回转误差所引起的加工误差不同。不同加工方法，和不同主轴回转误差所引起的加工误差不同。1）主轴轴向圆跳动）主轴轴向圆跳动加工外圆：对圆柱面的加工精度没有影响加工外圆：对圆柱面的加工精度没有影响,加工端面：会使加工的端面与轴线不垂直。如果回转一周，加工端面：会使加工的端面与轴线不垂直。如果回转一周，跳动一次，则加工出的端面近似为螺旋面。跳动一次，则加工出的端面近似为螺旋面。加工螺纹：使螺距产生周期误差加工螺纹：使螺距产生周期误差tan=A/R2 2）主轴径向圆跳动对加工精度的影响）主轴径向圆跳动对加工精度的影响 考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖的坐标值为：()cossinXReYRe径向跳动对镗孔精度影响式中 R 刀尖回转半径；主轴转角。上式为椭圆参数方程。圆度误差为e。YX使工件产生圆度误差。加工方法不同，影响程度不同。镗孔径向跳动对车外圆精度影响12345678仍考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖运动轨迹接近于正圆。结论：结论：主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差e 车外圆XY分两种情况：分两种情况：A：几何轴线相对于平均轴线在空间成一个锥角的圆：几何轴线相对于平均轴线在空间成一个锥角的圆锥轨迹。锥轨迹。无论是车还是镗都得到一个正圆锥无论是车还是镗都得到一个正圆锥 B：几何轴线在某个平面内作角摆动：几何轴线在某个平面内作角摆动 对车而言，在垂直于轴线的横截面内都是正圆，对车而言，在垂直于轴线的横截面内都是正圆，整个表面是一个圆柱。整个表面是一个圆柱。对镗孔而言，在垂直于轴线的横截面内，形成椭圆，对镗孔而言，在垂直于轴线的横截面内，形成椭圆，整个表面则为一个椭圆柱。整个表面则为一个椭圆柱。实际加工出来的零件是上述三个误差的合成，既影实际加工出来的零件是上述三个误差的合成，既影响圆柱面的形状精度，也影响端面的形状精度响圆柱面的形状精度，也影响端面的形状精度。3 3）倾角摆动误差）倾角摆动误差c）倾角摆动（1 1）轴承误差的影响）轴承误差的影响 A：主轴为滑动轴承：主轴为滑动轴承 轴承误差主要是主轴颈和轴承内孔轴承误差主要是主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度的圆度误差和波度i i 工件类回转机床（车床）工件类回转机床（车床）切削力方向不变，主轴颈以不同部切削力方向不变，主轴颈以不同部位与轴孔的固定部位接触，回转精度取位与轴孔的固定部位接触，回转精度取决于轴颈的形状精度（圆度、波度），决于轴颈的形状精度（圆度、波度），而轴承孔的精度影响较小。如主轴颈存而轴承孔的精度影响较小。如主轴颈存在椭圆误差，则主轴回转一周，径向跳在椭圆误差，则主轴回转一周，径向跳动两次。动两次。影响主轴轴线漂移的因素有：轴承精度、轴承间隙、主轴精度、床头箱主轴孔精度等。ii ii 刀具类回转机床（镗床）刀具类回转机床（镗床）作用在主轴上的力作用在主轴上的力,其大小和方向不断变化，主其大小和方向不断变化，主轴颈以固定部位与轴承孔的不同部位接触，因此主轴轴颈以固定部位与轴承孔的不同部位接触，因此主轴孔的精度对主轴回转精度影响大，而轴颈的精度对回孔的精度对主轴回转精度影响大，而轴颈的精度对回转精度影响较小，转精度影响较小，如果轴承孔有椭圆误差则主轴回转如果轴承孔有椭圆误差则主轴回转一周，轴线跳动一次。一周，轴线跳动一次。i 滚道误差：滚道误差：对于工件类回转机床（车）：对于工件类回转机床（车）：轴承内环外滚道的圆度轴承内环外滚道的圆度误差对回转精度影响大误差对回转精度影响大。对于刀具类回转机床（镗）：对于刀具类回转机床（镗）：轴承外环内滚道的圆度轴承外环内滚道的圆度误差对回转精度影响大误差对回转精度影响大。ii 滚动体尺寸误差：滚动体尺寸误差：滚动体的尺寸误差引起主轴径向滚动体的尺寸误差引起主轴径向跳动跳动，当最大滚动体通过承载区主轴回转轴线跳动，当最大滚动体通过承载区主轴回转轴线跳动一次。一次。iii 滚道有波纹：内外环滚道有滚道有波纹：内外环滚道有波纹会引起主轴产生高波纹会引起主轴产生高频振动频振动.iiii 前后轴承内环滚道与内孔偏心不会影响主轴的回转前后轴承内环滚道与内孔偏心不会影响主轴的回转精度，但精度，但会造成加工面与基准面的位置误差会造成加工面与基准面的位置误差。配合零件和装配质量也影响主轴的回转精度。配合零件和装配质量也影响主轴的回转精度。（2）轴承间隙的影响）轴承间隙的影响 轴承间隙过大，会使主轴工作时油膜厚度增大，油膜轴承间隙过大，会使主轴工作时油膜厚度增大，油膜承载能力降低。承载能力降低。当载荷变化时，油膜厚度变化大，主轴轴当载荷变化时，油膜厚度变化大，主轴轴线的漂移增大。线的漂移增大。（3）与轴承配合零件误差的影响）与轴承配合零件误差的影响 由于轴承内由于轴承内外圈和轴瓦都是薄壁零件，受力后容易变外圈和轴瓦都是薄壁零件，受力后容易变形，因此对轴颈和箱体孔的精度要求较高形，因此对轴颈和箱体孔的精度要求较高。与轴承圈端面配合的零件与轴承圈端面配合的零件,如轴肩、过渡套、端盖和螺如轴肩、过渡套、端盖和螺母的端面与轴线的垂直度均有要求，如果不垂直，轴承圈母的端面与轴线的垂直度均有要求，如果不垂直，轴承圈倾斜，会造成主轴的径向跳动和轴向跳动。前后轴承孔的倾斜，会造成主轴的径向跳动和轴向跳动。前后轴承孔的同轴度也有要求。同轴度也有要求。（4）主轴转速的影响）主轴转速的影响 由于主轴部件质量和不平衡，由于主轴部件质量和不平衡，机床的各种随机振动，机床的各种随机振动，随主轴转速增高而增大随主轴转速增高而增大。机床只在某个转速范围内精度。机床只在某个转速范围内精度较高。较高。（5）主轴系统径向不等刚度和热变形）主轴系统径向不等刚度和热变形 主轴系统的刚度在不同的方位不同，当所受外力方主轴系统的刚度在不同的方位不同，当所受外力方向变化时，变形不一样，从而使主轴产生漂移。向变化时，变形不一样，从而使主轴产生漂移。机床工作时，机床工作时，主轴系统温度升高，使主轴产生径向主轴系统温度升高，使主轴产生径向和轴向位移和轴向位移.（1）提高主轴部件的制造精度）提高主轴部件的制造精度 提高轴承的回转精度，提高轴承的回转精度，采用高精度的滚动轴承采用高精度的滚动轴承，或，或采用高精度的多油楔动压轴承或静压轴承。提高轴承采用高精度的多油楔动压轴承或静压轴承。提高轴承孔及相关零件的制造精度，或通过误差补偿。孔及相关零件的制造精度，或通过误差补偿。（2）对滚动轴承预紧）对滚动轴承预紧。预紧不仅可消除轴承间隙、而且。预紧不仅可消除轴承间隙、而且可以提高轴承刚度。可以提高轴承刚度。改进滑动轴承结构改进滑动轴承结构，采用短三瓦自位轴承，减小轴，采用短三瓦自位轴承，减小轴承间隙提高回转精度。承间隙提高回转精度。用于外圆磨床。用于外圆磨床。1）采用固定顶尖加工（即死顶尖）采用固定顶尖加工（即死顶尖）用固定顶尖定位，用固定顶尖定位，可保证加工时零件的瞬时可保证加工时零件的瞬时回转轴线不变回转轴线不变。使工件的回转精度不再受主轴回使工件的回转精度不再受主轴回转精度的影响转精度的影响。要求两顶尖孔形状精度高且两固。要求两顶尖孔形状精度高且两固定顶尖同轴。定顶尖同轴。因此，在零件加工前应先研磨顶尖孔，在成因此，在零件加工前应先研磨顶尖孔，在成批生产中采用专用的铣端面打顶尖孔机床。批生产中采用专用的铣端面打顶尖孔机床。（3）使主轴回转误差不体现在工件上）使主轴回转误差不体现在工件上 加工精密零件时，其形状精度要求有时加工精密零件时，其形状精度要求有时超出了现有设备的加工能力，采用无心磨削超出了现有设备的加工能力，采用无心磨削 无心磨削使工件的回转精度不再受主轴回无心磨削使工件的回转精度不再受主轴回转精度的影响转精度的影响。如磨削轴承的内外圈，活塞销。如磨削轴承的内外圈，活塞销等等 无心磨可以磨外圆和内孔。对于直径小无心磨可以磨外圆和内孔。对于直径小于于100mm的轴承，其圆度误差可控制到的轴承，其圆度误差可控制到0.2-1.5um砂轮导轮托板工件 对于平面、园柱面、锥面及球面，其成形过程对各成对于平面、园柱面、锥面及球面，其成形过程对各成形运动间的速度关系没有严格要求，但对于复杂面如螺纹、形运动间的速度关系没有严格要求，但对于复杂面如螺纹、齿面，在成形过程中，要求各成形运动具有准确的速度关齿面，在成形过程中，要求各成形运动具有准确的速度关系，这种速度关系的保证靠机床传动链。系，这种速度关系的保证靠机床传动链。1、传动链精度分析、传动链精度分析 传动链传动误差是指内联系传动链中首末传动元件之间传动链传动误差是指内联系传动链中首末传动元件之间相对运动的误差。相对运动的误差。是影响螺纹、齿轮精度的主要因素。是影响螺纹、齿轮精度的主要因素。例如加工螺纹时，除要求刀具和工件本身的运动精度例如加工螺纹时，除要求刀具和工件本身的运动精度及相对位置关系外，要求工件回转一周刀具移动一个导程，及相对位置关系外，要求工件回转一周刀具移动一个导程，否则产生螺纹误差。否则产生螺纹误差。cdpndnpvv22工刀 刀具和工件的速度关系由机床刀具和工件的速度关系由机床内内联系传动链联系传动链精度来保证，传动键中每精度来保证，传动键中每个元件个元件(齿轮齿轮蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆丝杆丝杆螺母螺母)对对传动精度都有影响。传动精度都有影响。传动链传动误差可用传动链末端传传动链传动误差可用传动链末端传动元件的转角误差来衡量动元件的转角误差来衡量。处于不同。处于不同位置的元件，其误差影响程度不同。位置的元件，其误差影响程度不同。如果装在齿轮滚刀轴上的齿轮如果装在齿轮滚刀轴上的齿轮Z1有转角误差有转角误差1，则工件产生的转角，则工件产生的转角误差为误差为以齿轮机床传动链为例：齿轮机床传动链z7=z8=16z1=64zn=96z5=z6=23z3=z4=23bz2=16zn-1=1icefacd9614646232323231664分差刀iin 滚齿时必须保证滚刀与工件两个回转运动之间的速度滚齿时必须保证滚刀与工件两个回转运动之间的速度关系不变。滚刀转一周，工件转一个齿。即：关系不变。滚刀转一周，工件转一个齿。即：11119614646232323231664kiin分差k1为为Z1到末端传动件传动比到末端传动件传动比.也称该元件的误差传递系数也称该元件的误差传递系数.111sinnnjjjnjjjjkktk 式中 n 传动链末端元件转角误差；kj 第j 个传动元件的误差传递系数，表明第j个传动元件对末端元件转角误差影响程度，其数值等于该元件至末端元件的传动比；n 传动链末端元件角速度；j 第j 个传动元件转角误差的初相角。齿轮机床传动链z7=z8=16z1=64zn=96z5=z6=23z3=z4=23bz2=16zn-1=1icefacd 在齿轮加工机床中，带动工件在齿轮加工机床中，带动工件台转动用蜗轮蜗杆机构，加大降速台转动用蜗轮蜗杆机构，加大降速比，可以减小传动元件误差对加工比，可以减小传动元件误差对加工精度的影响。精度的影响。如分度蜗轮本身有误差，全部如分度蜗轮本身有误差，全部传递到工件上传递到工件上 即即kn=1 传动链中传动元件的位置不同，传动链中传动元件的位置不同，对加工精度的影响不同。其中末端对加工精度的影响不同。其中末端传动副的转角误差对加工精度影响传动副的转角误差对加工精度影响最大，加大蜗轮齿数可减小其他传最大，加大蜗轮齿数可减小其他传动元件对滚齿精度的影响动元件对滚齿精度的影响。齿轮机床传动链z7=z8=16z1=64zn=96z5=z6=23z3=z4=23bz2=16zn-1=1icefacd 提高内传动链的传动精度有两种方法：一是减少或消提高内传动链的传动精度有两种方法：一是减少或消除误差来源，二是进行误差补偿。主要措施有：除误差来源，二是进行误差补偿。主要措施有：1）缩短传动链缩短传动链 传动元件越少传动元件越少,误差来源越少误差来源越少.传动精度越高传动精度越高.如螺纹加如螺纹加工机床，采用更换挂轮进行各种规格的螺纹加工。工机床，采用更换挂轮进行各种规格的螺纹加工。2）采用降速传动采用降速传动,加大末端传动副的降速比加大末端传动副的降速比 传动比越小，特别是末端传动副的传动比小，则传动传动比越小，特别是末端传动副的传动比小，则传动链中其余传动件的误差对加工精度的影响就越小。链中其余传动件的误差对加工精度的影响就越小。3）提高机床内联系传动链中各元件的加工和装配精度提高机床内联系传动链中各元件的加工和装配精度。内传动链中的传动齿轮一般采用内传动链中的传动齿轮一般采用6级或更高级的精度。级或更高级的精度。控制主轴、丝杆和分度蜗轮的制造精度，减小其径向、控制主轴、丝杆和分度蜗轮的制造精度，减小其径向、轴向跳动。轴向跳动。4）采用校正装置采用校正装置,补偿传动误差补偿传动误差采用校正装置采用校正装置,补偿传动误差补偿传动误差 夹具误差主要包括夹具误差主要包括：1）定位元件、刀具导向元件、分度机构和）定位元件、刀具导向元件、分度机构和夹具体等制造误差；夹具体等制造误差；2）夹具装配后，以上元件的工作面间的相）夹具装配后，以上元件的工作面间的相对尺寸误差。对尺寸误差。3）夹具在使用过程中的磨损。）夹具在使用过程中的磨损。夹具误差直接影响工作的位置精度和夹具误差直接影响工作的位置精度和尺寸精度。图尺寸精度。图2-25 夹具对加工表面的位置误差影响最大。夹具对加工表面的位置误差影响最大。设计时，凡影响工作精度的尺寸应严格控设计时，凡影响工作精度的尺寸应严格控制尺寸。制尺寸。夹具尺寸公差一般取工件相应尺夹具尺寸公差一般取工件相应尺寸的寸的1/2至至1/3，粗加工时取，粗加工时取1/5至至1/101、刀具误差对加工精度的影响、刀具误差对加工精度的影响 刀具种类不同其影响程度不同刀具种类不同其影响程度不同1）用定尺寸刀具加工）用定尺寸刀具加工 如钻头、铰刀、键槽铣刀和拉刀等，刀具的制造如钻头、铰刀、键槽铣刀和拉刀等，刀具的制造精度和磨损直接影响零件的加工精度。精度和磨损直接影响零件的加工精度。2）成形刀具加工）成形刀具加工 如成形车刀、成形铣刀和成形砂轮，刀具的形状如成形车刀、成形铣刀和成形砂轮，刀具的形状精度直接影响工件的尺寸精度。精度直接影响工件的尺寸精度。如果刀具存在安装误如果刀具存在安装误差也会影响形状精度。差也会影响形状精度。3）展成刀具）展成刀具 如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀，其切削刃的形状如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀，其切削刃的形状必须是加工表面的共轭曲线，切削刃的形状误差直接必须是加工表面的共轭曲线，切削刃的形状误差直接影响加工表面的形状精度。影响加工表面的形状精度。4）一般刀具）一般刀具 如：车刀、铣刀、镗刀，其制造精度对加如：车刀、铣刀、镗刀，其制造精度对加工精度无直接影响，这类刀具寿命低，容易磨损。工精度无直接影响，这类刀具寿命低，容易磨损。在在切削原理中，刀具磨损主要指后刀面磨损切削原理中，刀具磨损主要指后刀面磨损。当刀具。当刀具磨损到一定程度后失去切削能力。即当磨损到一定程度后失去切削能力。即当磨磨过大，刀具后角过大，刀具后角a=0，刀具将无法切削。，刀具将无法切削。在加工精度中，刀具磨损主要是前刀面磨损。当磨损到在加工精度中，刀具磨损主要是前刀面磨损。当磨损到一定程度后，将影响零件加工精度，称尺寸磨损一定程度后，将影响零件加工精度，称尺寸磨损尺磨尺磨。刀具在使用过程中，不可避免存在磨损。成形刀具磨刀具在使用过程中，不可避免存在磨损。成形刀具磨损直接反映在工件上，造成加工表面的形状误差和尺寸误损直接反映在工件上，造成加工表面的形状误差和尺寸误差；加工大件时，刀具的磨损影响工件的形状精度；用调差；加工大件时，刀具的磨损影响工件的形状精度；用调整法加工时，刀具磨损会扩大工件的尺寸范围。整法加工时，刀具磨损会扩大工件的尺寸范围。刀具磨损分三个阶段：初期磨损、正常磨损和急剧磨损。刀具磨损分三个阶段：初期磨损、正常磨损和急剧磨损。2、刀具磨损、刀具磨损一、基本概念工艺系统加工中受到的力有：切削力传动力惯性力夹紧力重力等 工艺系统在这些力的作用下，将产生相应的变形。这种变形将破坏切削刃和工件之间已调整好的正确的位置关系，从而产生加工误差。（2）在内圆磨床上用横向切入磨孔时，磨出的孔会产生带有锥度的圆柱度误差.（1）车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变形，加工后会产生鼓形的圆柱度误差（a）（b）工艺系统受力变形，不仅影响加工精度，工艺系统受力变形，不仅影响加工精度，同时还影响表面质量、限制生产效率的提高。同时还影响表面质量、限制生产效率的提高。工艺系统刚度：工艺系统刚度：工件加工表面在切削力法向分力工件加工表面在切削力法向分力FpFp的作用的作用下，刀具相对工件在该方向上位移的比值。下，刀具相对工件在该方向上位移的比值。yFkp/工艺系统受力变形主要是弹性变形工艺系统受力变形主要是弹性变形,工艺系统抵抗弹工艺系统抵抗弹性变形的能力称工艺系统的刚度。性变形的能力称工艺系统的刚度。Y Y包括其它方向分力所引起的变形，是包括其它方向分力所引起的变形，是F Ff f F Fp p F Fc c综合作用的结果。综合作用的结果。工艺系统的刚度：工艺系统的刚度：而：机床、刀具、夹具和工件在各种外力的作用下，都会产生变形。工艺系统的变形为各组成部分的变形之和。xtjcdjjjgyyyyyyjcjcFykydjdjFykyjjjjFykyggFyk11111xtjcdjjjgkkkkk当工艺系统比较简单，或某个环节刚度明显较低时当工艺系统比较简单，或某个环节刚度明显较低时直接用材料力学的有关公式求解直接用材料力学的有关公式求解.如：车床卡盘中长棒料车削，简化为悬臂梁如：车床卡盘中长棒料车削，简化为悬臂梁33yF LyEI33yFEIkyL车床两头顶尖间长棒料车削：车床两头顶尖间长棒料车削：348yF LyEI348yFEIkyLE E：材料弹性模量：材料弹性模量I I：截面惯性矩：截面惯性矩实验测定实验测定当工艺系统比较复杂当工艺系统比较复杂 应根据具体情况简化，如车外圆时，刀具变形小，对加工误应根据具体情况简化，如车外圆时，刀具变形小，对加工误差的影响小，可忽略；镗孔时，镗杆变形对加工精度影响大，不差的影响小，可忽略；镗孔时，镗杆变形对加工精度影响大，不能忽略，而可忽略工件变形。能忽略，而可忽略工件变形。（一）切削力作用点位置的变化（一）切削力作用点位置的变化以车床顶尖加工光轴为例。以车床顶尖加工光轴为例。Lxyyyxyytjwztjtjx)(1、机床的变形、机床的变形 若工件短粗，则只考虑机床若工件短粗，则只考虑机床变形：头架、尾座和刀架变形：头架、尾座和刀架)(LxLkFkFytjptjAtjLxkFkFywzpwzBwzdjpdjkFydjxjcyyy11djtjpjckkFy14141djwztjpjckkkFy)(1)(1)(122xykLxkLxLkFyjcdjwztjpjc当当x=0时时当当x=L时时当当x=L/2时时Lkkkxwztjwz)(当当 时，时，max11ykkFydjwzpjc11mindjwztjpjckkkFyy工件最终形状马鞍形工件最终形状马鞍形：机床总变形机床总变形2、工件的变形、工件的变形若车削细长轴，则工件变形必须考虑。若车削细长轴，则工件变形必须考虑。LxxLEIFypg22)(3EILFypg483max 当x=0或L时，yg=0；当x=L/2时3、工艺系统的总变形、工艺系统的总变形同时考虑机床和工件的变形，则工艺系统总变形和刚度：同时考虑机床和工件的变形，则工艺系统总变形和刚度：3)(1)(1)(12222EILxxLkLxkLxLkFyyydjwztjpgjcEILxxLkLxkLxLkyyFkdjwztjgjcp3)(1)(1)(12222工件呈鼓形工件呈鼓形（忽略刀具变形）（二）切削力大小变化引起的加工误差n 若毛坯形状误差较大或材料硬度不均匀，则切削力大小随之变化，工艺系统变形也会发生变化，引起工件加工误差。)(12121ppgFFkyypnFFxpFpCaHBfaCFppFPp)(n 工件圆度误差：mmppgkCaakC)(21kC误差复映系数n 误差复映：切削加工时，工件的形状误差或位置误差、毛坯硬度不均匀，会引起切削力大小发生变化，使得加工后的工件仍然具有相应的误差。n 成批生产时，毛坯尺寸大小不一致，加工后工件尺寸仍然不一致。措施：提高系统刚度或增加走刀多次 系统刚度越大，复印系数越小，即前道工序的误差复印到工件上的部分越小。当分几次走刀时，设每次走刀的误差复印系数为1、2、3.总的复印系数为 总=1 2 3.由于误差复印系数一般是小于1的，故增加走刀次数可减小复印误差。这是为什么切削时要进行多次走刀的原因。mmppgkCaakC)(21（三）夹紧力重力引起的加工误差（三）夹紧力重力引起的加工误差 1、夹紧力的影响、夹紧力的影响 由于工件或夹具的刚度过低，或夹紧位置不当，由于工件或夹具的刚度过低，或夹紧位置不当，会引起工件变形而产生加工误差。会引起工件变形而产生加工误差。磨削薄片零件时，夹紧力引起的变形。磨削薄片零件时，夹紧力引起的变形。1、传动力的影响、传动力的影响 采用单爪拔盘带动采用单爪拔盘带动工件回转时，传动力方工件回转时，传动力方向不断变化，工件的瞬向不断变化，工件的瞬时回转中心不再是中心时回转中心不再是中心孔。整个工件在空间作孔。整个工件在空间作圆锥运动，后顶点为圆圆锥运动，后顶点为圆锥角的顶点，前顶尖带锥角的顶点，前顶尖带着工件在空间画一个圆。着工件在空间画一个圆。加工出来的工件是一个加工出来的工件是一个正圆柱，并不产生加工正圆柱，并不产生加工误差。误差。以前有心脏线形以前有心脏线形状误差的说法状误差的说法。2、惯性力的影响、惯性力的影响:高速回转时，如质量不平衡高速回转时，如质量不平衡,则产生离心力，与则产生离心力，与传动力一样，其方向也不断变化传动力一样，其方向也不断变化,引起工件产生形引起工件产生形状误差。状误差。周期性变化的惯性力会引起系统的强迫振动。周期性变化的惯性力会引起系统的强迫振动。为消除离心力的影响，通常采用配重的方式加为消除离心力的影响，通常采用配重的方式加工解决，必要进要降低转速。工解决，必要进要降低转速。四、机床部件的刚度四、机床部件的刚度（一）机床部件刚度的测定（一）机床部件刚度的测定 对于刀具和工件，可用力学公式直接计算；机床因对于刀具和工件，可用力学公式直接计算；机床因组成零件数目多，计算复杂且不准确，常用实验测定。组成零件数目多，计算复杂且不准确，常用实验测定。1、静态测量法、静态测量法.在非工作状态下，模拟切削时的受力情况，施加静在非工作状态下，模拟切削时的受力情况，施加静载并测量变形。载并测量变形。其计算刚度为246000N/mm，实测刚度为30000 N/mm，相差8倍，主要是由于有关零件本身的变形和接触变形。机床刚度曲线的特点:1)变形与作用力不是线性关系,说明不单独存在弹性变形。2)加载和卸载曲线不重合,两曲线包容的面积代表加载和卸载过程中的能量损失.3)卸载后,曲线回不到原点,说明存在残余变形.4)部件的实际刚度远小于计算刚度.2、工作状态测定法、工作状态测定法 静态测定法只是模拟切削时的切削力，与实际加工情静态测定法只是模拟切削时的切削力，与实际加工情况不一样。工作状态测定法是依据误差复映规律来测定。况不一样。工作状态测定法是依据误差复映规律来测定。用一根刚度很大的心轴，在前、后及中间各车一个台阶，用一根刚度很大的心轴，在前、后及中间各车一个台阶，经过一次走刀后，根据其尺寸，可分别计算出床头箱、尾经过一次走刀后，根据其尺寸，可分别计算出床头箱、尾座和刀架的刚度。座和刀架的刚度。左、中、右台阶处的误差复映系数：左、中、右台阶处的误差复映系数：111211112hhHH212222122hhHH313233132hhHHH11,H12,H21,H22,H31,H32为预先做出的台阶尺寸，为预先做出的台阶尺寸，h11,h12,h21,h22,h31,h32为加工后残留误差尺寸，为加工后残留误差尺寸，左、中、右台阶处的刚度：左、中、右台阶处的刚度：11xtkC心轴刚度很大，变形可以忽略，车刀变形也可忽略，列方心轴刚度很大，变形可以忽略，车刀变形也可忽略，列方程组并解之可得主轴箱、尾座和刀架的刚度分别是：程组并解之可得主轴箱、尾座和刀架的刚度分别是：22xtkC33xtkC1111tjxtdjkkk3111wzxtdjkkk21212111()2djxtxtxtkkkk 工作状态测定法其不足之处在于，不能测出完整工作状态测定法其不足之处在于，不能测出完整的刚度特性曲线，而且由于材料不均匀引起的切削力的刚度特性曲线，而且由于材料不均匀引起的切削力变化，和切削过程中的其他随机因素，测量结果存在变化，和切削过程中的其他随机因素，测量结果存在有一定的误差。有一定的误差。1、表面的接触变形、表面的接触变形 刀架实测刚度小于计算刚度的主要原因：刀架实测刚度小于计算刚度的主要原因：组成刀架的组成刀架的各有关零部件不仅本身受力产生变形，而且在连接面之间各有关零部件不仅本身受力产生变形，而且在连接面之间也产生接触变形。也产生接触变形。零件表面存在有宏观几何误差和微观表面粗糙，使实零件表面存在有宏观几何误差和微观表面粗糙，使实际接触面积小于名义接触面积。外力作用时，产生较大的际接触面积小于名义接触面积。外力作用时，产生较大的接触变形，接触变形，其中既有弹性变形也有塑性变形其中既有弹性变形也有塑性变形。这是刚度曲。这是刚度曲线不呈直线、及与卸载曲线不重合的原因。线不呈直线、及与卸载曲线不重合的原因。抵抗接触变形能力用接触刚度表示抵抗接触变形能力用接触刚度表示 kj=dp/dy 接触刚度随法向载荷的增大而增大接触刚度随法向载荷的增大而增大并受接触表面的材料、硬度、表面粗并受接触表面的材料、硬度、表面粗糙度、几何形状误差等因素的影响。糙度、几何形状误差等因素的影响。2、零件间摩擦力的影响、零件间摩擦力的影响 加载时摩擦力阻碍变形发生，卸载时摩擦力阻碍变形加载时摩擦力阻碍变形发生，卸载时摩擦力阻碍变形减小，使加载和卸曲线不重合。减小，使加载和卸曲线不重合。3、接合面间的间隙、接合面间的间隙 如果存在间隙，较小的外力会产生较大的变形，表现如果存在间隙，较小的外力会产生较大的变形，表现为刚度很低。为刚度很低。4、薄弱零件本身的变形、薄弱零件本身的变形 部件中，刚度薄弱的零件对整个部件刚度的影响很大。部件中，刚度薄弱的零件对整个部件刚度的影响很大。如机床溜板中的楔铁。如机床溜板中的楔铁。（一）提高工艺系统刚度（一）提高工艺系统刚度 要提高工艺系统刚度，必须提高机床、刀具、夹具和工件要提高工艺系统刚度，必须提高机床、刀具、夹具和工件的刚度，特别是提高其中刚度最薄弱的部分。的刚度，特别是提高其中刚度最薄弱的部分。1、合理的结构设计、合理的结构设计 设计工装时，设计工装时，尽量减少联接面的数目尽量减少联接面的数目，注意刚度匹配，注意刚度匹配，防防止局部低刚度环节出现止局部低刚度环节出现；合理选择零件结构和截面形状合理选择零件结构和截面形状，尽量，尽量采用封闭形截面。采用封闭形截面。2、提高表面接触刚度、提高表面接触刚度 1）提高连接表面的形状精度提高连接表面的形状精度，并降低其表面粗糙度，并降低其表面粗糙度(常用刮研常用刮研或研磨配合面，增加实际接触面，从而有效地提高接触刚度。或研磨配合面，增加实际接触面，从而有效地提高接触刚度。)2）对于固定联接件，）对于固定联接件，装配时采取预紧措施装配时采取预紧措施 预紧力可以增加实际接触面积，并提高接触刚度预紧力可以增加实际接触面积，并提高接触刚度 3