机械加工工艺

尺 寸 精 度形 状 精 度位 置 精 度 （ 通 常 形 状 误 差 限 制 在 位 置 公 差 内 ， 位置 公 差 限 制 在 尺 寸 公 差 内 ）表 面 粗 糙 度波 度纹 理 方 向伤 痕 （ 划 痕 、 裂 纹 、 砂 眼 等 ）表 面 几 何 形 状 精 度表 面 缺 陷 层 表 层 加 工 硬 化表 层 金 相 组 织 变 化表 层 残 余 应 力加 工 质 量 包 含 的 内 容 零 件 加 工 后 实 际 几 何 参 数 与 理 想 几 何 参 数 接 近 程 度 。 符合 程 度 越 高 ， 加 工 精 度 越 高 ， 实 际 生 产 中 零 件 不 可 能 与 理 想的 要 求 完 全 符 合 。 它 受 到 各 种 因 素 的 影 响 。 指 加 工 后 的 实 际 几 何 参 数 （ 尺 寸 ， 形 状 和 表 面 间 的 相 互位 置 ） 对 理 想 几 何 参 数 的 偏 离 程 度 ， 从 保 证 产 品 使 用 性 能 分析 允 许 有 一 定 的 加 工 误 差 保 证 产 品 的 使 用 性 能 ,（ 保 证 和 提 高 加 工 精 度 问 题 -实 际 上 就 是 限 制 和 降 低 加 工 误差 问 题 ） （ 1） 两 者 从 不 同 角 度 来 评 定 加 工 零 件 的 几 何 参 数 。 加 工 精 度 的 高 低 （ 2） 加 工 精 度 (尺 寸 ,形 状 ,位 置 精 度 )三 者 关 系 形 状 公 差 限 制 在 位 置 公 差 内 位 置 公 差 限 制 在 尺 寸 之 内 尺 寸 精 度 高 位 置 、 形 状 精 度 高 形 状 精 度 高 位 置 、 尺 寸 不 一 定 高（ 3） 加 工 精 度 、 加 工 成 本 、 生 产 率 三 者 关 系 设 计 人 员 -合 理 规 定 加 工 精 度 工 艺 人 员 -依 设 计 要 求 、 生 产 条 件 、 用 适 当 方 法 保 证提 高 生 产 率 和 降 低 成 本 . 研 究 加 工 精 度 的 目 的 ： 目 的 是 要 弄 清 各 种 原 始 误 差 的 物 理 ， 力 学 本 质 ， 以 及 他 们 对 加 工 精 度影 响 的 规 律 ， 掌 握 控 制 加 工 误 差 的 方 法 ， 获 得 预 期 的 加 工 精 度 ， 需 要 时 找出 进 一 步 提 高 加 工 精 度 的 途 径 。 工 件 相 对 于 刀 具 静 止 状 态下 已 存 在 的 误 差与 工 艺 系 统 原 始状 态 有 关 的 原 始误 差 (几 何 误 差 )与 工 艺 过 程 有 关的 原 始 误 差 (动 误差 ) 原 理 误 差定 位 误 差调 整 误 差刀 具 误 差夹 具 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 热 变 形刀 具 磨 损测 量 误 差工 件 残 余 应 力 引 起 的 变 形 工 件 相 对于 刀 具 运动 状 态 下的 误 差主 轴 回 转 误 差导 轨 导 向 误 差传 动 误 差原 始 误 差 构 成 202Y YR R （ 4-1）XR X （ 4-2）X YR R R =yR YRR 误 差 敏 感 方 向Y R0 ya） YR0 yb） SRh 空 间 曲 面 数 控 加 工8S R h 用 展 成 法 切 削 齿 轮 （ 刀 齿 有 限 ,微小 折 线 组 成 曲 线 ） 2、 机 床 的 几 何 误 差1） 回 转 精 度 ： 机 床 主 轴 在 回 转 时 实 际 回 转 轴 线 对 理 想 回 转 轴 线 的 相 一致 程 度 。2） 回 转 误 差 ： 机 床 主 轴 在 回 转 时 实 际 回 转 轴 线 对 理 想 回 转 轴 线 的 漂 移 。3） 误 差 产 生 原 因 ： 由 于 主 轴 部 件 中 轴 承 、 轴 颈 、 轴 承 座 孔 等 的 制 造 误 差 和配 合 质 量 ， 润 滑 条 件 ， 以 及 回 转 时 的 动 力 因 素 的 影 响 。 瞬 时回 转 轴 线 的 空 间 位 置 在 周 期 性 变 化 。4） 理 想 回 转 轴 线 ： 客 观 存 在 ， 但 无 法 确 定 ， 通 常 是 以 平 均回 转 轴 线 来 代 替 。（ 1） 机 床 主 轴 回 转 误 差 5） 主 轴 回 转 误 差 基 本 形 式 ：b） 端 面 圆 跳 动a） 径 向 圆 跳 动c） 倾 角 摆 动径 向 圆 跳 动 端 面 圆 跳 动 角 度 摆 动 6） 主 轴 回 转 误 差 对 加 工 精 度 的 影 响 主 轴 径 向 圆 跳 动 对 加 工 精 度 的 影 响 （ 镗 孔 ） 考 虑 最 简 单 的 情 况 ， 主 轴 回 转 中 心 在 y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 ： e径 向 跳 动 对 镗 孔 精 度 影 响式 中 R 刀 尖 回 转 半 径 ； 主 轴 转 角 。( )cossinX R eY R 显 然 ， 上 式 为 一 椭 圆 。它 主 要 影 响 加 工 工 件 的 圆 度 和 圆 柱 度 。 主 轴 端 面 圆 跳 动 对 车 削 工 件 端 面 的 影 响它 主 要 影 响 工 件 的 的 端 面 形 状 和 轴 向 尺 寸 精 度 。 刀 走 向 ， 与 理 想 轴 线平 行工 件 回 转 轴 线不 变 主 轴 角 度 摆 动 对 镗 孔 的 影 响角 度 摆 动 是 指 瞬 时 回 转 轴 线 与 平 均 回 转 轴 线 成 一 倾 斜 角 度作 公 转 ， 它 对 工 件 的 形 状 精 度 影 响 很 大 ， 如 车 外 圆 时 ， 会产 生 锥 度 。 7） 影 响 主 轴 回 转 精 度 的 主 要 因 素 滑 动 轴 承 图 1 轴 径 不 圆 引 起 车 床 主 轴径 向 跳 动AB车 床 类 机 床 （ 图 1） 切 削 力 的 方 向 大 体不 变 ， 主 轴 经 以 不 同 部件 与 轴 承 内 孔 的 某 一 固定 部 位 相 接 触 。 因 此 影响 主 轴 回 转 精 度 的 主 要是 主 轴 轴 径 的 圆 度 。 轴 承 对 于 回 转 误 差 的 影 响 滚 动 轴 承内 外 滚 道 圆 度 误 差 、 滚 动 体 形 状 及 尺 寸 误 差静 压 轴 承 对 轴 承 孔 或 轴 径 圆 度 误 差 起 均 化 作 用 推 力 轴 承滚 道 端 面 平 面 度 误 差 及 与 回 转 轴 线 的 垂 直 度 误 差镗 床 类 机 床 （ 图 2） 切 削 力 随 主 轴 回 转而 回 转 ， 主 轴 径 总 是 以 固定 部 位 与 轴 承 孔 内 表 面 的不 同 部 位 接 触 ， 因 此 轴 承孔 的 圆 度 对 主 轴 回 转 精 度影 响 最 大 。 图 2 轴 承 孔 不 圆 引 起 镗 床 主 轴径 向 跳 动 与 轴 承 配 合 的 零 件 误 差 的 影 响 轴 承 间 隙 的 影 响 轴 承 间 隙 对 回 转 精 度 也 有 影 响 ， 如 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 ， 当 工 作条 件 (载 荷 、 转 速 等 )变 化 时 ， 油 楔 厚 度 变 化 较 大 ， 主 轴 轴线 漂 移 量 增 大 。 由 于 轴 承 内 、 外 圈 或 轴 瓦 很 薄 ， 受 力 后 容 易 变 形 ， 因 此与 之 相 配 合 的 轴 颈 或 箱 体 支 承 孔 的 圆 度 误 差 ， 会 使 轴 承 圈 或轴 瓦 发 生 变 形 而 产 生 圆 度 误 差 。 与 轴 承 圈 端 面 配 合 的 零 件 如轴 肩 、 过 渡 套 、 袖 承 端 盖 、 螺 母 等 的 有 关 端 面 ， 如 果 有 平 面度 误 差 或 与 主 轴 回 转 轴 线 不 垂 直 ， 会 使 轴 承 圈 滚 道 倾 斜 ， 造成 主 轴 回 转 轴 线 的 径 向 、 轴 向 漂 移 。 箱 体 前 后 支 承 孔 、 主 轴前 后 支 承 轴 颈 的 同 轴 度 会 使 轴 承 内 外 圈 滚 道 相 对 倾 斜 ， 同 样也 会 引 起 主 轴 回 转 轴 线 的 漂 移 。 8） 提 高 主 轴 回 转 精 度 的 措 施提 高 主 轴 部 件 的 制 造 精 度 首 先 应 提 高 轴 承 的 回 转 精 度 其 次 是 提 高 箱 体 支 承 孔 、主 轴 轴 颈 和 与 轴 承 相 配 合 有 关 表 而 的 加 工 精 度 。 此 外 ， 还可 在 装 配 时 先 测 出 滚 动 轴 承 及 主 轴 锥 孔 的 径 向 圆 跳 动 ， 然后 调 节 径 向 圆 跳 动 的 方 位 ， 使 误 差 相 互 补 偿 或 抵 消 ， 以 减少 轴 承 误 差 对 主 轴 回 转 精 度 的 影 响 。对 滚 动 轴 承 进 行 预 紧 ， 消 除 间 隙 对 滚 动 轴 承 适 当 预 紧 以 消 除 间 隙 ， 甚 至 产 生 微 量 过 盈 由 于 轴 承 内 外 圈 和 滚 动 体 弹 性 变 形 的 相 互 制 约 ， 既 增 加 了轴 承 刚 度 ， 又 对 轴 承 内 外 圈 滚 道 和 滚 动 体 的 误 差 起 均 化 作用 ， 因 而 可 提 高 主 轴 的 回 转 精 度 。 使 主 轴 回 转 误 差 不 反 映 到 工 件 上 （ 误 差 转 移 ） 直 接 保 证 工 件 在 加 工过 程 中 的 回 转 精 度 而 不依 赖 于 主 轴 ， 是 保 证 工件 形 状 精 度 的 最 简 单 而又 有 效 的 方 法 。 如 采 用 两 固 定 顶 尖支 承 磨 削 外 圆 柱 面 。 在 镗 床 上 加 工 箱体 类 零 件 孔 。 采 用 前后 导 向 套 的 镗 模 。 2、 机 床 导 轨 导 向 误 差 1） 导 轨 导 向 精 度 及 其 对 加 工 精 度 的 影 响 导 轨 导 向 精 度 ： 机 床 导 轨 副 的 运 动 件 实 际 运 动 方 向 和 理 想 运 动 方 向的 符 合 程 度 。 两 者 之 间 的 偏 差 值 称 为 导 向 误 差 。 导 轨 是 机 床 中 确 定 主 要 部 件 相 对 位 置 的 基 准 ， 也 是运 动 的 基 准 ， 它 的 各 项 误 差 直 接 影 响 被 加 工 工 件 的 精 度。 包 括 ： 导 轨 在 水 平 面 内 的 直 线 度 ， 导 轨 在 垂 直 面 内 的 直 线 度 ， 导 轨 面 间 的 平 行 度 （ 扭 曲 ） ， 导 轨 与 主 轴 回 转 轴 线 的 平 行 度 （ 或 垂 直 度 ） 。 2） 导 轨 在 水 平 面 内 的 直 线 度 （ 弯 曲 ） Y 对 于 车 床 和 外 圆 磨 床 由 于 刀 尖 相 对 于 工 件 回 转 轴 线 在 加工 表 面 径 向 方 向 的 变 化 属 敏 感 方 向 ， 故 其 对 零 件 的 形 状 精 度影 响 很 大 。 yR 车 床 导 轨 在 水 平 面 内 有 弯曲 后 ， 纵 向 进 给 中 刀 具 相 对 工件 轴 线 不 能 平 行 。 因 而 工 件 表面 上 形 成 形 状 误 差 。 当 导 轨 向后 凸 时 ， 工 件 产 生 鼓 形 误 差 。当 导 轨 向 前 凸 时 ， 工 件 产 生 鞍形 误 差 。 3） 导 轨 在 垂 直 面 内 的 直 线 度 （ 弯 曲 ） Z 垂 直 面 内 直 线 度 误 差 对 车 床 的 影 响 较 小 ， 可 以 忽略 不 计 。 但 对 于 龙 门 刨 床 、 龙 门 铣 床 及 导 轨 磨 床 来 说 ， 导轨 在 垂 直 面 内 的 直 线 度 误 差 将 直 接 反 映 到 工 件 上 。 R2ZRR 0RRR2Z RZ)RR( RZR 22 22 222 222 则 ： 项忽 略 4） 导 轨 面 间 的平 行 度 -刀 架 与 工 件 相 对位 置 偏 斜（ 锥 度 或 马 鞍 形 ） （ 3） 机 床 传 动 链 误 差 1） 传 动 链 的 传 动 误 差 是 指 内 联 系 的 传 动 链 中 首 末 两 端传 动 元 件 之 间 相 对 运 动 的 误 差 。例 ： 用 滚 齿 机 加 工 直 齿 轮 时 ， 要 求 滚 刀 和 工 件 之 间 具 有 严 格 的运 动 关 系 。 即 ： 滚 刀 转 一 转 ， 工 件 转 过 一 个 齿 ， 这 种 运 动 关系 是 由 刀 具 与 工 件 的 传 动 链 来 保 证 的 。 当 传 动 链 中 各 传 动 元 件 如 齿 轮 、 蜗 轮 、 蜗 杆 、 丝 杆 、 螺 母等 有 制 造 误 差 ， 装 配 误 差 和 磨 损 时 ， 就 会 破 坏 正 确 的 运 动 关系 ， 是 被 加 工 工 件 产 生 误 差 。 缩 短 传 动 链 长 度 提 高 末 端 元 件 的 制 造 精 度 与 安 装 精 度传 动 比 小 ， 尤 其 是 传 动 链 末 端 传 动 副 的 传 动 比 小， 因 此 采 用 降 速 传 动 保 证 传 动 精 度 的 重 要 原 则 采 用 校 正 装 置 对 传 动 误 差 进 行 补 偿 采 用 频 谱 分 析 方 法 ， 找 出 影 响 传 动 精 度 的 误 差 环节 2） 提 高 传 动 精 度 措 施 三 、 工 艺 系 统 受 力 变 形 由 于 切 削 力 等 引 起 的 工 艺 系 统 产 生 的 弹 性 变 形 ， 使 刀 具 和 工件 在 静 态 下 调 整 好 的 相 互 位 置 ， 以 及 切 削 成 形 运 动 所 需 要 的 正 确 几何 关 系 发 生 变 化 ， 从 而 造 成 加 工 误 差 。 工 艺 系 统 抵 抗 弹 性 变 形 的 能力 越 强 ， 则 加 工 精 度 越 高 ， 工 艺 系 统 抵 抗 弹 性 变 形 的 能 力 ， 用 刚 度k来 描 述 。 1、 工 艺 系 统 刚 度 ： 指 工 艺 系 统 抵 抗 其 变 形 的 外 力 的 能 力 。 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 位 移 y的 比 值 。 yFyk 组 成 件 的 实 体 刚 度 受 力 产 生 拉 伸 、 压 缩 、 弯 曲 变形 ； 特 别 是 薄 弱 件 （ 楔 条 、 轴 套 等 ） 影 响 较 大连 接 表 面 接 触 变 形 其 大 小 与 接 触 面 压 强 有 关结 合 面 间 隙零 件 表 面 摩 擦 力 的 影 响施 力 方 向 的 影 响 ， 测 试 时 只 模 拟 Fy， 实 际 上 加 工 过 程 中 ，Fx， Fy， Fz同 时 作 用 。影 响 机 床 部 件 刚 度 因 素 刀 架 部 件 的 楔 铁 ， 刚 度 很 差 ， 很 容 易 发 生 变 形 ； 滚 动 轴 承 的 外圈 ， 壁 薄 ， 容 易 变 形 。 部 件 中 各 零 件 的 间 隙 ， 只 要 受 到 较 小 的 力 就 会 产 生 位 移 ， 严 重 影 响 部 件 的 刚度 ， 加 工 中 若 单 向 受 力 ， 加 载 后 间 隙 消 除 ， 间 隙 对 位 移 没 有 影 响 ； 但 像 镗 床 、铣 床 等 ， 受 力 方 向 经 常 改 变 ， 则 间 隙 将 影 响 刀 具 相 对 于 零 件 表 面 的 准 确 位 置 ，产 生 较 大 的 加 工 误 差 。 （ 1） 切 削 力 作 用 点 位 置 变 化 引 起 工 件 形 状 误 差2、 工 艺 系 统 受 力 变 形 对 加 工 精 度 的 影 响 y djy tj y wz工 艺 系 统 变 形 随 受 力 点 变 化 规 律FpA A BBCCx LFA FByxx 工 件 刚 度 小 -腰 鼓 形 工 件 刚 度 大 -马 鞍 形 (2)误 差 复 映 规 律 切 削 加 工 中 ， 由 于毛 坯 本 身 的 误 差 （ 形 状或 位 置 ） 使 切 削 深 度 不断 变 化 ， 从 而 引 起 切 削力 的 变 化 ， 促 使 工 艺 系统 产 生 相 应 的 变 形 ， 因而 工 件 表 面 上 保 留 了 与毛 坯 表 面 类 似 的 形 状 和位 置 误 差 ， 但 加 工 后 残留 的 误 差 比 毛 坯 误 差 从数 值 上 大 大 减 少 了 ， 这一 现 象 称 为 “ 误 差 复 映 ” 毛 坯 误 差 和 加 工 误 差 的 定 量 关 系如 图 ： 毛 坯 有 圆 度 误 差 g ，复 映 到 被 加 工 表 面 的 误 差 为 g 加 工 时 最 大 切 削 深 度 为ap1， 最 小 切 削 深 度 为 ap2，设 工 件 材 料 的 硬 度 是 均 匀 的 ，则 在 ap1处 ， 切 削 力 Fy1最 大 ，相 应 的 变 形 y1也 最 大 ， 在 ap2处 ， 切 削 力 Fy2最 小 ， 相 应 的变 形 y2也 最 小 。 当 车 削 加 工 时 ， xFy=1， 则 ：py CaF 11 py CaF 22 py CaF mmpp ppyyg KCaaKC KCaKCaKFKFyy 21 212121 机 械 加 工 中 ， 误 差 复 映 系 数 通 常 小 于 1。 误 差 复 映 程 度 可 用 误 差 复 映 系 数 来 表 示 ， 误 差 复 映系 数 与 系 统 刚 度 成 反 比 。 由 上 式 可 得 ：kCmg 误 差 复 映 系 数 表 示 加 工 误 差 与 毛 坯 误 差 的 比 例 关 系 ， 并 定 量 的反 映 了 毛 坯 误 差 经 加 工 所 减 少 的 程 度 。 v减 少 误 差 复 映 的 方 法K越 大 ， 复 映 系 数 越 小进 给 量 f减 少 时 ， 可 以 减 小 C， 则 减 小增 加 走 刀 次 数减 小 毛 坯 误 差 值 v多 次 走 刀 总 的 的 误 差 复 映 系 数 当 加 工 分 几 次 走 刀 时 ， 每 次 的 误 差 复 映 系数 为 ： n , 21 1 2 3 n mng mgg mg 321 21122 11由 于 则 ， 多 次 走 刀 可 以 提高 加 工 精 度 。 1 i 1 3、 夹 紧 力 、 重 力 、 传 动 力 和 惯 性 力 引 起 的 加 工 误 差 夹 紧 力 影 响 a） b）薄 壁 套 夹 紧 变 形【 例 1】 薄 壁 套 夹 紧 变 形 解 决 ： 加 开 口 套 【 例 】 龙 门 铣 横 梁 龙 门 铣 横 梁 变 形龙 门 铣 横 梁 变 形 补 偿 重 力 影 响解 决 ： 变 形 补 偿 传 动 力 与 惯 性 力 影 响理 论 上 不 会 产 生圆 度 误 差 （ 但 会 产生 圆 柱 度 误 差 ）周 期 性 的 力 易 会引 起 强 迫 振 动 传 动 力 对 加 工 精 度 的 影 响 z l R yY FpFc FcdFcdy ra） OO r0 yYFp AFcdrcd=Fcd / kc OFc Fc / kcFp / kc b） v合 理 的 结 构 设 计 ： 设 计 工 艺 装 备 时 ， 尽 量 减 少 连 接 面 数 目 ， 注 意 刚 度 的匹 配 ， 防 止 局 部 低 刚 度 环 节 出 现 ， 设 计 基 础 件 、 支 承 件 时 ， 合理 设 计 零 部 件 结 构 和 截 面 形 状 。 v提 高 接 触 刚 度 提 高 机 床 部 件 中 零 件 接 合 表 面 的 接 触 质 量 给 机 床 部 件 预 加 载 荷 提 高 工 件 定 位 基 准 的 精 度 和 降 低 表 面 粗 糙 度 值 。v采 用 辅 助 支 承 （ 中 心 架 ， 跟 刀 架 ， 镗 杆 支 承 等 ）（ 4） 减 少 工 艺 系 统 受 力 变 形 的 措 施 v采 用 合 理 装 夹 和 加 工 方 式支 座 零 件 不 同 安 装 方 法 v热 变 形 ： 机 械 加 工 过 程 中 ， 工 艺 系 统 会 受 到 各 种 热 的 影 响 而 产 生温 度 变 形 ， 称 为 热 变 形 。 这 种 变 形 将 破 坏 刀 具 与 工 件 的 正确 几 何 关 系 和 运 动 关 系 ， 造 成 工 件 的 误 差 。四 、 工 艺 系 统 热 变 形 v对 加 工 精 度 的 影 响 精 密 加 工 和 大 件 加 工 中 ， 热 变 形 的 加 工 误 差 占 工 件 总加 工 误 差 的 40% 70%。 影 响 加 工 效 率 ， 为 减 少 热 变 形 ， 需 要 预 热 机 床 、 降 低切 削 用 量 ， 增 加 工 序 （ 粗 、 精 分 开 ） 高 精 、 高 效 、 自 动 化 加 工 时 的 热 变 形 问 题 更 加 严 重 . 1、 工 艺 系 统 热 源v切 削 热 ： 切 削 时 所 作 的 功 几 乎 全 部 转 变 成 热 ， 其 热 量 以 传导 的 形 式 传 递 ， 对 刀 具 和 工 件 影 响 较 大 。v摩 擦 热 ： 机 械 零 件 的 摩 擦 轴 承 、 导 轨 的 摩 擦 而 产 生 的 热 ，液 压 传 功 、 电 气 传 功 等 ， 都 是 热 源 ， 对 机 床 影 响 较大 ， 以 传 导 形 式 传 递 。v其 它 热 ： 指 工 艺 系 统 外 部 的 ， 以 对 系 统 传 热 为 主 的 环 境 温 度 和 各 种辐 射 热 。 v各 种 热 对 加 工 精 度 的 影 响 切 削 热 ： 车 削 时 ， 切 屑 带 走 热 量 可 达 50% 80%， 传 给 工 件 约30%， 传 给 刀 具 约 5%。 铣 削 、 刨 削 加 工 ， 传 给 工 件 30% 钻 削 和 卧 镗 ， 切 屑 留 在 孔 中 ， 传 给 工 件 大 于 50% 磨 削 时 ， 切 屑 带 走 热 量 4%， 传 导 工 件 84%， 工 件 表 面 温度 高工 艺 系 统 热 源 内 部 热 源外 部 热 源 切 削 热摩 擦 热环 境 热 源辐 射 热 摩 擦 热 ： 使 工 艺 系 统 局 部 发 热 ， 引 起 局 部 温 升 和 变 形 ， 破 坏 系统 原 有 的 几 何 精 度 。外 部 热 源 ： 大 型 工 件 昼 夜 加 工 ， 由 于 温 差 引 起 工 艺 系 统 的 热 变 形 不一 样 ， 照 明 光 、 散 热 器 、 日 光 等 也 会 引 起 机 床 的 局 部 温 度 和变 形 。 2、 机 床 热 变 形 引 起 的 加 工 误 差车 、 铣 、 钻 、 镗 类 机 床 ： 主 轴 箱 中 的 齿 轮 ， 轴 承 磨 擦 发 热 ， 润 滑 油 发 热 是 主 要 热 源， 使 主 轴 箱 及 与 之 相 连 部 分 如 床 身 或 立 柱 的 温 度 升 高 而 产 生较 的 变 形 。 车 床 受 热 变 形a） 车 床 受 热 变 形 形 态 运 转 时 间 / h0 1 2 3 450150100200位移 /m 20406080 温升 / Yy前 轴 承 温 升b） 温 升 与 变 形 曲 线 龙 门 刨 床 、 导 轨 磨 床 等 机 床 床 身 热 变 形 是 影 响 加 工 精 度 的 主 要 因 素 ： 因 其 床 身 较 长 、导 轨 稍 有 温 差 ， 就 会 产 生 较 大 的 弯 曲 变 形 。 床 身 上 下 表 面 产 生 温 差 的 原 因 ， 不 仅 是 由 于 工 作 台 运 动 时导 轨 摩 擦 发 热 所 知 ， 环 境 温 度 的 影 响 也 很 大 。 导 轨 磨 床 受 热 变 形 各 种 磨 床v 热 源 ： 液 压 传 动 系 统 和 高 速 回 转 磨 头 ， 并 且 使 用 大 量 的 切 削 液 都是 磨 床 的 主 要 热 源 。v 变 形 ： 砂 轮 主 轴 轴 承 发 热 、 使 主 轴 轴 线 升 高 并 使 砂 轮 架 向 工 件 方向 趋 近 ， 由 于 主 轴 前 后 轴 承 温 升 不 同 ， 主 轴 侧 母 线 还 会 出 现 倾斜 ， 液 压 系 统 发 热 使 床 身 各 处 温 升 不 同 ， 导 致 床 身 趋 于 前 倾 。v 举 例 ： 平 面 磨 床 ： 热 变 形 受 油 池 安 放 位 置 及 导 轨 摩 擦 发 热 的 影 响 。 利 用 床 身 做 油 池 ， 则 床 身 下 部 温 度 高 于 上 部 ， 导 轨 产 生 中 凹变 形 。 油 池 移 出 后 ， 导 轨 面 的 摩 擦 热 使 导 轨 上 部 温 度 高 于 下 部 ， 导轨 产 生 中 凸 变 形 。 立 式 平 面 磨 床 受 热 变 形 形 态立 式 平 面 磨 床 ： 主 轴 承 和 主 电 机 的 发 热 传 到 立 柱 ， 使 立 柱 内 侧 温 度 高 于 外 侧 ，因 而 引 起 立 柱 的 弯 曲 变 形 。 （ 1） 热 源 ： 切 削 热 （ 由 于 刀 体 小 、 热 重 复 小 、 虽 然 传 入 刀 具 热 量 并不 多 ， 但 仍 会 有 很 高 的 温 升 ）（ 2） 变 形 规 律 ： 1） 连 接 切 削 曲 线 1 2） 间 断 切 削 曲 线 2 3） 冷 却 后 的 曲 线 3 (min)车 刀 热 变 形 曲 线连 续 切 削 升 温 曲 线冷 却 曲 线间 断 切 削 升 温 曲 线（ m）may b0 c0.63may 3、 刀 具 热 变 形 4、 减 少 工 艺 系 统 热 变 形 的 主 要 途 径（ 1） 减 少 发 热 和 隔 热（ 2） 强 制 冷 却 散 热（ 3） 控 制 温 度 变 化（ 4） 采 用 合 理 的 结 构 设 计 1、 内 应 力定 义 ： 外 部 作 用 力 去 除 后 工 件 内 存 留 的 应 力特 点 ： 具 有 内 应 力 的 零 件 处 于 一 种 不 稳 定 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 的 缓 慢 地 进 行 这 种 变 化 ， 直 到 残 余 应力 安 全 松 弛 为 主 ， 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 。五 、 残 余 应 力 引 起 的 变 形 1） 毛 坯 制 造 和 热 处 理 产 生 的 残 余 应 力原 因 ： 在 铸 、 锻 、 焊 、 热 处 理 等 加 工 过 程 中 ， 由 于 各 部 分 冷热 收 缩 不 均 匀 ， 以 及 金 相 组 织 的 体 积 变 化 ， 使 毛 坯 内 部 产生 相 当 大 的 残 余 应 力 。例 1： 下 图 表 示 一 个 内 外 壁 厚 相 差 较 大 的 铸 件 ， 浇 注 后 ， 冷 却过 程 如 下 ： 壁 A、 C较 薄 ， 散 热 容 易 ， 冷 却 快 。 壁 B冷 却 慢 ， 当 A、 C从塑 性 状 态 冷 却 到 弹 性 状 态 时 ， B还 处 于 塑 性 状 态 ， 这 时 A、 C收 缩 时 B不 起 阻 挡 变 形 的 作 用 ， 铸 件 内 部 不 会 产 生 内 应 力 。1、 产 生 残 余 应 力 的 原 因 当 B冷 却 到 弹 性 状 态 时 ， A、 C的 温 度 已 经 降 低 很 多 ， 收 缩速 度 很 慢 ， 但 B收 缩 快 ， 所 以 收到 A、 C的 阻 碍 ， 壁 B受 拉 应 力 ，A、 C受 压 应 力 ， 以 保 持 平 衡 。 在 C上 开 一 小 口 ， C上 压 应力 消 失 ， 在 A、 B内 应 力 作 用 力， 内 应 力 重 新 分 布 ， 达 到 平 衡， 工 件 翘 曲 。 例 2： 机 床 床 身 铸 件 ， 为 提 高 导 轨 面的 耐 磨 性 ， 采 用 局 部 激 冷 的 工 艺使 他 冷 却 更 快 一 些 ， 这 样 可 以 获得 高 的 硬 度 ， 但 铸 件 内 应 力 更 大 ，导 轨 表 面 经 粗 加 工 刨 去 一 层 ， 引起 内 应 力 重 新 分 布 ， 产 生 弯 曲 变形 ， 新 平 衡 过 程 需 较 长 时 间 ， 导轨 精 加 工 后 除 去 大 部 分 变 形 ， 但内 部 还 在 变 化 ， 合 格 的 导 轨 面 丧失 原 有 的 精 度 。 2） 冷 校 直 带 来 的 残 余 应 力冷 校 直 方 法 ： 在 细 长 轴 原 有 变 形 的 相 反 方 向 上 加 力 F，使 工 件 向 相 反 方 向 弯 曲 ， 产 生 塑 性 变 形 ， 达 到 校 直 的 目 的细 长 轴 弯 曲 原 因 ， 经 轧 制 的 材 料 存 在 内 应 力 ， 经 车 削 后 ，此 内 应 力 重 新 分 布 产 生 弯 曲 。冷 校 直 方 法 F3） 切 削 加 工 带 来 的 残 余 应 力 3、 减 小 残 余 应 力 措 施v 设 计 合 理 零 件 结 构 ， 提 高 零 件 刚 性 ， 使 壁 厚 均 匀 。v 合 理 安 排 工 艺 过 程 粗 、 精 加 工 分 开v 避 免 冷 校 直v 时 效 处 理 合 理 采 用 先 进 工 艺 和 设 备1、 误 差 预 防 ： 指 减 小 原 始 误 差 本 身 或 减 小 原 始 误 差 的 影响 。 即 减 少 误 差 源 和 改 变 原 始 误 差 源 和 加 工 误 差 的 定 量 关系 。直 接 减 小 原 始 误 差 例 ： 细 长 轴 切 削 时 采 用 反 向 切 削 。六 、 提 高 加 工 精 度 的 途 径 转 移 原 始 误 差 例 ： 采 用 立 刀 安 装 把 刀 架 的 转 角 位 移 转 移 到 误差 的 不 敏 感 方 向a） b）转 塔 车 床 刀 架 转 位 误 差 的 转 移 易 位 法 加 工 时 误 差 均 化 过 程 360 工 件 转 角累积误差 1 l1l22均 化 原 始 误 差 ， 如 研 磨 加 工 、 易 位 加 工就 地 加 工 （ 自 干 自 ） 要 保 证 部 件 间 什 么 样 的 位 置 关 系 就 在 这 样 的 位 置 关系 上 利 用 一 个 部 件 装 上 刀 具 去 加 工 另 一 个 部 件 。误 差 分 组 （ 均 分 原 始 误 差 ） 在 线 测 量 与 在 线 补 偿2、 误 差 补 偿 ： 指 人 为 引 入 附 加 误 差 因 素 ， 以 抵 消 或 减 小 原始 误 差 的 影 响 高 压 油 泵 偶 件 自 动 配 磨 装 置 示 意 图 柱 塞 销柱 塞 丝 杠 加 工 误 差 补 偿 装 置1 工 件 2 螺 母 3 母 丝 杠 4 杠 杆 5 校 正 尺 6 触 头 7 校 正 曲 线 附 加 位 移螺 母 附 加 转 动 采 用 校 正 装 置 积 极 控 制 起 决 定 作 用 的 误 差 因 素 在 复 杂 精 密 零 件 的 加 工 中 ， 当 无 法 对 主 要 精 度 参 数 直接 进 行 在 线 测 量 和 控 制 时 ，应 该 设 法 控 制 起 决 定 作 用 的 误 差 因 素 ， 把 它 掌 握 在 很 小 的变 动 范 围 内 ， 例 如 精 密 螺 纹 磨 床 的 自 动 恒 温 控 制 v 以 弹 性 变 形 补 偿 热 变 形其 他 补 偿 方 法 龙 门 铣 横 梁 变 形 补 偿以 弹 性 变 形 补 偿 热 变 形附 加 夹 紧 力v 以 几 何 误 差 补 偿 受 力 变 形 v 以 热 变 形 补 偿 热 变 形以 热 变 形 补 偿 热 变 形