机械加工精度课件

机械加工精度机械加工精度12内容1 1机械加工精度概述机械加工精度概述2 2机械加工工艺系统原有误差的影响分析机械加工工艺系统原有误差的影响分析3 3机械加工工艺系统动态误差的影响分析机械加工工艺系统动态误差的影响分析4 4提高加工精度的途径提高加工精度的途径5 5加工误差统计分析加工误差统计分析2内容1机械加工精度概述2机械加工工艺系统原有误差的影响23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）加工精度表面质量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加工质量加工质量包含的内容第一节第一节机械加工精度概述机械加工精度概述 3尺寸精度（通常形状误差限制在位置公差内，位置公差限34第一节第一节机械加工精度概述机械加工精度概述 q 加工精度：零件加工后实际几何参数与理想零件的几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）符合程度。一、加工精度概念一、加工精度概念p加工精度内容加工精度内容：尺寸精度尺寸精度:零件表面之零件表面之间的的实际尺寸与理想尺寸之尺寸与理想尺寸之间的符合程度的符合程度.形状精度形状精度:实际形状与表面理想形状之形状与表面理想形状之间的符合程度的符合程度.位置精度位置精度:实际位置与表面之位置与表面之间理想位置的符合程度理想位置的符合程度.p 尺寸精度、形状精度和位置精度三者之尺寸精度、形状精度和位置精度三者之间关系关系：通常形状公差限制在位置公差内，而位置误差一般限制在尺寸公差之内。当尺寸精度要求高时，相应的位置精度、形状精度也要求高。但形状精度或位置精度要求高时，相应的尺寸精度不一定要求高，这要根据零件的功能要求来决定。4第一节机械加工精度概述加工精度：零件加工后实际几45第一节第一节机械加工精度概述机械加工精度概述 q加工误差：零件的零件的实际几何参数与理想零件几何参数几何参数与理想零件几何参数的偏差。的偏差。加工精度与加工加工精度与加工误差两者差两者间关系关系：两者从不同角度来两者从不同角度来评定加工零件的几何参数。定加工零件的几何参数。加加工精度的高低是由加工工精度的高低是由加工误差的小大来表示的差的小大来表示的，保，保证和和提高加工精度提高加工精度问题，实际上是限制和降低加工上是限制和降低加工误差差问题。一、加工精度概念一、加工精度概念5第一节机械加工精度概述加工误差：零件的实际几何参数56加工成本与加工误差之间的关系加工成本与加工误差之间的关系一种加工方法介于一种加工方法介于A、B之间的精度为经济之间的精度为经济加工加工精度精度成本增加，加工成本增加，加工误差较小不明显误差较小不明显误差增大，加工最误差增大，加工最低成本不变低成本不变p加工经济精度在正常的加工条件下（符合在正常的加工条件下（符合质量标准的设备、具有标准技术质量标准的设备、具有标准技术等级的工人、不延长工时）所能等级的工人、不延长工时）所能保证的加工精度。保证的加工精度。第一节第一节机械加工精度概述机械加工精度概述 6加工成本与加工误差之间的关系一种加工方法介于A、B之间的精67二二、获得加工精度的方法得加工精度的方法1.获得尺寸精度的方法得尺寸精度的方法1)试切法切法2)调整法整法3)定尺寸刀具法定尺寸刀具法4)自自动控制法控制法2.获得形状精度的方法得形状精度的方法1)成形刀具法成形刀具法2)轨迹法迹法3)展成法展成法3.获得位置精度的方法得位置精度的方法 1)直接找正法直接找正法 2)划划线找正法找正法 3)夹具定位法具定位法7二、获得加工精度的方法1.获得尺寸精度的方法781.获得尺寸精度的方法得尺寸精度的方法先先试切切部分加工表面，部分加工表面，测量量后，适当后，适当调整整刀具刀具相相对工件的位置，工件的位置，再再试切切，再再测量量，当被加工尺寸，当被加工尺寸达到要求后，再达到要求后，再切削整个待加工面。切削整个待加工面。1)1)试切法试切法试切法效率低，精度主要取决于工人技术，用于单件小批生产。试切测量调整车刀81.获得尺寸精度的方法先试切部分加工表面，测量后89利用机床上的定程装置、对刀装置或预先调整好的刀架，使刀具相对机床或夹具满足位置精度要求，然后加工一批工件。该法需要采用夹具实现装夹。2)2)调整法：调整法：调整法生产效率高，加工精度较稳定，常用于中批以上的生产。调整法铣槽1.获得尺寸精度的方法得尺寸精度的方法9利用机床上的定程装置、对刀装置或预先调整好的刀架，使刀具相910用具有一定尺寸精度的刀具（如绞刀、扩孔钻、钻头等）来保证被加工工件尺寸精度的方法（如钻孔）。3)3)定尺寸刀具法：定尺寸刀具法：定尺寸刀具法：生产率较高，操作简便，加工精度较稳定。钻头的尺寸保证了加工孔的尺寸1.获得尺寸精度的方法得尺寸精度的方法10用具有一定尺寸精度的刀具（如绞刀、扩孔钻、钻头等）来保证1011工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。又分自动测量和数字控制两种，前者机床上具有自动测量工件尺寸的装置，在达到要求时，停止进刀。后者是根据预先编制好的机床数控程序实现进刀的。4)4)自动控制法：自动控制法：自动控制法生产率高，加工精度稳定，目前机械加工的发展方向.数控机床自动控制原理框图1.获得尺寸精度的方法得尺寸精度的方法11工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。又分自动测量和数字控11122.获得形状精度的方法得形状精度的方法1)1)成形刀具法：成形刀具法：成形铣刀刀刃几何形状铣出工件表面形状；精度由刀具形状和装夹决定。典型：齿轮成形加工用成形刀具加工工件的成形表面以达到所要求的形状精度。取决于刀刃的形状精度。122.获得形状精度的方法1)成形刀具法：成形铣刀刀刃几何形12132.获得形状精度的方法得形状精度的方法2)2)轨迹法：轨迹法：依靠刀具与工件的相对运动轨迹来获得工件形状的。车刀刀尖1的运动轨迹形成了工件的表面形状，车刀运动的精度决定了工件的形状精度。132.获得形状精度的方法2)轨迹法：依靠刀具与工件的相对运1314利用刀具和工件作展成切削运动，刀刃在被加工面上的包络面形成的成形表面。这种加工方法所能达到的精度，主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度。3)3)展成法：展成法：滚齿法加工齿轮，滚刀刀刃在被切齿轮上形成的包络线即为齿形，滚刀主运动与被切齿轮转速必须符合设定要求，以保证加工精度。2.获得形状精度的方法得形状精度的方法14利用刀具和工件作展成切削运动，刀刃在被加工面上的141)1)直接找正法直接找正法3.获得位置精度的方法得位置精度的方法1)直接找正法3.获得位置精度的方法152)2)划线找正法划线找正法3.获得位置精度的方法得位置精度的方法2)划线找正法3.获得位置精度的方法16工件在夹具上装夹（滚齿夹具）3)3)夹具定位法夹具定位法3.获得位置精度的方法得位置精度的方法工件在夹具上装夹（滚齿夹具）3)夹具定位法3.获得位置精度的17181.工工艺系系统:在机械加工在机械加工时，机床、刀具，机床、刀具，夹具和工件具和工件构成一个构成一个完整的系完整的系统，为工工艺系系统。2.工工艺系系统误差差与与加工加工误差关系差关系(因果关系因果关系)工工艺系系统中的种种中的种种误差，在不同的具体条件下，差，在不同的具体条件下，以不同的程度复映到工件上，形成工件的加工以不同的程度复映到工件上，形成工件的加工误差。差。工工艺系系统的的误差是差是”因因”,是根源；加工是根源；加工误差差是是“果果”，是表，是表现。三三.影响加工精度的因素影响加工精度的因素(原始原始误差差)181.工艺系统:在机械加工时，机床、刀具，夹具和工件构成1819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工艺系统的误差称为原始误差。原始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静止状态下的误差3.3.原始误差原始误差4.4.原始误差分类原始误差分类原始误差构成三、影响加工精度的因素三、影响加工精度的因素(原始原始误差差)19工件相对于刀具运动状态下的误差主轴回转误差1920活塞销孔精镗工序中的原始误差定位误差F设计基准定位基准热变形对刀误差夹紧误差菱形销导轨误差三、影响加工精度的因素三、影响加工精度的因素(原始原始误差差)20活塞销孔精镗工序中的原始误差定位误差F设计基准定位基准热2021qq 图中图中：RyYRRRx=X显然：5.误差敏感方向差敏感方向工艺系统原始误差方向不同工艺系统原始误差方向不同，对加工精度的影响程度也不，对加工精度的影响程度也不同。同。对加工精度影响最大的方对加工精度影响最大的方向，称为误差敏感方向向，称为误差敏感方向。qq 误差敏感方向一般为误差敏感方向一般为已加工已加工表面过切削点的法线方向表面过切削点的法线方向。误差敏感方向YR0Xa）YR0Xb）三、影响加工精度的因素三、影响加工精度的因素(原始原始误差差)21图中：RyYRRRx=X显然：5.误差敏感方2122四、研究加工精度的方法四、研究加工精度的方法1.通通过分析分析计算或算或实验、测试等方法等方法 研究某一确定因素对加工精度的影响。一般不考虑其研究某一确定因素对加工精度的影响。一般不考虑其他因素的同时作用，主要。他因素的同时作用，主要。分析该因素与加工误差间分析该因素与加工误差间单独单独的的关系。关系。2.统计分析法分析法 运用运用数理统计方法数理统计方法对生产中一批工件的实测结果进行数对生产中一批工件的实测结果进行数据处理，用以据处理，用以控制工艺过程的正常进行控制工艺过程的正常进行。主要研究各项误差。主要研究各项误差综合的变化规律，一般只适用于大批量生产。综合的变化规律，一般只适用于大批量生产。在实际生产中，两种方法结合，先用统计分析法寻找误在实际生产中，两种方法结合，先用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运差的出现规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分析法进行分析、试验，以便迅速有效地找出影响用单因素分析法进行分析、试验，以便迅速有效地找出影响加工精度的主要原因。加工精度的主要原因。22四、研究加工精度的方法1.通过分析计算或实验、测试等方法22第二节第二节机械加工工艺系统原有误差的影响分析机械加工工艺系统原有误差的影响分析一、原理一、原理误差差二、二、调整整误差差 三、三、机床机床误差差四、刀具四、刀具误差差五、五、夹具具误差差23第二节机械加工工艺系统原有误差的影响分析一、原理误差22324q原理误差：采用了原理误差：采用了近似的成型运动或近似的刀近似的成型运动或近似的刀刃轮廓刃轮廓进行加工而产生的误差。进行加工而产生的误差。一、原理误差一、原理误差 用阿基米德蜗杆滚刀滚切渐开线齿轮用阿基米德蜗杆滚刀滚切渐开线齿轮；在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件；在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件；原理误差原理误差磨凸轮轴，砂轮进给精度不能无限提高，存在近似滚齿时，滚刀包络线形成折线表面，并非光滑渐开线24原理误差：采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而2425如果采用如果采用理想的加工原理理想的加工原理，完全，完全准确的运动联系准确的运动联系，完美的刀刃完美的刀刃或或靠模形状靠模形状，则不存在原理误差，但其，则不存在原理误差，但其成本过高，并非完全必要。成本过高，并非完全必要。原理误差合理性原理误差合理性一、一、原理误差原理误差 采了近的成型运动或近的刀刃轮廓，常常可以简化采了近的成型运动或近的刀刃轮廓，常常可以简化机床结构或刀具形状，或可提高生产率，有时还可得机床结构或刀具形状，或可提高生产率，有时还可得到较高加工精度。故在生产中广泛采用，其前提是到较高加工精度。故在生产中广泛采用，其前提是原原理误差不超过规定精度要求理误差不超过规定精度要求（通常原理误差不超过（通常原理误差不超过10101515工件公差）。工件公差）。25如果采用理想的加工原理，完全准确的运动联系，完美2526二二.调整误差调整误差 调整的作用整的作用：使刀具与工件之：使刀具与工件之间达到正确的达到正确的相相对位置。位置。调整整误差差：采用任何：采用任何调整方法及使用任何整方法及使用任何调整工具都不可能整工具都不可能调整得整得绝对准确，准确，难免免带来来些些原始原始误差，差，这就是就是调整整误差。差。调整方法：整方法：试切法切法调整整和调整法整法调整整。26二.调整误差调整的作用：使刀具与工件之间达2627二二.调整误差调整误差 测量误差测量误差试切时与正式切削时切削厚试切时与正式切削时切削厚度不同造成的误差度不同造成的误差机床进给机构的位移误差机床进给机构的位移误差定程机构误差：定程机构误差：行程行程挡块、靠模、靠模及凸及凸轮等机构的制造等机构的制造误差、安装差、安装误差、差、磨磨损、刚度。度。样件或样板误差：样件或样板误差：样件或件或样板的板的制造制造误差、安装差、安装误差和差和对刀精度。刀精度。a）b）试切法与调整法试切法试切法（图a）调整法调整法（图b）27二.调整误差测量误差定程机构误差：行程挡块、靠模及凸2728机床误差组成机床误差组成机床几何机床几何误差差机床机床传动链误差差机床主机床主轴回回转误差差机床机床导轨误差差轴向向窜动径向跳径向跳动倾角角摆动水平面内直水平面内直线度度垂直面内直垂直面内直线度度前后前后导轨的平行度的平行度内内联传动链始末始末两端两端传动元件元件间相相对运运动误差差28机床误差组成机床几何误差机床传动链误差机床主轴回转误差机2829 主轴回转误差主轴回转误差主轴回转误差主轴回转误差:主轴各瞬主轴各瞬主轴各瞬主轴各瞬间的实际回转轴线间的实际回转轴线间的实际回转轴线间的实际回转轴线相对其相对其相对其相对其平均回转轴线平均回转轴线平均回转轴线平均回转轴线的偏移量。的偏移量。的偏移量。的偏移量。为便于研究，可将主轴为便于研究，可将主轴为便于研究，可将主轴为便于研究，可将主轴回转误差分解为回转误差分解为回转误差分解为回转误差分解为轴向窜动轴向窜动轴向窜动轴向窜动、径向圆跳动径向圆跳动径向圆跳动径向圆跳动和和和和倾角摆动倾角摆动倾角摆动倾角摆动三三三三种基本型式。种基本型式。种基本型式。种基本型式。1.1.主轴回转误差主轴回转误差qq 主轴回转误差概念主轴回转误差概念三、机床误差三、机床误差 轴轴向向向向窜动窜动29主轴回转误差:主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴2930AB三、机床误差三、机床误差 qq 影响主轴回转精度的主要因素影响主轴回转精度的主要因素内外滚道圆度误差、滚动体形状及尺寸误差都将影响主轴回转精度。主轴轴承间隙增大会使轴向窜动与径向圆跳动量增大。轴径不圆引起车床主轴径向跳动 滑动轴承（注意切削力的方向）镗床镗床轴承孔不圆轴承孔不圆引起镗引起镗床主轴径向跳动床主轴径向跳动轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动 滚动轴承 车床车床轴颈不圆轴颈不圆引起车床主轴引起车床主轴径向跳动（注意其频率特性）径向跳动（注意其频率特性）30AB三、机床误差影响主轴回转精度的主要因素内外滚道圆3031三、机床误差三、机床误差 推力轴承 推推力力轴承承滚道道端端面面误差差会造成主会造成主轴轴向窜动轴向窜动轴向窜动轴向窜动。若若只只有有一一个个端端面面滚道道存存在在误差差，对轴轴轴轴向向向向窜窜窜窜动动动动影影响响很很小小（图a）；只只有有当当两两个个滚道道端端面面均均存存在在误差差时，才才会会引引起起较大的跳大的跳动量（量（图b）。a）b）0止推轴承端面误差对主轴轴向窜动的影响qq 影响主轴回转精度的主要因素影响主轴回转精度的主要因素31三、机床误差推力轴承推力轴承滚道端面误差3132三、机床误差三、机床误差 动压滑动轴承qq 影响主轴回转精度的主要因素影响主轴回转精度的主要因素轴承承间隙增大会使油膜厚度隙增大会使油膜厚度变化大，化大，轴心心轨迹迹变动量加大，量加大，这会使主会使主轴径向回径向回转误差增差增大，主大，主轴轴线漂移量增大。漂移量增大。32三、机床误差动压滑动轴承影响主轴回转精度的主要因素32由于存在误差敏感方向，加工不同表面时，主轴的径向跳动所引起的加工误差也不同。车床上加工外圆或内孔时，主轴的径向跳动将引起工件的圆度误差，但对于端面加工没有直接影响；车端面时，主轴的轴向窜动将造成工件端面的平面度误差，以及端面相对于内、外圆的垂直度误差；车螺纹时，会造成螺距误差。主轴的轴向窜动对加工外圆或内孔的影响不大；镗孔时，由于主，由于主轴的的纯角度角度摆动使得主使得主轴回回转轴线与工作台与工作台导轨不平行，不平行，使使镗出的孔呈出的孔呈椭圆形。形。主轴的角度摆动对加工误差的影响：不仅影响工件加工表面的圆度误差，而且影响工件加工表面的圆柱度误差。三、机床误差三、机床误差 q主轴回转误差对零件的加工精度的影响主轴回转误差对零件的加工精度的影响由于存在误差敏感方向，加工不同表面时，主轴的径向跳33主轴纯角度摆动对镗孔精度的影响主轴纯角度摆动对镗孔精度的影响34思考题工厂常用工厂常用图示方法示方法测量主量主轴回回转精度。精度。这种方法存在什么种方法存在什么问题？1）不能把不同性）不能把不同性质的的误差区分开来，如差区分开来，如测量心量心轴本身的本身的误差差，主主轴锥孔孔误差差，锥孔与主孔与主轴回回转轴线的的不同不同轴误差差等。等。2）不能反映主）不能反映主轴在工作在工作转速下的回速下的回转精度。精度。思考题工厂常用图示方法测量主轴回转精度。这种方法存在3536三、机床误差三、机床误差 提高主轴部件制造精度提高主轴部件制造精度 对滚动轴承进行预紧对滚动轴承进行预紧，以消除间隙。以消除间隙。使主轴回转精度不反映到工件上使主轴回转精度不反映到工件上qq 提高主轴回转精度的措施磨床采用死顶尖支承36三、机床误差提高主轴部件制造精度提高主轴回转精度的36机床导轨是机床中确定某些主要部件相对位置的基准，机床导轨是机床中确定某些主要部件相对位置的基准，也是某些主要部件的运动基准。也是某些主要部件的运动基准。机床机床导轨误差的基本形式差的基本形式水平面内的直水平面内的直线度度垂直面内的直垂直面内的直线度度前后前后导轨的平行度的平行度（扭曲）（扭曲）现以卧式以卧式车床床为例，例，说明明导轨误差是怎差是怎样影响工件的影响工件的加工精度的。加工精度的。2.2.机床导轨误差机床导轨误差三、机床误差三、机床误差 机床导轨是机床中确定某些主要部件相对位置的基37YYoDR水平面水平面导轨水平面内直线度导轨水平面内直线度（1）导轨在水平面内直在水平面内直线度度误差的影响差的影响当当导轨在水平面内的直在水平面内的直线度度误差差为y时,引起工件在引起工件在半径方向的半径方向的误差差为：R=yYYoDR水平面导轨水平面内直线度（1）导轨在水平面内38（1）导轨在水平面内直在水平面内直线度度误差的影响差的影响由此可见：床身导轨在水平面内如果有直线度误差，由此可见：床身导轨在水平面内如果有直线度误差，使工件在纵向截面和横向截面内分别产生形状误差和尺使工件在纵向截面和横向截面内分别产生形状误差和尺寸误差。寸误差。（1）导轨在水平面内直线度误差的影响由此可见39垂直平面垂直平面导轨垂直面直线度导轨垂直面直线度ZdRZRd/2（2）导轨在垂直面内直在垂直面内直线度度误差的影响差的影响垂直平面导轨垂直面直线度ZdRZRd/2（2）导轨在垂40床身导轨在垂直面内有直线度误差，会引起刀尖产生切床身导轨在垂直面内有直线度误差，会引起刀尖产生切向位移向位移Z，造成工件在半径方向产生的误差为：，造成工件在半径方向产生的误差为：RZ2/d（2）导轨在垂直面内直在垂直面内直线度度误差的影响差的影响设：设：Z=Y=0.01mm，R=50mm，则由于法向原始误差而产生的加工误差则由于法向原始误差而产生的加工误差R=Y=0.01mm,由于切向原始误差产生的加工误差由于切向原始误差产生的加工误差RZ2/d=0.000001mm此值完全可以忽略不计。由于此值完全可以忽略不计。由于Z2数值很小，因此该误差对数值很小，因此该误差对工件的尺寸精度和形状精度影响甚小。工件的尺寸精度和形状精度影响甚小。所以不同方向的误差对加工误差的影响是不同的，即存在误差的敏感方向。床身导轨在垂直面内有直线度误差，会引起刀尖产4142原始误差所引起的刀刃与工件间的相对位移，如果产生在加工表面的法线方向，则对加工误差有直接的影响；如果产生在加工表面的切线方向，就可以忽略不计。把加工表面的法向称之为误差的敏感方向。误差的敏感方向如转塔车床如转塔车床刀具垂直安装，刀具垂直安装，此时导轨此时导轨垂直平面垂直平面内的误内的误差直接影响加工精度，是差直接影响加工精度，是误差的敏感方向误差的敏感方向。三、机床误差三、机床误差 42原始误差所引起的刀刃与工件间的相对位移，如果产生在加工表4243前后导轨有了扭曲误差之后，由几何关系可求得y(H/B)。一般车床的H/B2/3，外圆磨床H/B=1，因此导轨扭曲引起的加工误差不容忽视。（3）导轨扭曲扭曲43前后导轨有了扭曲误差之后，由几何关系可求得4344qq 导轨导向误差对加工精度的影响 导轨水平面内直线度误差：误差敏感方向，影响显著；导轨水平面内直线度误差：误差敏感方向，影响显著；导轨垂直面内直线度误差：误差非敏感方向，影响小；导轨垂直面内直线度误差：误差非敏感方向，影响小；导轨扭曲：对加工精度的影响显著。导轨扭曲：对加工精度的影响显著。机床导轨的几何精度，不但决定于它的制造精度和使用的磨损情况，而且还和机床的安装情况有很大关系三、机床误差三、机床误差 44导轨导向误差对加工精度的影响导轨水平面内直线度误差：4445q影响机床导轨误差的因素机机机机床床床床制制制制造造造造误误差差差差（导轨、溜溜板板的的制制造造误差差以以及及机机床床的的装装配配误差）；差）；机机机机床床床床的的的的安安安安装装装装（机机床床安安装装不不正正确确；刚性性较差差的的长床床身身在在自自重重的作用下容易的作用下容易产生生变形；地基不牢固）；形；地基不牢固）；导导轨轨磨磨磨磨损损（使使用用程程度度不不同同及及受受力力不不均均，导轨沿沿全全长上上各各段段的的磨磨损量量不不等等，就就引引起起导轨在在水水平平面面和和垂垂直直面面内内产生生位位移移及及倾斜）。斜）。三、机床误差三、机床误差 45影响机床导轨误差的因素机床制造误差（导轨、溜板的制造误差4546q提高导轨导向精度的措施提高机床提高机床导轨、溜板的、溜板的制造精度及安装精度制造精度及安装精度。提提高高导轨的的耐耐磨磨性性 可可采采用用耐耐磨磨合合金金铸铁、镶钢导轨、贴塑塑导轨、滚动导轨、静静压导轨、导轨表表面面淬淬火火等等措措施施，以延以延长导轨寿命。寿命。机机床床必必须安安装装正正确确，地地基基牢牢固固 机机床床在在安安装装时应有有良良好好的的地地基基，并并严格格进行行测量量和和校校正正。使使用用期期间还应定定期期复复校和校和调整。整。三、机床误差三、机床误差 46提高导轨导向精度的措施提高机床导轨、溜板的制造精度及安装4647q传动链的的传动误差，是指差，是指内内联系系的的传动链中首末两端中首末两端传动元件之元件之间相相对运运动的的误差。一般用差。一般用传动链末端元末端元件的件的转角角误差来衡量。差来衡量。齿轮机床传动链z7=z8=16z1=64zn=96z5=z6=23z3=z4=23bz2=16zn-1=1icefacd三、三、机床误差机床误差 3.3.机床传动误差机床传动误差47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4748缩短传动链长度提高末端元件的制造精度与安装精度采用降速传动对传动误差进行补偿qq 提高传动精度措施三、三、机床误差机床误差 48缩短传动链长度提高传动精度措施三、机床误差481.刀具刀具误差差一般刀具一般刀具定尺寸刀具定尺寸刀具成形刀具成形刀具展成法刀具展成法刀具如普通车刀、单刃镗刀和面铣刀等）的制造误差对加工精度没有直接影响，但磨损后对工件尺寸或形状精度有一定影响定尺寸刀具（如钻头、铰刀、圆孔拉刀等）的尺寸误差直接影响被加工工件的尺寸精度。刀具的安装和使用不当，也会影响加工精度。成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、盘形齿轮铣刀等）的误差主要影响被加工面的形状精度展成法刀具（如齿轮滚刀、插齿刀等）加工齿轮时，刀刃的几何形状及有关尺寸精度会直接影响齿轮加工精度。四、刀具几何误差四、刀具几何误差1.刀具一般刀具如普通车刀、单刃49图例车刀的尺寸磨损图例车刀磨损过程图例车刀的尺寸磨损图例车刀磨损过程50夹具的具的误差主要是指：差主要是指：1）定位元件、刀具）定位元件、刀具导向元件、分度机构、向元件、分度机构、夹具体等零具体等零件的制造件的制造误差。差。2）夹具装配后，以上各种元件工作面具装配后，以上各种元件工作面间的相的相对尺寸尺寸误差。差。3）夹具在使用具在使用过程中工作表面的磨程中工作表面的磨损。工件的安装工件的安装误差包括定位差包括定位误差和差和夹紧误差。差。精加工精加工时（IT6IT8），），夹具主要尺寸的公差一般可具主要尺寸的公差一般可规定定为被加工零件相被加工零件相应尺寸公差的尺寸公差的1/2l/3；粗加工粗加工时（IT11以下），因工件尺寸公差以下），因工件尺寸公差较大，大，夹具的精度具的精度则可可规定定为零件相零件相应尺寸公差的尺寸公差的l/51/10。五、夹具误差五、夹具误差夹具的误差主要是指：五、夹具误差51钻套套轴心心线至至夹具定位平具定位平面面间的距离的距离误差，影响工件孔差，影响工件孔a至至底面底面B的尺寸的尺寸L的精度；的精度；钻套套轴心心线f与与夹具定位平面具定位平面c间的平行度的平行度误差，影响工件孔差，影响工件孔轴心心线与底面与底面B的平行度；的平行度；夹具定位平面具定位平面c与与夹具体底面具体底面d的垂直度的垂直度误差，影响工件孔差，影响工件孔轴心心线a与底面与底面B间的尺寸精度和平行的尺寸精度和平行度；度；钻套孔的直径套孔的直径误差亦将影响工差亦将影响工件孔件孔a至底面至底面B的尺寸精度和平行的尺寸精度和平行度。度。五、夹具误差五、夹具误差钻套轴心线至夹具定位平面间的距离误差，影响工件孔5253第三节第三节机械加工工艺系统动态误差的影响分析机械加工工艺系统动态误差的影响分析一一、机械加工工、机械加工工艺系系统受力受力变形引起的形引起的误差差二二、机械加工机械加工工工艺系系统受受热变形引起的形引起的误差差三三、残余、残余应力重新分布引起的力重新分布引起的误差差53第三节机械加工工艺系统动态误差的影响分析一、机械加工53工工艺系系统：机床、机床、夹具、具、工件、刀具工件、刀具外力：外力：切削力、切削力、传动力、力、惯性力、性力、夹紧力、重力力、重力产生加工生加工误差差破坏了刀具、工破坏了刀具、工件件间相相对位置位置工艺系统受力变形现象工艺系统受力变形现象一、机械加工工一、机械加工工艺系系统受力受力变形引起的形引起的误差差工艺系统：外力：切削力、传动力、惯性力、夹紧力、重力产生加工54受力变形对工件精度的影响a)车长轴b）磨内孔由此看来，由此看来，为了保了保证和提高工件的加工精度，就必和提高工件的加工精度，就必须深深入研究并控制以至消除工入研究并控制以至消除工艺系系统及其有关及其有关组成部分的成部分的变形。形。受力变形对工件精度的影响由此看来，为了保证和5556一、机械加工工一、机械加工工艺系系统受力受力变形引起的形引起的误差差1 1.工艺系统刚度工艺系统刚度qq 工艺系统刚度定义q工艺系统刚度计算公式q用实验方法来测定机床部件刚度2 2.机床部件刚度机床部件刚度p机床部件刚度特点p影响机床部件刚度的因素3 3.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 q切削力作用位置切削力作用位置变化引起的加工化引起的加工误差差p切削力大小切削力大小变化引起的加工化引起的加工误差差p夹紧变形引起的形引起的误差差q其它作用力的影响其它作用力的影响4 4.减小工艺系统受力变形的途径减小工艺系统受力变形的途径p受力方向受力方向变化引起的加工化引起的加工误差差56一、机械加工工艺系统受力变形引起的误差1.工艺系统刚度5657一、机械加工工一、机械加工工艺系系统受力受力变形引起的形引起的误差差在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比q工艺系统刚度定义式中k工艺系统刚度；Fp吃刀抗力；y 工艺系统位移（切削合力作用下的位移）。注意：注意：变形形y是是总切削力的三个分力切削力的三个分力综合作用的合作用的结果。果。1.1.工艺系统刚度工艺系统刚度57一、机械加工工艺系统受力变形引起的误差在加工误差敏感方向5758式中k 工艺系统刚度；kjc 机床刚度；kjj夹具刚度；kd刀具刚度；kg工件刚度。工艺系统受力变形等于工艺系统各组成部分受力工艺系统受力变形等于工艺系统各组成部分受力变形之迭加。由此可导出工艺系统刚度与工艺系统各变形之迭加。由此可导出工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度之间的关系：组成部分刚度之间的关系：q工艺系统刚度计算公式一、机械加工工一、机械加工工艺系系统受力受力变形引起的形引起的误差差58式中k工艺系统刚度；工艺系统受力变形等于5859q工艺系统刚度计算说明 工件、刀具形状简单时，其刚度可用材料力学公式计算工件、刀具形状简单时，其刚度可用材料力学公式计算 对机床部件、夹具等，其刚度多采用实验方法确定对机床部件、夹具等，其刚度多采用实验方法确定 计算时可适当简化（忽略变形小的部分）计算时可适当简化（忽略变形小的部分）一、机械加工工一、机械加工工艺系系统受力受力变形引起的形引起的误差差59工艺系统刚度计算说明工件、刀具形状简单时，其刚度可用59q用实验方法来测定机床部件刚度机床结构复杂，组成的零部件多，各零部件之间有不同机床结构复杂，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。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，需要通过它的计算至今还没有合适的方法，需要通过实验来测定实验来测定。为单向加向加载时车床床刚度度测定示意定示意图。主。主轴部件、尾座及刀架的部件、尾座及刀架的变形形可分可分别从千分表从千分表2、3和和6读出。出。这种方法种方法测得的得的y方向位移是方向位移是背向力背向力Fp作用下引起的作用下引起的变形。形。图图单向静载测定车床刚度单向静载测定车床刚度1心轴心轴2、3、64测力环测力环5螺旋加力器螺旋加力器千分表千分表一、机械加工工一、机械加工工艺系系统受力受力变形引起的形引起的误差差用实验方法来测定机床部件刚度机床结构复杂，6061车床刀架部件静刚度试验 一次加载二次加载三次加载变形与形与载荷不成荷不成线性关系性关系；加加载曲曲线和卸和卸载曲曲线不重合，卸不重合，卸载曲曲线滞后于加滞后于加载曲曲线。第一次卸第一次卸载后，后，变形恢复不到形恢复不到第一次加第一次加载的起点，的起点，这说明有残明有残余余变形存在，形存在，经多次加多次加载卸卸载后，后，加加载曲曲线起点才和卸起点才和卸载曲曲线终点点重合，残余重合，残余变形才逐形才逐渐减小到零减小到零；机机床床部部件件刚度度比比按按实体体估估算算值小小许多多，表表明明其其变形形受受多多种种因因素素影响影响p机床部件刚度特点2.2.机床部件刚度机床部件刚度61车床刀架部件静刚度试验一次加载二次加载61p影响机床部件刚度的因素连接表面接表面间的接触的接触变形（形（图示示）薄弱零件本身的影响（薄弱零件本身的影响（图示示）接合面接合面间的的间隙隙接合面接合面间摩擦力的影响摩擦力的影响2.2.机床部件刚度机床部件刚度影响机床部件刚度的因素2.机床部件刚度62两零件结合面间的接触情况两零件结合面间的接触情况 结合合面面的的实际接接触触面面积只只是是名名义接接触触面面积的的一一小小部部分分，在在外外力力作作用用下下，实际接接触触区区的的接接触触应力力很很大大，产生生了了较大的大的接触接触变形形。表表现：表表面面愈愈粗粗糙糙，表表面面宏宏观几几何何形形状状误差差愈愈大大，实际接接触触面面积愈愈小小，接接触触刚度度愈愈小小；材材料料硬硬度度高高，接接触触刚度度就就大大；表表面面纹理理方方向向相相同同时，接接触触变形形较小小，接接触触刚度就度就较大。大。两零件结合面间的接触情况结合面的实际接触面积只63 在机床部件中，个在机床部件中，个别薄弱零件薄弱零件对刚度的影响很大。如度的影响很大。如内内圆磨磨头的的轴就是内就是内圆磨磨头的的轴就是部件就是部件刚度的薄弱度的薄弱环节。在机床部件中，个别薄弱零件对刚度的影响很大。如内圆磨头64p切削力作用位置切削力作用位置变化引起的加工化引起的加工误差差根据材料力学的根据材料力学的挠度度计算公式，其算公式，其切削点切削点工件的工件的变形量形量为：（6-1-1）从上式的从上式的计算算结果和果和车削的削的实际情况都可情况都可证实，切削后的，切削后的细长工件呈鼓形工件呈鼓形，其最大直径在通，其最大直径在通过轴线中点的横截面内。中点的横截面内。1 1）工件的工件的刚度及其度及其变形形3.3.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 工件受力变形引起的加工误差细长工件：工件工件：工件刚度低，机床、度低，机床、夹具、刀具在受力下的具、刀具在受力下的变形形可忽略，工可忽略，工艺系系统的位移完全取决于工件的的位移完全取决于工件的变形。形。切削力作用位置变化引起的加工误差根据材料力学652 2）工件短而粗工件短而粗即此即此时工工艺系系统刚度主要取决于机床度主要取决于机床刚度度 当刀具切削到工件的任意位置当刀具切削到工件的任意位置 C时，工艺系统的总变形时，工艺系统的总变形 y系统系统为：为：p切削力作用位置切削力作用位置变化引起的加工化引起的加工误差差3.3.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 变形随受力点变化规律xtjxwzxdjxFpAABBCCzLFAFBxz其中yjc 机床总变形；Fp 吃刀抗力；ktj机床前顶尖处刚度；kwz机床后顶尖处刚度；kdj 机床刀架刚度；L工件全长；x刀尖至工件左端距离。2）工件短而粗即此时工艺系统刚度主要取决于机床662 2）工件短而粗工件短而粗即此即此时工工艺系系统刚度主要取决于机床度主要取决于机床刚度度.通过推证可知工艺系统在工件切削点处的变形量为通过推证可知工艺系统在工件切削点处的变形量为:（6-2）可以看出可以看出:y系统系统=f(x)，是一个二次抛物线方程，变形大小随是一个二次抛物线方程，变形大小随刀具在刀具在x方向位置变化方向位置变化,使车出的工件呈抛物线形状。使车出的工件呈抛物线形状。p切削力作用位置切削力作用位置变化引起的加工化引起的加工误差差3.3.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 机床受力变形引起的加工误差2）工件短而粗即此时工艺系统刚度主要取决于机床67 刚度变化造成工件误差刚度变化造成工件误差 1理想的工件形状；理想的工件形状；2k头头k尾尾时车出的工件形状时车出的工件形状圆柱度误差3.3.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 刚度变化造成工件误差圆柱度误差3.工艺系统刚683 3）工）工艺系系统刚度及度及总变形形 综合上述两种情况，工合上述两种情况，工艺系系统的的总变形量形量为式式（6-1-1）和式（）和式（6-2）的叠加）的叠加:工工艺系系统的的刚度度为:可以看出可以看出:由于在工件加工的不同位置，由于在工件加工的不同位置，Kxt不同，使加不同，使加工后工件的径向尺寸不同，从而工后工件的径向尺寸不同，从而产生形状生形状误差。差。3.3.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 3）工艺系统刚度及总变形综合上述两种情况，69703.3.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 根根据据上上式式，测测得得了了车车床床前前顶顶尖尖、尾尾顶顶尖尖、刀刀架架三三个个部部件件的的刚刚度度，以以及及确确定定了了工工件件的的材材料料和和尺尺寸寸，就就可可按按 z z 值值，估估算算车车削削圆圆轴轴时时工工艺艺系系统统的的刚刚度度及及不不同同处处工工件件半半径的变化。径的变化。立立式式车车床床、龙龙门门刨刨床床、龙龙门门铣铣床床等等的的横横梁梁及及刀刀架架，大大型型镗镗铣铣床床滑滑枕枕内内的的主主轴轴等等，其其刚刚度度均均随随刀刀架架位位置置或或滑枕伸出长度不同而异，可参照上例方法分析进行。滑枕伸出长度不同而异，可参照上例方法分析进行。703.工艺系统刚度对加工精度的影响根据上式，测得了车70713.3.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 工件变形引起的加工误差 由于工件变形，使工件加工后成鼓形由于工件变形，使工件加工后成鼓形(工件刚性差工件刚性差)工件受力变形引起的加工误差 机床误差使工件加工后成鞍形机床误差使工件加工后成鞍形（很好很好）机床受力变形引起的加工误差总结总结:713.工艺系统刚度对加工精度的影响工件变形引起的加工7172以椭圆截面车削为例说明以椭圆截面车削为例说明误差复映现象ap11ap22毛坯外形工件外形p切削力大小切削力大小变化引起的加工化引起的加工误差差3.3.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 在加工在加工过程中，由于工件加工余量或材料硬度不均匀，程中，由于工件加工余量或材料硬度不均匀，都会引起背向力的都会引起背向力的变化，从而使工化，从而使工艺系系统受力受力变形不一致而形不一致而产生加工生加工误差。差。72以椭圆截面车削为例说明误差复映现象ap11ap22毛7273p切削力大小切削力大小变化引起的加工化引起的加工误差差为一常数一常数切削力切削力 当当工件材料硬度均匀，刀具切削条件和工件材料硬度均匀，刀具切削条件和进给进给量一定量一定的情况下，的情况下，则则：3.3.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 由于毛坯存在的由于毛坯存在的圆度度误差差m=ap1ap2引起了工件引起了工件产生生圆度度误差差g=1 2 且且m越大，越大，g越大，越大，这种由于种由于工工艺系系统受力受力变形形的的变化化而使而使毛坯毛坯椭圆形状形状误差差复映复映到到加工后工件表面加工后工件表面的的现象称象称为“误差复映差复映”。73切削力大小变化引起的加工误差为一常数切削力当工件材料7374 误误差复映系数差复映系数差复映系数差复映系数 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。机械加工中，机械加工中，机械加工中，机械加工中，误误差复映系数通常小于差复映系数通常小于差复映系数通常小于差复映系数通常小于1 1。可通。可通。可通。可通过过多次走多次走多次走多次走刀，消除刀，消除刀，消除刀，消除误误差复映的影响差复映的影响差复映的影响差复映的影响。3.3.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 可得：74误差复映系数误差复映程度可用误差复映系数来74在粗加工在粗加工时,每次走刀的每次走刀的进给量量f一般不一般不变,假假设误差复映系数均差复映系数均为,则n次走刀就有：次走刀就有：z=n增加走刀次数增加走刀次数，可减小可减小误差复映，提高加工精度，但生差复映，提高加工精度，但生产率降低了。率降低了。提高工提高工艺系系统刚度度，对减小减小误差复映系数具有重要意差复映系数具有重要意义。毛坯的各种形状毛坯的各种形状误差（差（圆度、度、圆柱度、同柱度、同轴度、平面度度、平面度等）都会以一定的复映系数，复映成工件的加工等）都会以一定的复映系数，复映成工件的加工误差。差。毛坯材料的不均匀，毛坯材料的不均匀，HB有有变化，同化，同样会引起背向力的会引起背向力的变化，化，产生加工生加工误差，分析方法同差，分析方法同误差复映差复映规律。律。讨论：讨论：3.3.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 在粗加工时,每次走刀的进给量f一般不变,假设7576以上分析可知，工件毛坯有形状误差或相互位置误差时，加工后会有同类加工误差出现。在成批生产中用调整法加工一批工件时，如毛坯直径大小不一或硬度不均匀，同样会有类似情况发生。以上分析仅考虑静刚度，实际上加工过程受多种因素影响，例如毛坯的椭圆形及相应切深变化，使均值切削力迭加有频率为2倍于工件转速的简谐激振力，并使系统产生强迫振动。因而实际结果会与上述分析有所不同。3.3.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 76以上分析可知，工件毛坯有形状误差或相互位置误差时，加工7677p受力方向受力方向变化引起的加工化引起的加工误差差3.3.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 1 1）由于）由于传动力引起的力引起的误差差 在在车床或磨床床或磨床类机床上加工机床上加工轴类零件零件时，常用，常用单爪爪拨盘带动工件旋工件旋转。单爪拨盘传动下工件的受力分析单爪拨盘传动下工件的受力分析结论：结论：在单爪拨盘传动下车削出来的工件是一个正园柱，并不产在单爪拨盘传动下车削出来的工件是一个正园柱，并不产生加工误差。生加工误差。77受力方向变化引起的加工误差3.工艺系统刚度对加工精度的772 2）由于）由于惯性力引起的性力引起的误差差 在高速切削在高速切削时，如果工，如果工艺系系统中有不平衡中有不平衡的高速旋的高速旋转的构件存在，就会的构件存在，就会产生离心力。它和生离心力。它和传动力一力一样，在工件的每一，在工件的每一转中不断中不断变更方向，引起更方向，引起工件几何工件几何轴线作上述相同形式的作上述相同形式的摆角运角运动，故理，故理论上上讲也不会造成工件园度也不会造成工件园度误差。但是要注意的是当差。但是要注意的是当不平衡不平衡质量的离心力大于切削力量的离心力大于切削力时，车床主床主轴轴颈和和轴承内孔表面的接触点就会不断地承内孔表面的接触点就会不断地变化，化，轴承孔承孔地园度地园度误差将差将传给工件地回工件地回转轴心。心。因此可采用因此可采用配重平衡配重平衡的方法来消除的方法来消除这种影种影响，必要响，必要时亦可适当亦可适当降低主降低主轴转速，以减小离心力速，以减小离心力的影响。的影响。3.3.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 p受力方向受力方向变化引起的加工化引起的加工误差差2）由于惯性力引起的误差在高速切削时，如果7879a）b）薄壁套夹紧变形例：薄壁套夹紧变形解决：加开口套p由于由于夹紧变形引起的形引起的误差差3.3.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 79a）79a)毛坯翘曲b)电磁工件台吸紧c)磨后松开，工件翘曲d)磨削凸面e)磨削凹面f)磨后松开，工件平直薄壁工件磨削例：薄壁工件磨削解决：加橡皮垫p由于由于夹紧变形引起的形引起的误差差毛坯翘曲b)电磁工件台吸紧c)磨后松开，工件8081龙门铣横梁变形例：龙门铣横梁龙门铣横梁变形转移龙门铣横梁变形补偿q其它作用力的影响其它作用力的影响解决1：重量转移解决2：变形补偿81龙门铣横梁变形例：龙门铣横梁龙门铣横梁变形转移龙门铣横梁81通过提高导轨等结合面的刮研质量、形状精度并降低表面粗糙度，都能增加接触面积，有效地提高接触刚度。预加载荷，也可增大接触刚度加工细长轴时，采用中心架或跟刀架来提高工件的刚度。采用导套、导杆等辅助支承来加强刀架的刚度。对刚性较差的工件选择合适的夹紧方法，能减小夹紧变形，提高加工精度采用塑料滑动导轨，其摩擦特性好，有效防止低速爬行，运行平稳，定位精度高，具有良好的耐磨性、减振性和工艺性。此外，还有滚动导轨和静压导轨。（1）提高）提高接触接触刚度度（2）提高零部）提高零部件件刚度减小受力度减小受力变形形（3）合理安合理安装工件减小装工件减小夹紧变形形4减少摩擦减少摩擦防止微量防止微量进给时的的“爬行爬行”（5）合理使）合理使用机床用机床（6）合理安排）合理安排工工艺，粗精分开，粗精分开（7）转移或移或补偿弹性性变形形减少工减少工艺系系统受受力力变形形4.4.减小工艺系统受力变形的途径减小工艺系统受力变形的途径通过提高导轨等加工细长轴时，对刚性较差采用8283支座零件不同安装方法采用合理的装夹方式和加工方式采用合理的装夹方式和加工方式4.4.减小工艺系统受力变形的途径减小工艺系统受力变形的途径83支座零件不同安装方法采用合理的装夹方式和加工方式4.减小83841 1.工艺系统的热源工艺系统的热源2 2.工艺系统的热平衡工艺系统的热平衡3 3.工件热变形对加工精度的影响工件热变形对加工精度的影响4 4.机床热变形对加工精度影响机床热变形对加工精度影响 二、工二、工艺系系统受受热变形引起的形引起的误差差q工件均匀受热：圆柱类工件热变形q工件不均匀受热：板类工件单面加工时的热变形5 5.刀具热变形对加工精度影响刀具热变形对加工精度影响 6 6.减小热变形对加工精度影响的措施减小热变形对加工精度影响的措施 q刀具热变形的特点q刀具热变形的变形曲线841.工艺系统的热源2.工艺系统的热平衡3.工件热变形841.1.工艺系统的热源工艺系统的热源工艺系统在各种热源作用下，会产生相应的热变形，从而工艺系统在各种热源作用下，会产生相应的热变形，从而破坏工件与刀具间正确的相对位置，造成加工误差。破坏工件与刀具间正确的相对位置，造成加工误差。据据统计，在精加工，在精加工时，由于，由于热变形引起的加工形引起的加工误差差约占占总加工加工误差的差的40%70%。工。工艺系系统的的热变形不形不仅严重地影响加工重地影响加工精度，而且精度，而且还影响加工效率的提高。影响加工效率的提高。实现数控加工后，加工数控加工后，加工误差不能再由人工差不能再由人工进行行补偿，全靠，全靠机床自机床自动控制，因此控制，因此热变形的影响就形的影响就显得特得特别重要。重要。工工艺系系统热变形的形的问题已成已成为机械加工技机械加工技术发展的一个重展的一个重大研究大研究课题。二、工二、工艺系系统受受热变形引起的形引起的误差差1.工艺系统的热源工艺系统在各种热源作用下，851.1.工艺系统的热源工艺系统的热源电机、机、轴承、承、齿轮、油油泵等等工件、刀具、切屑、工件、刀具、切屑、切削液切削液气温、室温气温、室温变化、化、热、冷、冷风等等热源源切削切削热摩擦摩擦热外部外部热源源内部内部热源源环境温度境温度热辐射射日光、照明、暖气、日光、照明、暖气、体温等体温等1.工艺系统的热源电机、轴承、齿轮、油泵等工件、刀具、862.2.工艺系统的热平衡工艺系统的热平衡工艺系统受各种热源的影响，其温度会逐渐升高。同工艺系统受各种热源的影响，其温度会逐渐升高。同时，它们也通过各种传热方式向周围散发热量。时，它们也通过各种传热方式向周围散发热量。热平平衡衡当当单位位时间内内传入和散入和散发的的热量相等量相等时，工，工艺系系统达达到了到了热平衡状平衡状态。而工而工艺系系统的的热变形也就形也就达到某种程度的达到某种程度的稳定。定。2.工艺系统的热平衡工艺系统受各种热87不不稳态温度温度场温度温度场稳态温度温度场热平衡平衡物体中各点的温度分布称为温度场,T=f(x,y,z,t)当物体未达热平衡时，各点温度不仅是坐标位置的函数，也是时间的函数。这种温度场称为不稳态温度场物体达到热平衡后，各点温度将不再随时间而变化，只是其坐标位置的函数。这种温度场称为稳态温度场2.2.工艺系统的热平衡工艺系统的热平衡不稳态温度场温88机床在开始工作的一段时间内，其温度场处于不稳定状态，其精度也是很不稳定的，工作一定时间后，温度才逐渐趋于稳定，其精度也比较稳定。因此，精密加工应在热平衡状态下进行。在生产中，必须注意在生产中，必须注意:机床在开始工作的一段时间内，其温度场处于不稳定8990q工件均匀受热：圆柱类工件热变形5 5级丝杠累积误差全长级丝杠累积误差全长 5 5 mm，可见热变形的严重性，可见热变形的严重性.式中L，D长度和直径热变形量；L，D工件原有长度和直径；工件材料线膨胀系数；t温升。长度：长度：直径