机械零件加工培训资料课件

机械零件加工培训资料机械零件加工培训资料 1 概 述 2 工艺系统几何精度对加工精度的影响 3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 4 工艺系统热变形对加工精度的影响 5 工件残余应力引起的变形 6 加工误差的统计分析方法目次 1 概 述目次1 1 概概 述述零件加工质量指标：零件加工质量指标：加工精度；加工表面质量加工精度；加工表面质量 加工精度加工精度：加工以后零件的实际几何参数与理想零件加工以后零件的实际几何参数与理想零件几何参数的符合程度。几何参数的符合程度。理想零件理想零件几何参数绝对正确的假想零件。几何参数绝对正确的假想零件。几何参数几何参数尺寸；形状；表面间的相互位置。尺寸；形状；表面间的相互位置。“符合符合”的程度越高，加工精度越高。的程度越高，加工精度越高。加工精度指标加工精度指标：尺寸精度尺寸精度 形状精度形状精度 表面相互位置精度表面相互位置精度一一、机械加工精度的概念、机械加工精度的概念1 概 述零件加工质量指标：加工精度；加工表面质量一、机 加工误差加工误差：加工以后零件的实际几何参数与理想加工以后零件的实际几何参数与理想 零件几何参数的偏离程度。零件几何参数的偏离程度。零件的加工允许有一定的加工误差存在。零件的加工允许有一定的加工误差存在。加工误差的大小反映了加工精度的高低。加工误差的大小反映了加工精度的高低。加工精度和加工误差是对加工零件几何参数评定加工精度和加工误差是对加工零件几何参数评定的不同描述方法：前者为定性的，后者为定量性的不同描述方法：前者为定性的，后者为定量性。加工精度要求越高，加工成本越高加工精度要求越高，加工成本越高 讨论加工精度问题，一方面是要求在进行工艺设讨论加工精度问题，一方面是要求在进行工艺设计时，合理地规定零件的加工精度；另一方面是对零计时，合理地规定零件的加工精度；另一方面是对零件加工过程中影响加工精度的因素进行分析并研究其件加工过程中影响加工精度的因素进行分析并研究其变化规律，寻求掌握控制加工误差的方法，以取得所变化规律，寻求掌握控制加工误差的方法，以取得所需的加工精度和研究提高加工精度的途径需的加工精度和研究提高加工精度的途径。加工误差：加工以后零件的实际几何参数与理想 二、影响机械加工精度的因素二、影响机械加工精度的因素工艺系统工艺系统 机床机床,刀具刀具,夹具和工件组成的加工系统。夹具和工件组成的加工系统。工艺系统组成工艺系统组成部分的相对位部分的相对位置和相对运动置和相对运动相对位置和相对位置和相对运动相对运动发生改变发生改变零件的零件的几何参数几何参数零件几何参零件几何参数发生变化数发生变化切削切削加工加工产生加工误差产生加工误差工艺过程中的工艺过程中的其它误差因素其它误差因素加工过程中的加工过程中的物理干扰因素物理干扰因素工艺系统自身工艺系统自身的几何误差的几何误差原原始始误误差差工艺系统的原始误差与加工误差工艺系统的原始误差与加工误差二、影响机械加工精度的因素工艺系统 机床,刀具,夹具和n工工f车削细长轴的车削细长轴的工工 艺艺 系系 统统原原 始始 误误 差差原原始始误误差差工艺系统工艺系统的几何误的几何误差及磨损差及磨损加工过程加工过程物理因素物理因素引起变形引起变形工艺过程工艺过程中的其它中的其它误差因素误差因素机床误差机床误差：主轴回转误差、导轨误差：主轴回转误差、导轨误差夹具误差夹具误差：卡盘定心误差：卡盘定心误差,调头车的同轴度误差调头车的同轴度误差刀具误差刀具误差：长工件车削引起的车刀磨损：长工件车削引起的车刀磨损系统受力变形系统受力变形：工件受切削力夹紧力引起变形：工件受切削力夹紧力引起变形系统的热变形系统的热变形：因切削热引起工件的热伸长：因切削热引起工件的热伸长工件内应力引起变形工件内应力引起变形：冷校直产生内应力：冷校直产生内应力原理误差原理误差：由加工原理引起的误差：由加工原理引起的误差调整误差调整误差：试切调整的微量进给产生尺寸误差：试切调整的微量进给产生尺寸误差测量误差测量误差：由量具、测量方法、操作者引起：由量具、测量方法、操作者引起n工f车削细长轴的工 艺 系 统工艺系统的几何误差及磨R0 RR A0A误差敏感方向误差敏感方向O YZ当当=0时时(Y方向方向):R=当当=90时时(Z方向方向)：由于由于 很小很小 R=2/2R00通过切削刀刃的加工表面法向称为通过切削刀刃的加工表面法向称为误差敏感方向误差敏感方向XR0RRA0A误差敏感方向OYZ当=0时(Y方三、研究加工精度的方法三、研究加工精度的方法原原 始始误误 差差对对 应应 的的加工误差加工误差实验、测试实验、测试分析、计算分析、计算统统计计分分析析法法加工误差加工误差实测数据实测数据误差性质误差性质与规律与规律的分析的分析数数 据据处处 理理加加 工工过过 程程单因素单因素分析法分析法数数 理理统计法统计法测量测量产生加工误差产生加工误差的可能原因的可能原因数理统数理统计理论计理论影响加工精度影响加工精度 的主要原因的主要原因工艺措施工艺措施因果因果分析分析单因素法的单因素法的分析、试验分析、试验控制控制工艺对策工艺对策抽抽 样样样样 本本随机随机抽样抽样三、研究加工精度的方法原 始误 差对 应 的实验、测试统 获得形状精度方法：获得形状精度方法：轨迹法轨迹法 成形法成形法 展成法展成法 获得尺寸精度方法：获得尺寸精度方法：试切法试切法 调整法调整法 定尺寸刀具法定尺寸刀具法 自动控制法自动控制法 表面相互位置精度的获得：表面相互位置精度的获得：由工件的定位安装精度决定由工件的定位安装精度决定附：获得零件加工几何参数的方法附：获得零件加工几何参数的方法 获得形状精度方法：附：获得零件加工几何参数的方法获得尺寸精度的基本方法获得尺寸精度的基本方法试切法试切法以试切以试切测量测量调整调整再试切的循环方法，得再试切的循环方法，得 到刀具与工件的正确位置，以获得加工表面的尺寸精度。到刀具与工件的正确位置，以获得加工表面的尺寸精度。调整法调整法预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批 零件的加工过程中保持这个相对位置的不变，取得尺寸零件的加工过程中保持这个相对位置的不变，取得尺寸 精度的加工方法。精度的加工方法。定尺寸刀具法定尺寸刀具法依靠刀具的尺寸以保证加工面的尺寸。依靠刀具的尺寸以保证加工面的尺寸。自动控制法自动控制法将测量、调整和切削机构组成自动控制系将测量、调整和切削机构组成自动控制系统，以自动控制被加工面的尺寸要求。统，以自动控制被加工面的尺寸要求。附附A1获得尺寸精度的基本方法试切法以试切测量调整再试切的镗孔试切尺寸镗孔试切尺寸取得的过程取得的过程h1h2h3h当当h3=h时时铣平面铣平面试切尺寸试切尺寸的取得的取得获得尺寸精度获得尺寸精度的方法的方法试试 切切 法法附附A2镗孔试切尺寸h1h2h3h当h3=h时铣平面获得尺寸精度的方获得尺寸精度的方法获得尺寸精度的方法定尺寸刀具法定尺寸刀具法铣铣 槽槽拉拉 方方 孔孔 附附A3获得尺寸精度的方法铣 槽拉 方 孔 附A3获得表面形状的基本方法获得表面形状的基本方法轨迹法轨迹法依靠刀尖运动轨迹取得所要求的表面几何形状。依靠刀尖运动轨迹取得所要求的表面几何形状。简单几何形状表面的加工，如圆柱面、圆锥面、平面等。简单几何形状表面的加工，如圆柱面、圆锥面、平面等。成形法成形法由成形刀具刀刃形状取得所要求的表面形状。由成形刀具刀刃形状取得所要求的表面形状。成形车刀（砂轮）加工回转曲面、成形铣刀加工曲面、成形车刀（砂轮）加工回转曲面、成形铣刀加工曲面、车磨螺纹时其牙形由刀具形状所决定。车磨螺纹时其牙形由刀具形状所决定。展成法展成法依靠刀具与工件的相对啮合运动，被加工表面依靠刀具与工件的相对啮合运动，被加工表面 由刀刃在啮合运动中的包络面所形成。由刀刃在啮合运动中的包络面所形成。齿轮的滚、插、磨及剃齿加工；加工螺纹的螺旋面成形。齿轮的滚、插、磨及剃齿加工；加工螺纹的螺旋面成形。附附A4获得表面形状的基本方法轨迹法依靠刀尖运动轨迹取得所要求的轨轨 迹迹 法法加工的形状精度加工的形状精度由形成成形运动由形成成形运动轨迹的相对位置轨迹的相对位置精度决定精度决定n工工磨外圆磨外圆仿仿形形车车削削镗锥孔镗锥孔附附A5轨 迹 法加工的形状精度由形成成形运动轨迹的相对位置精度成成形形法法加工的形状精度加工的形状精度高低由成形刀刃高低由成形刀刃的廓形精度决定的廓形精度决定车曲面车曲面铣铣叶叶片片车螺纹车螺纹附附A6加工的形状精度高低由成形刀刃的廓形精度决定车曲面铣叶片车螺纹展展 成成 法法齿形的包络线齿形的包络线加工的形状精度由成形啮合加工的形状精度由成形啮合精度及刀具形状精度所决定精度及刀具形状精度所决定附附A7滚齿加工滚齿加工展 成 法齿形的包络线加工的形状精度由成形啮合附A7滚齿表面间相互位置精度的获得表面间相互位置精度的获得 1 1、直接定位安装、直接定位安装（无需找正）（无需找正）依靠机床的相关依靠机床的相关 精度或夹具的定位精度来保证所需的位置精度要求。精度或夹具的定位精度来保证所需的位置精度要求。2 2、找正定位安装、找正定位安装 取决于找正安装的精度。取决于找正安装的精度。3 3、加工时的安装次数：、加工时的安装次数：一次安装中加工有相互位置要求的多个面一次安装中加工有相互位置要求的多个面 主要取决于机床（或夹具）的精度。主要取决于机床（或夹具）的精度。有相互位置要求的面在不同的安装中加工出有相互位置要求的面在不同的安装中加工出 加工面相对于基准面的位置精度主要决定于由工加工面相对于基准面的位置精度主要决定于由工 件在机床或夹具上的定位精度。件在机床或夹具上的定位精度。附附A8表面间相互位置精度的获得 1、直接定位安装（无需找正）附附A9直接定位安装直接定位安装工件加工件加工面工面工件基工件基准面准面机床切削机床切削成形面成形面机床安机床安装面装面相相 加加对对 工工位位 要要置置 求求机机 几几床床 何何的的 精精 度度 附A9直接定位安装工件加工面工件基准面机床切削成形面机床安装附附A10一次安装中加工有相互位置要求的多个表面一次安装中加工有相互位置要求的多个表面同时铣削同时铣削a面和面和b面面一次安装中先后车端面一次安装中先后车端面1；外圆外圆2、3；镗内孔，以保证；镗内孔，以保证内外圆的同轴度及端面对孔内外圆的同轴度及端面对孔的垂直度要求。的垂直度要求。1234附A10一次安装中加工有相互位置要求的多个表面同时铣削a面和2 2 工艺系统几何精度对加工精度的影响工艺系统几何精度对加工精度的影响 一、加一、加 工工 原原 理理 误误 差差 二、调二、调 整整 误误 差差 三、机三、机 床床 误误 差差 （一）机床导轨误差（一）机床导轨误差 （二）机床主轴回转误差（二）机床主轴回转误差 （三）机床传动链误差（三）机床传动链误差 四、夹具的制造误差与磨损四、夹具的制造误差与磨损 五、刀具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损2 工艺系统几何精度对加工精度的影响 一、加 工 原 理原始误差原始误差原始误差的种类原始误差的种类工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差工艺系统受力变形引起的误差工艺系统受力变形引起的误差工艺系统热变形引起的误差工艺系统热变形引起的误差 刀具磨损刀具磨损 测量误差测量误差工件的残余应力引起的误差工件的残余应力引起的误差原始误差 由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺原始误差产生加工误差的根源，它包括原始误差产生加工误差的根源，它包括：工艺系统静误差工艺系统静误差主轴回转误差导轨误差传动链误差一般刀具定尺寸刀具成形刀具展成法刀具 试切法 调整法外力作用点变化外力方向变化外力大小变化机床几何误差机床几何误差工艺系统几何误差工艺系统几何误差原理误差原理误差调整误差调整误差测量误差测量误差定位误差定位误差工艺系统动误差工艺系统动误差工艺系统力变形工艺系统力变形工艺系统热变形工艺系统热变形工艺系统残余应力变形工艺系统残余应力变形刀具几何误差刀具几何误差夹具几何误差夹具几何误差机床热变形工件热变形刀具热变形原始误差产生加工误差的根源，它包括：工艺系统静误差主轴回转误一、加工原理误差一、加工原理误差采用近似成形运动或近似刀采用近似成形运动或近似刀刃轮廓加工所产生的误差刃轮廓加工所产生的误差球头铣刀行切法加工形成的原理误差球头铣刀行切法加工形成的原理误差由近似刀具廓形引起由近似刀具廓形引起由插补功能产生的原理误差由插补功能产生的原理误差近似成形运动引起近似成形运动引起 滚齿滚齿 采用非渐开线基本蜗杆滚刀采用非渐开线基本蜗杆滚刀近似刀具轮廓形状近似刀具轮廓形状 引起原引起原 加工加工 展成法所形成的包络线齿形展成法所形成的包络线齿形近似成形运动近似成形运动 理误差理误差原理误差在不超过规定的范围内是合理的原理误差在不超过规定的范围内是合理的一、加工原理误差采用近似成形运动或近似刀刃轮廓加工所产生的误二、调整误差二、调整误差试切法的调整误差试切法的调整误差A)测测 量量 误误 差差量具精度；量具精度；量具的使用条件；量具的使用条件；测量方法的影响。测量方法的影响。B)试切与正式切削的试切与正式切削的切削层厚度不同的影响切削层厚度不同的影响第一刀试切第一刀试切第二刀试切第二刀试切正正 式式 切切 削削 二、调整误差试切法的调整误差A)测 量 误 差B)C)进进给机构给机构的微量的微量进给误进给误差差爬行对进给的影响爬行对进给的影响试切法试切法的调整的调整误差误差磨床微量磨床微量进给机构进给机构车床进给机构车床进给机构 C)进给机构的微量进给误差爬行对进给的影响试切法的调B)样件样板的误差样件样板的误差C)试切样本数量试切样本数量有限造成的误差有限造成的误差用试切法的调整；用试切法的调整；或采用样件样板调整。或采用样件样板调整。以少量试切样件平均尺寸作为调整依据，不以少量试切样件平均尺寸作为调整依据，不能反映整批工件加工的随机误差，试样平均能反映整批工件加工的随机误差，试样平均尺寸与实际总体尺寸不符形成调整误差。尺寸与实际总体尺寸不符形成调整误差。凸轮杠杆定程机构凸轮杠杆定程机构对刀块精度、对刀时的调整精度对刀块精度、对刀时的调整精度调整法的调整误差调整法的调整误差A)定程机构的误差定程机构的误差B)样件样板的误差C)试切样本数量有限造成的误差用试切法的调三、机床误差三、机床误差机床几何误差的来源机床几何误差的来源 机床制造机床制造 磨磨 损损 安安 装装机床几何误差的组成机床几何误差的组成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三、机床误差机床几何误差的来源 机床制造机床几何误差的组成 导轨在水平面内导轨在水平面内的直线度误差的直线度误差;导轨在垂直面内导轨在垂直面内的直线度误差的直线度误差;前后导轨的平行前后导轨的平行度误差度误差(扭曲扭曲);导轨对主轴回转导轨对主轴回转轴线的平行度轴线的平行度 (或垂直度或垂直度)误差误差.(一一)导轨误差导轨误差 导轨在水平面内的直线度误差;(一)导轨误差磨床导轨在水平面磨床导轨在水平面内的直线度误差内的直线度误差磨床导轨在垂直面磨床导轨在垂直面内的直线度误差内的直线度误差磨床导轨在水平面内的直线度误差磨床导轨在垂直面内的直线度误差导轨误差方向导轨误差方向导轨导轨误差误差方向方向导轨在水平面内的导轨在水平面内的直线度误差将使直线度误差将使工件产生圆柱度误差工件产生圆柱度误差导轨在垂直面内的导轨在垂直面内的直线度误差引起的直线度误差引起的加工误差可忽略不计加工误差可忽略不计外圆磨床导轨直线度误差的影响外圆磨床导轨直线度误差的影响 R0导轨误差方向导轨误差方向导轨在水平面内的导轨在垂直面内的外圆 RyDOD YDOD Z RZyzzy车床导轨误差对圆柱面加工精度的影响车床导轨误差对圆柱面加工精度的影响水平面内的导轨误差水平面内的导轨误差 Y将将1:1传递给工件传递给工件形成圆柱度误差形成圆柱度误差 Ry 垂直面内的导轨误差垂直面内的导轨误差 Z引起的加工误差可引起的加工误差可忽略不计忽略不计 Ry =Y RZ =(Z)2/D 0RyDODYDODZRZyzzy车床导轨误差对圆车床前后导车床前后导轨扭曲引起轨扭曲引起的加工误差的加工误差 y/H=/B R=y=H/BH车床中心高；车床中心高；B前后导轨距离；前后导轨距离；前后导轨扭曲量。前后导轨扭曲量。车床前后导轨扭曲引起的加工误差 y/H=/B 不同类型机床的误不同类型机床的误差敏感方向不同，差敏感方向不同，导轨误差对加工精导轨误差对加工精度的影响也不同。度的影响也不同。y刨床导轨在垂直面内直刨床导轨在垂直面内直线度引起加工表面直线线度引起加工表面直线度和平面度误差度和平面度误差 yfv12431砂轮砂轮 2工件工件 3工作台工作台 4导轨导轨平面磨床导轨在垂直面平面磨床导轨在垂直面内直线度误差将引起被内直线度误差将引起被磨上平面的平面度误差磨上平面的平面度误差不同类型机床的误差敏感方向不同，导轨误差对加工精度的影响也不f普通镗床的误差敏感方普通镗床的误差敏感方向随主轴旋转而变化，向随主轴旋转而变化，其导轨在水平面和垂直其导轨在水平面和垂直面直线度误差均直接影面直线度误差均直接影响加工精度响加工精度 镗床工作台进给镗孔时镗床工作台进给镗孔时:导轨与主轴回转轴线的平行度导轨与主轴回转轴线的平行度将使被镗孔呈现椭圆形；椭圆长将使被镗孔呈现椭圆形；椭圆长短轴比：短轴比：a/b=cosa/b=cos 导轨直线度和扭曲将使被镗孔导轨直线度和扭曲将使被镗孔的轴线产生直线度误差。的轴线产生直线度误差。f普通镗床的误差敏感方向随主轴旋转而变化，其导轨在水平面和垂导轨误差产生的原因及对策导轨误差产生的原因及对策 导轨本身的设计制造误差：导轨本身的设计制造误差：对策：设计中在结构、材料、润滑和防护装置方对策：设计中在结构、材料、润滑和防护装置方面采取措施；并保证制造精度要求。面采取措施；并保证制造精度要求。安装机床时引起的导轨误差安装机床时引起的导轨误差机床安装不良机床安装不良引起的导轨误差远大于导轨本身的制造误差引起的导轨误差远大于导轨本身的制造误差(尤其是长尤其是长导轨机床导轨机床)。对策：按照标准要求进行机床安装；机床使用过程对策：按照标准要求进行机床安装；机床使用过程中对导轨定期检查复校及调整。中对导轨定期检查复校及调整。导轨磨损引起的误差：导轨磨损引起的误差：对策：保证充分的润滑和良好的维护措施。对策：保证充分的润滑和良好的维护措施。导轨误差产生的原因及对策 导轨本身的设计制造误差：机械零件加工培训资料课件主轴实际回转轴线相对其理想回转轴线的漂移。主轴实际回转轴线相对其理想回转轴线的漂移。理想回转轴线理想回转轴线以主轴平均回转轴线代替。以主轴平均回转轴线代替。（即主轴各瞬时回转轴线的平均位置）（即主轴各瞬时回转轴线的平均位置）主轴回转精度表测法主轴回转精度表测法三种基本形式三种基本形式径向圆跳动径向圆跳动（径（径 向向 跳跳 动）动）端面圆跳动端面圆跳动（轴（轴 向向 窜窜 动动）倾倾 角角 摆摆 动动（角（角 向向 摆摆 动）动）1 1、主轴回转误差的概念、主轴回转误差的概念(二二)主轴回转误差主轴回转误差主轴实际回转轴线相对其理想回转轴线的漂移。主轴回转精度表测法 r X径向圆跳动径向圆跳动倾角摆动倾角摆动端面圆跳动端面圆跳动主轴回转运动误差的基本型式主轴回转运动误差的基本型式rX径向圆跳动倾角摆动端面圆跳动主轴回转运动误差的基 下面以在镗床上镗孔、车床上车外圆为例来说下面以在镗床上镗孔、车床上车外圆为例来说明主轴回转误差对加工精度的影响。明主轴回转误差对加工精度的影响。车间车间所有机床，我们分为：所有机床，我们分为：工件回转类工件回转类刀具回转类刀具回转类误差敏感误差敏感方向不变方向不变镗床镗床镗床镗床 车床车床车床车床加工时误差敏感加工时误差敏感方向和切削力方方向和切削力方向随主轴回转而向随主轴回转而不断变化不断变化主轴回转误差对加工精度的影响主轴回转误差对加工精度的影响 下面以在镗床上镗孔、车床上车外圆为例来说明主轴回转误2 2、主轴回转误差对、主轴回转误差对 加工精度的影响加工精度的影响不同型式的主轴回转误差对加工不同型式的主轴回转误差对加工精度的影响与加工方法相关，需精度的影响与加工方法相关，需要针对具体加工方法进行分析要针对具体加工方法进行分析。A）在镗床）在镗床(刀具回转类刀具回转类)上镗上镗孔孔实际轴线实际轴线O1在在y方向作简谐运方向作简谐运动：动：h=A cos （=t）镗刀点坐标：镗刀点坐标：Za=R sin Ya=(A+R)cos R镗刀调整半径镗刀调整半径 A主轴径向圆跳动幅值主轴径向圆跳动幅值 刀尖运动轨迹：刀尖运动轨迹：Y/(A+R)2+(Z/R)2=1 结结 论论:镗床镗床(刀具回转类机床刀具回转类机床)镗孔因主轴镗孔因主轴径向跳动被加工孔呈圆度误差径向跳动被加工孔呈圆度误差(椭圆椭圆)。1）主轴径向圆跳动）主轴径向圆跳动造成的加工误差造成的加工误差11yz2、主轴回转误差对 不同型式的主轴回转误差对加工精度的影响B B）在车床）在车床(工件回转类工件回转类)上镗孔上镗孔 该类机床加工时，该类机床加工时，平均回转轴线平均回转轴线Om至至切削点切削点ai的距离的距离 R 为定值为定值；实际轴线；实际轴线Oi在在y方向作简谐运动：方向作简谐运动：A r1ROm O1a1ai a1aih riRzyzyabOm Oi 设设a图中图中a1为切削起点位置，此时实际为切削起点位置，此时实际轴线轴线 O1在最大偏移位置：在最大偏移位置：r1=R A 由于切削点由于切削点a1与与ai的起始点不在同一参的起始点不在同一参考坐标系中而无法比较，需将考坐标系中而无法比较，需将ai倒转倒转 角，角，使之回到与车刀固连坐标系使之回到与车刀固连坐标系Om中，求出中，求出 ai的位置。的位置。因刀具位置固定，当工件旋转和主轴因刀具位置固定，当工件旋转和主轴径向跳动，以径向跳动，以b图表示图表示；实际轴线；实际轴线 Oi在在沿沿y轴偏移，切削点轴偏移，切削点ai 位置有：位置有：ri=R h=R A cos riB）在车床(工件回转类)上镗孔A r1R 实际轴线实际轴线Oi在在y方向作简谐运动：方向作简谐运动：h=A cos （=t）实际切削半径：实际切削半径：ri()=R h a 图中图中O1为最大偏移位置：为最大偏移位置：r1=RA b 图中图中Oi的偏移位置为：的偏移位置为：ri=Rh=RA cos 在与车刀固连的坐标系在与车刀固连的坐标系Om中，中，ai的坐标：的坐标：y=A+(R h)cos =Asin2 +Rcos z=(R h)sin=Rsin Asin cos y2+z2=R2+A2 sin2 ri()=R1+sin2(A/R)21/2 R1+sin2 A2/(2R2)R A为微小量，为微小量，AR；可使用可使用(1+x)1/2 1+x/2结结 车床车床 (工件回转类机床工件回转类机床)加工孔或外圆时，因加工孔或外圆时，因论论 主轴径向圆跳动引起的加工误差可忽略不计。主轴径向圆跳动引起的加工误差可忽略不计。实际轴线Oi在y方向作简谐运动：h=A 2）主主轴轴端端面面圆圆跳跳动动引引起起的的加加工工误误差差用车床车端面时，产生端面跳动误差：包括端用车床车端面时，产生端面跳动误差：包括端面平面度面平面度(a)以及端面对轴线的垂直度误差以及端面对轴线的垂直度误差(b)。a)b)主轴转一周来回跳动一次，端面呈螺旋面，跳动主轴转一周来回跳动一次，端面呈螺旋面，跳动向前半周为右螺旋面，向后半周为左螺旋面。向前半周为右螺旋面，向后半周为左螺旋面。端面对轴线的垂直度误差近似为：端面对轴线的垂直度误差近似为：tg =A/R被切工件被切工件端面形状端面形状2）主轴端面圆跳动引起的加工误差用车床车端面时，产生端面跳动车削螺纹时，车床主车削螺纹时，车床主轴的端面圆跳动方向轴的端面圆跳动方向是螺纹轴线方向，原是螺纹轴线方向，原始误差发生在误差敏始误差发生在误差敏感方向，将使被加工感方向，将使被加工螺纹的螺距产生周期螺纹的螺距产生周期误差，即在螺纹的一误差，即在螺纹的一圈中（圈中（=2=2），螺距），螺距误差误差x x呈周期性变化呈周期性变化。主轴端面主轴端面圆跳动方向圆跳动方向车削螺纹时主车削螺纹时主轴端面圆跳动轴端面圆跳动引起螺距误差引起螺距误差车削螺纹时，车床主轴的端面圆跳动方向是螺纹轴线方向，原始误差3）纯角度摆动对车、镗削加工精度的影响）纯角度摆动对车、镗削加工精度的影响 主轴纯角度摆动对加工精度的影响，取决于主轴纯角度摆动对加工精度的影响，取决于不同的加工内容。不同的加工内容。车削加工时工件每一横截面内的圆度误差很小，但轴3 3、影响主轴回转误差的主要因素、影响主轴回转误差的主要因素1 1）主轴轴承误差的影响：）主轴轴承误差的影响：与主轴轴承类型及机床类型有关与主轴轴承类型及机床类型有关。内圈与外圈滚道的圆度及波度；内圈与外圈滚道的圆度及波度；滚动体的尺寸误差（尺寸一致性）滚动体的尺寸误差（尺寸一致性）主轴轴颈的圆度误差和波度；主轴轴颈的圆度误差和波度；轴承（轴瓦）的圆度及波度；轴承（轴瓦）的圆度及波度；机床的加工形式。机床的加工形式。滑滑 动动轴轴 承承滚滚 动动轴轴 承承3、影响主轴回转误差的主要因素1）主轴轴承误差的影响：采用滑动轴承的主轴径向跳动采用滑动轴承的主轴径向跳动工件工件回转回转类类机床机床刀具刀具回转回转类类机床机床切削力方向不变切削力方向不变受力接触部位受力接触部位:轴承轴承(瓦瓦)固定固定不变不变,轴颈随主轴旋转变化轴颈随主轴旋转变化切削力方向在变化切削力方向在变化受力接触部位受力接触部位:轴颈固定不变轴颈固定不变,轴承轴承(瓦瓦)随主轴旋转变化随主轴旋转变化轴颈圆度和波度将影响轴颈圆度和波度将影响主轴的径向跳动误差主轴的径向跳动误差轴瓦的形状误差和波度将轴瓦的形状误差和波度将影响主轴的径向跳动误差影响主轴的径向跳动误差工件与主工件与主轴相连接轴相连接刀具与主刀具与主轴相连接轴相连接采用滑动轴承的主轴径向跳动工件回转类刀具回转类切削力方向不变2 2）与轴承配合零件误差的影响）与轴承配合零件误差的影响 轴瓦或滚动轴承内圈为薄壁件，轴瓦或滚动轴承内圈为薄壁件，装配以后装配以后相配零件相配零件的形状误差将的形状误差将使轴瓦或内圈变形，使轴承原有的精度使轴瓦或内圈变形，使轴承原有的精度受到破坏，引起主轴的回转误差。受到破坏，引起主轴的回转误差。箱体前后支承孔以及主轴前后支承轴颈的同轴度。箱体前后支承孔以及主轴前后支承轴颈的同轴度。3 3）其他的影响因素：）其他的影响因素：轴承间隙的影响；轴承间隙的影响；主轴转速的影响；主轴转速的影响；主轴系统的刚度变化和热变形的影响。主轴系统的刚度变化和热变形的影响。滑动轴承滑动轴承支承孔的圆度。支承孔的圆度。滚动轴承滚动轴承支承轴颈的圆度；轴承端面的配套件支承轴颈的圆度；轴承端面的配套件 （如轴肩、套、紧固螺母、端（如轴肩、套、紧固螺母、端盖等）。盖等）。2）与轴承配合零件误差的影响 滑动轴承支承孔的圆度。4 4、提高主轴回转、提高主轴回转 精度的措施精度的措施采用死顶尖支承磨外圆采用死顶尖支承磨外圆用镗模法镗孔用镗模法镗孔 提高主轴部件的设计提高主轴部件的设计和制造精度：和制造精度：选用高精度的主轴轴承；选用高精度的主轴轴承；提高轴承配合件的精度；提高轴承配合件的精度；滚动轴承采取预紧措施；滚动轴承采取预紧措施；必要的装配工艺方法。必要的装配工艺方法。设法使主轴回转设法使主轴回转误差不反映给工件误差不反映给工件 误差转移法。误差转移法。4、提高主轴回转采用死顶尖支承磨外圆用镗模法镗孔 提高主轴(三三)传动链误差传动链误差 展成法加工齿轮、展成法加工齿轮、蜗轮；螺纹加工。蜗轮；螺纹加工。产生原因产生原因 传动链中传动元件传动链中传动元件的制造误差、装配误的制造误差、装配误差及磨损引起运动传差及磨损引起运动传递的误差递的误差(变化变化)。滚齿机滚齿机传动链简图传动链简图传动链误差传动链误差机床内联系传动链机床内联系传动链中首尾传动元件间的相对运动误差中首尾传动元件间的相对运动误差只反映在刀具只反映在刀具与工件间有与工件间有严格运动速比严格运动速比关系的加工关系的加工(三)传动链误差 展成法加工齿轮、滚齿机传动链误差机TSZ1Z3Z4Z21 工工 件件 2 螺螺 母母 3母丝杠母丝杠丝杠车床丝杠车床的传动链的传动链误差分析误差分析TSZ1Z3Z4Z21 工 件 2 螺 母 工件导程工件导程S与机床母丝杠导程与机床母丝杠导程T：S=i T 其中其中 i=i1 i2 i1=Z1/Z2 i2=Z3/Z4 又：又：i1=Z1/Z2=n2/n1=2/1 2=i1 1 Z1的转角误差传给的转角误差传给Z2有有:2=i1 1 Z1转角误差经转角误差经Z4传给母丝杠传给母丝杠:M1=i1i21=i1 同理同理Z2的转角误差经的转角误差经Z4传给母丝杠传给母丝杠:M2=i22 Z4的转角误差直接的转角误差直接传给母丝杠传给母丝杠:M4=4 各传动件的转角误差都通过传动链最终传给母丝杠：各传动件的转角误差都通过传动链最终传给母丝杠：Mj=ij j=kj j 其中其中 Z Z4 4 的的转角误差转角误差 4 以以1:11:1传至母丝杠传至母丝杠丝杠车床传动链误差的分析丝杠车床传动链误差的分析工件导程S与机床母丝杠导程T：S=i T 结论及提高传动链精度的措施结论及提高传动链精度的措施 采用降速传动比采用降速传动比(i 1)传动链越短，传动件则少，传动精度高；传动链越短，传动件则少，传动精度高；传动链中末端传动件的误差对传动误差影响最传动链中末端传动件的误差对传动误差影响最 大；末端传动件的制造与装配精度要求最高。大；末端传动件的制造与装配精度要求最高。采用降速传动比设计，传动链末端传动副的传采用降速传动比设计，传动链末端传动副的传 动比应最小（如滚齿机的分度蜗轮副）。动比应最小（如滚齿机的分度蜗轮副）。传动链最短；（如精密丝杠磨床的母丝杠与工传动链最短；（如精密丝杠磨床的母丝杠与工 件装在同一根轴上）。件装在同一根轴上）。提高末端传动件的制造装配精度：如丝杠车床提高末端传动件的制造装配精度：如丝杠车床 末级齿轮和母丝杠、滚齿机分度蜗轮精度最高。末级齿轮和母丝杠、滚齿机分度蜗轮精度最高。采用校正装置；如丝杠车床的校正机构。采用校正装置；如丝杠车床的校正机构。结结论论措措施施结论及提高传动链精度的措施 采用降速传丝丝杠杠车车床床的的误误差差校校正正装装置置1 工工 件件 2 螺螺 母母 3母丝杠母丝杠 4 杠杠 杆杆 5校正尺校正尺 6 触触 头头 7校正曲线校正曲线丝杠车床的误差校正装置1 工 件 2 螺四、夹具制造误四、夹具制造误差与磨损差与磨损 夹具组成部分的制造误差夹具组成部分的制造误差 （定位、对刀导向元件；（定位、对刀导向元件；分度机构；夹具体等分度机构；夹具体等）夹具的装配精度夹具的装配精度 装配图的技术要求。装配图的技术要求。夹具的磨损。夹具的磨损。d钻套孔到定位面的距离钻套孔到定位面的距离钻套孔与定位面的平行度钻套孔与定位面的平行度钻套孔的尺寸精度钻套孔的尺寸精度钻模精度对钻孔精度的影响钻模精度对钻孔精度的影响AabB设计时需要对加工尺寸设计时需要对加工尺寸精度有影响的夹具相关精度有影响的夹具相关尺寸制造误差的控制。尺寸制造误差的控制。四、夹具制造误差与磨损 夹具组成部分的制造误差d钻套孔到定四、夹具制造误四、夹具制造误差与磨损差与磨损 夹具组成部分的制造误差夹具组成部分的制造误差 （定位、对刀导向元件；（定位、对刀导向元件；分度机构；夹具体等分度机构；夹具体等）夹具的装配精度夹具的装配精度 装配图的技术要求。装配图的技术要求。夹具的磨损。夹具的磨损。f钻套孔到定位面的距离钻套孔到定位面的距离钻套孔与定位面的平行度钻套孔与定位面的平行度钻套孔的尺寸精度钻套孔的尺寸精度钻模精度对钻孔精度的影响钻模精度对钻孔精度的影响AabB设计时需要对加工尺寸设计时需要对加工尺寸精度有影响的夹具相关精度有影响的夹具相关尺寸制造误差的控制。尺寸制造误差的控制。四、夹具制造误差与磨损 夹具组成部分的制造误差f钻套孔到定五、五、刀刀具具制制造造误误差差与与磨磨损损定尺寸刀具定尺寸刀具钻、扩、铰、拉刀等钻、扩、铰、拉刀等刀具尺寸精度直接影响加工尺寸精度刀具尺寸精度直接影响加工尺寸精度成形刀具成形刀具成形车刀、铣刀、砂轮等成形车刀、铣刀、砂轮等刀具形状精度直接影响加工面的形状精度刀具形状精度直接影响加工面的形状精度展成法刀具展成法刀具齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀等齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀等刀刃廓形应当是被加工面的共轭曲线刀刃廓形应当是被加工面的共轭曲线刀刃的形状误差影响加工表面的形状精度刀刃的形状误差影响加工表面的形状精度一般刀具一般刀具车刀、铣刀、刨刀、砂轮等车刀、铣刀、刨刀、砂轮等刀具磨损后影响工件的尺寸或形状精度刀具磨损后影响工件的尺寸或形状精度五、刀具制造误差与磨损定尺寸刀具钻、扩、铰、拉刀等成形刀刀具刀具磨损磨损的的影响影响 刀具磨损引起工件的尺寸和形状误差刀具磨损引起工件的尺寸和形状误差 由刀具磨损引起的加工误差情况与刀具类型及由刀具磨损引起的加工误差情况与刀具类型及 加工方式有关，应作具体分析。加工方式有关，应作具体分析。(成形刀具、调整法成形刀具、调整法加工刀具、长走刀加工刀具等加工刀具、长走刀加工刀具等)刀具的尺寸磨损为误差敏感方向的磨损量刀具的尺寸磨损为误差敏感方向的磨损量误差敏感方向的刀具磨损量误差敏感方向的刀具磨损量刀具的磨损曲线刀具的磨损曲线刀具磨损的 刀具磨损引起工件的尺寸和形状误差误差敏感方向 为减少刀具制造误差和磨损误差对加工精度的为减少刀具制造误差和磨损误差对加工精度的影响，除合理规定定尺寸刀具和成形刀具的制造公差影响，除合理规定定尺寸刀具和成形刀具的制造公差外，还应根据工件的本材料和加工要求，准确选择刀外，还应根据工件的本材料和加工要求，准确选择刀具材料、切削用量、冷却润滑、并准确刃磨，以减少具材料、切削用量、冷却润滑、并准确刃磨，以减少磨损。磨损。必要时还可对刀具的尺寸磨损进行补偿必要时还可对刀具的尺寸磨损进行补偿。刀具的磨损量可用下式计算刀具的磨损量可用下式计算式中，式中，刀具磨损量（刀具磨损量（m）0刀具初始磨损量（刀具初始磨损量（m）k单位磨损量（单位磨损量（m/1000m）L切削路程（切削路程（m）为减少刀具制造误差和磨损误差对加工精度的影响，除3 3 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 一、工艺系统刚度的基本概念一、工艺系统刚度的基本概念 二、机床部件刚度的特点及测定二、机床部件刚度的特点及测定(试验试验)三、工艺系统刚度的计算三、工艺系统刚度的计算 四、工艺系统受力变形对加工精度的影响四、工艺系统受力变形对加工精度的影响 (一一)切削力作用点位置变化引起的工件形状误差切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 (二二)切削力大小变化引起的加工误差切削力大小变化引起的加工误差误差复映误差复映误差复映误差复映 (三三)夹紧力、重力引起的加工误差夹紧力、重力引起的加工误差 (四四)传动力、惯性力对加工精度的影响传动力、惯性力对加工精度的影响 五、减小工艺系统受力变形的措施五、减小工艺系统受力变形的措施3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 一、工艺系统刚度的基本工艺系统工艺系统：机床、夹具、机床、夹具、工件、刀具工件、刀具外力：外力：切削力、切削力、传动力、惯性力、传动力、惯性力、夹紧力、重力夹紧力、重力产生加工误差产生加工误差（举例举例）破坏了刀具、工破坏了刀具、工件间相对位置件间相对位置工艺系统受力变形现象工艺系统受力变形现象工艺系统：外力：切削力、传动力、惯性力、夹紧力、重力破坏了刀图图 受力变形对工件精度的影响受力变形对工件精度的影响 a)车长轴车长轴 b）磨内孔磨内孔图受力变形对工件精度的影响由此看来，为了保加工作用力加工作用力切削力、夹切削力、夹紧力、重力紧力、重力破坏加工成形运破坏加工成形运动几何关系及刀动几何关系及刀具工件静态位置具工件静态位置工艺系统工艺系统受力变形受力变形加工加工误差误差加工作用力破坏加工成形运动几何关系及刀具工件静态位置工艺系统（一）工艺系统的刚度（一）工艺系统的刚度1.1.工艺系统刚度的概念工艺系统刚度的概念（一）工艺系统的刚度工艺系统整体抵抗其变形的负负 刚刚 度度 现现 象象 刀架系统在刀架系统在Fp力作用下引起同力作用下引起同向变形向变形y（图（图a）；）；在在Fc力作用下引起的变形力作用下引起的变形y与与Fp方向相反（图方向相反（图b）。）。负 刚 度 现 象 若出现变形方向与Fp方向不 图图 车削加工中的负刚度现象车削加工中的负刚度现象 图 车削加工中的负刚度现象Fy(kN)321y (m)车床刀架车床刀架静刚度曲线静刚度曲线2010503040车床单向车床单向静刚度测定静刚度测定0二、机床部件刚度二、机床部件刚度的特点及测定的特点及测定机床由多个零部件组成，受力变机床由多个零部件组成，受力变形情况复杂，机床及其部件的刚形情况复杂，机床及其部件的刚度主要采用实验方法测定。度主要采用实验方法测定。Fy(kN)321y (m)车床刀架2010503040 机床部件刚度的特点机床部件刚度的特点（以车床刀架为例）（以车床刀架为例）力力位移间呈非线性：刀架变形为非完全弹性变形；位移间呈非线性：刀架变形为非完全弹性变形；加、卸载曲线不重合：部件中部零件间存在摩擦和加、卸载曲线不重合：部件中部零件间存在摩擦和接触面间的塑形变形；接触面间的塑形变形；卸载后变形不回复到卸载后变形不回复到0 0点：有残余变形存在；点：有残余变形存在；实际测得的部件刚度偏低（与估算相比）。实际测得的部件刚度偏低（与估算相比）。连接表面间的接触变形连接表面间的接触变形零件间的摩擦力影响零件间的摩擦力影响接接 合合 面面 的的 间间 隙隙薄弱零件变形的影响薄弱零件变形的影响 影响机影响机床部件床部件刚度的刚度的因因 素素 机床部件刚度的特点（以车床刀架为例）连接表面间的接触变形ppdpdyyy接触变形与接触表接触变形与接触表面名义压强间关系面名义压强间关系接触表面接触表面质量对质量对接触刚度接触刚度的的 影影 响响 y=c pm kj=p(1m)/(c m)接触接触刚度刚度的的概念概念 定义定义:kj=dp/dy (N/mm2)影响影响 接触表面的材料、硬度、粗糙度、接触表面的材料、硬度、粗糙度、因素因素 纹理方向、表面形状误差等纹理方向、表面形状误差等ppdpdyyy接触变形与接触表面名义压强间关系接触表面质量间隙对间隙对接触刚度接触刚度的影响的影响薄弱零件薄弱零件变形对变形对接触刚度接触刚度的影响的影响间隙对薄弱零件三向加载装置测定三向加载装置测定车床静刚度的实验方法车床静刚度的实验方法1前顶尖前顶尖 2接长套筒接长套筒 3测力环测力环 4弓形加载器弓形加载器 5定位杆定位杆 6模拟车刀模拟车刀三向加载装置测定1前顶尖 2接三、工艺系统刚度的计算三、工艺系统刚度的计算 工艺系统的法向总变形工艺系统的法向总变形：y=y机机+y夹夹+y刀刀+y工工 工艺系统的刚度：工艺系统的刚度：k =Fy/y=Fy/(y机机+y夹夹+y刀刀+y工工)=1/(y机机/Fy)+(y夹夹/Fy)+(y刀刀/Fy)+(y工工/Fy)=1/(1/k机机)+(1/k夹夹)+(1/k刀刀)+(1/k工工)k机机=Fy/y机机;k夹夹=Fy/y夹夹;k刀刀=Fy/y刀刀;k工工=Fy/y工工 1/k=(1/k机机)+(1/k夹夹)+(1/k刀刀)+(1/k工工)结结 当工艺系统某个部分刚度很低时必然当工艺系统某个部分刚度很低时必然论论 影响整个系统的刚度影响整个系统的刚度相当并联系统相当并联系统三、工艺系统刚度的计算 工艺系统的法向总变形：y 系统各系统各组成部分组成部分刚度确定刚度确定近似的力学模型估算近似的力学模型估算工件、刀具工件、刀具 实验测定实验测定 机床、夹具机床、夹具LLxx简支梁模型简支梁模型悬臂梁模型悬臂梁模型y=Fy(Lx)2x2/(3EIL)k=(3EIL)/(Lx)2x2X=L/2时受力变形最大时受力变形最大:k=48EI/L3y=Fy(3Lx)x2/(6EI)k=(6EI)/(3Lx)x2X=L时受力变形最大时受力变形最大:k=3EI/L3系统各近似的力学模型估算工件、刀具LLxx简支梁模型悬臂四、工艺系统受力变形对加工精度的影响四、工艺系统受力变形对加工精度的影响原原 因因加工中工艺系统受力作用，原调整好的刀具工加工中工艺系统受力作用，原调整好的刀具工件位置改变或成形运动发生变化出现加工误差件位置改变或成形运动发生变化出现加工误差作用力作用力切削力、传动力、惯性力、重力、夹紧力等切削力、传动力、惯性力、重力、夹紧力等作用作用模型模型误差分析误差分析考虑因素考虑因素受力点位置的变化受力点位置的变化系统刚度变化系统刚度变化(作用力不变作用力不变 )力大小方向的变化力大小方向的变化受力变形改变受力变形改变(刚度不变化刚度不变化 )作用力类型；受力作用模型；加工方式与作用力类型；受力作用模型；加工方式与工艺系统组成形式；系统的刚度薄弱环节工艺系统组成形式；系统的刚度薄弱环节四、工艺系统受力变形对加工精度的影响原 因加工中工艺系统受力Lxytjywzydjyx xAABBFyFAFB模模模模 顶尖支承顶尖支承型型型型 车削车削短粗轴短粗轴受力情况受力情况机机机机 床床床床 变变变变 形形形形 主轴箱部位主轴箱部位尾架部位尾架部位刀架部位刀架部位总总 变变 形形二者组合二者组合(一一)切削力作用点位置变化引起的工件形状误差切削力作用点位置变化引起的工件形状误差LxytjywzydjyxxAABBFyFAFB 模 顶尖 受力受力受力受力 主轴箱部位：主轴箱部位：尾架部位：尾架部位：情况情况情况情况 FA=Fy(L x)/L FB=Fy x/L 主轴箱部位：主轴箱部位：尾架部位：尾架部位：ytj=FA/ktj=ywz=FA/kwz=二者组合：二者组合：yx=ytj+x x=(ywz ytj)x/L 刀架变形：刀架变形：ytj=Fy/kdj 总变形总变形总变形总变形：yjc=yx+ydj机机机机床床床床变变变变形形形形 结结 切削力点位置改变时工艺系统变形是变化的，原因切削力点位置改变时工艺系统变形是变化的，原因切削力点位置改变时工艺系统变形是变化的，原因切削力点位置改变时工艺系统变形是变化的，原因 果果果果 是工艺系统刚度随切削力点的位置改变而变化。是工艺系统刚度随切削力点的位置改变而变化。是工艺系统刚度随切削力点的位置改变而变化。是工艺系统刚度随切削力点的位置改变而变化。当当当当 x=0 x=0时：时：时：时：y yjcjc=F=Fy y/(1/k/(1/ktj tj+1/k+1/kdjdj)；x=L/2x=L/2时：时：时：时：y yjcjc=F=Fy y/(1/4k/(1/4ktj tj+1/4k+1/4kwzwz+1/k+1/kdjdj)x=L x=L时：时：时：时：y yjcjc=F=Fy y/(1/k/(1/kwzwz+1/k+1/kdjdj)=y)=ymaxmax x=L k kwzwz/(k/(ktj tj+k+kwzwz)时时时时 y yjcjc=y=yminmin=F=Fy y1/(k1/(ktj tj+k+kwzwz)+1/k)+1/kdjdj 受力 主轴箱部位：两顶尖间车削短粗轴的形状误差两顶尖间车削短粗轴的形状误差 机床部件不变机床部件不变 形的理想情况形的理想情况 主轴箱及尾座主轴箱及尾座 变形时的情况变形时的情况 包括刀架变形包括刀架变形 在内时的情况在内时的情况 分析结果说明：在两顶尖间车削短分析结果说明：在两顶尖间车削短 粗轴零件时，机床的刚度中间大、粗轴零件时，机床的刚度中间大、两头小，工件出现鞍形圆柱度误差。两头小，工件出现鞍形圆柱度误差。结结论论两顶尖间车削短粗轴的形状误差 机床部件不变 工件的变形：工件的变形：x=0，x=L时时:yg=0;x=L/2时时:yg=ygmax=Fy L3/(48EI)结果结果 车削细长轴时：工件的刚度中间小车削细长轴时：工件的刚度中间小,两头大两头大;加工后工件呈鼓形的形状误差。加工后工件呈鼓形的形状误差。模型模型车削车削细长轴细长轴Lxygf 工件的变形：模型车削细长轴Lxygf工艺系统的工艺系统的总变形总变形和和刚度刚度 系系 统统总变形总变形系系 统统刚刚 度度 当工艺系统的组合方式使得系统随受力点位置改变出现当工艺系统的组合方式使得系统随受力点位置改变出现刚度的变化时，加工后的工件将产生形状误差。刚度的变化时，加工后的工件将产生形状误差。影响误差大小主要因素是系统中的刚度薄弱环节。影响误差大小主要因素是系统中的刚度薄弱环节。减少此类加工误差的措施为：提高系统各部分的刚度，减少此类加工误差的措施为：提高系统各部分的刚度，设法使系统的刚度不随受力点位置的改变而变化设法使系统的刚度不随受力点位置的改变而变化说明说明：系统受力可为切削力或重力等系统受力可为切削力或重力等;并设定力的大小不变。并设定力的大小不变。结结论论工艺系统的总变形和刚度系 统系 统 当工艺系统的组合方式使 工件尺寸：工件尺寸：d=50(mm)L=600(mm)机床部件刚度：机床部件刚度：ytj=6 104(N/mm)ywj=5 104(N/mm)ydj=4 104(N/mm)切削力：切削力：Fy=300（N）材料弹性模量：材料弹性模量：E=2.1105(N/mm2)x01/6L1/3L5/11L1/2L6/11L2/3L5/6LLyjc12.511.110.410.210.310.310.711.813.5yg06.516.620.621.020.616.66.50y12.517.627.030.831.230.927.318.313.5沿工件长度的工艺系统变形沿工件长度的工艺系统变形(m)m)案案例例 工件尺寸：d=50(mm)L=6加工时工件弯曲加工时工件弯曲加工后工件呈鼓形加工后工件呈鼓形加工时工件弯曲加工后工件呈鼓形工艺上使系统刚度不随受力点位置改变而变化工艺上使系统刚度不随受力点位置改变而变化FyFyfx1x2fFyA镗杆进给使镗杆沿悬伸镗杆进给使镗杆沿悬伸长度方向变形变化，造长度方向变形变化，造成孔的圆柱度误差成孔的圆柱度误差工作台进给镗杆悬伸长度工作台进给镗杆悬伸长度不变，镗杆变形对孔尺寸不变，镗杆变形对孔尺寸的影响由调整刀具消除的影响由调整刀具消除工艺上使系统刚度不随受力点位置改变而变化FyFyfx1x2fap1ap2y1y2123模模 型型车加工车加工毛坯形状毛坯形状误差较大的短轴误差较大的短轴或盘类件或盘类件考虑因素考虑因素切削力随切削深度切削力随切削深度改变而变化；但改变而变化；但系统刚度不变化系统刚度不变化1 1 毛毛 坯坯 外外 形形2 2工件理想外形工件理想外形3 3工件实际外形工件实际外形api名义切削深度名义切削深度 yi 系系 统统 变变 形形AB(二二)切削力大小变化引起的加工误差切削力大小变化引起的加工误差误差复映误差复映误差复映误差复映ap1ap2y1y2123模 型考虑因素1 毛 坯 设设A、B处分别为毛坯的最大最小外圆：处分别为毛坯的最大最小外圆：系统刚度：系统刚度：kxt名义切削深度：名义切削深度：A处处 ap1 B处处 ap2系统受力变形：系统受力变形：y1 y2实际切削深度：实际切削深度：asp1=ap1y1 asp2=ap2 y2切削力公式：切削力公式：Fy=CFy ap1XFp fyFp (HB)nFp=C apA,B处实际切削力：处实际切削力：FyA=C(ap1y1)FyB=C(ap2y2)A,B处的变形：处的变形：y1=FyA/kxt y2=FyB/kxt毛坯的误差毛坯的误差:m=ap1 ap2工件的误差工件的误差:g=y1 y2=C(ap1ap2)(y1y2)/kxt =C(m g)/kxt g=C m/(C+kx