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

1、/车床床身导轨在垂直面内和水平面内的直线度误差对车削 轴类零件的加工精度有什么影响？影响程度有何不同？/由轴承滚道的形状误差所引起主轴回转轴线的运动误差， 对加工精度有什么影响？/分析在车床上车削内孔时，造成形状和位置误差的原因。/试分析题图2-5中，导轨在垂直面和水平面内的弯曲对加 工精度的影响程度哪个大？与卧式车床有什么不同？5-1概述5-2加工精度的获得方法5-3工艺系统的几何精度对加工精度的影响及其控制 5-4工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 5-5工艺系统的热变形对加工精度的影响及其控制 5-6加工误差的统计分析5-7保证和提高加工精度的主要途径第五章机械加工精度 5-4工

2、艺系统的受力变形对加工精度的影响及其第17次课教学课型：理论课rCi1机械加工中，若想获得准确的尺寸、形状和位置, 首先应具备准确的尺寸测量、工件装夹、刀具调整及 成形运动等条件，这主要通过使用与零件精度相适应 的机床、刀具、夹具、量具及工人的正确操作来实现。 但具备了上述条件未必就能获得理想的加工表面，如 细长轴的腰鼓、长孔的孔径减小等。这说明还有其它 一些影响机械加工精度的因素，如工艺系统的受力变 形、热变形等。第17次课教学课型：理论课Effl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工艺系统刚度及其对加工精度的影响各种力引起的加工误差 减少工艺系统受力变形对加工精

3、度影响的措施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一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响1.工艺系统刚度的概念及其计算任何物体在外力作用下都要产生变形，力与变形之 比值即称之为刚度，即K=F/yo工艺系统刚度就是整个系统在外力作用下抵抗变形 的能力。系统在各受力方向均有变形，但影响加工精度 最大的是加工表面的法向变形。工艺系统刚度（K系）：加工表面法向分力F法与该力 作用下刀具在此方向上相对工件的变形位移量y法之比值, 即K系才法仅法。*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一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响1工艺系统刚度的概念及其计算y物体

4、刚度是一常数，但工艺系统刚度并非如此。*o加工时工件弯曲E加工后工件呈鼓形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一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响1.工艺系统刚度的概念及其计算*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一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响1 工艺系统刚度的概念及其计算由于切削加工时，整个工艺系统在外力作用下都会产生不同程度的变形，因此其法向变形y法应该是各个组 成环节在同一处法向变形的叠加。即y法和5+%而工艺系统各部分的刚度可以由其定义写为: kF 法I% 气尹法 kj=F/yd k=F/yg 由此得 1/k 法=l/c+l

5、/j+ 1/心+1/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切削力作用点位置变化引起的工件形状误差机床的变形（单一因素）B儿 ytj+Ax ytj+(yWz-ytjyx/L-/L式中儿一切削点处工件轴线的位移；2、X.儿一机床主轴箱的受力变形；7C、BF,儿Z尾座的受力变形；rAXr B九厂刀架的受力变形；L工件的长度。变形随受力点变化规律一、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切削力作用点位置变化引起的工件形状

6、误差 机床的变形由于刀架的变形与工件切削点处的轴线位移方向相反，因此机床的总变形为:由刚度定义得主轴箱、尾座及刀架的变形分别为:F L_ xX% LL5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切削力作用点位置变化引起的工件形状误差机床的变形机床的总变形为:一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响3EI(L-x)2-%2L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2 工艺系统刚度对加工精度的影响切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 工件的变形（单一因素）加工

7、细长轴时，由力学公式得工件在切削点处的变形量为:因此，工件加工后呈腰鼓形。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切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 工艺系统的总变形% L工艺系统的刚度为:Y i+ 丿2+丄+()kdj 3EIL1 _ 1 kL;L-xytj、L )吃丄2+丄+2k“ LJ3EIL同时考虑机床和工件变形时的总变形量为：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切削力

8、大小变化引起的加工误差（单一因素）误差复映：指工件加工后得 到的误差与加工前的误差相似, 但误差值较小这种现象。椭圆形毛坯加工后的圆度误 差为：K法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切削力大小变化引起的加工误差由切削原理得:Fp=CFpa；pfyFHBrp式中与刀具几何参数及切削条件相关的系数; ap一背吃刀量；进给量；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切削

9、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，CFpfyFp(HB)nFp = C 常数。而对于车削来说，切严1。因此 Fp = Cap由此得圆度误差为:Ag = -(ap -ap2) = =砂“K法K怯其中，s=C/k之为复映系数。 m wr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Ax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.工艺系统刚度曲线力与变形不成直线关系，说明不是纯粹的弹性变形； 加、卸载曲线不重合，其包容面积说明损

10、失在内部摩 擦和塑性变形上的能量；卸载后恢复不到起点，说明有塑性变形；反复多次加、卸载后，起、终点逐渐接近直至重合， 说明塑性变形越来越小，最终不再有塑性变形。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.工艺系统刚度曲线因此，可将工艺系统刚度的定义修正如下:工艺系统刚度（K系,）（综合）：加工表面法向分力F法与 在各切削分力作用

11、下所产生的法向综合变形位移量y法综 之比值，即K铲F法/y法综第17次课 教学课型：理论课Effl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工艺系统刚度及其对加工精度的影响各种力引起的加工误差 减少工艺系统受力变形对加工精度影响的措施第五章机械加工精度各种力引起的加工误差111夹紧力机械加工中，若工 件或夹具刚度过低， 或夹紧力过大，都会 引起变形，从而造成 加工误差。 5-4工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其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各种力引起的加工误差112.拨动力和离心力单爪拨盘带动工 件回转时，其拨动 力的方向不断改变,

12、对工件加工精度的 影响类似于高速旋 转时由于不平衡而 产生的离心力。第17次课 教学课型：理论课 m wr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二、各种力引起的加工误差3 切削力机械加工 中，切削力 也会引起工 艺系统的变 形。第五章机械加工精度5-4工艺系统的受力变形各种力引起的加工误差4.重力机械加 工中，工 艺系统自 身重力引 起的变形 也会造成 加工误差。 m wr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

13、课1Effl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工艺系统刚度及其对加工精度的影响各种力引起的加工误差 减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施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三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施1 降低切削用量由此可减少切削力、夹紧力和拨动力等，从而提高加工精度。但由于生产率低，故只在精加工中采用。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三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施2 补偿工艺系统有关部件的受力变形 据工艺系统受力(a)变形的规律，事先 调整工艺系统的某 个部位，使其占有 受力变形的相反位 置，从而补偿加工 过程中因受力变形 而产生的误差。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三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施3 采用恒力装置（用于测量中）试切法加工中，减小测量力可提高加工精度。但测量力过小又会引起示值