机床误差分析

机床误差分析第1页，课件共71页，创作于2023年2月本章介绍机械加工精度与加工误差，从保证零件的机械加工质量出发，研究机械加工系统中各种误差对加工精度的影响，分析其内在的联系。研究工艺系统中各种误差与加工精度之间的关系，掌握其变化的基本规律，寻求提高加工精度的途径。本章讨论的内容有机械加工精度与误差的基本概念、影响加工精度的因素、加工误差的综合分析及提高加工精度的途径四个方面。第2页，课件共71页，创作于2023年2月概述零件的加工质量是保证机械产品工作性能和产品寿命的基础。衡量进行加工质量的指标有两方面加工精度表面质量一、机械加工精度和加工误差

在机械加工过程中，由于各种因素的影响，使刀具和工件间的正确位置发生偏移，因而加工出来的零件不可能与理想的要求完全符合，两者的符合程度可用机械加工精度和加工误差来表示。第3页，课件共71页，创作于2023年2月

从保证产品的使用性能分析，没有必要把每个零件都加工得绝对准确，可以允许有—定的加工误差，只要加工误差不超过图样规定的偏差，即为合格品。

是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。符合程度越高则加工精度就越高。1、机械加工精度：2、加工误差：

是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的偏离程度。加工误差的大小表示了加工精度的高低，加工误差是加工精度的度量。

加工精度的高低是以国家有关公差标准来表示的。保证和提高加工精度实际上就是限制和降低加工误差。第4页，课件共71页，创作于2023年2月3、机械加工精度包含的内容尺寸精度如长度，宽度形状精度如圆度，锥度位置精度如平行度，同轴度机械加工精度三者之间的关系：（1）当尺寸精度要求高时，相应的位置精度和形状精度也要求高。形状公差应限制在位置公差内，位置公差应限制在尺寸公差内（形状精度大于位置精度，位置精度大于尺寸精度）（2）当形状精度要求高时，相应的位置精度和尺寸精度不一定要求高。第5页，课件共71页，创作于2023年2月获得加工精度方法：1、获得尺寸精度的方法：试切法、调整法、定尺寸刀具法、自动控制法；2、获得形状精度的方法：轨迹法、仿形法、成形法、展成法；3、获得位置精度的方法：直接找正装夹、画线找正装夹、夹具装夹。第6页，课件共71页，创作于2023年2月机械加工过程中，获得工件形状精度的方法是（）(A)试切法(B)成形法(C)夹具装夹第7页，课件共71页，创作于2023年2月4、加工精度与加工成本和生产效率的关系一般情况地，加工精度要求↑，加工成本↑，生产效率↓。5、研究加工精度的目的

研究加工精度的目的，就是弄清各种原始误差对加工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以获得预期的加工精度，必要时能指出进一步提高加工精度的途径。目的：1.减少损失，提高经济效益2.分析影响因素，控制加工精度3.研究各种加工方法的经济精度，正确选择加工方法。第8页，课件共71页，创作于2023年2月6、研究加工精度的方法一是因素分析法，通过分析计算或实验、测试等方法，研究某一确定因素对加工精度的影响。一般不考虑其它因素的同时作用，主要是分析各项误差单独的变化规律。

二是统计分析法，运用数理统计方法对生产中一批工件的实测结果进行数据处理，用以控制工艺过程的正常进行。

这两种方法在生产实际中往往结合起来应用。一般先用统计分析法找出误差的出现规律，判断产生加工误差的可能原因，然后再运用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关键因素。第9页，课件共71页，创作于2023年2月二、影响加工精度的因素1、原始误差零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统中进行的。

工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。零件的尺寸、几何形状和表面间的相互位置的形成，归根到底取决于工件和刀具在切削过程间的相互位置。原始误差的存在，使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加工误差。若原始误差是在加工前已存在，即在无切削负荷的情况下检验的，称为工艺系统静误差；若在有切削负荷情况下产生的则称为工艺系统动误差。第10页，课件共71页，创作于2023年2月2、零件加工中的各种误差调整误差定位误差夹紧误差制造误差测量误差因残余应力产生的误差加工原理误差机加工前，对机床、夹具、刀具调整中；由切削力、惯性力、刀具磨损、切削热等引起；工件加工、测量好后；由于采用了近似的加工方法。机械加工中的原始误差可归纳为：第11页，课件共71页，创作于2023年2月

原始误差

加工前误差加工中误差加工后误差调整误差机床误差刀具制造误差夹具误差工件装夹误差工艺系统受力变形刀具磨损残余应力引起变形测量误差工艺系统热变形工艺系统静误差

工艺系统动误差图例第12页，课件共71页，创作于2023年2月

图7．1为活塞销孔精镗工序中的各种原始误差：

由于定位基准不是设计基准而产生的定位误差;

由于夹紧力过大而产生的夹紧误差属工件装夹误差；

机床制造或使用中的磨损产生的导轨误差属于机床误差；

调整刀具与工件之间位置而产生的对刀误差属调整误差；

由于切削热、摩擦热等因素的影响而产生的机床热变形属

于工艺系统热变形;

还有加工过程中的刀具磨损;

加工完毕测量工序尺寸时,由于测量方法和量具本身的误差而产生的测量误差。原始误差举例第13页，课件共71页，创作于2023年2月图例第14页，课件共71页，创作于2023年2月三、误差的敏感方向

在加工过程中，各种原始误差的影响会使刀具和工件间正确的几何关系遭到破坏，引起加工误差，各种原始误差的大小和方向各不相同，而加工误差则必须在工序尺寸方向度量。因此．不同的原始误差对加工精度有不同的影响。当原始误差的方向与工序尺寸方向一致时，其对加工相度的影响最大。把对加工误差影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法线方向）称为误差敏感方向。下面以外圆车削为例说明两者的关系。第15页，课件共71页，创作于2023年2月

如图，车削时工件的回转轴线为O，刀尖正确位置在A。设某一瞬时由于各种原始误差的影响，使刀尖位移到A’，AA’即为原始误差δ，它与OA间的夹角为φ，由此引起工件加工后的半径由R0＝OA变为R＝OA’，故半径上的加工误差△R为：当原始误差的方向恰为加工表面的法向方向(φ＝0°)时，引起的加工误差最大；可以看出：当原始误差的方向恰为加工表面的切线方向(φ＝90°)引起的加工误差最小。

把对加工精度影响最大的那个方向称为误差的敏感方向，对加工精度影响最小的那个方向则称为误差的不敏感方向。

第16页，课件共71页，创作于2023年2月加工原理误差

加工原理误差

加工原理是指加工表面的形成原理。加工原理误差是由于采用了近似的切削运动或近似的切削刃形状所产生的加工误差。为了获得规定的加工表面，要求切削刃完全符合理论曲线的形状，刀具和工件之间必须作相对准确的切削运动。但往往为了简化机床或刀具的设计与制造，降低生产成本，提高生产率和方便使用而采用了近似的加工原理，在允许的范围内存在一定的原理误差。第17页，课件共71页，创作于2023年2月调整误差

在机械加工的每一工序中。总是要对工艺系统进行这样或那样的调整工作不可能绝对地准确，因而产生调整误差。工艺系统的调整的基本方式(1)试切法调整(2)调整法调整

第18页，课件共71页，创作于2023年2月(1)试切法调整1)测量误差。由量具本身精度度、测量方法及使用条件引起。

2)进给机构的位移误差。在微量调整刀具的位置、低速微量进给中，常常出现进给机构的“爬行”现象，其结果使刀具的实际位移与刻度盘上的数值不一致、造成加工误差。

3)试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响。精加工时，切削刃只起挤压作用而不起切削作用，但正式切削时的深度较大工件。应用：单件小批生产中。

方法：对工件进行试切—测量—调整—再试切，直到达到要求的精度为止。这时，引起调整误差的因素有：第19页，课件共71页，创作于2023年2月(2)调整法调整影响调整精度的因素有：1）上述影响试切法调整精度的因素，因为采用调整法对工艺系统进行调整时，也要以试切为依据。2）用定程机构调整时，调整精度取决于行程挡块、靠模及凸轮等机构的制造精度和刚度；3）用样件或样板调整时，调整精度取决于祥件或样板的制造、安装和对刀精度；4）工艺系统初调好以后，—般要试切几个工件，并以其平均尺寸作为判断调整是否准确的依据。由于试切加工的工件数(称为抽样件数)不可能太多，不能完全反映整批工件切削过程中的各种随机误差，故试切加工几个工件的平均尺寸与总体尺寸不能完全符合，也造成加工误差。第20页，课件共71页，创作于2023年2月机床误差

主轴回转误差概念

机床误差是指在无切削负荷下，来自机床本身制造误差、安装误差和磨损，主要包括主轴回转误差、导轨误差、传动链误差。主轴回转误差

（1）主轴回转误差的概念

理论上机床主轴回转时，回转轴线的空间位置是固定不变的，即它的瞬时速度为零。而实际主轴系统中存在着各种影响因素，使主轴回转轴线的位置发生变化。将主轴实际回转轴线相对于理论回转轴线的偏移称为主轴回转误差。它将直接影响被加工工件的形状精度和位置精度。第21页，课件共71页，创作于2023年2月主轴回转误差分类及影响因素

主轴回转误差可分为如图7．3所示的三种基本类型：

纯径向跳动：主轴实际回转轴线相对于理论回转轴线在径向的变动量。产生原因：主轴支承轴颈的圆度误差和轴承工作表面的圆度误差。

纯轴向窜动：主轴实际回转轴线沿理论回转轴线在轴向的变动量。产生原因：主轴轴肩端面和推力轴承承载端面对主轴的回转轴线有垂直度误差。

纯角度摆动：主轴实际回转轴线与理论回转轴线在角度方向上的偏移量。

第22页，课件共71页，创作于2023年2月影响主轴回转精度的主要因素一是主轴轴颈与支承座孔的圆度误差，波度和同轴度、止推面或轴肩与回转轴线的垂直度误差。二是滑动轴承轴颈和轴承孔的圆度、波度和同轴度、端面与回转轴线的垂直度；或滚动轴承滚道的圆度、波度、滚动体的圆度误差和尺寸误差，滚道与轴承内孔的同轴度误差(如图7.4);轴承间隙及止推滚动轴承的滚道与回转轴线的垂直度误差等。第23页，课件共71页，创作于2023年2月7-3图例第24页，课件共71页，创作于2023年2月7图例第25页，课件共71页，创作于2023年2月回转误差对加工精度的影响（2）主轴回转误差对加工精度的影响不同型式的主轴回转误差对加工精度的影响是不同的；而同一类型的回转误差在不同的加工方式中的影响也不相同。如图7.5、7.6、7.7和表7.1所示。主轴回转误差的基本形式车床上车削镗床上镗削内、外圆端面螺纹孔端面纯径向跳动影响极小无影响圆度误差无影响纯轴向窜动无影响平面度误差垂直度误差螺距误差无影响平面度误差垂直度误差纯角度摆动圆柱度误差形响极小螺距误差圆柱度误差平面度误差表7．1机床主轴回转误差产生的加工误差第26页，课件共71页，创作于2023年2月图例动画第27页，课件共71页，创作于2023年2月图例第28页，课件共71页，创作于2023年2月图例图7.6镗孔时纯径向跳动对加工精度的影响第29页，课件共71页，创作于2023年2月图例

图7.7纯角度摆动O－工件孔中心线Om－主轴回转中心线第30页，课件共71页，创作于2023年2月在车床上车削工件端面是第31页，课件共71页，创作于2023年2月3．提高主轴回转精度的措施

273(1)提高主轴部件的制造精度首先应提高轴承的回转精度选用高精度的滚动轴承采用高精度的多油楔动压轴承采用高精度的静压轴承提高箱体支承孔的加工精度主轴轴颈的加工精度与轴承相配合表面的加工精度其次应提高轴承组件的接触刚度第32页，课件共71页，创作于2023年2月

常采用两个固定顶尖支承，主轴只起传动作用。工件的回转精度完全取决于顶尖和中心孔的形状误差和同轴度误差，而提高顶尖和中心孔的精度要比提高主轴部件的精度容易且经济得多。(2)对滚动轴承进行预紧可消除间隙增加轴承刚度均化滚动体的误差(3)使主轴的回转精度不反映到工件上如下图

对滚动轴承适当预紧

微量过盈可使轴承内、外圈和滚动体的弹性变形相互制约，这样既增加轴承刚度，又对滚动体的误差起均化作用，因而可提高主轴的回转精度。第33页，课件共71页，创作于2023年2月

外圆磨床磨削外圆柱面时，采用固定顶尖支承。

在镗床上加工箱体类零件上的孔时，采用前、后导向套的镗模，刀杆与主轴浮动联接，所以刀杆的回转精度与机床主轴回转精度也无关，仅由刀杆和导套的配合质量决定。第34页，课件共71页，创作于2023年2月导轨误差导轨在垂直面内的直线度误差

机床导轨是机床主要部件的相对位置及运动的基准，导轨误差将直接影响加工精度。(1)导轨在垂直面内的直线度误差卧式车床或外圆磨床的导轨垂直面内有直线度误差ΔZ如图7.9(a)，使刀尖运动轨迹产生直线度误差ΔZ，由于是误差非敏感方向，零件的加工误差ΔR≈ΔZ2／2R可忽略不计。而平面磨床、尤门刨床这时是误差敏感方向，所以导轨误差将直接反映到被加工的零件上。第35页，课件共71页，创作于2023年2月导轨在水平面内的直线度误差(2)导轨在水平面内的直线度误差

卧式车床或外圆磨床的导轨水平面内有直线度误差△Y如图7.9(b)，将使刀尖的直线运动轨迹产生同样的直线度误差ΔY，由于是误差敏感方向，工件的加工误差△R＝△Y，造成零件的圆柱度误差。对平面磨床和龙门刨床，导轨水平方向为误差非敏感方向，加工误差可忽略。第36页，课件共71页，创作于2023年2月导轨的平行度误差

（7.3）

一般车床H/B≈2/3，外圆磨床H/B≈1。因此这项原始误差对加工精度的影响不能忽略。(4)导轨与主轴回转轴线的平行度误差若车床导轨与主轴回转轴线在水平面内有平行度误差，车出的内外圆柱面产生锥度；若在垂直面内有平行度误差，则圆柱面成双曲线回转体如图7.11，因是误差非敏感方向故可忽略。(3)前后导轨的平行度(扭曲)

当卧式车床或外圆磨床的前后导轨存在平行度误差(扭曲)时(见图7.10)，刀具和工件之间的相对位置发生了变化，结果引起了工件的形状误差。在垂直于纵向走刀的某一截面内，若前后导轨的平行度误差头△Z，则零件的半径误差为：第37页，课件共71页，创作于2023年2月图7.9a

导轨在垂直面内直线度误差图例第38页，课件共71页，创作于2023年2月图7.9b导轨在水平面内直线度误差图例第39页，课件共71页，创作于2023年2月图例第40页，课件共71页，创作于2023年2月图例图7.11车床导轨与主轴回转轴线在垂直面内的平行度误差产生的加工误差第41页，课件共71页，创作于2023年2月机床传动链误差275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。

在螺纹加工或用展成法加工齿轮等工件时，必须保证工件与刀具间有严格的运动关系，传动链的传动误差影响其加工精度的主要因素。传动链误差一般可用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。1.传动链的传动误差第42页，课件共71页，创作于2023年2月2．减少传动链传动误差的措施1)尽可能缩短传动链；2)减少各传动元件装配时的几何偏心，提高装配精度；3)提高传动链末端元件的制造度；

在一般的降速传动链中，末端元件的误差影响最大。

在传动链中按降速比递增的原则分配备传动副的传动比；传动链末端传动副的降速比取得越大，则传动链中其余各传动元件误差的影响就越小；4)传动比i应小；第43页，课件共71页，创作于2023年2月

校正装置的实质是在原传动链中人为地加入一误差，其大小与传动链本身的误差相等而方向相反，从而使之相互抵消。5)采用校正装置

注意：采用机械式的校正装置只能校正机床静态的传动误差。如果要校正机床动态传动误差，则需采用计算机控制的传动误差补偿装置。6)采用数控技术

如开放式数控系统中的电子齿轮第44页，课件共71页，创作于2023年2月三、其他几何误差

一般刀具(如普通车刀、单刃镗刀和平面铣刀等)的制造误差，对加工精度没有直接影响。1、刀具误差一般刀具定尺寸刀具成形刀具机加工中常用的刀具有：

定尺寸刀具(如钻头、铰刀、拉刀等)的尺寸误差直接影响加工工件的尺寸精度。刀具在安装使用中不当将产生跳动，也将影响加工相应。

成形刀具(如成形车刀、成形铣刀及齿轮刀具等)的制造误差和磨损，主要影响被加工表面的形状精度。第45页，课件共71页，创作于2023年2月1）定位元件、刀具导向元件、分度机构和夹具体的制造误差2）夹具元件装配误差3）夹具在长期使用过程中工作表面的磨损

2、工件的装夹误差与夹具制造、磨损工件装夹误差是指定位误差和夹紧误差。夹具制造、磨损第46页，课件共71页，创作于2023年2月测量误差：是工件的测量尺寸和实际尺寸的差值。2）产生测量误差的原因：量具量仪本身的制造误差及磨损；测量过程中环境温度的影响；测量者的测量读数误差；测量者施力不当引起的量具量仪变形。3、测量误差271因此，要正确地选择和使用量具，以保证测量精度。第47页，课件共71页，创作于2023年2月13.4工艺系统受力变形受力变形与刚度13.4.1工艺系统刚度

工艺系统在切削力作用下在各个受力方向产生相应变形，但影响最大的是误差敏感方向，所以工艺系统刚度指切削力在加工表面法向的分力FY与FX、FY、FZ同时作用下产生的沿法向的变形Y系统之间的比值。刚度K系统(柔度C系统)如下：

工艺系统受力变形不但影响工件的加工精度，而且还影响表面质量，限制切削用量和生产率的提高。机械加工过程中，工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、重力和惯性力等外力作用下，会产生变形，破坏刀具和零件之间的正确位置关系，使零件产生加工误差(见图)。第48页，课件共71页，创作于2023年2月零件的刚度

由于力与变形一般都是在静态条件下进行考虑和测量的，故上述刚度、柔度分别称为静刚度和静柔度。静刚度是工艺系统本身的属性，在线性范围内可认为与外力无关。工艺系统各组成部分的刚度

（1）零件的刚度

形状规则、简单的零件的刚度可用有关力学公式推算。长轴零件两顶尖装夹按简支梁计算，三爪卡盘装夹按悬臂梁计算。零件用两顶尖装夹，工件的变形可按简支梁计算，

最大变形为：最小刚度为：

零件用三爪卡盘装夹，工件的变形可按悬臂梁计算，

最大变形为：最小刚度为：第49页，课件共71页，创作于2023年2月（2）机床部件的刚度机床部件的刚度

机床结构形状复杂，各部件受力影响变形各不相同，且变形后对工件加工精度的影响也不同。影响机床部件刚度的因素：①接合面间的间隙；②薄弱零件本身的变形(见图)；③连接表面间的接触变形(见图)。由于机床部件刚度的复杂性，很难用理论公式计算，刚度计算主要通过实验方法来测定(见图)

。从机床静刚度曲线可以看出：变形与载荷不成线性关系，反映刀架的变形不纯粹是弹性变形；加载与卸载曲线不重合，有残余变形存在，两曲线中包容的面积代表了加载-卸载循环中所损失的能量，即外力在克服部件内零件间的摩擦和接触塑性变形所作的功；实际刚度比估算的小，因为机床部件由许多零件组成，零件之间存在着结合面、配合间隙和刚度薄弱环节，机床部件刚度受这些因素影响，特别是薄弱环节对部件刚度影响较大。第50页，课件共71页，创作于2023年2月（3）工艺系统的刚度工艺系统的刚度

工艺系统在切削力作用下都会产生不同程度的变形，工艺系统受力总变形是各个组成部分变形的迭加，即：

而工艺系统各部件的刚度为：所以工艺系统刚度为：

知道工艺系统各组成部分的刚度后，就可以求出整个工艺系统的刚度。工艺系统刚度的一个特点：整个工艺系统的刚度比其中刚度最小的那个环节的刚度还小。第51页，课件共71页，创作于2023年2月13.4.2工艺系统受力对加工精度的影响切削力的作用位置对加工精度的影响（1）切削过程中力作用位置的变化对加工精度的影响

工艺系统的刚度另一个特点是：工艺系统的各环节的刚度和整个工艺系统的刚度，是随着受力点位置变化而变化。如图7.18。

由此可见，工艺系统刚度在沿工件轴向的各个位置是不同的。所以加工后工件各个横截面上的直径尺寸也不相同，造成加工后的形状误差。如图7.12(a)细长零件，刚度低，工艺系统的变形取决于零件的变形，产生鼓形加工误差。而图7.12(b)短粗工件，工件刚度较大，变形相要小，工艺系统的变形取决于机床头、尾架、顶尖、刀架和刀具的变形，零件产生鞍形加工误差。第52页，课件共71页，创作于2023年2月（2）切削过程中受力大小变化对加工精度的影响切削力的大小对加工精度的影响

在零件同一截面内切削，由于材料硬度不均或加工余量的变化将引起切削力大小的变化，而此时工艺系统的刚度K系统是常量，所以变形不一致，导致零件的加工误差。图7.20为车削有椭圆形圆度误差的短圆柱毛坯外圆，刀尖调整到要求的尺寸(图中虚线位置)，在工件的每一转中切深由毛坯长半径的最大值ap1变化到短半径的最小值ap2时，切削力也就由最大的FY1，变化到最小的FY2。，由Y=Fy/K可知切削力变化引起对应的让刀变形Y1，Y2。令(ap1-ap2)为毛坯误差Δ毛坯，(Y1-Y2)为一次走刀后的工件误差Δ工件，则有:ε为误差复映系数。

误差复映规律：当毛坯有形状误差或位置误差时，加工后工件仍会有同类的加工误差。但每次走刀后工误差将逐步减少。

若每次走刀复映系数为ε1、

ε2、

…、εn，则ε总＝ε1．ε2…εn第53页，课件共71页，创作于2023年2月减少工艺系统受力变形的措施1、提高接触刚度1）改善工艺系统主要零件接触面的配合质量；2）接触面间预加载荷，消除配合面间的间隙；2、提高工件刚度；3、提高机床部件的刚度；4、合理装夹工件以及减少夹紧变形第54页，课件共71页，创作于2023年2月13.5工艺系统的热变形机械加工过程中，工艺系统在各种热源的影响下，产生复杂的变形，破坏了工件与刀具相对位置和相对运动的准确性，引起加工误差。工艺系统的热变形不仅严重地影响加工精度，而且还影响加工效率的提高。第55页，课件共71页，创作于2023年2月工艺系统的热源热总是由高温处向低温处传递。其传递方式有三种：传导传热、对流传热和辐射传热。引起工艺系统的热变形的热源可分为：内部热源和外部热源两大类。内部热源：主要指切削热和磨削热，它们产生于系统内部，属于传导传热；外部热源：主要是指环境温度和各种热辐射，属于对流传热。切削热是工件和刀具变形的主要热源；摩擦热是机床变形的主要热源。第56页，课件共71页，创作于2023年2月工艺系统热源内部热源外部热源切削热摩擦热环境热辐射热电机、轴承、齿轮、油泵等工件、刀具、切屑、切削液气温、室温变化、热、冷风等日光、照明、暖气、体温等工艺系统的热变形第57页，课件共71页，创作于2023年2月l机床热变形对加工精度的影响机床热变形

一般机床的体积较大，热容量大，虽温升不高，但变形量不容忽视。且由于机床结构较复杂，加之达到热平衡的时间较长，使其各部分的受热变形不均，从而会破坏原有的相互位置精度，造成工件的加工误差。由于机床结构形式和工作条件不同，引起机床热变形的热源和变形形式也不相同。对于车、铣、钻、镗类机床，主轴箱中的齿轮、轴承摩擦发热和润滑油发热是其主要热源，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大变形。龙门刨床、导轨磨床等大型机床由于它们的床身较长，如果导轨面与底面间有温差，就会产生较大的弯曲变形，从而影响加工精度。第58页，课件共71页，创作于2023年2月几种机床的热变形趋势机床热变形举例

车床主轴箱的温升导致主轴线抬高，主轴前轴承的温升高于后轴承又使主轴倾斜，主轴箱的热量经油池传到床身，导致床身中凸，更促使主轴线向上倾斜，最终导致主轴回转轴线与导轨的平行度误差，使加工后的零件产生圆柱度误差。

万能铣床的热源也是主传动系统，由于左箱壁温度高也导致主轴线升高并倾斜。

导轨磨床床身导轨面与床身底面温差1℃时，其弯曲变形量可达0.22mm。第59页，课件共71页，创作于2023年2月2刀具的热变形对加工精度的影响刀具的热变形

刀具热变形的热源是切削热。传给刀具的切削热虽然很少，但刀具质量小，热容量小，所以仍会有很高的温升，引起刀具的热伸长而产生加工误差。某些工件加工时刀具连续工作时间较长，随着切削时间的增加，刀具逐渐受热伸长如图7.22，车刀的热伸长中连续工作曲线A，使加工后的工件产生圆柱度误差或端面的平面度误差。p289

在成批生产小型工件时每个工件切削的时间较短，刀具断续工作，刀具受热和冷却是交替进行的，热变形情况如图7.22中断续切削曲线C所示。对每一个工件来说，产生的形状误差是较小的；对一批工件来说，在刀具未达到热平衡时，加工出的一批工件尺寸有一定的误差，造成一批工件尺寸的分散。第60页，课件共71页，创作于2023年2月3工件的热变形对加工精度的影响工件的热变形

工件的热变形主要有均匀受热和不均匀受热两种。

工件热变形的热源主要是切削热，对有些大型件、精密件，环境温度也有很大的影响。传入工件的热量越多、工件的质量越小则热变形越大。工件均匀受热，其热变形主要影响工件的尺寸精度，有时也会英气形状误差。车镗轴套类零件圆柱面，长度及径向受热变形。若在受热时测量达到规定尺寸，冷却后尺寸变小，可能出现尺寸超差。工件均匀受热的变形量可按△L=αL△T估算。工件不均匀受热，铣、刨、磨平面等，工件单面受热产生弯曲变形磨削细长轴时工件温生逐渐增加。

(见图)第61页，课件共71页，创作于2023年2月减少工艺系统热变形的措施1、减少热源的发热；2、用热补偿方法减少热变形（均衡温度场）；3、采用合理的机床部件结构减少热变形的影响；1）采用热对称结构2）合理选择机床部件的装配基准4、加速达到工艺系统热平衡状态；5、控制环境温度。第62页，课件共71页，创作于2023年2月工件残余应力引起的变形工件残余应力引起的变形

残余应力(又称内应力)是指当外部载荷去除以后，仍然残存在工件内部的应力。它是因为对工件进行热加工或冷加工，使金属内部宏观的或微观的组织发生不均匀的体积变化而产生的。具有残余应力的零件，其内部组织处于一种极不稳定的状态，有着强烈的恢复到无应力状态的倾向，因此不断地释放应力，直到其完全消失为止。在残余应力这一消失过程中，零件的形状逐渐变化，原有的加工精度逐渐丧失。第63页，课件共71页，创作于2023年2月残余应力的产生1)毛坯制造及热处理过程中产生的残余应力

在铸、锻、焊及热处理过程中，由于工件各部分不均匀的热胀冷缩以及金相组织转变时的体积改变，工件内部会产生很大的内应力。工件结构越复杂、壁厚相差越大、散热条件越差，内应力就越大。后续加工中再切去金属，工件内部的应力将重新分布，从而导致产生加工误差。2)工件冷校直产生的残余应力

细长轴类零件加工时，通常采用冷校直的方法纠正弯曲变形。为使工件变直，部分材料的应力必须超过其弹性极限，即产生塑性变形。外力去除后，工件内弹性变形部分要恢复原有形状，而塑性变形后的材料已不能恢复。两部分材料互相牵制，应力重新分布，达到新的平衡状态。这时，将会在工件内部产生内应力。如果在后续加工中再切去一层金属，工件内部的应力将重新分布而导致弯曲，因此而产生几何形状误差。3)机械加工产生残余应力机械加工过程中，由于切削力和切削热的综合作用，会使表面层金属晶格发生变形或使金相组织变化，从而会造成表面层的残余应力。残余应力的产生291第64页，课件