工艺系统受力变形引起的加工误差

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1、机制教研室第七章机械加工精度机械制造技术第七章机械加工精度第四节工艺系统受力变形引起的加工误差工艺系统刚度分析一工艺系统受力变形对加工精度的影响二一本节教学内容第四节工艺系统受力变形引起的加工误差三减小工艺系统受力变形的措施本节教学要求：（1）了解工艺系统刚度的概念；（2）掌握工艺系统受力变形引起的误差对加工精度的影响；（3）掌握减小工艺系统受力变形的措施。本节教学要求第四节工艺系统受力变形引起的加工误差本节教学重点：减小工艺系统受力变形的措施。本节教学重点第四节工艺系统受力变形引起的加工误差工艺系统刚度分析工艺系统的受力变形是加工中一项很重要的原始误差。它不仅严重影响加工精度，而

2、且还影响表面质量，也限制切削用量和生产率的提高。第四节工艺系统受力变形引起的加工误差一、工艺系统刚度分析工艺系统刚度分析工艺系统是由机床、刀具、夹具和工件组成的，在切削力、传动力、惯性力以及重力作用下，将产生弹性、塑性变形和振动。这种变形和振动，将破坏刀具和工件之间的成形运动的位置关系和速度关系，还影响切削运动的稳定性，从而产生各种加工误差和表面粗糙度。（一）刚度的概念第四节工艺系统受力变形引起的加工误差工艺系统的受力变形引起的加工误差车削细长轴时，在切削力的作用下，工件因弹性变形，而出现“让刀”，随着刀具的进给，在工件的全长上切削深度由多变少，又由少变多，结果使零件产生腰鼓形。工

3、艺系统刚度分析工艺系统的受力变形引起的加工误差薄壁零件夹紧时，由于夹紧力的影响，会引起很大的形状误差。工艺系统刚度分析工艺系统的受力变形引起的加工误差镗孔时，在切削力的作用下，刀杆因产生弯曲变形，而出现“让刀”，随着刀具的进给，在工件的全长上切削深度由多变少，又由少变多，结果使零件产生锥形。工艺系统刚度分析工艺系统的受力变形引起的加工误差在内圆磨床上用横向切入磨孔时，由于内圆磨头主轴弯曲变形，磨出的孔会带有锥度的圆柱度误差。精度外圆一般到磨削后期需进行无进给磨削，多次无进给磨削消除工艺系统受力变形。工艺系统刚度分析1.物体的刚度任何一个物体受力后总要产生一些变形。作用力F与其作用下

4、产生的变形量y的比值，称为物体的刚度。工艺系统刚度分析（一）刚度的概念工艺系统刚度kxt：工件加工表面的法向分力FP与总切削力（Fc、Fp、Ff）作用下产生的沿法向的变形yxt之间的比值。2.工艺系统刚度切削加工中，在各种外力作用下，工艺系统各部分将在各个受力方向产生相应的变形。对于工艺系统受力变形，主要研究误差敏感方向。工艺系统刚度分析（一）刚度的概念部件受力变形和零件受力变形的关系2.工艺系统刚度工艺系统刚度分析工艺系统的受力变形应等于各环节在误差敏感方向的变形之和。即：2.工艺系统刚度工艺系统刚度计算的一般式为工艺系统刚度分析工件用三爪卡盘装夹，工件的变形可按悬臂梁计算：最大

5、变形：最小刚度为：（二）工件、刀具的刚度1.工件的刚度形状规则、简单的工件的刚度可用有关力学公式推算。如长轴工件用两顶尖装夹，工件的变形可按简支梁计算：最大变形：最小刚度：工艺系统刚度分析如用镗杆悬臂镗削工件时，刀具的变形可按悬臂梁计算：最大变形：最小刚度为：2.刀具的刚度当刀具的形状比较简单时，其刚度也可用有关力学公式推算。工艺系统刚度分析（二）工件、刀具的刚度静刚度测量（三）机床部件的刚度及特点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。下页图为用实验方法测出的车床刀架部件的刚度曲线。工艺系统刚度分析车床刀架部件静刚度曲线工艺系统刚度分析（三）

6、机床部件的刚度及特点从机床静刚度曲线可以看出：1）刚度曲线不是直线，力和变形不成线性关系。这表明部件的变形不单纯是弹性变形。车床刀架部件静刚度曲线工艺系统刚度分析（三）机床部件的刚度及特点2）加载曲线与卸载曲线不重合。两曲线间的包容面积代表循环中消耗的能量，即消耗在零件间的接触变形、摩擦和塑性变形所作的功。车床刀架部件静刚度曲线工艺系统刚度分析（三）机床部件的刚度及特点3）加载曲线与卸载曲线不封闭。图中第一次加载、卸载后曲线回不到原点，说明部件中存在间隙和残余变形。车床刀架部件静刚度曲线工艺系统刚度分析（三）机床部件的刚度及特点4）部件的刚度远比同样实体零件的刚度低得多。因为机床部

7、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。车床刀架部件静刚度曲线工艺系统刚度分析（三）机床部件的刚度及特点机床部件的刚度除与本身的结构及材料性能有关外，还受下列因素影响。（四）影响机床部件的刚度的因素零件表面总是存在着宏观和微观的形状误差，连接表面之间的实际接触面积小于名义接触面积。在外力作用下，这些接触处将产生较大的接触应力而引起接触变形。既有弹性变形，也有局部的塑性变形。工艺系统刚