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1、机械制造工艺学主讲：胡大超2.3工艺系统受力变形对加工精度的影响1一、基本概念工艺系统刚度是指工件加工表面切削力的法（径）向切削分力Fy(背向力Fp)与刀具相对工件在该力的方向上非进给位移的比值。Ｋ=Ｆy/Ｙ工艺系统抵抗变形的能力式中Y不只是作用力Ｆy本身引起的,是总切削力共同作用的结果工艺系统刚度越好,工艺系统抵抗弹性变形的能力越强,则加工精度越高。工艺系统受力变形会影响零件加工精度机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、重力、传动力、惯性力等的作用下,会产生相应的变形,从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置,使工件的加工精度下降
2、.2二、工艺系统刚度计算y=工艺系统刚度的组成：简单形状用材料力学公式计算刚度；若干零件组成的机床部件及夹具，其刚度采用实验方法测定，解决计算难题。上述公式可简化。3三、工艺系统刚度对加工精度的影响(一)切削力作用点位置变化引起的工件形状误差——工艺系统受力变形随切削位置而变化a.机床的变形b.工件的变形c.工艺系统的总变形4a.机床的变形5a.机床的变形，例在两顶尖间车削短而粗的光轴，变形大的地方，从工件上切去的金属层薄，变形小的地方，切去的金属层厚。两端粗，中间细，呈马鞍形。6b.工件的变形（车削细长轴）车削细长轴时工件的变
3、形：腰鼓形7c.工艺系统的总变形测得车床主轴箱、尾座、刀架三个部件的刚度，以及确定了工件材料和尺寸，即可按x值，估算工艺系统刚度。根据切削力Fy，可估算不同x处的工件半径变化。8例9(二)切削力大小变化引起的加工误差毛坯有形状误差或材料硬度不均，切削力大小变化，工艺系统变形随之变化，引起加工误差。1.误差复映---当车削具有形状误差(如圆度、圆柱度、直线度等)或相互位置误差(如偏心、径向圆跳动等)毛坯时,由于工艺系统受力变形而使工件产生相应的同类的加工误差的现象。102.误差复映系数概念11注意点：工艺系统的刚度k越大,复映系数
4、越小,毛坯误差复映到工件上去的部分就越少。一般零件经加工之后工件的误差比加工前的误差减小,经多道工序或多次走刀加工之后,工件的误差就会减小到工件公差所许可的范围内。3.减小误差复映措施增加走刀次数,可减小误差复映,提高加工精度提高工艺系统刚度，减小误差复映系数124.毛坯材料硬度不均加工时切削力大小变化，工艺系统变形随之变化，引起加工误差。13（三）夹紧力和重力引起的加工误差工件在装夹时由于工件刚度较低或夹紧力着力点不当，会使工件产生相应的变形，造成加工误差。图3-3214夹紧力着力点15图3-35重力引起的加工误差16(四)传
5、动力和惯性力对加工精度的影响2.惯性力的影响：如当高速切削时,如果工艺系统中有不平衡的高速旋转构件存在,就会产生离心力,在工件的每-转中不断变更方向,引起工件几何轴线作摆动而引起加工误差。周期变化的惯性力还常常引起工艺系统的强迫振动。采用“对重平衡”的方法来清除这种影响1.机床传动力的影响:主要取决于传动件作用于被传动件上的力学分析情况。当存在有使工件及定位件产生变形的力时，刀具相对于工件发生误差位移,从而引起加工误差；1718四、机床部件刚度（一）机床部件刚度测定图3-381.静态测定法192.工作状态测定法（误差复映原理）2
6、0图3-411.连接表面间的接触变形2.零件间摩擦力的影响3.结合面的间隙4.薄弱零件本身的变形（二）影响机床部件刚度的因素21五、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施①合理的结构设计②提高连接表面的接触刚度③采用合理的装夹和加工方式④设置辅助支承、提高刚度、减少变形合理安排工艺路线，合理选择刀具几何参数和切削用量,减小切削力,从而减小受力变形；毛坯分组，余量均匀。（一）提高系统刚度（二）减小载荷及其变化22六、工件残余应力引起的变形（1）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力（3）切削加工带来的残余应力图3-44（2）冷校直带
7、来的残余应力23冷校直工艺方法是在一些长棒料或细长零件弯曲的反方向施加外力F以达到校直目的。在外力F的作用下,在轴心线以上的部分产生压应力(用负号表示),在轴心线以下的部分产生拉应力(用正号表示)。在轴心线和两条虚线之间,是弹性变形区域,在虚线以外是塑性变形区域。当外力F去除后，弹性变形本可完全恢复，但因塑性变形部分的阻止而恢复不了，使残余应力重新分布而达到平衡.冷校直引起的内应力244.减少残余应力的措施：25本节习题P.952-1,2-3，2-4,2-8,2-10第二章机械加工精度及其控制26a)车长轴b）磨内孔直接减小原始
8、误差法：主要是在查明影响加工精度的主要原始误差因素之后，设法对其直接进行消除或减小的方法27加工细长轴时加工细长轴时,主要原始误差因素是工件刚性差.采用反向进给切削法，并加跟刀架,使工件受拉伸,从而达到减小变形的目的。用弹簧活动后顶尖，还可进一步消除热变形引起热
