第二章机械加工精度及其控制.ppt

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1、第二章机械加工精度及其控制工艺系统的受力、热变形对加工精度的影响19:2912一、基本概念1．弹性系统：切削加工时，由机床、刀具、夹具、工件组成的工艺系统是弹性系统。2．工艺系统总位移1）弹性变形：机械加工时，由于切削力、夹紧力以及重力、惯性力等的作用，工艺系统各部分产生的相应的变形。2）系统中各元件因其接触处的间隙还会产生位移、3）工艺系统总位移弹性变形+位移=总位移4）决定因素：外力的大小和弹性系统抵抗外力及其变形的能力33．刚度：物体抵抗欲使其变形的外力的能力4．工艺系统刚度：指工艺系统抵抗

2、其变形的外力的能力。是指工件加工表面在切削力法向分力Fy的作用下，刀具相对工件在该方向位移y的比值。4加工中影响加工精度最大的是刀刃在加工表面法线方向的位移。因此计算时必须考虑此方向上的切削力和位移。法向位移y除了Fy分力影响外，Fy、Fz也对它有影响。在K一定时，则Fy越大，则系统变形量越大。对加工精度影响越大。若工艺系统刚度很大，尽管切削力等外力作用，也能使系统位移减少到最低限度。5．加工误差：由于切削力等引起的工艺系统产生的弹性变形，使刀具和工件在静态下调整好的相互位置，以及切削成形运动所需

3、要的正确几何关系发生变化，从而造成加工误差。56、举例工件刚性差，在加工细长轴时出现中间粗，两头尖的情况（腰鼓形）如图所示：无进给磨削就车床加工刚性很好的工件，粗车后，再精车。有时不但不把刀横向进给，反而把它后退一点，才能保证精度要求6工艺系统刚度的计算式中y——工艺系统总变形；yjc——机床的受力变形；yjj——夹具的受力变形；yd——刀具的受力变形；yg——工件的受力变形。切削加工时，工艺系统的有关部件在各种外力的作用下，会产生不同程度的变形，使刀具和工件的相对位置发生变化，从而产生相应的加工

4、误差。工艺系统在某处的法向总变形是各个组成环节在同一处的法向变形的迭加。(一)工艺系统总变形y=yjc+yjj+yd+yg（1）7(二)工艺系统刚度计算代入1式得工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度之间的关系：式中k——工艺系统刚度；kjc——机床刚度；kjj——夹具刚度；kd——刀具刚度；kg——工件刚度。由工艺系统的刚度定义可知，机床刚度kjc、夹具刚度kjj、刀具刚度kd和工件刚度kg分别为：kjc=Fy/yjc，kjj=Fy/yjj，kd=Fy/yd，kg=Fy/yg819:29当工件、刀

5、具的形状比较简单时，其刚度可以用材料力学中的有关公式求得，结果和实际出入不大。例如装夹在卡盘中的工件以及压紧在车床方刀架上的车刀，可以按照悬臂梁受力变形公式求出刚度：91）机床变形引起的加工误差三、工艺系统刚度对加工精度的影响1、切削力作用点位置变化引起工件形状误差ydjytjywz工艺系统变形随受力点变化规律FpAA′BB′CC′xLFAFByxΔx10机床的刚度是由各个部件的刚度决定的，其计算方法为：设工件短而粗，刚度很大，其变形可以忽略不计，安装在两顶尖之间，在切削力Fy的作用下，床头位置由

6、A到A`，尾座由B到B`，刀架从C到C`，其位移量分别为：ytj，ywz，ydj，中心线从AB移到A`B`。径向切削力为Fy，由Fy引起的头架和尾座处的受力为FA和FB，刀架受力为Fy。在距离床头X处，工件轴线移动的距离为yx。11机床总的变形量：根据刚度定义，Ktj，Kwz，Kdj分别为头架、尾座和刀架的刚度，则：12其中：由上式看出，随着切削力作用点的变化，工艺系统的变形是变化的，这是由于工艺系统的刚度随着切削力作用点变化而变化13当x=0时，当x=L时，当x=L/2时，当时，14由上面对机床

7、刚度的分析可知，工件加工后成鞍形，如图所示：1、机床不变形的情况2、考虑主轴箱、尾座变形情况3、考虑刀架变形在内机床受力变形引起的加工误差123152）工件变形引起的加工误差工件为悬臂梁时：加工后工件形状为：16工件为简支梁时：当x=0或x=L时，yg=0，变形最小当x=L/2时，变形最大，由于工件变形，使工件加工后成鼓形，如图所示17式中yg——工件变形；E——工件材料弹性模量；I——工件截面惯性矩；Fy——工件受到的切削力x——受力点到支承点的距离L——工件的长度183）机床变形和工件变形共同

8、引起的加工误差工艺系统刚度192、切削力大小变化引起的加工误差误差复映规律切削加工中，由于毛坯本身的误差（形状或位置）使切削深度不断变化，从而引起切削力的变化，促使工艺系统产生相应的变形，因而工件表面上保留了与毛坯表面类似的形状和位置误差，但加工后残留的误差比毛坯误差从数值上大大减少了，这一现象称为“误差复映”20毛坯误差和加工误差的定量关系如图：毛坯有圆度误差Δg，复映到被加工表面的误差为Δg加工时最大切削深度为ap1，最小切削深度为ap2，设工件材料的硬度是均匀的，则在ap1处