机械工艺§54-工艺系统受力变形对加工精度影响及其控制课件.ppt

1、第17次课教学课型：理论课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？上次课内容复习上次课内容复习 15-1 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

2、证和提高加工精度的主要途径第17次课教学课型：理论课第五章第五章机械加工精度机械加工精度2第五章第五章机械加工精度机械加工精度5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制机械加工中，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3工艺系统刚度及其对

3、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第五章机械加工精度机械加工精度5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课4第五章第五章机械加工精度机械加工精度一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、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/y。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

4、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=F法/y法。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课5第五章第五章机械加工精度机械加工精度1.工艺系统刚度的概念及其计算工艺系统刚度的概念及其计算物体刚度是一常数，但工艺系统刚度并非如此。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响61.工艺系统刚度的概念及其计算工艺系统刚度的

5、概念及其计算5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响第五章机械加工精度第五章机械加工精度7第五章第五章机械加工精度机械加工精度1.工艺系统刚度的概念及其计算工艺系统刚度的概念及其计算5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响由于切削加工时，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

6、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=yjc+yjj+yd+yg而工艺系统各部分的刚度可以由其定义写为：kjc=F法/yjc kjj=F法/yjj kd=F法/yd kg=F法/yg由此得1/k法=1/kjc+1/kjj+1/kd+1/kg8第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其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yx=

7、ytj+x=ytj+(ywz-ytj)x/L式中 yx切削点处工件轴线的位移；ytj机床主轴箱的受力变形；ywz尾座的受力变形；ydj刀架的受力变形；L工件的长度。机床的变形（单一因素）变形随受力点变化规律ytjywzydjxFpAABBCCxLFAFByz9第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其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由于刀

8、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：yjc=yx+ydj由刚度定义得主轴箱、尾座及刀架的变形分别为：djpdjwzpwztjptjkFyLxkFyLxLkFy)(10第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其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：)(1)(1)(122cxykLxkLxLkFyjcdjw

9、ztjpj11第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响工件的变形加工细长轴时，由力学公式得工件在切削点处的变形量为：切削力作用点位置变化引起的工件形状误差LxxLEIFyp22g)(3因此，工件加工后呈腰鼓形。工件的变形（单一因素）12第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响5-4 工艺系统的受力

10、变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响工艺系统的总变形同时考虑机床和工件变形时的总变形量为：切削力作用点位置变化引起的工件形状误差工艺系统的刚度为：EILxxLkLxkLxLkFydjwztjp3)(1112222法EILxxLkLxkLxLkkdjwztj3)(1111222213第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控

11、制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响切削力大小变化引起的加工误差误差复映：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：)(121ppgFFk法切削力大小变化引起的加工误差（单一因素）ap11ap22毛坯外形工件外形14第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及

12、其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：式中CFp与刀具几何参数及切削条件相关的系数；ap背吃刀量；f进给量；HB工件的材料硬度。FpFpFpnyxpFppHBfaCF)(15当工件材料硬度均匀，刀具、切削条件及进给量不变时，常数。CHBfCFpFpnyFp)(第五章机械加工精度第五章机械加工精度ppCaF 2.工艺系统刚度对加工精度的影响工艺系统刚度对加工精度的影响5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响切削力大小变化引起的

13、加工误差而对于车削来说，xFp1。因此mmpp1gkCaakC法法)(2由此得圆度误差为：其中，=C/k称之为复映系数。16第五章第五章机械加工精度机械加工精度3.工艺系统刚度曲线工艺系统刚度曲线5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响x /m1020304050012F /kN17第五章第五章机械加工精度机械加工精度3.工艺系统刚度曲线工艺系统刚度曲线q力与变形不成直线关系，说明不是纯粹的弹性变形；q加、卸载曲线不重合，其包容面积说明损失在内部

14、摩擦和塑性变形上的能量；q卸载后恢复不到起点，说明有塑性变形；q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。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响18第五章第五章机械加工精度机械加工精度3.工艺系统刚度曲线工艺系统刚度曲线5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制实际上，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。

15、第17次课教学课型：理论课一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响19第五章第五章机械加工精度机械加工精度3.工艺系统刚度曲线工艺系统刚度曲线5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制因此，可将工艺系统刚度的定义修正如下：第17次课教学课型：理论课工艺系统刚度(K系)(综合)：加工表面法向分力F法与在各切削分力作用下所产生的法向综合变形位移量y法综之比值，即K系=F法/y法综。一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响20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

16、统受力变形对加工精度影响的措施第五章第五章机械加工精度机械加工精度5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课21第五章第五章机械加工精度机械加工精度1.夹紧力夹紧力机械加工中，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控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课二、各种力引起的加工误差二、各种力引起的加工误差22第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.拨动力和离心力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

17、改变，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。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课二、各种力引起的加工误差二、各种力引起的加工误差23第五章第五章机械加工精度机械加工精度3.切削力切削力机械加工中，切削力也会引起工艺系统的变形。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课二、各种力引起的加工误差二、各种力引起的加工误差24第五章第五章机械加工精度机械加工精度4.重力重力机械加工中，工艺系统自身重力引起的变形也会造成加工

18、误差。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课二、各种力引起的加工误差二、各种力引起的加工误差25第五章第五章机械加工精度机械加工精度5.测量力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。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课二、各种力引起的加工误差二、各种力引起的加工误差26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第五章机械加工精度机械加工

19、精度5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课27第五章第五章机械加工精度机械加工精度1.降低切削用量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。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施28第五章第五章机械加工精度机械加工精度2.补偿工艺系统有关部件的受力变形补偿工艺系统有关部件的受力变形据工艺系统

20、受力变形的规律，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。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施29第五章第五章机械加工精度机械加工精度3.采用恒力装置采用恒力装置(用于测量中用于测量中)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不稳，为此可采用恒力装置。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17

21、次课教学课型：理论课三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施30第五章第五章机械加工精度机械加工精度4.提高工艺系统的刚度提高工艺系统的刚度上述措施中，降低切削用量是消极措施，补偿法也往往因结构和调整过于复杂而受到限制。比较彻底的办法便是提高工艺系统的刚度，特别是薄弱环节的刚度。5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制第17次课教学课型：理论课三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施三、减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施31思考题：思考题：2-4、2-8、2-11、2-12、2-14补5-3 工艺系统刚度曲线有什么特点？作作 业：业：2-10第五章第五章机械加工精度机械加工精度第17次课教学课型：理论课32