加工精度所需了解的七大知识点（续）
加工精度所需了解的七大知识点
四、工艺系统受力变形引起的误差
1、基本概念
机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等的作用下，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。如右图a示，车细长轴时，工件在切削力的作用下会发生变形，使加工出的轴出现中间粗两头细的情况。
2、工件刚度
工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学有关公式估算。
3、刀具刚度
外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。
4、机床部件刚度
（1）机床部件刚度
机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。分析实验曲线可知，机床部件刚度具有以下特点：
①变形与载荷不成线性关系；
②加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功；
③第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零；
机床部件的实际刚度远比我们按实体估算的要小。
（2）影响机床部件刚度的因素
①结合面接触变形的影响
②摩擦力的影响
③低刚度零件的影响
④间隙的影响
5、工艺系统刚度及其对加工精度的影响
在机械加工过程中，机床、夹具、刀具和工件在切削力作用下，都将分别产生变形y机、y夹、y刀、y工，致使刀具和被加工表面的相对位置发生变化，使工件产生加工误差。工艺系统刚度的倒数等于其各组成部分刚度的倒数和。
工艺系统刚度对加工精度的影响主要有以下几种情况：
（1）由于工艺系统刚度变化引起的误差
（2）由于切削力变化引起的误差
加工过程中，由于工件的加工余量发生变化工件材质不均等因素引起的切削力变化，使工艺系统变形发生变化，从而产生加工误差。
尺寸误差(包括尺寸分散)和形状误差都存在复映现象。如果我们知道了某加工工序的复映系数，就可以通过测量毛坯的误差值来估算加工后工件的误差值。
（3）由于夹紧变形引起的误差
工件在装夹过程中，如果工件刚度较低或夹紧力的方向和施力点选择不当，将引起工件变形，造成相应的加工误差。
（4）其它作用力的影响
6、减小工艺系统受力变形的途径
由前面对工艺系统刚度的论述可知，若要减少工艺系统变形，就应提高工艺系统刚度，减少切削力并压缩它们的变动幅值。
（1）提高工艺系统刚度：
①提高工件和刀具的刚度；
②提高机床刚度；
③采用合理的装夹方式和加工方式。
（2）减小切削力及其变化
合理地选择刀具材料，增大前角和主偏角，对工件材料进行合理的热处理以改善材料地加工性能等，都可使切削力减小。
五、工艺系统受热变形引起的误差
工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%～70%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时，工艺系统就达到了热平衡状态。
1、减小工艺系统热变形的途径
（1）减少发热和隔热
（2）改善散热条件
（3）均衡温度场
（4）改进机床结构
（5）加快温度场的平衡
（6）控制环境温度
六、内应力重新分布引起的误差
1、基本概念
没有外力作用而存在于零件内部的应力，称为内应力。
工件上一旦产生内应力之后，就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态，它本能地要向低能位的稳定状态转化，并伴随有变形发生，从而使工件丧失原有的加工精度。
2、内应力的产生
（1）热加工中内应力的产生
在热处理工序中由于工件壁厚不均匀、冷却不均、金相组织的转变等原因，使工件产生内应力。为了克服内应力重新分布而引起的变形，特别是对大型和精度要求高的零件，一般在铸件粗加工后安排进行时效处理，然后再作精加工。
（2）冷校直产生的内应力
丝杠一类的细长轴经过车削以后，棒料在轧制中产生的内应力要重新分布，产生弯曲。
3、减小内应力变形误差的途径
①改进零件结构——设计零件时，尽量做到壁厚均匀，结构对称，以减少内应力的产生。
②增设消除内应力的热处理工序
③合理安排工艺过程——粗加工和精加工宜分阶段进行，使工件在粗加工后有一定的时间来松弛内应力。
七、提高加工精度的途径
1、减小原始误差
2、转移原始误差
3、均分原始误差
4、均化原始误差
5、误差补偿
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