机械加工工艺系统详解,机械加工工艺系统热变形对加工精度的影响及减少工艺系统热变形的措施
机械加工工艺系统及误差
. 熟悉工艺系统概念，
. 理解系统的误差有些困难。实际上，工艺系统也是制造出来的，它也必然存在制造误差；在使用中，工艺系统中的机床、刀具、夹具必然存在磨损导致的误差；刀具、工件在加工中的安装与调整也会存在误差等等。这些误差与系统中身的结构状态有关。在切削过程中还会产生系统受力、受热引起的误差。
影响加工精度的因素归纳起来有：
. 工艺系统的几何误差；
. 力效应产生的误差；
. 热变形产生的误差；
. 内应力引起的变形误差；
. 测量误差。
原始误差与加工误差
. 由于工艺系统的原始误差的存在，使得加工后的工件产生的误差就是加工误差。或者可以认为加工误差是工艺系统存在的原始误差在工件上得到的表现。
系统性误差与随机性误差
. 掌握误差类型与性质。
. 应当熟悉，无论是系统误差，还是随机误差，
. l)都是描述加工误差的；
. 2)都是单因素误差，即孤立地由一种原因引起的误差；
. 3)实际生产活动中，影响加工精度的原因往往是错综复杂的。因此，单因素分析法不便分析问题时，常使用统计方法解决实际问题。
机械加工工艺系统的受力变形对加工精度的影响
由机床、夹具、工件、刀具所组成的工艺系统是一个弹性系统，在加工过程中由于切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力的作用，会产生弹性变形，从而破坏了刀具与工件之间的准确位置，产生加工误差。例如车削细长轴时（图1），在切削力的作用下，工件因弹性变形而出现“让刀”现象。随着刀具的进给，在工件的全长上切削深度将会由多变少，然后再由少变多，结果使零件产生腰鼓形。
①工艺系统受力变形对加工精度的影响主要有：
●切削过程中受力点位置变化引起的加工误差
切削过程中，工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化，引起系统变形的差异，使零件产生加工误差。
在两顶尖间车削粗而短的光轴时，由于工件刚度较大，在切削力作用下的变形相对机床、夹具和刀具的变形要小得多，故可忽略不计。此时，工艺系统的总变形完全取决于机床床头、尾架（包括顶尖）和刀架（包括刀具）的变形，工件产生的误差为双曲线圆柱度误差。
在两顶尖间车削细长轴时，由于工件细长，刚度小，在切削力作用下，其变形大大超过机床夹具和刀具的受力变形。因此，机床、夹具和刀具的受力变形可略去不计，此时，工艺系的变形完全取决于工件的变形，工件产生腰鼓形圆柱度误差。
●毛坯加工余量不均，材料硬度变化导致切削力大小变化引起的加工误差——误差复映
工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状，但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度均匀性上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化，从而导致切削力的变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。当然工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多，这种现象称为“误差复映规律”，所引起的加工误差称为“复映误差”。
②减小工艺系统受力变形的措施主要有：
一是提高工件加工时的刚度；二是提高工件安装时的夹紧刚度；三是提高机床部件的刚度。
机械加工工艺系统热变形对加工精度的影响及减少工艺系统热变形的措施
机械加工中，工艺系统在各种热源的作用下产生一定的热变形。由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同，使工艺系统各部分的变形产生差异，从而破坏了刀具与工件的准确位置及运动关系，产生加工误差，尤其对于精密加工，热变形引起的加工误差占总误差的一半以上。因此，在近代精密加工中，控制热变形对加工精度的影响已成为重要的任务和研究课题。
在加工过程中，工艺系统的热源主要有内部热源和外部热源两大类。内部热源来自切削过程，主要包括切削热、摩擦热、派生热源。外部热源主要来自于外部环境，主要包括环境温度和热辐射。这些热源产生的热造成工件、刀具和机床的热变形。
减少工艺系统热变形的措施主要有：一是减少工艺系统的热源及其发热量；二是加强冷却，提高散热能力；三是控制温度变化，均衡温度； 四是采用补偿措施；五是改善机床结构。此外，还应注意改善机床结构，减小其热变形。首先考虑结构的对称性。一方面传动元件（轴承、齿轮等）在箱体内安装应尽量对称，使其传给箱壁的热量均衡，变形相近；另一方面，有些零件（如箱体）应尽量采用热对称结构，以便受热均匀。还应注意合理选材，对精度要求高的零件尽量选用膨胀系数小的材料。
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