機械精度加工知識全解（二）
三、定位誤差
定位誤差是指一批工件采用調(diào)整法加工時因定位不正確而引起的尺寸或位置的最大變動量。定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差造成。
1、基準(zhǔn)不重合誤差
在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為設(shè)計基準(zhǔn)。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。一般情況下，工序基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計基準(zhǔn)重合。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準(zhǔn)(或測量基準(zhǔn))，如果所選用的定位基準(zhǔn)(或測量基準(zhǔn))與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，就會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)相對于設(shè)計基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動量。
定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，只有在采用調(diào)整法加工時才會產(chǎn)生，在試切法加工中不會產(chǎn)生。
2、定位副制造不準(zhǔn)確誤差
工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準(zhǔn)確，它們得實際尺寸(或位置)都允許在分別規(guī)定得公差范圍內(nèi)變動。同時，工件上的定位基準(zhǔn)面也會有制造誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。
基準(zhǔn)不重合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。
四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差
1、基本概念
機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。如右圖a示，車細長軸時，工件在切削力的作用下會發(fā)生變形，使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細的情況。
2、工件剛度
工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對于機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。
3、刀具剛度
外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。
4、機床部件剛度
（1）機床部件剛度
機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。分析實驗曲線可知，機床部件剛度具有以下特點：
①變形與載荷不成線性關(guān)系；
②加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形功；
③第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零；
機床部件的實際剛度遠比我們按實體估算的要小。
（2）影響機床部件剛度的因素
①結(jié)合面接觸變形的影響
②摩擦力的影響
③低剛度零件的影響
④間隙的影響
5、工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響
在機械加工過程中，機床、夾具、刀具和工件在切削力作用下，都將分別產(chǎn)生變形y機、y夾、y刀、y工，致使刀具和被加工表面的相對位置發(fā)生變化，使工件產(chǎn)生加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于其各組成部分剛度的倒數(shù)和。
工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響主要有以下幾種情況：
（1）由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差
（2）由于切削力變化引起的誤差
加工過程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。
尺寸誤差(包括尺寸分散)和形狀誤差都存在復(fù)映現(xiàn)象。如果我們知道了某加工工序的復(fù)映系數(shù)，就可以通過測量毛坯的誤差值來估算加工后工件的誤差值。
（3）由于夾緊變形引起的誤差
工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點選擇不當(dāng)，將引起工件變形，造成相應(yīng)的加工誤差。
（4）其它作用力的影響
6、減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑
由前面對工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應(yīng)提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。
（1）提高工藝系統(tǒng)剛度：
①提高工件和刀具的剛度；
②提高機床剛度；
③采用合理的裝夾方式和加工方式。
（2）減小切削力及其變化
合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對工件材料進行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。
五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差
工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的40%～70%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。當(dāng)單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統(tǒng)就達到了熱平衡狀態(tài)。
減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑
（1）減少發(fā)熱和隔熱
（2）改善散熱條件
（3）均衡溫度場
（4）改進機床結(jié)構(gòu)
（5）加快溫度場的平衡
（6）控制環(huán)境溫度
六、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差
1、基本概念
沒有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力，稱為內(nèi)應(yīng)力。
工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。
2、內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生
（1）熱加工中內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生
在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因，使工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。為了克服內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起的變形，特別是對大型和精度要求高的零件，一般在鑄件粗加工后安排進行時效處理，然后再作精加工。
（2）冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力
絲杠一類的細長軸經(jīng)過車削以后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，產(chǎn)生彎曲。
3、減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑
①改進零件結(jié)構(gòu)——設(shè)計零件時，盡量做到壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對稱，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
②增設(shè)消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序
③合理安排工藝過程——粗加工和精加工宜分階段進行，使工件在粗加工后有一定的時間來松弛內(nèi)應(yīng)力。
七、提高加工精度的途徑
1、減小原始誤差
2、轉(zhuǎn)移原始誤差
3、均分原始誤差
4、均化原始誤差
5、誤差補償。
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