（三）其它力引起的加......



（三）其它力引起的加工誤差
1 ． 由慣性力引起的加工誤差
切削加工中，高速旋轉(zhuǎn)的零部件（包括夾具、工件和刀具等）的不平衡將產(chǎn)生離心力 F Q。 F Q在每一轉(zhuǎn)中不斷地改變著方向，因此，它在 y方向的分力大小的變化，就會(huì)使工藝系統(tǒng)的受力變形也隨之變換而產(chǎn)生加工誤差。如圖 4-14所示，車削一個(gè)不平衡的工件，當(dāng)離心力 F Q 與切削力 F y方向相反時(shí)，將工件推向刀具，使背吃刀量增加（如圖 a）；當(dāng)離心力 F Q 與切削力 F y方向相同時(shí)，工件被拉離刀具，使背吃刀量減小（如圖 b），其結(jié)果就產(chǎn)生了工件的圓度誤差。
例如，當(dāng)工件重力 W為 100N，主軸轉(zhuǎn)速 n為 1000r/min，不平衡質(zhì)量 m到旋轉(zhuǎn)中心的距離 S為 5mm時(shí)，則
F Q= mS ω 2 = = = 558.93N
設(shè)工藝系統(tǒng)剛度 k xt=3× 10 4 N/mm，則半徑方向的加工誤差為
Δ r=y max- y min = = = = 0.037mm
2 ．由傳動(dòng)力引起的加工誤差
在車床或磨床類機(jī)床上加工軸類零件時(shí)，常用單爪撥盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。如圖 4-15所示，傳動(dòng)力在撥盤的每一轉(zhuǎn)中，經(jīng)常改變方向，其在 y方向上的分力有時(shí)與切削力 F y方向相同，有時(shí)相反。因此，它也會(huì)造成工件的圓度誤差。為此，加工精密零件時(shí)，改用雙爪撥盤或柔性連接裝置帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。
3 ．夾緊力引起的加工誤差
在加工剛性較差的工件時(shí)，若夾緊不當(dāng)會(huì)引起工件的變形而產(chǎn)生形狀誤差。如圖 4— 16所示，用三爪卡盤夾緊薄壁套筒車孔 (圖 a)，夾緊后工件呈三棱形 (圖 b)，車出的孔為圓形 (圖 c)，當(dāng)松夾后套筒彈性變形恢復(fù)，孔就形成了三棱形 (圖 d)。所以加工中在套筒外面加上一個(gè)厚壁的開口過渡套 (圖 e)，或采用專用夾頭，使夾緊力均勻分布在套筒上。
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4 ．由重力引起的加工誤差
在工藝系統(tǒng)中，由于零部件的自重也會(huì)引起變形，如龍門銑床、龍門刨床刀架橫梁的變形，鏜床鏜桿下垂變形等，都會(huì)造成加工誤差。
如圖 4-17所示為搖臂鉆床的搖臂在主軸箱自重的影響下所產(chǎn)生的變形，造成主軸軸線與工作臺(tái)不垂直，從而使被加工的孔與定位面也產(chǎn)生垂直度誤差。
三、 減少工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施
減少工藝系統(tǒng)的受力變形，是機(jī)械加工中保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的主要途徑之一。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，可采取以下幾方面的措施。
（一）提高接觸剛度
零件表面總是存在著宏觀和微觀的幾何誤差，連接表面之間的實(shí)際接觸面積只是名義接觸面積的一部分，表面間的接觸情況如圖 4-18所示。在外力作用下，這些接觸處將產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，引起接觸變形。所以，提高接觸剛度是提高工藝系統(tǒng)剛度的關(guān)鍵。常用的方法是改善工藝系統(tǒng)主要零件接觸表面的配合質(zhì)量，如機(jī)床導(dǎo)軌副的刮研，配研頂尖錐體與主軸和尾座套筒錐孔的配合面，研磨加工精密零件用的頂尖孔等，都是在實(shí)際生產(chǎn)中行之有效的工藝措施。提高接觸剛度的另一措施是預(yù)加載荷，這樣可以消除配合面間的間隙，而且還能使零部件之間有較大的實(shí)際接觸面，減少受力后的變形量。預(yù)加載荷法常在各類軸承的調(diào)整中使用。
（二）提高工件剛度，減少受力變形
切削力引起的加工誤差，往往是由于工件本身剛度不足或工件各個(gè)部位結(jié)構(gòu)不均勻而產(chǎn)生的。特別是加工叉類、細(xì)長軸等結(jié)構(gòu)的零件，非常容易變形，在這種情況下，提高工件的剛度就是提高加工精度的關(guān)鍵。其主要措施是縮小切削力作用點(diǎn)到工件支承面之間的距離，以增大工件加工時(shí)的剛度。圖 4-19所示為車削細(xì)長軸時(shí)采用中心架或跟刀架以增加工件的剛度（圖 a為采用中心架，圖 b為采用跟刀架）。
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（三）提高機(jī)床部件剛度，減少受力變形
在切削加工中，有時(shí)由于機(jī)床部件剛度低而產(chǎn)生變形和振動(dòng)，影響加工精度和生產(chǎn)率的提高，所以加工時(shí)常采用一些輔助裝置以提高機(jī)床部件的剛度。圖 4 -20a所示為在轉(zhuǎn)塔車床上采用固定導(dǎo)向支承套，圖 b為采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向支承套，并用加強(qiáng)桿與導(dǎo)向套配合以提高機(jī)床部件剛度的示例。
（四）、合理裝夾工件，減少夾緊變形
對(duì)于薄壁零件的加工，夾緊時(shí)必須特別注意選擇適當(dāng)?shù)膴A緊方法，否則將會(huì)引起很大的形狀誤差。如加工薄壁套筒時(shí)圖 4-16 所示。夾緊前薄壁套筒內(nèi)外圓都是正圓，用三爪自定心卡盤夾緊后，套筒由于彈性變形而成為三棱形（圖 4 -16a ）。鏜孔后，內(nèi)孔成正圓形（圖 b ）。松開三爪自定心卡盤后，工件由于彈性恢復(fù)，使已鏜過的孔成為三棱形（圖 c ）。為了減少加工誤差，應(yīng)使夾緊力沿圓周均勻分布，可采用開口過度環(huán)（圖 d ）或采用專用卡爪（圖 e ）。
四、工件內(nèi)應(yīng)力引起的加工誤差
零件在沒有外加載荷的情況下，仍然殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力稱內(nèi)應(yīng)力或殘余應(yīng)力。工件在鑄造、鍛造及切削加工后，內(nèi)部會(huì)存在的各種內(nèi)應(yīng)力。零件內(nèi)應(yīng)力的重新分布不僅影響零件的加工精度，而且對(duì)裝配精度也有很大的影響。內(nèi)應(yīng)力存在于工件的內(nèi)部，而且其存在和分布情況相當(dāng)復(fù)雜，下面只作一些定性的分析。
（一）毛坯的內(nèi)應(yīng)力
鑄、鍛、焊等毛坯在生產(chǎn)過程中，由于工件各部分的厚薄不均，冷卻速度不均勻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
圖 4-21為車床床身內(nèi)應(yīng)力引起的變形情況。鑄造時(shí)，床身導(dǎo)軌表面及床腿面冷卻速度較快，中間部分冷卻速度較慢，因此形成了上下表層受壓應(yīng)力，中間部分受拉應(yīng)力的狀態(tài)。當(dāng)將導(dǎo)軌表面銑或刨去一層金屬時(shí)，和上圖開口一樣，內(nèi)應(yīng)力將重新分布和平衡，整個(gè)床身將產(chǎn)生彎曲變形。
（二）冷校直引起的內(nèi)應(yīng)力

細(xì)長的軸類零件，如光杠、絲杠、曲軸、凸輪軸等在加工和運(yùn)輸中很容易產(chǎn)生彎曲變形，因此，大多數(shù)在加工中安排冷校直工序，這種方法簡單方便，但會(huì)帶來內(nèi)應(yīng)力，引起工件變形而影響加工精度。圖 4— 22所示為冷校直時(shí)引起內(nèi)應(yīng)力的情況。
在彎曲的軸類零件 (圖 a)中部施加壓力 F，使其產(chǎn)生反彎曲 (圖 b)，這時(shí)，軸的上層 AO受壓力，下層 0D受拉力，而且使 AB和 CD產(chǎn)生塑性變形，為塑變區(qū)，內(nèi)層 B0和 CO為彈變區(qū) (圖 b)。如果外力加得適當(dāng)，在去除外力后，塑變區(qū)的變形將保留下來，而彈變區(qū)的變形將全部恢復(fù)，應(yīng)力重新分布，工件就會(huì)變形而成為圖 c所示。但是，零件的冷校直只是處于一種暫時(shí)的相對(duì)平衡狀態(tài)，只要外界條件變化，就會(huì)使內(nèi)應(yīng)力重新分布而使工件產(chǎn)生變形。例如，將已冷校直的軸類零件進(jìn)行加工 (如磨削外圓 )時(shí)，由于外層 AB、 CD變薄，破壞了原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，使工件產(chǎn)生彎曲變形 (圖 d)，其方向與工件的原始彎曲一致，但其彎曲度有所改善。