图42负刚度现象 工艺系统在某一位置受力作用产生的变形量y应为工艺系统各组成环节在此位置受 该力作用产生的变形量的代数和，即 y系=y航度+y刀其+y座想十y工件 (4-5) 根据刚度定义知：k来=F,/y来，刀其=/y刀，k实具=F,/y具红件=F/y，将 它们代人上式得 (4-6 由式(4一6)知，工艺系统刚度的倒数等于系统各组成环节刚度的倒数之和。若己知 各组成环节的刚度，即可由式(4一6)求得工艺系统刚度。工艺系统刚度主要取决于薄弱 环节的刚度。 2.机床刚度 机床结构较为复杂，它由许多零、部件组成，其刚度值迄今尚无合适的简易计算方法 目前主要还是用实验方法进行测定 测得机床部件刚度k主、k座、k之后，就可以通过计算求得机床刚度。 y系=y刀梨+2(y生错+y尾座) 由刚度定义，上式可写为导京+。+】 F。 机床刚度与各组成部件的刚度的关系式为 分析上式可知，机床刚度取决于其组成部件的刚度，并主要取决于薄弱部件的刚度， 提高机床刚度要从提高弱刚度部件的刚度人手。 .机床部件刚度 图4一14是一台车床刀架部件的实测刚度曲线图，曲线反映了三次加载、卸载过程中 的变形情况。分析图4一14所示刀架刚度试验曲线可知，机床部件刚度具有以下特点： )变形与载荷不成线性关系，曲线上各点的实际刚度（各点斜率）是不同的，这说明 机床部件的变形不纯粹是弹性变形。 2)加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线：两曲线所包容的面积代 表加载和卸载循环中消耗的能量，它消耗于克服部件内零件间摩擦力和接触塑性变形所做 的功。 3)第一次卸载后，刀架恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多 次加载和卸载后，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。 6
6 工艺系统在某一位置受力作用产生的变形量 y 系应为工艺系统各组成环节在此位置受 该力作用产生的变形量的代数和，即 由式（4－6）知，工艺系统刚度的倒数等于系统各组成环节刚度的倒数之和。若已知 各组成环节的刚度，即可由式（4－6）求得工艺系统刚度。工艺系统刚度主要取决于薄弱 环节的刚度。 2．机床刚度 机床结构较为复杂，它由许多零、部件组成，其刚度值迄今尚无合适的简易计算方法， 目前主要还是用实验方法进行测定。 测得机床部件刚度 k 主轴、k 尾座、k 刀架之后，就可以通过计算求得机床刚度。 机床刚度与各组成部件的刚度的关系式为 分析上式可知，机床刚度取决于其组成部件的刚度，并主要取决于薄弱部件的刚度， 提高机床刚度要从提高弱刚度部件的刚度人手。 3．机床部件刚度 图 4－14 是一台车床刀架部件的实测刚度曲线图，曲线反映了三次加载、卸载过程中 的变形情况。分析图 4－14 所示刀架刚度试验曲线可知，机床部件刚度具有以下特点； l）变形与载荷不成线性关系，曲线上各点的实际刚度（各点斜率）是不同的，这说明 机床部件的变形不纯粹是弹性变形。 2）加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线；两曲线所包容的面积代 表加载和卸载循环中消耗的能量，它消耗于克服部件内零件间摩擦力和接触塑性变形所做 的功。 3）第一次卸载后，刀架恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多 次加载和卸载后，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
4)部件实测刚度远比按实体结构估算值小。 ·个外形尺寸很大的刀架，它的实测平均刚度值只相当于一个截面积较小的铸铁悬管 梁的刚度，其原因在于刀架外形尺寸看起来很大，但它 是由许许多多零件组装而成，零件间有间隙，结合面间 有接触变形，由于这些因素的影响， 总的变形就大了。 (二)工艺系统刚度对加工精度的影响 .加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的 误差 y果=y刀装+X.=y刀架+y生轴+[y尾整-y生轴]若 F生精=F,:x Fe座=P, 图415车削外國时 图415车削外國时工艺系统受力变形 y系=y列+=F,+ 2.由于切削力变化引起的误差 加工过程中，由于毛坏加工余量和工件材质不 均等因素，会引起切削力变化，使工艺系统变形发 生变化。从而产生加工误差。 车削一具有锥形误差的毛坯，加工表面上必然 有锥形误差：待加工表面上有什么样的误差，加 表面上必然也有同样性质的误差 这就是切削加 中的误差复映现象。加工前后误差之比值，称为误 英复映系数，它代表提达复映的程度。 分析式(4一11)可知E与k成反比：这表明 工艺系统刚度愈大，误差复映系数愈小，加工后复 图416毛坯形状误差的复 映到工件上的误差值就愈小 尺寸误差和形位误差都存在复映现象。如果我们知道某加工工序的复映系数，就可以 通过测量待加工表面的误差统计值来估算加工后工件的误差统计值。 当工件表面加工精度要求高时，须经多次切削才能达到加工要求。第一次切削的复映 系E1=￡ 工：第二次切削的复映系数e2=E2/E工1， .,则该 加工表面总的复映系数 E总=E1E3E3"e。 因每个复映系数均小于1，故总的复映系数将是一个很小的数值。 (三)减小工艺系统受力变形的涂径 由工艺系统刚度表达式(4一4)可知，减少工艺系统变形的途径为：提高工艺系统刚 度：减小切削力及其变化 1,提高工艺系统刚度 提高工艺系统刚度应从提高其各组成部分薄弱环节的刚度入手，这样才能取得事半功 倍的效果。提高工艺系统刚度的主要途径是： (1)设计机械制造装各时应切实保证关键零部件的刚度 在机床和夹具中应保证 支承件（如床身 立柱、横梁 夹具体等) 主轴部件和传动件有足够的刚度 (2)提高接触刚度 提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关健。减少组成件数 提高接触面的表面质量，均可减少接触变形，提高接触刚度。对于相配合零件，可以通过 适当预紧消除间隙，增大实际接触面积。 7
7 4）部件实测刚度远比按实体结构估算值小。 一个外形尺寸很大的刀架，它的实测平均刚度值只相当于一个截面积较小的铸铁悬臂 梁的刚度，其原因在于刀架外形尺寸看起来很大，但它 是由许许多多零件组装而成，零件间有间隙，结合面间 有接触变形，由于这些因素的影响，总的变形就大了。 （二）工艺系统刚度对加工精度的影响 1．加工过程中由于工艺系统刚度发生变化引起的 误差 2．由于切削力变化引起的误差 加工过程中，由于毛坯加工余量和工件材质不 均等因素，会引起切削力变化，使工艺系统变形发 生变化。从而产生加工误差。 车削一具有锥形误差的毛坯，加工表面上必然 有锥形误差；待加工表面上有什么样的误差，加工 表面上必然也有同样性质的误差，这就是切削加工 中的误差复映现象。加工前后误差之比值，称为误 差复映系数，它代表误差复映的程度。 分析式（4－11）可知ε与 k 系成反比；这表明 工艺系统刚度愈大，误差复映系数愈小，加工后复 映到工件上的误差值就愈小。 尺寸误差和形位误差都存在复映现象。如果我们知道某加工工序的复映系数，就可以 通过测量待加工表面的误差统计值来估算加工后工件的误差统计值。 当工件表面加工精度要求高时，须经多次切削才能达到加工要求。第一次切削的复映 系数ε1＝ε加工表面 1／ε待加工表面；第二次切削的复映系数ε2＝ε加工表面 2／ε加工表面 1，.，则该 加工表面总的复映系数 因每个复映系数均小于 1，故总的复映系数将是一个很小的数值。 （三）减小工艺系统受力变形的途径 由工艺系统刚度表达式（4－4）可知，减少工艺系统变形的途径为：提高工艺系统刚 度；减小切削力及其变化。 1．提高工艺系统刚度 提高工艺系统刚度应从提高其各组成部分薄弱环节的刚度入手，这样才能取得事半功 倍的效果。提高工艺系统刚度的主要途径是： （1）设计机械制造装备时应切实保证关键零部件的刚度 在机床和夹具中应保证 支承件（如床身、立柱、横梁、夹具体等）。主轴部件和传动件有足够的刚度。 （2）提高接触刚度 提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键。减少组成件数， 提高接触面的表面质量，均可减少接触变形，提高接触刚度。对于相配合零件，可以通过 适当预紧消除间隙，增大实际接触面积