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第十章 机械加工的精度
7 U: H. x) A- I第二讲工艺系统的受力变形与热变形) \! [3 ?( q1 c! K ~4 t$ z) E
主要内容; {( B# C) j2 V
一、工艺系统受力变形现象 1 f0 q* d8 @2 U# [4 S/ E
图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差 & j$ L; W- h; _! a' G( A# c
二、工艺系统的刚度 i, C5 K0 _: L
1. 刚度的原始定义
; q+ A" T- @# I% z- f$ v8 O2 N! u0 `2. 工艺系统的静刚度9 S. X) b7 p! x$ @
3. 工艺系统刚度的计算 + B5 s6 s0 Z! g+ d# S4 {
6 D: G0 E9 e8 s1 b
三、工艺系统受力变形对加工精度的影响
# a: r9 I6 L ^% \$ m2 ?8 U切削力、
( ~$ @- _- g1 r% q: v) k（一）切削力对加工精度的影响6 M$ B8 H' n- [ K, r
1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响
2 ^% o) b& ^, I& g' v（1）在两顶尖间车削短而粗的光轴，由于机床的变形产生鞍形误差。# w9 G' q G+ `4 K
推导过程
7 m0 Y$ ^" E4 W% x" y1 ?. d8 c推导过程/ B: P; ^; _/ R# S4 r
图2-12
+ f# t9 R+ J% a; g; O( {' R（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。/ S9 g: }* Q5 A1 S; f
合成分析3 U5 y8 o. p- h9 S# m/ C F( s+ \
工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子2 {' c% e+ I- Z. O
2．切削力大小变化对加工精度的影响7 f, x6 j! e: Q% I& L: Z
图10-16 毛坯形状误差复映 % p/ j; U% X1 ?0 J3 D
（1）毛坯误差复映理论! T& h. u+ t: T$ ^2 B' f4 {( I4 J
误差复映规律与误差复映系数0 F5 r" X& e8 [6 b2 x
加工前后的误差关系分析0 y4 ?' q1 y5 j0 w+ P4 T" ~
加工前后误差关系分析（续）. a, ]* Z# j0 }3 K, C* \3 S
（2）降低复映误差的主要工艺措施
2 D! Z8 q) [! w4 ]- {5 i; d, |（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差 ; O. j( L3 P+ ~, I; C% i0 L+ R ]% g
图10-17 惯性力所引起的加工误差
$ y( T; |, _+ ^% P% }（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响& X9 q7 Y) k& P+ w# f# ]) p9 m3 p* a
夹紧力作用点选择不当9 R" x" l, d6 o5 L0 @1 S
（2）自重引起的受力变形
! E+ M/ ]' {, u, g) L# N三、减少工艺系统受力变形的措施
0 c N; m; K/ T/ W1．提高零件连接表面的接触刚度
8 v1 E- B* x m% l0 o4 I5 s: j常用的方法是：
; F$ X9 `& _* Q6 g8 D3 m改善工艺系统主要零件接触面的配合质量，如机床导轨副、锥体与锥孔、顶尖与中心孔等配合面采用刮研与研磨，以提高配合表面的形状精度，减小表面粗糙度，使实际接触面积增加，从而有效地提高接触刚度。
& o& C5 O: Q, `% {2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。% w! _% r7 f- b Q/ Q1 E
图10-18 增加支承以提高工件的刚度
( ?1 J9 |% b* ^' C/ r3 T# ^3. 采用合理的装夹和加工方式。
2 }/ d+ t" V4 ? D( D: Y4. 合理装夹工件以减少夹紧变形 a* a9 L& p$ P$ l; d- G+ u8 t
图10-20所示为加工薄壁套筒零件$ d+ a3 L1 N) w; F
图10-21所示为磨削薄板工件
: g* [ D2 c9 U, X4 ^5. 提高机床部件的刚度
3 \. u+ K7 p+ O8 J5 Z2 M# \; e5 x图10-19 提高机床部件刚度的装置
?: ~3 w+ E$ s+ f+ e' O四、工件内应力对加工精度的影响
$ [: I+ u& c" T; q$ O7 a9 g工件内应力是指加在工件上的外部载荷去除后，仍残存在工件内部的应力。( ~7 H! `4 a8 b2 O& h5 B, ~
内应力产生的本质原因在于金属内部不均匀的体积变化。
0 t/ s8 v9 Q* N; H在以下三种情况下，会产生内应力：
, | I" w* S' b L（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。/ v1 c2 m/ t; b/ P
（二）冷校直带来的残余应力。4 }5 l- N2 U. X4 u" [6 `
（三）切削加工带来的残余应力 U% _' {4 Y! Q x( s
五、工艺系统刚度的试验测定- o* l# W. v8 D4 ?0 \0 x( R; w5 q
（一）车床刚度的测定' F' X* L* p0 E( |" p. M
（三）影响部件刚度的主要因素0 G. n M1 G* V8 z! n
（二）铣床刚度的测定1 N2 \3 Z2 m9 F! v" F) `
（三）钻床刚度的测定
5 u8 W7 R9 p+ ^0 r) f- U5 K六、工艺系统的热变形
; w. B9 z4 x! `, {4 _# t7 X（一）工艺系统的热源与传递
8 \) M6 ~6 a0 C3 h2 G0 ?: U& ?（二）机床热变形对加工精度的影响
5 ?# Y/ M6 u5 T* Y J: Q9 u4 _1．车、铣、钻、镗
7 ^( G8 w; c0 N4 }" a2．磨床类机床的热变形
+ D$ w H( Z% n. ]$ }外圆磨床
, B O1 T* K4 i; V平面磨床 k1 t% W( i% d5 @2 h( G
双端面磨床
8 Z) ?# {5 p, G0 v' n 3.大型机床热变形
' [4 [0 r* C8 R+ O8 \(三)工件热变形及其对加工精度影响
+ M/ ]) h, _ H(1) 工件均匀受热
6 j' M$ `6 a! {( B# E' @0 K(2) 工件不均匀受热
# R; m. H9 ~9 t7 j3 q, ~1 ?图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算 . B3 A- c" g) M# ~6 H" c/ x* Q
（四）刀具热变形对加工精度的影响 $ u2 N) f3 l3 h
图10-26 车刀的热变形
. {- I8 A# N: |（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径
2 m$ Z" ?0 P, _. r. t3 K% Z隔热和冷却
: P: U5 M% v6 w3 W, P3 K2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场)
7 k6 E; M2 o z3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响
B' N7 Z* G6 I: s4 B: ~(2) 合理选择机床部件的装配基准
' _ n. U3 B8 L合理的装配基准9 k4 F$ U, {. M4 p
4. 加速达到工艺系统热平衡状态
! }7 \! a4 g1 r* ~5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
