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第十章 机械加工的精度& D5 O! t4 E+ `, B. e
第二讲工艺系统的受力变形与热变形
" F4 Z4 y e0 H8 m2 K0 L主要内容* F% w% N1 q" V
一、工艺系统受力变形现象
/ p5 O5 O# X" ?; v5 R图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差 6 X7 T( i3 }- S
二、工艺系统的刚度
, D0 Q0 u# W( k0 |( E" U" ?1. 刚度的原始定义) t1 b# W" Y$ \ V8 s
2. 工艺系统的静刚度
/ E: C% Z, \3 h# o3. 工艺系统刚度的计算
6 I& {: N" O/ p8 Q* K- L6 U% G0 e5 P
三、工艺系统受力变形对加工精度的影响$ m8 e& ~* k) j9 S9 X! O8 K
切削力、' L4 d! @) T9 D
（一）切削力对加工精度的影响7 F3 L- l* J7 B
1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响
0 k5 z# a) X" m（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。9 I+ R2 O& I: V5 V3 I6 z( n7 T6 Y
推导过程
: \, }# F2 p; b; E6 D/ H: K推导过程6 f: W' H3 p2 D& V* E X5 t6 n. D& D. G
图2-12! y2 D6 h0 a% q d/ e% f, i
（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。
1 V2 ^1 W/ o# ^合成分析
' H* ?4 [ H, V+ _工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子" [( Y: v( P5 S9 B" f# _) U9 l
2．切削力大小变化对加工精度的影响
, [3 f2 q& z$ ?图10-16 毛坯形状误差复映
" J+ P* _: Z' j/ |7 [（1）毛坯误差复映理论" p# }5 t+ ?' {/ Z( d- x9 W; y
误差复映规律与误差复映系数
2 U4 E/ Z1 t( K2 q# G& e加工前后的误差关系分析4 R8 P9 I/ m) ]# Q) z
加工前后误差关系分析（续）
$ Y; B( A1 Y3 c（2）降低复映误差的主要工艺措施
9 K. s$ v1 W" f# X0 k6 R* F（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差
( q* \2 k/ X, m, X图10-17 惯性力所引起的加工误差
1 ^6 C+ p& p# f; O$ m（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响+ N6 g3 e: `9 M2 O$ T2 v
夹紧力作用点选择不当+ x [- m( L9 U
（2）自重引起的受力变形4 \5 n" F* w3 x
三、减少工艺系统受力变形的措施+ G5 Y8 n8 l. F4 E. g' w& V
1．提高零件连接表面的接触刚度
6 N% U6 C3 N. d7 w常用的方法是：$ }) r, |, P5 i, S0 r! 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。 1 N. S3 k( v$ \* n( _, J
2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。9 x" C; f+ \0 E5 k" F* i
图10-18 增加支承以提高工件的刚度
# \+ t3 R6 u0 [1 t* e0 x/ [) a3. 采用合理的装夹和加工方式。. R% E5 v8 ~2 I+ ?1 w9 R6 y
4. 合理装夹工件以减少夹紧变形
! |& L2 g% | s! @0 o5 e, e$ T8 u$ T图10-20所示为加工薄壁套筒零件9 @4 b$ {9 ^& e
图10-21所示为磨削薄板工件6 t' J5 m8 X7 ]# h* U/ T
5. 提高机床部件的刚度
) y- k( ~- k' g( g; Z* v4 f图10-19 提高机床部件刚度的装置 0 R, J% L5 ` X( _! }5 W. G- v
四、工件内应力对加工精度的影响
3 X1 c& Q7 o+ c, f$ A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 Z+ Z; X& h* f+ r/ w
内应力产生的本质原因在于金属内部不均匀的体积变化。
4 Y* k6 N- x1 g在以下三种情况下，会产生内应力： $ U9 x2 w0 E5 d/ L6 d* B
（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。
! J# d4 P# l% b2 I k: e, ? e7 d（二）冷校直带来的残余应力。
/ b. n& u# k: z3 y3 G q" ]8 i y（三）切削加工带来的残余应力
) Q2 Y4 \7 G6 X4 T3 k五、工艺系统刚度的试验测定% \3 o4 l2 c% E4 |- Q" p
（一）车床刚度的测定
9 A) c2 Q' {. \5 A（三）影响部件刚度的主要因素
: V$ F. M0 O7 u* t+ a) f（二）铣床刚度的测定
' U* g3 y2 b* P9 O( O（三）钻床刚度的测定
. A- N& J, K# ^+ W8 u# g" D0 W六、工艺系统的热变形/ ^5 }4 E7 P. q2 i! k \) b, ?7 ]
（一）工艺系统的热源与传递
0 w* |6 Q$ ^; o5 w（二）机床热变形对加工精度的影响 7 y) F3 X& l" s- w2 d N4 Q
1．车、铣、钻、镗3 v0 E; m! g2 A) ]2 C
2．磨床类机床的热变形8 J' B9 A; o1 J& A( y X# Q6 u) h
外圆磨床
+ B2 [4 s" _8 ]5 y- ]* s平面磨床8 c. t3 f( g* m( K
双端面磨床
% `1 P- ~* N E7 J; t 3.大型机床热变形
9 @+ E9 {& i" L; j: C0 Q4 L. g( L" _$ r(三)工件热变形及其对加工精度影响
k0 L/ I. ?& {(1) 工件均匀受热
0 K# T# `5 w: z E& F2 p5 f# h(2) 工件不均匀受热
! r" X Z7 d' _$ M+ v( G* k3 O, H- g0 K图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算 + V1 P% D1 _$ X& O4 o8 w
（四）刀具热变形对加工精度的影响
8 |1 K% f$ ^4 {/ s, u0 r' F图10-26 车刀的热变形 / ~$ a) V8 D" l* P+ X
（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径
$ Z2 A% n- {- o隔热和冷却$ @/ P* Q( b6 c+ N
2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场) , B5 v+ ]# _( Y; [( A# X
3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响 + b' x9 c9 d1 G! U! y0 W( Q6 `
(2) 合理选择机床部件的装配基准$ } P8 }5 G k2 Y- U
合理的装配基准& F8 U8 w7 E/ O+ f
4. 加速达到工艺系统热平衡状态 % o. p, _% {: r" }" H
5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
