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第十章 机械加工的精度! ?6 w2 J5 ?0 y5 x* s: ?
第二讲工艺系统的受力变形与热变形! N% b s" F) B" W
主要内容
; ], ~8 X8 f3 R9 U. J/ I一、工艺系统受力变形现象
& L4 ^' ?- i' k+ Q图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差
; A* z" i7 r( `. c3 U二、工艺系统的刚度& B2 v# p( [( I# @7 S
1. 刚度的原始定义
4 Y! r( @$ ?" G% G: c0 x/ X( g2. 工艺系统的静刚度
O- E$ P2 `- t0 R3. 工艺系统刚度的计算 , \/ O# r6 y1 k; B4 @( T
, u- X9 ~9 C) H& R; g8 w: y三、工艺系统受力变形对加工精度的影响: L3 r9 O! [9 ~) z
切削力、
% |! I- y7 J) j5 k$ Q! o（一）切削力对加工精度的影响
- q! U3 j4 n! E, X0 F* y1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响
8 u- F5 I5 d* }3 W3 [# w- z+ E3 |' a（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。+ n4 m7 P6 Y- I l5 ?( C1 Z
推导过程
. H, }( o. ~! G( q; p9 d推导过程4 W3 [9 P) M0 i8 W7 v: F
图2-126 ^6 Y* S& Q9 _6 b8 _' d0 i' w
（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。4 M* {1 B& L9 @1 N0 Q+ B! j
合成分析. Z9 j1 M& D/ p0 @2 L1 O4 ~7 Z
工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子$ P1 N [ f' F: Q% o
2．切削力大小变化对加工精度的影响5 j" t5 J7 f1 S+ M+ t
图10-16 毛坯形状误差复映
4 z: \$ ]- Z! F' O/ ?7 L. ?（1）毛坯误差复映理论* @; o g( _# R$ p
误差复映规律与误差复映系数
- E {9 S2 J: l% P" v ]加工前后的误差关系分析; G/ n" A1 {$ U. P% u# i4 l
加工前后误差关系分析（续）
* H1 Y. M$ _9 F2 [+ C! U7 b9 Z（2）降低复映误差的主要工艺措施 ' T9 c7 ^8 r$ s" B+ e
（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差 # w- W& G# H- Q: m2 G6 x$ f
图10-17 惯性力所引起的加工误差
" i" S/ R4 G- h4 _9 x（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响2 h* r0 G7 r# E
夹紧力作用点选择不当
# a" [% G( [9 t6 m2 N（2）自重引起的受力变形9 q9 x; {; u; {0 Q+ Y; A2 U) `
三、减少工艺系统受力变形的措施2 ]4 f' x5 \9 x. z- |
1．提高零件连接表面的接触刚度, ?0 Z6 X- f4 D3 l
常用的方法是：9 K. L3 ?% ~ A: r* T* ~
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。
) }5 V2 X8 L+ G! l2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。
" ]5 X+ ^" u( c2 Q4 R图10-18 增加支承以提高工件的刚度 ; n* c7 U2 J0 S8 O9 V! K$ j4 D# ?
3. 采用合理的装夹和加工方式。
# h0 P, i7 c q* m8 [0 @4. 合理装夹工件以减少夹紧变形
: l8 e( L* F8 t9 \3 _图10-20所示为加工薄壁套筒零件
8 l( @, F0 w M0 z0 P( {9 w4 ]图10-21所示为磨削薄板工件
! l1 `4 i! K6 V/ K# H4 _5. 提高机床部件的刚度; R8 B: D, [& U6 }
图10-19 提高机床部件刚度的装置 % B' Z" q. d5 t: u: N
四、工件内应力对加工精度的影响 5 o& E: u$ L: U. o, T; ~1 Q2 n
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。
# U# @3 }9 f! h5 u/ I$ T3 z/ W8 Z内应力产生的本质原因在于金属内部不均匀的体积变化。
$ J f0 A' E5 B$ R: w在以下三种情况下，会产生内应力：
+ ]+ p2 K7 o. x: _9 Z5 _% o（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。
8 F) w% k. n7 O( g) y" h2 s0 @（二）冷校直带来的残余应力。
9 C1 ]- f0 @: V2 _/ O（三）切削加工带来的残余应力
& c8 G6 r6 _* M* F1 v9 [五、工艺系统刚度的试验测定- y% }& ^# V& u- X. a% G
（一）车床刚度的测定; b& t2 Y8 e# n' @) P
（三）影响部件刚度的主要因素
' s* f$ A$ c, t（二）铣床刚度的测定$ c4 U8 I5 R$ A! o$ c" L
（三）钻床刚度的测定8 W. V# z' w( c" Y
六、工艺系统的热变形( `! E7 R1 T+ S) G& O( v7 r& A# x3 {0 A
（一）工艺系统的热源与传递
5 ?% q9 I% c9 N（二）机床热变形对加工精度的影响
L; y2 s% P2 F$ B1．车、铣、钻、镗$ ?8 i1 [& L+ a
2．磨床类机床的热变形
7 X$ C D8 W6 r3 J* [4 I' G6 t外圆磨床
0 u" d J6 T& s2 z& Z9 ~$ b平面磨床1 R& K' V X( K, ?) L
双端面磨床7 I. ]" ?: n6 a' B; T, A# `
3.大型机床热变形
0 F8 N h4 f, s7 C7 P+ p& o- T(三)工件热变形及其对加工精度影响
0 L9 M+ e) V4 P( h( ?(1) 工件均匀受热
( x8 M/ `7 m# f3 Z. h9 o$ ~. k(2) 工件不均匀受热
5 N: t' B, X$ M: x% \# K u图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算 , }4 \# ~ _. {( w
（四）刀具热变形对加工精度的影响 0 Z% {1 O( t, w- F; F
图10-26 车刀的热变形
4 Q: ^8 K9 q6 }6 T' q（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径
% R7 P& c+ U _$ r4 V隔热和冷却6 D& R' V5 G$ y$ K
2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场)
. b% x& m* J. k$ ~3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响 * y: N2 b( j6 I6 }. e5 l
(2) 合理选择机床部件的装配基准
0 {6 a% u* z% ^合理的装配基准
0 _ Y v" z/ Y9 X; F5 i- Q4. 加速达到工艺系统热平衡状态 0 _5 P/ d& U c* o* p2 Q) M
5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
