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第十章 机械加工的精度
8 _+ n$ J! E( d' a: b& d! v+ J0 U+ k o第二讲工艺系统的受力变形与热变形
2 g/ m# r/ X! z' s主要内容& W" l) ?8 X, M5 w& K1 @* |' |1 \
一、工艺系统受力变形现象 + o) E& B1 D; s
图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差
. e U% L$ L6 p Y/ ?6 F二、工艺系统的刚度) e' L7 z# ]: X9 Q* i4 u. t
1. 刚度的原始定义: M7 h" v; h8 R4 j( R: \
2. 工艺系统的静刚度& d. E5 i i4 E7 U4 `* o3 A& ?5 u
3. 工艺系统刚度的计算 7 w: }0 _9 y2 \/ v% K1 }
7 a: `* C( ]: }4 w三、工艺系统受力变形对加工精度的影响1 e; Z) r9 @1 E; E: e8 Q% s" y7 h
切削力、
. s+ W5 |% l! C（一）切削力对加工精度的影响# A/ q8 e2 V6 O* S
1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响3 f& [7 j+ I% A) i
（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。* p, T; L) t% o$ r$ F
推导过程
: {8 c3 A5 {& u7 J' Z推导过程4 P0 j# O, z, r! X7 R
图2-12
+ }$ N- y# C* ^# }（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。
, d; X' ^' K" y6 n合成分析
8 x, T* @ k, ? Y! [' S工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子& Y. P2 A/ }# j+ z
2．切削力大小变化对加工精度的影响
. I* k3 f( r W$ k- i5 ~图10-16 毛坯形状误差复映 ' B' E1 h& M9 ~% g6 v8 N
（1）毛坯误差复映理论5 z5 t4 a, e) q/ r: c
误差复映规律与误差复映系数0 Z$ u7 O T; W; R2 i$ ]( j* H& Q
加工前后的误差关系分析( h* p1 J/ G" k" b" S6 P
加工前后误差关系分析（续）
! o& j, Y ~9 U% M8 Q（2）降低复映误差的主要工艺措施
- ? u7 v$ r* F% Y; O（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差 " ^$ r5 \ t2 i0 S+ q" j9 P6 B$ u
图10-17 惯性力所引起的加工误差
7 J8 P3 {# ^' V+ c8 O( L; M（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响
' N V+ U+ h' z' F- f. [夹紧力作用点选择不当
9 `8 w3 [$ W9 j; H0 b3 A（2）自重引起的受力变形
) n# i+ t7 i/ X* h* M1 ?0 Y三、减少工艺系统受力变形的措施1 S# F3 ^9 X2 b$ @6 e. Q1 }* t
1．提高零件连接表面的接触刚度
- V" z' `9 L# V3 X% f @常用的方法是：
* h: ?6 X* S) g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。 ! S' d$ H, c' F# U+ Z" l, C
2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。
l- r0 s |* |/ Y图10-18 增加支承以提高工件的刚度 4 |/ Y9 j. V' ^/ ^
3. 采用合理的装夹和加工方式。
4 Q4 {( c! U. S4. 合理装夹工件以减少夹紧变形) N f) x+ l* z6 v6 _
图10-20所示为加工薄壁套筒零件
) u) s, D, a& x) e$ {7 O g图10-21所示为磨削薄板工件
! [ Y' }. p; K+ d8 h5. 提高机床部件的刚度
/ s$ {, Q5 c0 z4 z |4 S: w图10-19 提高机床部件刚度的装置
0 D$ B$ P- `& q5 q8 K x9 M6 r四、工件内应力对加工精度的影响 ' i2 d; c) B" {& L" C
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。5 i; W0 k$ c6 f/ \1 k5 O# a
内应力产生的本质原因在于金属内部不均匀的体积变化。# e: J9 M0 [) L2 n2 b
在以下三种情况下，会产生内应力： - G1 l8 o$ j# R; E
（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。! z5 }5 z" N! h. m+ A
（二）冷校直带来的残余应力。
1 k, v* C7 E( u' i& i（三）切削加工带来的残余应力2 _+ B0 h5 t+ A0 v- E5 C+ J
五、工艺系统刚度的试验测定
# W/ J+ Z% p( ^1 f（一）车床刚度的测定9 s2 B2 m0 ~& @4 s6 H. J* u
（三）影响部件刚度的主要因素
5 |& {$ s& S3 f8 j) D: @（二）铣床刚度的测定
3 t* v# t: {8 M" K7 [（三）钻床刚度的测定
! Q: D& f/ C: A6 j六、工艺系统的热变形
+ A$ O Z! P3 f（一）工艺系统的热源与传递7 ? ^9 u3 k8 S% X2 r
（二）机床热变形对加工精度的影响
6 ?9 |0 i L& X' ]0 `) X1．车、铣、钻、镗# m9 G! I3 l! M, ]
2．磨床类机床的热变形! Y s x" N. L+ G: J) S
外圆磨床
$ E, P. e$ O) r) B: N% Q平面磨床
/ [5 ]; P* |( `6 p0 H3 g$ i双端面磨床" l3 H; q, }) j9 d0 N* b
3.大型机床热变形
8 w! Y5 f- G* X- L1 W- Q/ t(三)工件热变形及其对加工精度影响+ ]0 a" v' c4 o0 a, f" z: k: B
(1) 工件均匀受热5 Q" J$ L% U( {' x, ~ \
(2) 工件不均匀受热: J& C' v! Z+ U5 c: a' Q
图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算 / `0 E1 H. d) y- r
（四）刀具热变形对加工精度的影响 * O7 |. U% ^( l. b3 z% x7 \: q( ]0 U
图10-26 车刀的热变形
4 b ?& {9 O! u" p（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径
9 i# R( ?7 i- D& h/ L" a隔热和冷却 T: E9 H3 S; X
2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场) 5 k6 c( r$ z7 O: |/ U l+ C# \, _
3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响
: c2 s1 r0 y( s& L7 q(2) 合理选择机床部件的装配基准7 [- j$ I" ^5 l, C c' K
合理的装配基准$ E1 n: ^8 d4 z, q+ W% U" Z
4. 加速达到工艺系统热平衡状态 ( i0 @5 }* J! l2 Q. K6 B
5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
