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第十章 机械加工的精度
- Y# v. a& W7 z5 @第二讲工艺系统的受力变形与热变形3 y7 W1 u d5 M6 f: ]6 }! `$ Z
主要内容9 C- i8 _6 T" V1 g
一、工艺系统受力变形现象 ' G( c( Z; r+ l, i$ ~- W
图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差 - ]! w5 G& T$ B9 f4 z/ }0 }
二、工艺系统的刚度: G: C/ P. ?+ X4 _: p; U
1. 刚度的原始定义
' y/ J I& b0 ]0 ~2. 工艺系统的静刚度
5 m% P% }$ {: d3. 工艺系统刚度的计算 4 O' K! \! o/ F* z# V ~6 i G
/ ]5 p) U( M7 E) B- w
三、工艺系统受力变形对加工精度的影响 a$ O, w& x5 w6 k
切削力、4 V% R' D) s3 E) y9 q8 D5 r$ M
（一）切削力对加工精度的影响
9 m6 B" ~+ G4 ~% b/ m) w; o1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响. K B/ r- d% O" |, Z" Z
（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。6 _+ U8 G# p& r' L4 ?3 Q2 q
推导过程: t9 W) i* m% Z& o( r, @9 s( N+ c1 L
推导过程: T& E& ^1 L. ^% q+ w$ u3 p& s
图2-12
5 D+ F( e. r& W7 o4 {（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。# t v) v4 f9 P% X. _: Z
合成分析
: n; w+ e1 }( w& V工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子, X$ e3 O( ?) E7 g* m
2．切削力大小变化对加工精度的影响
1 j5 N* G$ r2 G0 s3 }图10-16 毛坯形状误差复映 9 B3 g) r0 K* j% U9 e( X8 z+ q7 D1 |
（1）毛坯误差复映理论
# p4 Q- Y5 M* G9 G; q误差复映规律与误差复映系数
+ t6 M: R+ Z7 O% r. z4 w加工前后的误差关系分析2 [! ^. ] m; d# @7 q9 O& ?! c
加工前后误差关系分析（续）2 v! e' P, f: B- G# |( Z
（2）降低复映误差的主要工艺措施 5 v% h2 d- B! K8 a5 T
（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差 % r& s0 b0 l; g5 ]$ V/ N/ V2 O9 z7 C( R d
图10-17 惯性力所引起的加工误差 " b) |% I& ^2 d. m6 A+ V
（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响+ R; i: D1 ^; Z7 l
夹紧力作用点选择不当2 x% r2 h$ j9 c+ I6 e
（2）自重引起的受力变形$ R6 {5 t, X, d; a7 |2 N
三、减少工艺系统受力变形的措施: |- U7 h' ^) v1 c
1．提高零件连接表面的接触刚度& O7 L7 r! L; K, c
常用的方法是：
* w( m" _- K8 T3 Y6 P k+ a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。 - n3 \ `. L) B
2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。6 a" N- Q" |; K. v2 F: i" r7 R+ s1 i/ E
图10-18 增加支承以提高工件的刚度 9 l" H8 j; j6 v! U
3. 采用合理的装夹和加工方式。0 h F# H% r9 W' E7 i
4. 合理装夹工件以减少夹紧变形
* {( I- G0 |9 K图10-20所示为加工薄壁套筒零件3 L; Q( A! l, l4 c9 q
图10-21所示为磨削薄板工件/ \% S/ I2 p( }2 `6 U# _- V
5. 提高机床部件的刚度
9 g: C7 A) M4 d/ s7 }$ a3 o: F图10-19 提高机床部件刚度的装置 1 S- W3 ?, |# @6 \; v
四、工件内应力对加工精度的影响
6 j7 J8 t; O& U# O K8 f$ O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。
9 ~3 E/ Y1 Q b' A v内应力产生的本质原因在于金属内部不均匀的体积变化。
1 M7 d" l( I' M2 Y1 x3 v5 ^在以下三种情况下，会产生内应力： E7 w8 Q; T! K# o4 k# h! ]
（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。* m, p* T, r5 M6 V: ^
（二）冷校直带来的残余应力。
: R3 y: J1 u9 A, u9 o" |# y) Z（三）切削加工带来的残余应力
8 j1 D( m3 R( I5 [! [" W& L! G1 d; i五、工艺系统刚度的试验测定% ]- { P5 i# J
（一）车床刚度的测定, ?3 t- ~8 V! c' U
（三）影响部件刚度的主要因素
. M7 m" r! O: a( p$ w7 V3 S（二）铣床刚度的测定- O: i9 R9 \! e9 P& Y& e7 T' ^
（三）钻床刚度的测定
& a, X- F& V( `, I/ h/ j六、工艺系统的热变形! }$ v1 y3 ^# W1 A' U9 T
（一）工艺系统的热源与传递
" \) n4 }% O1 h/ P- f: ^% B/ G5 \（二）机床热变形对加工精度的影响 : @8 d3 p9 j3 w
1．车、铣、钻、镗: X+ k" u9 q0 s K) [7 O
2．磨床类机床的热变形5 Q2 R# a0 Q4 a. ]& C
外圆磨床6 E0 M$ z5 C8 c, j/ [3 I7 d" y$ _. W
平面磨床% P( i' b% u1 v+ B
双端面磨床# d5 ?6 E: L3 Y% S5 H: i; a' `
3.大型机床热变形% J# r- m3 ~. \* L' C
(三)工件热变形及其对加工精度影响
# o2 P8 t& K( P# [/ v8 T(1) 工件均匀受热
% O# ^2 M6 n" `% k(2) 工件不均匀受热
% a: |6 _/ ?7 n4 T图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算 # Z* E5 ^1 f( R4 n
（四）刀具热变形对加工精度的影响 & c+ h* y! z/ ?7 E* }" D
图10-26 车刀的热变形 , {! C, j9 ]$ j- ?7 G, W+ t/ V8 [
（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径) _0 @0 |% b- G2 }7 [
隔热和冷却. j2 K" ~) M' ^5 x
2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场) " B8 `& Z% S Q: O
3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响 4 j% J( I. n; O' X# j
(2) 合理选择机床部件的装配基准% }4 l% u" U1 a/ p) l# `# Z
合理的装配基准$ x1 g( D# Y; ?) Y- L
4. 加速达到工艺系统热平衡状态 - l8 ]. [+ D( P6 W& c' b
5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
