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第十章 机械加工的精度% D8 O9 ?+ r$ H
第二讲工艺系统的受力变形与热变形
) y7 {4 i7 j6 P8 \5 s主要内容! S$ w' r$ t9 A* r1 ?
一、工艺系统受力变形现象
2 |4 N4 s% x8 v( W2 V' \- f图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差
$ p* B, K4 l* I6 `6 l: l二、工艺系统的刚度6 @* U- U. T, H0 p) V& F: {
1. 刚度的原始定义
& f8 ]8 P3 I: a) {; w2. 工艺系统的静刚度
! D3 `! z% Z- v8 \* k% x. }3. 工艺系统刚度的计算
& M4 v3 Z! c% M% m/ ^
0 V' w2 K# {( I$ W0 t3 r0 g三、工艺系统受力变形对加工精度的影响
9 r7 v5 e7 z' v8 O1 [切削力、 _4 F' ]! \6 w
（一）切削力对加工精度的影响
( S1 @1 ~0 ~& O9 P& F6 }3 g1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响1 c" |) M0 Z* w2 l0 P+ d! I; b
（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。
% u& A& q$ c8 p' t推导过程
/ b9 A; j% Q' C. B. ^- h1 M推导过程& o, W8 W6 @9 F7 r# K
图2-12
! q1 _' _3 m0 k（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。1 _% e5 @* O4 y& `& C
合成分析
, c" c7 c0 V. `5 Y i工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子
- P# h2 V* |" J4 V+ U* u( j) z2．切削力大小变化对加工精度的影响6 H+ J9 s2 \- j
图10-16 毛坯形状误差复映 $ b; h9 ^' V$ o7 p
（1）毛坯误差复映理论
2 V7 E# p5 V4 Y( C7 q" _/ d误差复映规律与误差复映系数
; X' m+ Y6 }' j( g加工前后的误差关系分析
6 P; y* Z1 u1 Q/ g b% p, | J9 ^加工前后误差关系分析（续）
3 D4 I" E. L/ f（2）降低复映误差的主要工艺措施
; I* V- g S# B6 g/ {% ^. ~0 r（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差 ! z* d+ M# K$ S6 q% x, I6 x
图10-17 惯性力所引起的加工误差 % r7 g2 J% ?/ s8 n1 A9 x
（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响* {/ o- e. S: ]. _
夹紧力作用点选择不当
3 M& E" r! a! C. ~/ }3 T（2）自重引起的受力变形
+ G8 C+ L$ ]1 v0 G5 {5 [0 H" G2 ?0 z三、减少工艺系统受力变形的措施: Q7 d1 N' K& K% D' N% Z
1．提高零件连接表面的接触刚度; A" O8 }: P3 P* n7 j
常用的方法是：
& Z! w6 b2 B. Y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。
- J ~; H- n# v3 q# w+ F2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。# R, G p8 ^# ], f( s1 t
图10-18 增加支承以提高工件的刚度
6 y. p1 L1 v' i, i9 d3 K3. 采用合理的装夹和加工方式。
+ N8 b3 g! w3 R8 T+ Z0 G& z6 }: _4 G) m# _4. 合理装夹工件以减少夹紧变形
6 m \/ w( w/ v9 T6 u* b2 v) G图10-20所示为加工薄壁套筒零件& W' \* B8 A' u$ w u) z
图10-21所示为磨削薄板工件
2 l/ E, N1 L% x9 Y9 G2 J5. 提高机床部件的刚度
) j% w5 x0 T1 a+ q5 J1 ?图10-19 提高机床部件刚度的装置
) }" H7 Z+ I- ]! H: W6 R四、工件内应力对加工精度的影响 " p9 J4 b9 C( ?0 d- h! f0 B
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。 N! l$ N8 }; t1 p" 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。
8 [3 T9 h8 y) ]0 F' l" b0 Z. i在以下三种情况下，会产生内应力：
4 b0 @4 B2 `& i. C, F1 H( H（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。4 I5 e9 l6 S) R2 w- H
（二）冷校直带来的残余应力。
6 l$ N/ l! p0 F) F4 E$ ~6 N2 o（三）切削加工带来的残余应力. D5 G0 f/ r' @% P
五、工艺系统刚度的试验测定
1 _4 `: k. u; h4 _8 ?( T（一）车床刚度的测定
" ^4 _ G- {* D, q+ D3 ?/ s（三）影响部件刚度的主要因素
/ v2 z3 X# f* S" Y3 ]（二）铣床刚度的测定
* e% L1 h, E3 }9 `（三）钻床刚度的测定
9 e: j9 N8 O6 _六、工艺系统的热变形
& r! Z4 C, Q. N* u6 ^（一）工艺系统的热源与传递
" F# l8 c5 j1 H: [- Q) y（二）机床热变形对加工精度的影响
; t: ~# Q* h8 p1．车、铣、钻、镗
/ t. e: { m* W: b+ r4 n2 u2．磨床类机床的热变形
5 W; e# k8 j, o) G/ C3 v2 |0 L外圆磨床- i2 G% n- \2 {3 x5 \- k! J
平面磨床- R9 V9 w2 V7 T8 D% \! l; [
双端面磨床
' q, Y- H3 u; I" }" A8 F4 X 3.大型机床热变形
2 N/ g* L4 e6 T, O ~1 g(三)工件热变形及其对加工精度影响+ E2 \+ c# n# U$ h6 l7 N
(1) 工件均匀受热: b& O' V, z; q" g1 u1 j1 n0 ~
(2) 工件不均匀受热
( B2 V S9 x( S图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算
, L" ?$ o9 g5 X* o# ~/ W! c: f（四）刀具热变形对加工精度的影响 7 A# r3 M4 l- o
图10-26 车刀的热变形 8 U2 J M ^* `$ j0 u' z7 C* \
（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径: g( |; W! `& G+ T# n
隔热和冷却& V" f6 K* Z* ~6 Z# Z3 v
2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场)
) r; k/ |6 L5 w7 t6 m. q- U3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响 : A( y6 V8 V" B/ d
(2) 合理选择机床部件的装配基准
: F3 C; R9 M( _# X$ X8 J& g合理的装配基准% ?& R% l! ]5 Q3 c% ]9 ~5 y, l
4. 加速达到工艺系统热平衡状态 2 I* U& T0 G9 ^& Y
5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
