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第十章 机械加工的精度( B$ d2 ]& r/ s1 u: F
第二讲工艺系统的受力变形与热变形0 `- g% C& m& U ]+ r/ N" ]
主要内容; l5 a+ |* O, {
一、工艺系统受力变形现象 ! Z n- Y- W6 ~7 y
图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差 $ m* I2 k$ s( ~# J) ?
二、工艺系统的刚度+ J9 |- A# ~9 b N# J
1. 刚度的原始定义$ ~8 k) \( t8 k+ S
2. 工艺系统的静刚度$ I, L4 Y5 y1 W; g9 w5 |
3. 工艺系统刚度的计算
; w6 Z9 L O$ E. @* a
2 s6 N* d T6 r4 c/ A& \; W三、工艺系统受力变形对加工精度的影响. X4 ^ S! y* t4 N( c9 W) m% D
切削力、
/ E6 [1 |- E! L. P0 \% \（一）切削力对加工精度的影响! X# ?9 y- v z# g0 E" f+ a
1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响6 a6 H( I! O8 p- M+ D; @) N
（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$ _- @+ u) h: b; I/ W1 _7 y推导过程
4 t( R* Z" F6 m1 G+ v推导过程$ M7 S3 G5 _. S$ }# h4 g
图2-12- h( w8 I: T* C! W, y, M
（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。. K- _7 |2 Z& Z+ H. D
合成分析7 Q6 c( a: ?8 x* \$ K7 k
工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子
6 O8 \+ p% G; R& |5 ?2．切削力大小变化对加工精度的影响
u( q! k2 x6 K5 W( p图10-16 毛坯形状误差复映 " f1 P) ^( y% I1 T. Z; k
（1）毛坯误差复映理论- t" B4 V1 Q" y* K7 s; }
误差复映规律与误差复映系数
- f; s6 _( ^4 ]加工前后的误差关系分析
4 U; N8 z; \2 b/ w1 D8 G0 O" p加工前后误差关系分析（续）7 K( W6 R& L# I) o& y8 }
（2）降低复映误差的主要工艺措施 ; S6 t6 X6 v3 l: u
（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差 2 H. G$ m/ c/ ^' |4 x* v
图10-17 惯性力所引起的加工误差
* J- J2 \6 k ^5 `& Q) H- {- N（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响% C; J6 d2 e: G9 m
夹紧力作用点选择不当. p# R% b( t! q1 Z
（2）自重引起的受力变形
* Z& @+ l& w {4 Q3 G5 H4 ~5 `三、减少工艺系统受力变形的措施
' R: @) K) V* q, Y( m. o1．提高零件连接表面的接触刚度* m" X# \; c9 i {) L1 M! I
常用的方法是：
$ S8 y3 Q8 i L( D/ }) U! z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。 ! @4 C: c3 l: ~1 f5 _
2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。5 P4 n% {( _3 N
图10-18 增加支承以提高工件的刚度
" j' J, i, g- K3. 采用合理的装夹和加工方式。
; Q$ d3 d! }& n# _9 H5 J4. 合理装夹工件以减少夹紧变形% }7 J+ \+ K1 S( G" [" E+ {& n+ ^; u
图10-20所示为加工薄壁套筒零件2 k9 e ~# V2 c( t( C G; `
图10-21所示为磨削薄板工件6 t: g% F/ f7 u1 N
5. 提高机床部件的刚度
" A% i) M2 [5 o/ u4 T9 _图10-19 提高机床部件刚度的装置 ' R. P0 I- `7 O, p% W$ x" d" s9 Y0 a
四、工件内应力对加工精度的影响
% O4 p$ K$ q+ R% f- M2 F5 J4 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。
4 z, A/ {$ _+ F* ]6 Q" 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。
3 ]$ Q1 d2 P) h2 I- |$ b m在以下三种情况下，会产生内应力：
6 q7 _" t# E9 B% m（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。! I- Q, {* v) M9 G, W* b7 R" s
（二）冷校直带来的残余应力。9 [8 h- \% V3 [- X
（三）切削加工带来的残余应力7 J+ b. {4 O0 H/ ^
五、工艺系统刚度的试验测定
5 d' N5 Q$ `& l Y# I$ n（一）车床刚度的测定0 f) T; d& a% h5 ^
（三）影响部件刚度的主要因素
2 _7 y* B" x' v9 K2 N（二）铣床刚度的测定
1 K7 h* k" k2 h+ a% y+ {* W（三）钻床刚度的测定2 z& K+ X1 O1 O4 F
六、工艺系统的热变形6 I- s- C6 K. y+ q
（一）工艺系统的热源与传递6 V8 E$ U. q6 D( F
（二）机床热变形对加工精度的影响 * h; p9 D, ~: @8 T, v8 Q
1．车、铣、钻、镗
3 J' p3 n* z# x& s/ T& F2．磨床类机床的热变形
6 C* h$ ]0 f) J6 ^' O7 m |5 }外圆磨床
$ e0 m# R2 `9 T3 }; A, A, c平面磨床9 c$ g1 _1 K* P4 m0 C; ^
双端面磨床, ?+ y' w! n4 U& {5 `: m
3.大型机床热变形
! u* }( v" B; W. D(三)工件热变形及其对加工精度影响0 H' s+ W8 L0 G+ w: R
(1) 工件均匀受热% x+ e# V" S' G* i0 p, q
(2) 工件不均匀受热
$ Z( j" U" w, e" L0 X/ y图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算
9 t3 G& P% N2 ^: c（四）刀具热变形对加工精度的影响 * c- v! |% E/ C/ A
图10-26 车刀的热变形
) I. _2 B$ x* y1 D& `3 ]" ^% [（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径* f L+ I. C+ z/ ?; }! E- Q4 l H
隔热和冷却
9 A5 @" X2 Z' e8 `8 _; F2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场) 9 x/ e* e) Z" i5 _6 N; s
3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响
6 ]' j3 A4 L; S/ ]; F$ J8 ^(2) 合理选择机床部件的装配基准
. j1 ~ t2 [- w6 z# T合理的装配基准
/ U: m* X1 x( S4. 加速达到工艺系统热平衡状态 Y4 A5 y; K9 I
5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
