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第十章 机械加工的精度
+ M- N* e9 E% B" f1 f$ w, T第二讲工艺系统的受力变形与热变形
7 A2 ]! y0 ?# I& l7 u主要内容0 K( H" ^" @1 \6 T# e+ b4 k
一、工艺系统受力变形现象
( ~8 k5 y( j1 Q图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差
( ~. ~/ E' e' ^4 O& |% J二、工艺系统的刚度5 N9 E! |& u! X
1. 刚度的原始定义; _4 V! L' {+ B c K+ m N/ l
2. 工艺系统的静刚度+ }/ z9 \1 e2 i. a2 f# f, L. D2 ]
3. 工艺系统刚度的计算 " u. @1 i, k5 _' n0 l
2 T# G9 r8 S9 D2 f T
三、工艺系统受力变形对加工精度的影响
2 q5 M. A, e% J7 H# m切削力、( ^; q' ?! F8 A2 A
（一）切削力对加工精度的影响
2 p4 u7 p: I5 Z M$ {+ }3 n+ V2 p: R1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响1 q; k) Q7 e; g, W
（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。4 G* M' k: I2 f! Y
推导过程* k& J) g; R# y3 ^8 }) k* C
推导过程- j; K7 w- Y# ~+ d
图2-12
- K: x" Y: x' V& C（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。3 t- |4 R) g' T
合成分析
. G3 B# C- t0 S0 q5 w) u工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子
) z) K7 N/ C6 K* g7 M0 f2．切削力大小变化对加工精度的影响
1 z4 j! {( ?# p. x# ?3 C2 U# b图10-16 毛坯形状误差复映 0 L8 r6 Z. a8 U; z% F9 f
（1）毛坯误差复映理论6 R* V9 ?' W0 R9 \ E
误差复映规律与误差复映系数' \+ V8 B. C$ E
加工前后的误差关系分析$ g* z" @" c5 ?5 G/ @7 E+ E
加工前后误差关系分析（续）
; ]4 O" w. u8 ]4 ]（2）降低复映误差的主要工艺措施
' H; h: s4 B4 }（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差
4 V, K% o* b% A! \: {8 v4 g图10-17 惯性力所引起的加工误差
5 p, ?- `# c" ]（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响( \. G# z. g+ @: E& d: y" n# o
夹紧力作用点选择不当6 E8 w! g; h9 Q$ R4 D
（2）自重引起的受力变形
: a5 j9 h+ c0 P, I7 @三、减少工艺系统受力变形的措施
7 D/ e; L4 X t' ?2 `, g4 H1．提高零件连接表面的接触刚度) Y; P) U1 W, C9 v# G& w' t. _8 v
常用的方法是：
2 x7 q& P4 z; W9 X( E9 b4 R l" 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。 / y X5 L1 c/ j* z8 F+ X
2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。
. s# i/ b+ O0 M3 Z图10-18 增加支承以提高工件的刚度
' C& a+ ~* L8 v8 R3. 采用合理的装夹和加工方式。
/ r$ T8 I5 |5 _4. 合理装夹工件以减少夹紧变形8 Q+ F7 j# s2 L
图10-20所示为加工薄壁套筒零件( w0 Y1 V. X. T7 @2 C. o
图10-21所示为磨削薄板工件
( Q3 v, U* |9 D' N: i5. 提高机床部件的刚度* o9 }* W3 s z1 S/ q* h
图10-19 提高机床部件刚度的装置 ; d" Z' M6 B% Z$ X
四、工件内应力对加工精度的影响 8 B1 e5 l- R; }2 _+ N" `/ z
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。( u2 H* |- j) X
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, p) n( g6 }
在以下三种情况下，会产生内应力：
, K. q' o8 e* O2 S5 a; f: L（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。
2 F. a, ?4 z! k9 F/ a$ G6 ]: t3 o（二）冷校直带来的残余应力。7 Z E: g2 \* }9 o# N, l/ C1 G
（三）切削加工带来的残余应力( [' K" m1 ?' l& e2 a0 \+ x/ @
五、工艺系统刚度的试验测定/ @' E5 d8 A5 a8 N1 t
（一）车床刚度的测定
x# Q7 N0 N0 H' a; ^（三）影响部件刚度的主要因素
8 _7 g% }6 a! ?3 K8 C" }（二）铣床刚度的测定7 m* _; G+ X" j1 ~
（三）钻床刚度的测定
) q& \' \0 ]3 ^# J7 i' Y" e六、工艺系统的热变形
3 U" t$ k4 q. _! a/ r% R; t3 L（一）工艺系统的热源与传递
, r2 S1 W) O; H G$ e（二）机床热变形对加工精度的影响
" ?7 T5 G& S/ o7 Q# s/ Q1．车、铣、钻、镗+ M- } B8 g$ [
2．磨床类机床的热变形
! M( @+ Z, U: }: q8 }8 \+ ]外圆磨床
* L5 P, q, j( B1 T3 `, T& K平面磨床% E% y6 {! t& h, y$ o" E, K" M
双端面磨床
' T1 B! o6 |- y3 F7 g/ E! Y 3.大型机床热变形
+ V2 M7 j$ R+ f: T4 r$ G# j(三)工件热变形及其对加工精度影响8 p% ^4 H1 \: \/ P+ `, F
(1) 工件均匀受热
7 {, I) s& V c3 B; K0 O: @(2) 工件不均匀受热4 ~) c8 y3 k% `) f
图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算 : y' e) c0 T: F2 c; q
（四）刀具热变形对加工精度的影响 % v+ C, [2 M& `6 o
图10-26 车刀的热变形 $ a, Z8 s4 X* b# T! j/ j( ? Y
（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径
5 w9 i6 I/ M- o5 K/ D4 l8 g9 `& @9 }隔热和冷却% [. n5 G8 ~4 g
2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场)
4 m7 s) a6 P- B% B" L3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响
2 E8 m$ v3 p( ?4 I) N* j9 M(2) 合理选择机床部件的装配基准# v( _% {/ n/ O7 o, A; d$ n
合理的装配基准
' V& q. m1 T& h' T5 x; I/ Y, W4. 加速达到工艺系统热平衡状态 H* f+ l7 l- ]8 }$ E l; V
5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
