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第十章 机械加工的精度! i. }/ ~; F- ~" {, G. s
第二讲工艺系统的受力变形与热变形
! F: e7 c& M3 U R2 B2 R主要内容
/ b0 X/ ^% Z6 s一、工艺系统受力变形现象 $ J+ m, u: i* q6 h. t! n
图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差
' L$ I0 w, H' r+ t* x1 n二、工艺系统的刚度
% u6 p+ [* K) w% W, I3 H: c& A1. 刚度的原始定义$ Z2 _ ?6 U$ o$ [4 s% X
2. 工艺系统的静刚度
/ Z) e) H6 Z6 ~7 A- Y, x! K3. 工艺系统刚度的计算 " N1 h. F- U+ r% d% B
( {' X, s1 Z" y# }$ Z
三、工艺系统受力变形对加工精度的影响
* l1 d* k& W/ {4 ?( Y切削力、
5 d& [) w% t. q- Y+ }（一）切削力对加工精度的影响/ |- [" i# l( r. L5 b7 b c
1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响; }8 w) y/ v% t2 Q8 S
（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。
2 Y2 J- a: ^9 f( H+ P: e推导过程! [. M4 l8 o& b
推导过程
! h+ ~: [: ~ Q4 g$ F8 C图2-12
8 T- ?; F9 Y/ Z- q+ K' s8 h/ M3 A（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。
$ L# ]' r$ W& p& I5 h9 M2 }% G合成分析# o: H% l1 R9 K7 Y
工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子
- |4 F) ^/ P* [- ]6 _" p1 s+ _7 y2．切削力大小变化对加工精度的影响
5 z" A$ B# S7 }" t' {8 i' x1 O图10-16 毛坯形状误差复映
+ D( p$ p: p& y! O% z5 j6 J（1）毛坯误差复映理论5 S' a, P* l, m6 q
误差复映规律与误差复映系数
( n) G- p4 G6 L0 Q1 |1 i ~: u0 I* f加工前后的误差关系分析, j2 _' h* B: r7 d4 j: w3 M4 e
加工前后误差关系分析（续）' j# X/ d4 M5 H# s
（2）降低复映误差的主要工艺措施
2 h# d1 h' z4 j! m4 `; l（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差 7 F6 u; r" p' b& v# n
图10-17 惯性力所引起的加工误差
1 V9 a0 V7 b5 h' r. [+ r4 P2 C. n（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响
! R, }4 n3 {+ O1 W' _ O夹紧力作用点选择不当: r. t' B! t9 }' D
（2）自重引起的受力变形
7 s6 u! v; r# L7 u) k9 L0 g三、减少工艺系统受力变形的措施5 Z5 B. X6 B" ]) D' `. }
1．提高零件连接表面的接触刚度
; Q3 ]) f" {) S0 e0 z) t2 `! s9 ~常用的方法是：
# J( g! {) S: D! F3 E9 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。
; z3 n/ G+ I; s2 b2 J$ _2 f2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。
8 E6 b4 ?6 C5 p. |! S7 F7 d图10-18 增加支承以提高工件的刚度
( O. w! t) n; O* _$ f& G( P, n3. 采用合理的装夹和加工方式。$ Y$ Y+ \, V8 Q/ R
4. 合理装夹工件以减少夹紧变形' `/ g! e: _+ Z! ?( j, V
图10-20所示为加工薄壁套筒零件
# W# s8 z" z9 J1 H图10-21所示为磨削薄板工件5 c0 z& x% o `4 t/ d! ~9 F0 H
5. 提高机床部件的刚度
u( p/ E$ O7 |0 H7 w3 l! x图10-19 提高机床部件刚度的装置 2 U8 k& L% j, G' ]
四、工件内应力对加工精度的影响
' g6 o0 r! J2 w/ e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。! x; c" X- [: g9 c" s, 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。
7 J0 ?2 E1 t `5 C- w, o U! N在以下三种情况下，会产生内应力： 6 _" P: b3 g( y$ G
（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。! p8 @8 i3 `* P$ O8 }
（二）冷校直带来的残余应力。7 p6 G' F l. H9 Z8 f
（三）切削加工带来的残余应力
: x4 A+ }' J# Z% F- M! q+ L: j五、工艺系统刚度的试验测定
2 B. W: N- e& o3 Z2 J1 m5 B, L. b0 x（一）车床刚度的测定& b6 D7 Q# W- C5 r. b
（三）影响部件刚度的主要因素, c9 `! E7 N8 ^8 E# x3 |
（二）铣床刚度的测定/ t5 {4 l1 y: |
（三）钻床刚度的测定0 j. j+ X2 |5 m
六、工艺系统的热变形
$ e, F& M+ R" P0 c, ~8 S' _（一）工艺系统的热源与传递
$ u; C7 X# b# C! v（二）机床热变形对加工精度的影响
8 I1 x q/ v3 g8 M# H7 l1．车、铣、钻、镗
: b E2 y: H' H, \$ [& r& P2．磨床类机床的热变形2 M" H; i5 O0 g$ I% T# e$ z
外圆磨床
4 T6 N& Y2 \: M0 L z/ r0 i9 U& e: m平面磨床
# Z5 i1 N4 q1 R5 C' _: }: i" ~, J双端面磨床
4 l _" L/ D8 W! j$ z5 o 3.大型机床热变形
# r. o& f1 n0 l' w(三)工件热变形及其对加工精度影响. P1 B* |: {( y# B7 N
(1) 工件均匀受热
6 j8 R2 |$ W5 }6 }(2) 工件不均匀受热$ Z7 Z& O6 X$ e5 S
图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算 , i+ E! V! j0 ~# \, P
（四）刀具热变形对加工精度的影响 $ [5 r5 [+ f: [$ I6 a/ O1 V
图10-26 车刀的热变形 ) l; _6 T& B; N4 o
（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径" T8 U" ]1 q) p6 q) ^
隔热和冷却1 d5 R) x I: s2 S4 W) u1 S
2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场) 5 D0 o/ W% n/ M5 s: v5 Z
3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响 / i1 T8 }2 g4 n7 [
(2) 合理选择机床部件的装配基准; U) `, u& z, h/ ~, p C
合理的装配基准
* a/ p- l% U- `) a9 `4. 加速达到工艺系统热平衡状态 ! w$ d3 B' g& O' S" g
5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
