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第十章 机械加工的精度
F/ @1 R. x1 [9 u1 ]第二讲工艺系统的受力变形与热变形
1 }( w- z( A6 L: E3 l4 P! q; h主要内容
: w2 z# Z% G, L; I( A一、工艺系统受力变形现象
3 Z* Z2 E( S( p$ }" q0 @0 N图10-11 工艺系统受力变形产生加工误差
4 b G/ Z7 s2 \7 g% z4 Z. A二、工艺系统的刚度" P4 |1 L9 [, `, F
1. 刚度的原始定义$ G {( {' t) Z J- i
2. 工艺系统的静刚度# z4 n* a; Q' N+ W9 |: I
3. 工艺系统刚度的计算
; r: {0 k2 e/ g2 p" m0 q) C6 X
- r9 K/ e, Y9 T+ Y" x/ l. k6 o三、工艺系统受力变形对加工精度的影响, M, d! d1 d/ U9 M- w$ @
切削力、
/ A% ?( D5 Z+ D" y! G) w（一）切削力对加工精度的影响$ Z' @1 R* L( `1 n/ \; C) n
1．切削力作用点位置变化对加工精度的影响+ O, |/ o, w- V' y, J3 p0 U! L- e# T
（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。. L7 a- a* b/ Z- f! U
推导过程
$ X I8 V: v0 b$ Z. S9 d# `推导过程
# m; u; P$ a5 {8 W+ N图2-12
) @0 D- p& W; a' `7 g3 A* ]" ~（2）车削细长轴，由于工件的变形产生鼓形误差。1 {- _8 X; |7 r8 X) B7 F6 g
合成分析4 K: A/ s4 _9 h" k( K
工艺系统受力变形随切削力作用点位置变化例子
6 a7 y; J0 A! j$ Q9 k7 r8 z2．切削力大小变化对加工精度的影响
% s7 W9 U# |3 D3 m9 ?/ @图10-16 毛坯形状误差复映
" a& ` G5 j/ F) _2 Y( r7 w（1）毛坯误差复映理论* \$ s ^) I% F3 a$ c& D
误差复映规律与误差复映系数
: y+ b8 @: k$ d: ?加工前后的误差关系分析2 d1 ~8 Z% @( l2 z- h3 N. i
加工前后误差关系分析（续）% H* M# M6 b/ v2 w0 p. F- n" g
（2）降低复映误差的主要工艺措施 , c4 e, `& b) W7 m0 L
（二）切削过程中受力方向变化引起的工件形状误差 . n) `5 B2 C: U- r/ \( H
图10-17 惯性力所引起的加工误差
0 Q9 M( j0 Q6 ~) N1 y+ y) L（三）其他力引起的工艺系统变形对加工精度的影响9 h1 f: o" a- H9 ]( C* M7 \! s
夹紧力作用点选择不当
7 ^0 q3 k, `, L+ b# W; C（2）自重引起的受力变形7 K5 z( k* | x9 s }+ R# X: t
三、减少工艺系统受力变形的措施
' G3 a! l3 m/ Z4 L. [; v( u1．提高零件连接表面的接触刚度4 Q& n$ n& @5 ]% T% d' X
常用的方法是：& w* m! y- b& b5 L
改善工艺系统主要零件接触面的配合质量，如机床导轨副、锥体与锥孔、顶尖与中心孔等配合面采用刮研与研磨，以提高配合表面的形状精度，减小表面粗糙度，使实际接触面积增加，从而有效地提高接触刚度。
4 N& ~' J: j, [% R+ e. Q2. 设置辅助支承、提高工件刚度、减少变形 。: v1 [. S& P8 h& e: J2 r0 A9 q
图10-18 增加支承以提高工件的刚度
1 X8 H0 x* z% K+ e3. 采用合理的装夹和加工方式。 _2 K) m+ S+ Q( E ^
4. 合理装夹工件以减少夹紧变形0 S2 u: }6 h- B
图10-20所示为加工薄壁套筒零件. E4 ?3 {( {' ^
图10-21所示为磨削薄板工件5 t/ r) U3 L# h7 F/ E. {2 Z9 T
5. 提高机床部件的刚度/ E! h9 F! d5 t
图10-19 提高机床部件刚度的装置 ! l: `4 l$ o; C" j$ l3 |* a4 d
四、工件内应力对加工精度的影响
3 P- @' ^; b6 R# j9 C" [9 H工件内应力是指加在工件上的外部载荷去除后，仍残存在工件内部的应力。
+ N$ q0 d3 l) q. M内应力产生的本质原因在于金属内部不均匀的体积变化。
4 l4 Z% y* [0 a在以下三种情况下，会产生内应力：
4 n4 [4 n) W! x; G（一）毛坯制造和热处理过程产生的残余应力。8 @7 x5 {4 \) v* C
（二）冷校直带来的残余应力。
6 b7 J' f) Q5 g9 s（三）切削加工带来的残余应力
7 h- Y# p2 ^5 Y9 I' Y5 n五、工艺系统刚度的试验测定
1 \+ o" P$ S7 k" w/ y( @* m6 W（一）车床刚度的测定; F9 y7 F5 g! a# F) Q! k$ \( |
（三）影响部件刚度的主要因素& Q1 l' u& m! H9 t& R# @+ }
（二）铣床刚度的测定
. O- A- J V+ ]$ h（三）钻床刚度的测定9 u2 n/ m: E' g5 T l7 G, k7 H
六、工艺系统的热变形
6 S* O! T. f6 B（一）工艺系统的热源与传递
! W! K' u, T9 r" ]/ `（二）机床热变形对加工精度的影响 ( ~4 q% P4 N+ Y8 J( @7 K+ v! H
1．车、铣、钻、镗
6 m! f/ d" E+ v9 Y# a: I- ]! p+ X# z2．磨床类机床的热变形
; @4 t, R9 p. P. q外圆磨床8 g0 h4 I0 }3 k7 V8 [( I
平面磨床1 e( A) Q f, l+ A! ?1 m3 D5 V8 W
双端面磨床+ {7 ] n( X6 _/ U x! e% F
3.大型机床热变形: O; w2 \ r$ k
(三)工件热变形及其对加工精度影响8 T* b4 y) S- T5 t- v0 k
(1) 工件均匀受热
( b" Q5 C. h3 @, E(2) 工件不均匀受热4 _3 \$ H, b4 |3 U8 K5 g8 r- a% w
图10-25 工件单面受热时的弯曲变形计算 5 W: [, v: r; r
（四）刀具热变形对加工精度的影响
7 x$ V' [; Q2 v" }$ N5 B图10-26 车刀的热变形 % S* q! B, {5 m; r0 U! a
（五）减少和控制工艺系统热变形的主要途径8 h4 A0 c8 S! g! R5 h# Z% E
隔热和冷却
, D; i% X9 A2 O R% r% X2. 用热补偿方法减少热变形(均衡温度场)
, p! \- g8 I- u& h1 V* \; S( t3. 采用合理的机床部件结构减少热变形的影响 5 }, x( G) T. K
(2) 合理选择机床部件的装配基准
' l- v2 J" c( i) O0 v& z( g合理的装配基准
0 P% D) B/ \/ ~; ~# O1 |5 r4. 加速达到工艺系统热平衡状态
4 S6 ^: o p2 n! h. {5．控制环境温度 |
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发表于 2008-2-2 17:12:33
