銑削加工工藝基礎(chǔ)知識(shí)概述(已修改)
2025-03-15 14:04 本頁(yè)面
【正文】 第二章 銑削加工工藝基礎(chǔ) 第一節(jié) 銑削加工的質(zhì)量分析 一 、 加工精度分析 所謂加工精度 ， 就是零件在加工以后的幾何參數(shù) （ 尺寸 、 形狀和相互位置 ） 的實(shí)際值與理想值相符合的程度 。 符合的程度越高 ， 精度越高；反之 ， 則精度低 。 加工精度高低常用加工誤差來(lái)表示 ， 加工誤差越大 ， 則精度越低；反之 ， 則精度高 。 在機(jī)械加工過(guò)程中 ， 機(jī)床 、 夾具 、 刀具和工件構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng) ， 稱(chēng)為工藝系統(tǒng) 。 工藝系統(tǒng)中的各種誤差將會(huì)不同程度地反映到工件上 ， 成為加工誤差。 工藝系統(tǒng)的各種誤差即成為影響加工精度的因素 ， 按其性質(zhì)不同 ， 可歸納為四個(gè)方面：工藝系統(tǒng)的幾何誤差 、 工藝系統(tǒng)因受力變形引起的誤差 、 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差和工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差 。 一 ) 工藝系統(tǒng)的幾何誤差 工藝系統(tǒng)的幾何誤差是機(jī)床 、 夾具 、刀具及工件本身存在的誤差 ， 又稱(chēng)為工藝系統(tǒng)的靜誤差 。 靜誤差主要包括加工原理誤差 、 機(jī)床的幾何誤差 、 夾具和刀具誤差及工件定位誤差和調(diào)整誤差等 。 加工原理誤差 它是指采用了近似的加工工方法所引起的誤差 。 如加工列表曲線時(shí)用數(shù)學(xué)方程曲線逼近被加工曲線所產(chǎn)生的逼近誤差 、 用直線或圓弧插補(bǔ)方法加工非圓曲線時(shí)產(chǎn)生的插補(bǔ)誤差等 ，減小此類(lèi)誤差的方法是提高逼近和插補(bǔ)精度 。 機(jī)床的幾何誤差 它包括機(jī)床的制造誤差 、 安裝誤差 、 和使用后產(chǎn)生的磨損等 。 對(duì)加工精度影響較大的主要是機(jī)床主軸誤差 、 導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)誤差 。 1) 機(jī)床主軸誤差 機(jī)床主軸是安裝工件或刀具的基準(zhǔn) ， 并將切削主運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具 。 因此 ， 主軸的回轉(zhuǎn)誤差直接影響工件 的加工精度。機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差包括徑向回轉(zhuǎn)誤差和軸向回轉(zhuǎn)誤差兩個(gè)部分。徑向誤差主要影響工件的圓度，徑向誤差主要影響被加工面的平面度誤差和垂直度誤差。 2)機(jī)床導(dǎo)軌誤差 機(jī)床床身導(dǎo)軌是確定各主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn) 。 它的各項(xiàng)誤差直接影響工件的加工精度 。 它對(duì)較短工件的影響不很大 ， 但當(dāng)工件較長(zhǎng)時(shí) ， 其影響就不可忽視 。 3)傳動(dòng)誤差 機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)是通過(guò)某些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ， 這此機(jī)構(gòu)本身的制造 、 裝配誤差和工作中的磨損 ， 將引起切削運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確 。 刀具誤差 、 夾具誤差與工件定位誤差 1)刀具誤差 機(jī)械加工中的刀具分為普通刀具 、 定尺寸刀具和成形刀具三類(lèi) 。 普通刀具 ，如車(chē)刀 、 銑刀等 ， 車(chē)刀的刀尖圓弧半徑和銑刀的直徑值在通過(guò)半徑補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償時(shí) ， 如果因磨損發(fā)生變化就會(huì)影響加工尺寸的準(zhǔn)確性 。定尺寸的刀具如鉆頭 、 鉸刀 、 拉刀等 ， 它們的尺寸 、 形狀誤差以及使用后的磨損將會(huì)直接影響加工表面的尺寸與形狀；刀具的安裝誤差會(huì)使加工表面尺寸擴(kuò)大 （ 如銑刀安裝時(shí)刀具軸線與主軸軸線不同軸 ， 就相當(dāng)于加大了刀具半徑 ） 。 成形刀具的形狀誤差則直接影響加工表面的形裝精度 。 2)夾具誤差 夾具誤差主要是指定位元件 、 對(duì)定位裝置及夾具體等零件的制造 、 裝配誤差及工作表面磨損等 。 夾具確定工件與刀具 （ 機(jī)床 ）間的相對(duì)位置 ， 所以?shī)A具誤差對(duì)加工精度 ， 尤其是加工表面的相對(duì)位置精度 ， 有很大影響 。 3) 工件定位誤差 工件的定位誤差是指由于定位不正確所引起的誤差 ， 它對(duì)加工精度也有直接的影響 。 調(diào)整誤差 在機(jī)械加工時(shí) ， 工件與刀具的相對(duì)位置需要進(jìn)行必要的調(diào)整 （ 如對(duì)刀 、 試切 ） 才能準(zhǔn)確 。 因此 ， 除要求機(jī)床 、 刀具和夾具應(yīng)具有一定的精度外 ， 調(diào)整誤差也是主要因素之一 。 影響調(diào)整誤差的主要因素有：測(cè)量誤差 、 進(jìn)給機(jī)構(gòu)微量位移誤差 、 重復(fù)定位誤差等 。 二 ) 工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差 在機(jī)械加工過(guò)程中，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、重力、慣性力等外力作用下會(huì)引起相應(yīng)的變形和在連接處產(chǎn)生位移，致使工件和刀具的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而引起加工誤差。一般情況下，這種誤差往往占工件總加工誤差的較大比重。 工藝系統(tǒng)的剛度：剛度是物體或系統(tǒng)抵抗外力使其發(fā)生變形的能力。用變形方向上的外力與變形量的比值 K來(lái)表示。 K ? F/Y 式中： F — 靜載外力（ N） Y — 在外力作用方向上的靜變形量 （ mm） 機(jī)械加工過(guò)程中 ， 由吃刀抗力 FY引起的工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響最大 ， 所以常用吃刀抗力測(cè)定機(jī)床的靜剛度 ， 即 K ? Fy/Y 變形量 Y ? Fy/K 由上式可以看出 ， 要減小因受力而引起的變形 ， 就要提高工藝系統(tǒng)的剛度 。 圓柱銑刀在加工中相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁 ， 其長(zhǎng)徑比就決定了其剛度的大小 ， 加工時(shí)就要注意根據(jù)切削用量選擇合適的銑刀長(zhǎng)徑比 。 三 ) 工藝系統(tǒng)熱變形所引起的加工誤差 工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下將產(chǎn)生復(fù)雜的熱變形， 使工件和刀具的相對(duì)位置發(fā)生變化 ， 或因加工后工件冷卻收縮 ， 從而引起加工誤差 。 數(shù)控機(jī)床大多進(jìn)行精密加工 ， 由于工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差約占總誤差的 4070%。 因此 ，許多數(shù)控機(jī)床要求工作環(huán)境保持恒溫 ， 在加工過(guò)程中使用冷卻液等方法可以有效地減小工藝系統(tǒng)的熱變形 。 四 ) 工件內(nèi)應(yīng)力所引起的變形 所謂內(nèi)應(yīng)力是指當(dāng)外部的載荷去除以后 ， 仍然殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力 。 如果零件的毛坯或半成品有內(nèi)應(yīng)力 ， 則在繼續(xù)加工時(shí)被切去一層金屬 ， 破壞了原有表面上的平衡 ， 內(nèi)應(yīng)力將重新分布 ， 工件發(fā)生變形 ， 這種情況在粗加工時(shí)最為明顯 。 引起內(nèi)應(yīng)力的主要原因是熱變形和力變形 。 在鑄 、 鍛 、 焊 、 熱處理等熱加工過(guò)程中 ， 由于毛坯各 部分冷卻收縮不均勻而引起的應(yīng)力稱(chēng)為熱應(yīng)力 。 在進(jìn)行冷軋 、 冷校直和切削時(shí) ， 由于毛坯或工件受力不均勻 ， 產(chǎn)生局部變形所引起的內(nèi)應(yīng)力稱(chēng)為塑變應(yīng)力 。 去除工件內(nèi)應(yīng)力的方法是進(jìn)行時(shí)效處理 ， 時(shí)效處理分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種 ， 自然時(shí)效是在大氣溫度變化的影響下使內(nèi)應(yīng)力逐漸消失的時(shí)效處理方法 ， 一般需要二 、 三個(gè)月甚至半年以上的時(shí)間 。 人工時(shí)效是使毛坯或半成品加熱后隨加熱爐緩慢冷卻 ， 達(dá)到加快內(nèi)應(yīng)力消失的時(shí)效處理方法 ， 用時(shí)效短 。 大型零件 、 精度要求高的零件在粗加工后要經(jīng)過(guò)時(shí)效處理才能進(jìn)行精加工；精度要求特別高的工件要經(jīng)過(guò)幾次時(shí)效處理 。 二 ﹑ 表面質(zhì)量分析 零件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度 、 表面波度和表面層物理力學(xué)性能等三個(gè)方面的內(nèi)容 。 表面粗糙度是指表面微觀幾何形狀誤差 ， 表面波度是指周期性的幾何形狀誤差 ， 表面層物理力學(xué) 性能主要是指表面冷作硬化和殘余應(yīng)力等 。 影響表面質(zhì)量的因素 1 、 影響表面粗糙度的的因素 1) 刀具切削刃的幾何形狀 刀具相對(duì)工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 在加工表面上留下了切削層殘留面積 ， 其形狀完全是刀具切削刃形狀在加工過(guò)程中的復(fù)映 。 殘留面積越大 ， 表面粗糙度越大 。 在減小切削層殘留面積可以采取減小刀具主 、 副偏角和增大刀尖圓弧半徑等措施 。
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