【正文】 制工藝系統(tǒng)熱變形的另一依據(jù)是減少熱量產(chǎn)生和 傳入。在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，采用熱對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，使機(jī)床各部分受熱均勻161。經(jīng)改進(jìn)，在導(dǎo)軌下配置油溝， 導(dǎo)入熱油循環(huán) .使床身上下溫差大大減小 .熱變形量也隨之減小上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制161。 161。 對(duì)發(fā)熱零部件擬采用熱對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。 7. 4. 3內(nèi)應(yīng)力引起的誤差161。內(nèi)應(yīng)力存在于工件內(nèi)部，且其存在和分布情況相當(dāng)復(fù)雜，下面作一些定性分析。一般規(guī)律是厚處 (緩冷部位 )產(chǎn)生拉應(yīng)力，相連薄處 (快冷部位 )產(chǎn)生壓應(yīng)力，變形將朝向減小內(nèi)應(yīng)力的方向彎曲。 細(xì)長(zhǎng)的軸類(lèi)零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸等在加工和運(yùn)輸中很容易產(chǎn)生彎曲變形。在彎曲的軸類(lèi)零件中部施加壓力F，使其產(chǎn)生反彎曲，此時(shí)，軸的上層受壓，下層受拉，外層為塑變區(qū)，內(nèi)層為彈變區(qū)得適當(dāng)，新分布，在去除外力后，塑變區(qū)的變形將保留下來(lái)，而彈變區(qū)的變形將全部恢復(fù)如果外力加，內(nèi)應(yīng)力重工件彎曲得以校直。研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的 目的就是為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便運(yùn)用這些規(guī)律來(lái)控制加工過(guò)程，達(dá)到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的。 切削加工表面的表面粗糙度主要取決于切削殘留面積的高度，并與切削表面塑性變形及積屑瘤的產(chǎn)生有關(guān)。 (2)切削表面塑性變形和積屑瘤161。161。 結(jié)論 :選擇低速寬刀精切和高速精切，往往可以得到較小的表面粗糙度值。為減小切削加工后的表面粗糙度值，常在精加工前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 (淬火 +高溫回火 )， 目的在于得到均勻細(xì)密的晶粒組織和較高的硬度。 (1)磨削用量對(duì)粗糙度的影響161。增大工件速度時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)被磨表面的磨粒數(shù)減少，表面粗糙度值將增加，如圖 7一 36 (b)所示。 另外，砂輪的縱向進(jìn)給減小，工件表面的每個(gè)部位被砂輪重復(fù)磨削的次數(shù)增加，被磨表面的表面粗糙度值將減小。但磨粒太細(xì)時(shí)，砂輪易被磨屑堵塞，若導(dǎo)熱情況不好，反而會(huì)在加工表面產(chǎn)生燒傷等現(xiàn)象，使表面粗糙度值增大。因此，常選用中軟砂輪。精細(xì)修整過(guò)的砂輪可有效減小被磨工件的表面粗糙度值。 工件加工時(shí)，由于受到切削力和切削熱的作用，表面金屬層的力學(xué)物理性能會(huì)產(chǎn)生很大變化，如表層金屬的顯微硬度發(fā)生變化。 161。 影響加工硬化的主要因素有切削用量、刀具幾何參數(shù)及磨損和工件材料等。這是因?yàn)殡S著進(jìn)給量的增大，切削力增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬程度也會(huì)相應(yīng)增加，如 圖 7一 37所示。 刀具前角 y,越大，切削變形越小，加工硬化程度和硬化層深度均相應(yīng)減小 。 眾所周知，工件材料硬度越低用的低碳、中碳或合金結(jié)構(gòu)鋼而言嚴(yán)重。 161。 (2)磨削裂紋161。 裂紋常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，并且與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。 1)正確選擇砂輪161。 2)合理選擇磨削用量161。 建議安裝帶空氣擋板的噴嘴，此法可以減輕高速回轉(zhuǎn)砂輪表面處的高壓附著氣流作用，使磨削液能順利噴注到磨削區(qū)，如 圖 7一 40所示。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格過(guò)濾的磨削液由錐形套經(jīng)空心主軸法蘭套引人砂輪的中心腔內(nèi)，由于離心力的作用，磨削液經(jīng)由砂輪內(nèi)部有徑向小孔的薄壁套的孔隙甩出，直接澆注到磨削區(qū)。 切削用量三要素中的切削速度和進(jìn)給量對(duì)殘余應(yīng)力的影響較大。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回161。這是因?yàn)榈毒邔?duì)加工表面的擠壓與摩擦作用加大，從而使殘余拉應(yīng)力減小。 刀具后刀面磨損值增大，使后刀面與加工表面摩擦加大，切削溫度升高，由熱應(yīng)力引起的殘余應(yīng)力的影響增強(qiáng)，此時(shí)加工表面呈殘余拉應(yīng)力狀態(tài)，使殘余拉應(yīng)力層深度加大。切削灰鑄鐵等脆性材料時(shí)，加工表面易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，原因在于刀具的后刀面擠壓與摩擦使得表面產(chǎn)生拉伸變形，待與刀具后刀面脫離接觸后將通過(guò)里層的彈性恢復(fù)作用使得表層呈殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。 (3)工件材料161。 當(dāng)?shù)毒咔敖菫檩^大負(fù)值且切削用量合適時(shí)，甚至可得到殘余壓應(yīng)力。 刀具幾何參數(shù)中對(duì)殘余應(yīng)力影響最大的是刀具前角。進(jìn)給量增加，殘余拉應(yīng)力也會(huì)相應(yīng)增大，但壓應(yīng)力將向里層移動(dòng) 。 161。 4)可考慮采用內(nèi)冷卻砂輪161。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回161。這樣有助于避免磨削燒傷現(xiàn)象的產(chǎn)生。161。磨削淬火鋼、滲碳鋼及硬質(zhì)合金工件時(shí)，常常沿垂直于磨削的方向產(chǎn)生微小龜裂，嚴(yán)重時(shí)發(fā)展成龜殼狀微裂紋，且有的裂紋不在工件外表面而是在表面層下，用肉眼根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)。 磨削工件時(shí)，當(dāng)其表面層溫度達(dá)到或超過(guò)金屬材料的相變溫度時(shí)，表層金屬材料的金相組織將發(fā)生部分相變，表層顯微硬度也會(huì)相應(yīng)變化，并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微裂紋，還會(huì)出現(xiàn)彩色氧化膜，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磨削燒傷。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回161。 如 圖 7一 39所示，刀具后刀面磨損寬度 VB從 Omm增大到 0. 3 mm，顯微硬度由 330HV增大到 340HV，這是由于磨損寬度加大后，刀具后刀面與被加工工件的摩擦加劇，塑性變形增大，導(dǎo)致表面冷硬增大。 背吃刀量對(duì)表層金屬冷作硬化的影響不大，但對(duì)于磨床，磨削深度越深，對(duì)冷硬影響越大，如 圖 7一 38所示上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回161。 (1)切削用量的影響161。161。 評(píng)定硬化組織的指標(biāo)有三項(xiàng) :表層金屬的顯微硬度 HV、硬化層深度 h和硬化程度 N。 7. 5. 2影響表層力學(xué)性能因素及改進(jìn)161。 砂輪修整。砂輪太硬，磨粒不易脫落，磨鈍了的磨粒不能及時(shí)被新磨粒替代，會(huì)使表面粗糙度值增大 。 (2)砂輪結(jié)構(gòu)對(duì)表面粗糙度的影響161。 磨削深度 (背吃刀量 )增大，表層塑性變形將隨之增大，被磨表面粗糙度值也會(huì)增大，如圖 7一 36 (c)所示。 161。 此外，合理選擇切削液、適當(dāng)增大刀具法前角和提高刀具的刃磨質(zhì)量等，均能有效地減小加工表面粗糙度值上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回161。 一般來(lái)講，材料韌性越大或塑性變形趨勢(shì)越大，被加工表面的表面粗糙度就越大切削脆性材料比切削塑性材料容易達(dá)到表面粗糙度的要求。當(dāng)切削速度超過(guò) 100m/min時(shí)，表面粗糙度值反而下降并趨于穩(wěn)定。如圖 7一 35所示，切削速度 :處于 30一 SOm/min時(shí)，表面粗糙度值最大，這是因?yàn)榇藭r(shí)容易產(chǎn)生積屑瘤或鱗刺。 (1)切削殘留面積161。 7. 5. 1加工表面粗糙度影響因素及改進(jìn)161。上一頁(yè) 返回161。這種方法簡(jiǎn)單方便，但會(huì)帶來(lái)內(nèi)應(yīng)力變形而影響零件加工精度。上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回7. 4工藝系統(tǒng)熱變形誤差與控制161。 161。工件在鑄造、鍛造及切削加工后，內(nèi)部常常會(huì)存在各種內(nèi)應(yīng)力 (也稱(chēng)熱應(yīng)力 )。如果將導(dǎo)軌布置在截面中間，滑枕截面上下對(duì)稱(chēng)，顯然可以減小導(dǎo)軌面的彎曲變形控制環(huán)境溫度，安排精密加工在恒溫室內(nèi)進(jìn)行。如 圖 7一 30所示為外圓磨床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖，圖 7一 30 (b)中對(duì)螺母位置進(jìn)行改進(jìn)，縮小了絲杠熱變形長(zhǎng)度，使得熱變形引起的絲杠的螺距累積誤差減小，因而砂輪的定位精度較高。圖 7一 29中熱空氣從電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇排出，通過(guò)特設(shè)軟管引向立柱后壁空間。 圖 7一 28所示為平面磨床所采用的均衡溫度場(chǎng)的示意圖。從機(jī)床的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑方式上考慮，要注意減少運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦，減少液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱，隔離電動(dòng)機(jī)、齒輪變速箱、油池、磨頭 (見(jiàn) 圖 7一 27 )等熱源，使系統(tǒng)的發(fā)熱及其對(duì)加工精度的影響得以有效控制。當(dāng)采用強(qiáng)制冷卻后，上述熱變形位移減少到 15 N,m ,見(jiàn)圖 7 26中曲線 2)，可見(jiàn)強(qiáng)制冷卻的效果是非常顯著的。 為了有效地控制工藝系統(tǒng)的熱變形，主要措施是采用高效的冷卻方式，加強(qiáng)其散熱能力，以加速系統(tǒng)熱量的散發(fā)，如噴霧冷卻、冷凍機(jī)強(qiáng)制冷卻等。在銑削或刨削薄板零件平面時(shí)，也有類(lèi)似情況發(fā)生。 工件受熱不均會(huì)引起內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力和外部變形。 (1)工件均勻受熱圖一些簡(jiǎn)單的均勻受熱工件，如車(chē)、磨軸類(lèi)件的外圓，待加工后冷卻到室溫時(shí)其長(zhǎng)度和直徑將有所收縮，由此而產(chǎn)生尺寸誤差差 ΔL， ΔL可用簡(jiǎn)單的熱伸長(zhǎng)公式進(jìn)行估算，即 :161。如加工一批短小軸件，在加工過(guò)程中機(jī)床、工件、刀具趨于熱平衡。在車(chē)刀連續(xù)切削的情況下，切削開(kāi)始時(shí)，刀具的溫升和熱伸長(zhǎng)較快，隨后趨于緩和，經(jīng)30min逐步達(dá)到熱平衡。 161。車(chē)床主軸發(fā)熱使主軸箱在垂直面與水平面內(nèi)發(fā)生偏移