【文章內(nèi)容簡介】 力引起的加工誤差 ◆ 夾緊力影響 a） b） 圖 5250 薄壁套夾緊變形 圖 5260 薄壁工件磨削 【 例 1】 薄壁套夾緊變形 解決： 加開口套 【 例 2】 薄壁工件磨削 解決： 加橡皮墊 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 37 圖 5270 龍門銑橫梁變形 【 例 】 龍門銑橫梁 圖 5280 龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移 圖 5290 龍門銑橫梁變形補(bǔ)償 ◆ 重力影響 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 解決 1： 重量轉(zhuǎn)移 解決 2： 變形補(bǔ)償 38 ◆ 傳動力與慣性力影響 ? 理論上不會產(chǎn)生圓度誤差（但會產(chǎn)生圓柱度誤差） ?易會引起強(qiáng)迫振動 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 圖 5300 傳動力對加工精度的影響 z l R X Y Fp Fc Fcd Fcdx θ r a） O′ O″ r0 X Y Fp A Fcd rcd=Fcd / kc O Fc Fc / kc Fp / kc b） 39 圖 5310 車床刀架變形曲線 ΔX（ μm） 10 20 30 40 50 0 1 2 3 F（KN） 機(jī)床部件剛度及其影響 因素 ? 非線形關(guān)系 ， 不完全是彈性變形 ? 加載和卸載曲線不重合 ， 所圍面積表示克服摩擦和接觸塑性變形所作功 ? 存在殘余變形 ， 反復(fù)加載卸載后殘余變形→0 ? 機(jī)床部件剛度比按實(shí)體估算值小許多 ， 表明其變形受多種因素影響 機(jī)床部件變形曲線 40 ..33 機(jī)床部件剛度及其影響 因素 式中 c, m—— 與接觸面材料、表面 狀況有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)； p —— 表面壓強(qiáng)。 ?組成件的實(shí)體剛度 — 受力產(chǎn)生拉伸、壓縮、彎曲變形；特別是薄弱件（楔條、軸套等）影響較大 ?連接表面接觸變形 — 其大小與接觸面壓強(qiáng)有關(guān) mX c p? ? ??結(jié)合面間隙 ?零件表面摩擦力的影響 影響機(jī)床部件剛度因素 圖 5310 接觸變形曲線 x O p p Δp x Δx 41 減小受力變形對加工精度影響措施 ?合理設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀 ?提高連接表面接觸剛度 （ ↓表面粗糙度 ， 改進(jìn)接觸質(zhì)量 ， 予加載荷 ） ?采用輔助支承 （ 中心架 ，跟刀架 ， 鏜桿支承等 ） 圖 5330 支座零件不同安裝方法 圖 5320 轉(zhuǎn)塔車床導(dǎo)向桿 提高工藝系統(tǒng)剛度 減小載荷及其變化 ?采用合理裝夾和加工方式 圖 5280， 5290， 5560， 5580 變形轉(zhuǎn)移 、 補(bǔ)償和校正 42 工件殘余應(yīng)力引起的變形 圖 5340 鑄件殘余應(yīng)力引起變形 圖 5350 冷校直引起的殘余應(yīng)力 壓 拉 加載 壓 壓 拉 拉 卸載 ? 設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu) ? 粗 、 精加工分開 ? 避免冷校直 ? 時(shí)效處理 殘余應(yīng)力來源 ? 毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 （ 圖 5340） 減小殘余應(yīng)力措施 ? 冷校直帶來的殘余應(yīng)力 （ 圖 5350） ?切削加工帶來的殘余應(yīng)力 43 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 5章 機(jī)械加工精度 工藝系統(tǒng)熱變形及其對加工精度的影響 Heat Deformation of Technological System and It’s Effect to Machining Precision 44 概述 在精密加工和大件加工中 ， 工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約 40～ 70%。 ? 溫度場 —— 工藝系統(tǒng)各部分溫度分布 ? 熱平衡 —— 單位時(shí)間內(nèi) ， 系統(tǒng)傳入的熱量與傳出的熱量相等 ， 系統(tǒng)各部分溫度保持在一相對穩(wěn)定的數(shù)值上 ?溫 度場與熱平衡研究 —— 目前以實(shí)驗(yàn)研究為主 工藝系統(tǒng)熱源 內(nèi)部熱源 外部熱源 切削熱 摩擦熱 環(huán)境熱源 輻射熱 工藝系統(tǒng)熱變形 工藝系統(tǒng)熱源 溫度場與工藝系統(tǒng)熱平衡 45 機(jī)床熱變形對加工精度影響 ? 體積大 ， 熱容量大 ， 溫升不高 ， 達(dá)到熱平衡時(shí)間長 ? 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 溫度場和變形不均勻 ， 對加工精度影響顯著 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 / h 0 1 2 3 4 50 150 100 200 位移 /μm 20 40 60 80 溫升 / ℃ ΔY ΔX 前軸承溫升 圖 5360 車床受熱變形 a） 車床受熱變形形態(tài) b） 溫升與變形曲線 機(jī)床熱變形特點(diǎn) 車床熱變形 （ 圖 5360） 46 機(jī)床熱變形對加工精度影響 ? 立銑 （ 圖 a） 圖 5370 立式銑床、外圓磨床、導(dǎo)軌磨床受熱變形 a）銑床受熱變形形態(tài) b）外圓磨床受熱變形形態(tài) c）導(dǎo)軌磨床受熱變形形態(tài) ? 外圓磨 （ 圖 b） ? 導(dǎo)軌磨 （ 圖 c） 其他機(jī)床熱變形 （ 圖 5370） 47 刀具和工件熱變形對加工精度影響 ? 體積小 ， 熱容量小 ，達(dá)到熱平衡時(shí)間較短 ? 溫升高 ， 變形不容忽視 （ 達(dá) ～ ） ◆ 特點(diǎn) ◆ 變形曲線（圖 542） m a x 1ce???? ?????????式中 ξ—— 熱伸長量； ξmax —— 達(dá)到熱平衡熱伸長量； η—— 切削時(shí)間； ηc —— 時(shí)間常數(shù) （ 熱伸長量為熱平衡熱伸長量約 63%的時(shí)間， 常取 3～ 4分鐘 ） 。 η(min) 圖 542 車刀熱變形曲線 連續(xù)切削升溫曲線 冷卻曲線 間斷切削升溫曲線 ξ（ μm） ξmax ηb 0 ηc 刀具熱變形 48 ◆ 圓柱類工件熱變形 5級絲杠累積誤差全長 ≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性 531 .1 1 0 4 0 0 1 4 .4 1 0 ( )4 .4 ( )L L tmmm????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??式中 ΔL， ΔD —— 長度和直徑熱變形量； L， D —— 工件原有長度和直徑； α—— 工件材料線膨脹系數(shù)； Δt —— 溫升 。 ? 長度： L L t?? ? ? ??D D t?? ? ? ??? 直徑： ? 例：長 400mm絲杠 ， 加工過程溫升 1℃ ， 熱伸長量為： 刀具和工件熱變形對加工精度影響 工件熱變形 49 式中 ΔX —— 變形撓度； L， S —— 工件原有長度和厚度； α—— 工件材料線膨脹系數(shù)； Δt —— 溫升 。 28LtXS? ? ?????◆ 板類工件單面加工時(shí)的熱變形（圖 5390） 圖 5390 平面加工熱變形 θ/ 4 θ L S 221 .1 2 0 0 0 38 8 6 0 00 .0 2 2 ( )LtXSmm? ? ? ? ? ?? ? ????此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求 結(jié)果 ： 加工時(shí)上表面升溫 ， 工件向上拱起 ， 磨削時(shí)將中凸部分磨平 ，冷卻后工件下凹 。 例 ： 高 600mm， 長 2022mm的床身 , 若上表面溫升為 3℃ ,則變形量為： 刀具和工件熱變形對加工精度影響 50 減小熱變形對加工精度影響的措施 例 1： 磨床油箱置于床身內(nèi) ，其發(fā)熱使導(dǎo)軌中凹 解決 ： 導(dǎo)軌下加回油槽 圖 5400 平面磨床補(bǔ)償油溝 例 2： 立式平面磨床立柱前壁溫度高 ， 產(chǎn)生后傾 。 解決 ： 采用熱空氣加熱立柱后壁 （ 圖 5410） 。 圖 5410 均衡立柱前后壁溫度場 ?