【文章內(nèi)容簡介】 用材料力學(xué)公式計(jì)算 ? 對機(jī)床部件、夾具等，其剛度多采用實(shí)驗(yàn)方法確定 ? 計(jì)算時(shí)可適當(dāng)簡化（忽略變形小的部分） 36 ? 機(jī)床變形引起的加工誤差 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 式中 xjc —— 機(jī)床總變形； Fp —— 吃刀抗力； ktj —— 機(jī)床前頂尖處剛度； kwz —— 機(jī)床后頂尖處剛度； kdj —— 機(jī)床刀架剛度； L —— 工件全長； z —— 刀尖至工件左端距離 。 變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律 x tj xwz Δx Fp A A′ B B′ C C′ z L FA FB x z 切削力作用點(diǎn)位置變化引起工件形狀誤差 ???????? ?????????????? ??djwztjPjc kLzkLzLkFx111 2237 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 ? 機(jī)床誤差使工件加工后成鞍形 機(jī)床受力變形引起的加工誤差 ? 工件變形引起的加工誤差 式中 xg —— 工件變形； E —— 工件材料彈性模量； I —— 工件截面慣性矩； Fp， L， z —— 含義同前 。 ? 由于工件變形，使工件加工后成鼓形 工件受力變形引起的加工誤差 LzzLEIFx Pg22)(3??38 ? 機(jī)床變形和工件變形共同引起的加工誤差 ? 工藝系統(tǒng)剛度 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 ???????? ????????EILzzLkLzkLzLkFxxx djwztjPgjc 3)(1)(1)(1 2222 ? ?EILzzLkLzkLzLkxxFkdjwztjgjcP311112222 ???????????????? ????zPFz? 根據(jù)上式 ， 測得了車床前頂尖 、 尾頂尖 、 刀架三個(gè)部件的剛度 ，以及確定了工件的材料和尺寸 ， 就可按 z 值 ， 估算車削圓軸時(shí)工藝系統(tǒng)的剛度及不同處工件半徑的變化 。 ? 立式車床 、 龍門刨床 、 龍門銑床等的橫梁及刀架 ， 大型鏜銑床滑枕內(nèi)的主軸等 ， 其剛度均隨刀架位置或滑枕伸出長度不同而異 ，可參照上例方法分析進(jìn)行 。 39 式中 Δg —— 工件圓度誤差； Δm —— 毛坯圓度誤差； k —— 工藝系統(tǒng)剛度； ε —— 誤差復(fù)映系數(shù) 。 ? 以橢圓截面車削為例說明 誤差復(fù)映現(xiàn)象 ap1 Δ1 a p2 Δ 2 毛坯外形 工件外形 由于工藝系統(tǒng)受力變形 ，使毛坯誤差部分反映到工件上 ， 此種現(xiàn)象稱為 “ 誤差復(fù)映 ” 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 切削力大小變化引起的加工誤差 ? 誤差復(fù)映 ? ? ? ? mppppg aakCFFk ????? ???????? 212111 140 ? 誤差復(fù)映系數(shù) ? 機(jī)械加工中 ， 誤差復(fù)映系數(shù)通常小于 1。 可通過多次走刀 ， 消除誤差復(fù)映的影響 。 1 2 3 n? ? ? ? ?? ? ? ? ???? 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 ? 誤差復(fù)映程度可用誤差復(fù)映系數(shù)來表示 ， 誤差復(fù)映系數(shù)與系統(tǒng)剛度成反比 。 由前面公式可得： kCmg ?????? 以上分析可知 ， 工件毛坯有形狀誤差或相互位置誤差時(shí) ， 加工后會(huì)有同類加工誤差出現(xiàn) 。 在成批生產(chǎn)中用調(diào)整法加工一批工件時(shí) ，如毛坯直徑大小不一或硬度不均勻 ， 同樣會(huì)有類似情況發(fā)生 。 ? 以上分析僅考慮靜剛度 ， 實(shí)際上加工過程受多種因素影響 ， 例如毛坯的橢圓形及相應(yīng)切深變化 ， 使均值切削力迭加有頻率為 2倍于工件轉(zhuǎn)速的簡諧激振力 ， 并使系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng) 。 因而實(shí)際結(jié)果會(huì)與上述分析有所不同 。 41 ? 夾緊力影響 a） b） 薄壁套夾緊變形 薄壁工件磨削 例： 薄壁套夾緊變形 解決： 加開口套 又例： 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 夾緊力 、 重力引起的加工誤差 42 龍門銑橫梁變形 例： 龍門銑橫梁 龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移 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 43 ? 傳動(dòng)力影響 ? 理論上不會(huì)產(chǎn)生圓度誤差（但會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差） ? 易會(huì)引起強(qiáng)迫振動(dòng) ? 解決：雙銷傳動(dòng) 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 傳動(dòng)力對加工精度的影響 z l R X Y Fp Fc Fcd F cdx υ r a） O′ O″ r0 X Y Fp A Fcd rcd=Fcd / kc O Fc Fc / kc Fp / kc b） 傳動(dòng)力和慣性力引起的加工誤差 ? 慣性力影響 ? 與傳動(dòng)力類似 ? 解決：靜動(dòng)平衡 44 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 ? 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 ? 刀架部件變形曲線特點(diǎn) ? 刀架部件平均剛度 ? 由于剛度曲線非線形 ， 取剛度曲線兩端點(diǎn)連線的斜率表示 —— 平均剛度 45 機(jī)床部件剛度 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) ? 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 接觸變形曲線 x O p p Δp x Δx mpcx ?? ?mcpdxdpk mj ????1接觸剛度： 46 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 提高工藝系統(tǒng)剛度 封閉整體箱形結(jié)構(gòu) 47 減小受力變形對加工精度影響措施 ? 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 ） 支座零件不同安裝方法 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 變形轉(zhuǎn)移 、 補(bǔ)償和校正 ? 采用輔助支承 （ 中心架 ， 跟刀架 ， 鏜桿支承等 ） ? 采用合理裝夾和加工方式 48 工件殘余應(yīng)力引起的變形 鑄件殘余應(yīng)力引起變形 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 減小殘余應(yīng)力措施 ? 冷校直帶來的殘余應(yīng)力 ? 切削加工帶來的殘余應(yīng)力 49 機(jī)械制造工藝學(xué) 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 第 2章 機(jī)械加工精度及其控制 Analysis and Control of Machining Precision 50 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 51 ? 圓柱類工件熱變形 ? 5級(jí)絲杠累積誤差全長 ≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性 10 400 1 10 ( )( )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： 工件熱變形對加工精度影響 工件均勻受熱 52 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)；