【文章內(nèi)容簡介】 性模量；I—— 工件截面慣性矩；Fy——工件受到的切削力 x—— 受力點(diǎn)到支承點(diǎn)的距離L—— 工件的長度49切削力大小變化引起的加工誤差、切削力大小變化引起的加工誤差216。誤差復(fù)映規(guī)律誤差復(fù)映規(guī)律 切削加工中，由于毛坯本身的誤差（形狀或位置）使 切削深度不斷變化，從而引起切削力的變化 ，促使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，因而 工件表面上保留了與毛坯表面類似的形狀和位置誤差，但加工后殘留的誤差比毛坯誤差從數(shù)值上大大減少了 ，這一現(xiàn)象稱為 “ 誤差復(fù)映 ”50切削力大小變化對加工精度的影響51討論：1. ε=Δ工 /Δ毛 = C /k系 2. ε總是小于 1，有修正誤差的能力3. 多次進(jìn)給 ε=ε1ε2ε3…4. 2. k系 越大， ε就越小，復(fù)映到工件上的誤差越小5. 3. C減小， ε就越小，應(yīng)采取減小 Fy的措施52增加走刀次數(shù)，可大大減小工件的復(fù)映誤差：若 近似假設(shè) 每次走刀后的誤差復(fù)映系數(shù)都相同，則車外圓時(shí)， 工件的圓度誤差與走刀次數(shù) x的關(guān)系為：其中53v減少誤差復(fù)映的方法1）增大工藝系統(tǒng)剛度；2）減少 進(jìn)給量 f，減小切削力；3） 增加走刀次數(shù) ；4）減小毛坯誤差值。54夾緊力、重力、傳動(dòng)力和慣性力引起的加工誤差、夾緊力、重力、傳動(dòng)力和慣性力引起的加工誤差◆◆ 夾緊力影響a） b）薄壁套夾緊變形【 例 1】 薄壁套夾緊變形解決： 加開口套55【 例 2】 薄壁工件磨削薄壁工件磨削解決：加橡皮墊56【 例 】 龍門銑橫梁龍門銑橫梁變形龍門銑橫梁變形補(bǔ)償◆◆ 重力影響解決：變形補(bǔ)償5758四、機(jī)床部件剛度四、機(jī)床部件剛度 測定測定216。 靜態(tài)測定法： 在機(jī)床不工作狀態(tài)，模擬車削時(shí)的受力的受力情況對機(jī)床施加靜載荷，然后測出機(jī)床部件在不同載荷下的變形，作出各部件的剛度特性曲線并計(jì)算剛度。59 右圖是對一車床進(jìn)行 3次加載和卸載循環(huán)，繪制了他的剛度曲線。車床刀架變形曲線Δy（ μm）10 20 30 40 500123F（KN）60v非線形關(guān)系，不完全是彈性變形v 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v存在殘余變形，反復(fù)加載卸載后殘余變形 →0v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216。分析剛度曲線的特點(diǎn)：216。工作狀態(tài)測定法61五、減小受力變形對加工精度影響措施五、減小受力變形對加工精度影響措施1） 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)工藝裝備時(shí)，盡量減少連接面數(shù)目，注意剛度的匹配，防止局部低剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)件、支承件時(shí)，合理設(shè)計(jì)零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀。 2） 提高連接表面接觸剛度167。提高機(jī)床部件中零件接合表面的接觸質(zhì)量167。給機(jī)床部件預(yù)加載荷 167。提高工件定位基準(zhǔn)的精度和降低表面粗糙度值。3） 采用輔助支承 （中心架，跟刀架，鏜桿支承等）提高工藝系統(tǒng)剛度、提高工藝系統(tǒng)剛度624） 采用合理裝夾和加工方式支座零件不同安裝方法減小載荷及其變化、減小載荷及其變化63六、工件殘余應(yīng)力引起的變形六、工件殘余應(yīng)力引起的變形內(nèi)應(yīng)力、內(nèi)應(yīng)力216。定義： 外部作用力去除后工件內(nèi)存留的應(yīng)力216。特點(diǎn)： 具有內(nèi)應(yīng)力的零件處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，它內(nèi)部的組織有強(qiáng)烈的傾向要恢復(fù)到一個(gè)穩(wěn)定的沒有應(yīng)力的狀態(tài)，即使在常溫下，零件也會(huì)不斷的緩慢地進(jìn)行這種變化，直到殘余應(yīng)力安全松弛為主，在這一過程中，零件將會(huì)翹曲變形，原有的加工精度會(huì)逐漸喪失。64毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力216。原因： 在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程中，由于各部分冷熱收縮不均勻，以及金相組織的體積變化，使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)大的殘余應(yīng)力 。216。例 1： 下圖表示一個(gè)內(nèi)外壁厚相差較大的鑄件，澆注后，冷卻過程如下： 壁 A、 C較薄，散熱容易，冷卻快。壁 B冷卻慢，當(dāng) A、 C從塑性狀態(tài)冷卻到彈性狀態(tài)時(shí)， B還處于塑性狀態(tài)，這時(shí) A、 C收縮時(shí) B不起阻擋變形的作用，鑄件內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。65 當(dāng) B冷卻到彈性狀態(tài)時(shí)， A、 C的溫度已經(jīng)降低很多，收縮速度很慢，但 B收縮快，所以 受 到 A、 C的阻礙，壁 B受拉應(yīng)力， A、 C受壓應(yīng)力，以保持平衡。 在 C上開一小口， C上壓應(yīng)力消失，在 A、 B內(nèi)應(yīng)力作用力，內(nèi)應(yīng)力重新分布，達(dá)到平衡，工件翹曲。66216。例 2： 機(jī)床床身鑄件，為提高導(dǎo)軌面的耐磨性， 采用局部激冷的工藝使他冷卻更快一些，這樣可以獲得高的硬度，但鑄件內(nèi)應(yīng)力更大，導(dǎo)軌表面 經(jīng)粗加工 刨去一層，引起內(nèi)應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生彎曲變形， 新平衡過程需較長時(shí)間，導(dǎo)軌精加工后除去大部分變形，但內(nèi)部還在變化，合格的導(dǎo)軌面喪失原有的精度。67 切削加工帶來的殘余應(yīng)力減小殘余應(yīng)力措施、減小殘余應(yīng)力措施v設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu)，提高零件剛性，使壁厚均勻。v合理安排工藝過程粗、精加工分開v時(shí)效處理68167。 加工中的熱現(xiàn)象：、加工中的熱現(xiàn)象：v 一上班，空轉(zhuǎn)機(jī)床v 坐標(biāo)鏜床在恒溫室內(nèi)v 磨床身導(dǎo)軌，走兩刀休息一下v 冬天加工時(shí)，尺寸合格，夏天就裝不進(jìn)去。 一、概述一、概述工藝系統(tǒng)的變形、工藝系統(tǒng)的變形 v熱變形： 機(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)會(huì)受到各種熱的影響而產(chǎn)生溫度變形，稱為熱變形。這種變形將破壞刀具與工件的正確幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，造成工件的誤差。69工藝系統(tǒng)熱源、工藝系統(tǒng)熱源v切削熱： 切削時(shí)所作的功幾乎全部轉(zhuǎn)變成熱，其熱量以傳導(dǎo)的形式傳遞，對刀具和工件影響較大。v摩擦熱： 機(jī)械零件的摩擦軸承、導(dǎo)軌的摩擦而產(chǎn)生的熱，液壓傳功、電氣傳功等，都是熱源，對機(jī)床影響較大，以傳導(dǎo)形式傳遞。v其它熱： 指工藝系統(tǒng)外部的，以對系統(tǒng)傳熱為主的環(huán)境溫度和各種輻射熱。 70v各種熱對加工精度的影響 切削熱：167。 車削時(shí)，切屑帶走熱量可達(dá) 50%——80% ，傳給工件約30%，傳給刀具約 5%。167。 銑削、刨削加工，傳給工件 30%167。 鉆削和臥鏜，切屑留在孔中，傳給工件大于 50%167。磨削時(shí)，切屑帶走熱量 4%，傳導(dǎo)工件 84%，工件表面溫度高工藝系統(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71摩擦熱： 使工藝系統(tǒng)局部發(fā)熱，引起局部溫升和變形，破壞系統(tǒng)原有的幾何精度。外部熱源： 大型工件晝夜加工，由于溫差引起工藝系統(tǒng)的熱變形不一樣，照明光、散熱器、日光等也會(huì)引起機(jī)床的局部溫度和變形。72v溫度場 —— 工藝系統(tǒng)各部分溫度分布v溫 度場與熱平衡研究 —— 目前以實(shí)驗(yàn)研究為主v熱平衡 —— 工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，溫度逐漸升高，同時(shí)它們也通過各種傳熱方式向周圍散熱，當(dāng)工件、刀具和機(jī)床的溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)散發(fā)的熱量和熱源傳刀的熱量趨于相等，這時(shí)工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。在熱平衡狀態(tài)下，工藝系統(tǒng)的各部分的溫度保持在一相對固定的數(shù)值上，各部分的熱變形也相應(yīng)趨于穩(wěn)定溫度場與工藝系統(tǒng)熱平衡、溫度場與工藝系統(tǒng)熱平衡73二、工件熱變形對加工精度的影響二、工件熱變形對加工精度的影響熱源 ： 切削熱工件均勻受熱 216。應(yīng)用條件： 形狀簡單的軸類，套類，盤類等零件的內(nèi)外圓加工時(shí)，切削熱較均勻的傳入工件，若不考慮溫升后的散熱，其溫度給工件全長和圓周的分布比較均勻，可近似看作均勻受熱。216。熱變形的大小長度：長度：直徑：直徑：◆◆ 圓柱類工件熱變形74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。216。應(yīng)用車削較長的軸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生圓度誤差，加工精度較高的軸類零件時(shí)，采用彈性或液壓尾頂尖。75例：長例：長 400mm絲杠，加工過程溫升絲杠，加工過程溫升 1℃℃ ，熱伸長量為：，熱伸長量為：5級(jí)絲杠累積誤差全長 ≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性工件不均勻受熱216。應(yīng)用條件： 銑、刨、磨平面時(shí)，工件單面受熱作用，上下表面間的溫差，將導(dǎo)致工件向上拱起，加工時(shí)，中間凸起被切去，冷卻后工件下凹。216。熱變形的大小76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。平面加工熱變形Δxφ/ 4φLS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。77例 ： 高 600mm，長 2023mm的床身，若上表面溫升為3℃ ，則變形量為：此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求216。解決措施 切削液充分冷卻 高速切削、使傳入工件熱量減少 在精加工前充分冷卻 刀具不要過分磨鈍 在夾緊狀態(tài)下，有伸縮的自由78三三 、機(jī)床熱變形對加工精度影響、機(jī)床熱變形對加工精度影響熱源：、熱源： 內(nèi)外熱源有影響（其中摩擦熱影響很大），且由于各部件的熱源不同，分布不均勻，以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因此不僅各部件的溫升不同，而且同一部件不同位置的溫升也不相同。使機(jī)床各部件之間的相互位置發(fā)生變化，破壞了機(jī)床原有的幾何精度而造成加工誤差。機(jī)床的熱平衡狀態(tài)：、機(jī)床的熱平衡狀態(tài)： 機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，各部件傳入的熱量和散失的熱量基本相等，即達(dá)到熱平衡狀態(tài)，變形趨于穩(wěn)定。在機(jī)床達(dá)到熱平衡之前，機(jī)床幾何精度變化不定，對加工精度的影響也變化不定。79機(jī)床地溫升：、機(jī)床地溫升： 機(jī)床各部件由于體積較大，熱量大，因此其溫升一般不大。 車床主軸箱 〈 60 ℃ 磨床 〈 15—25 ℃ 車床床身與