【正文】 不僅是由于工作臺運(yùn)動時(shí)導(dǎo)軌摩擦發(fā)熱所知，環(huán)境溫度的影響也很大。82216。溫升與變形曲線 車床主軸發(fā)熱使主軸箱在垂直面向內(nèi)和水平向內(nèi)發(fā)生偏移和傾斜。/μm20406080溫升3 1 車床受熱變形形態(tài) 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 車、銑 、鉆、鏜類機(jī)床： 主軸箱中的齒輪，軸承磨擦發(fā)熱，潤滑油發(fā)熱是主要熱源，使主軸箱及與之相連部分如床身或立柱的溫度升高而產(chǎn)生較的變形。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。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。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。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?！?工件材料線膨脹系數(shù)；—— 工件原有長度和厚度； 變形撓度；ΔX216。5級絲杠累積誤差全長 ≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性工件不均勻受熱216。75216?！痢?工件原有長度和直徑；L， D——ΔL， 圓柱類工件熱變形74式中 熱變形的大小長度：長度：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。溫度場 —— 工藝系統(tǒng)各部分溫度分布v溫 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、日光等也會引起機(jī)床的局部溫度和變形。 鉆削和臥鏜，切屑留在孔中，傳給工件大于 50%167。167。 70v各種熱對加工精度的影響 切削熱：167。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。這種變形將破壞刀具與工件的正確幾何關(guān)系和運(yùn)動關(guān)系，造成工件的誤差。 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。合理安排工藝過程粗、精加工分開v設(shè)計(jì)合理零件結(jié)構(gòu)，提高零件剛性，使壁厚均勻。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。 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。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)部不會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。216。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。定義： 外部作用力去除后工件內(nèi)存留的應(yīng)力216。提高工件定位基準(zhǔn)的精度和降低表面粗糙度值。給機(jī)床部件預(yù)加載荷 2） 提高連接表面接觸剛度167。 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)：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。 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車床刀架變形曲線Δy（ μm）10 20 30 40 500123F（KN）60v 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。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◆◆ 54夾緊力、重力、傳動力和慣性力引起的加工誤差、夾緊力、重力、傳動力和慣性力引起的加工誤差◆◆ Fy——工件受到的切削力 x——I———— 工件變形；工件為簡支梁時(shí) ：當(dāng) x=0或 x=L時(shí)， yg=0，變形最小當(dāng) x=L/2時(shí)，變形最大，工件變形引起的加工誤差216。42機(jī)床總的變形量： 根據(jù)剛度定義， Ktj， Kwz， Kdj分別為頭架、尾座和刀架的剛度，則：43其中： 由上式看出， 隨著切削力作用點(diǎn)的變化，工藝系統(tǒng)的變形是變化的， 這是由于工藝系統(tǒng)的剛度隨著切削力作用點(diǎn)變化而變化44當(dāng) x=0時(shí)，當(dāng) x=L時(shí)，當(dāng) x=L/2時(shí)，當(dāng) 時(shí)，45 徑向切削力為 Fy，由 Fy引起的頭架和尾座處的受力為 FA和 FB，刀架受力為 Fy。401）） Fy/kgyd=kdkjj、刀具剛度 kd和工件剛度 kg分別為： kjc =Fy/ 工件剛度。kg—— 夾具剛度；kjjkjc ——k ——（ 1）39工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算、工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算yjc +工藝系統(tǒng)在某處的法向 總變形是各個(gè)組成環(huán)節(jié)在同一處的法向變形的迭加?！?刀具的受力變形；yd—— 機(jī)床的受力變形； 工藝系統(tǒng)總變形；無進(jìn)給磨削38二、工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算二、工藝系統(tǒng)剛度的計(jì)算 式中 37舉例216。 若工藝系統(tǒng)剛度很大，盡管切削力等外力作用，也能使系統(tǒng)位移減少到最低限度。對加工精度影響越大。216。因此計(jì)算時(shí)必須考慮此方向上的切削力和位移。 36216。 2）系統(tǒng)中各元件因其 接觸處的 間隙還會產(chǎn)生位移 、 3）工藝系統(tǒng)總位移 彈性變形 +位移 =總位移 4）決定因素： 外力的大小和彈性系統(tǒng)抵抗外力及其變形的能力353． 剛度 ： 物體抵抗欲使其變形的外力的能力 4． 工藝系統(tǒng)剛度 ： 指工藝系統(tǒng)抵抗其變形的外力的能力 。3 － 3 工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)的受力變形對加工精度的影響 一、基本概念一、基本概念 1．彈性系統(tǒng)： 切削加工時(shí)，由機(jī)床、刀具、夾具、工件組成的工藝系統(tǒng)是彈性系統(tǒng)。通常要求定位誤差和夾具制造誤差不大于工件相應(yīng)公差的1/3。與夾具有關(guān)的影響位置誤差因素包括、與夾具有關(guān)的影響位置誤差因素包括216。φ6F7φ10 F7k6φ20H 7 g 6YZ鉆孔的夾具誤差對加工精度的影響夾具誤差對加工位置精度影響最大。采用采用 校正裝置校正裝置 對傳動誤差進(jìn)行補(bǔ)償對傳動誤差進(jìn)行補(bǔ)償末端元件轉(zhuǎn)角誤差 傳動比小，尤其是傳動鏈末端傳動副的傳動比小，因傳動比小，尤其是傳動鏈末端傳動副的傳動比小，因此此 采用降速傳動采用降速傳動 保證傳動精度的重要原則保證傳動精度的重要原則216。 當(dāng)傳動鏈中各傳動元件如齒輪、蝸輪、蝸桿、絲桿、螺母等有制造誤差，裝配誤差和磨損時(shí)，就會破壞正確的運(yùn)動關(guān)系，是被加工工件產(chǎn)生誤差。例 . 用 滾齒 機(jī)加工直齒輪時(shí)，要求滾刀和工件之間具有嚴(yán)格的運(yùn)動關(guān)系。 采用前后導(dǎo)向套 的鏜模。 如 采用兩固定頂尖支承 磨削外圓柱面。2） 對滾動軸承進(jìn)行預(yù)緊，消除間隙 對滾動軸承適當(dāng)預(yù)緊以消除間隙，甚至產(chǎn)生微量過盈．由于軸承內(nèi)外圈和滾動體彈性變形的相互制約，既增加了軸承剛度，又對軸承內(nèi)外圈滾道和滾動體的誤差起均化作用，因而可提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。27提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施、提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施1） 提高主軸部件的制造精度 首先應(yīng)提高軸承的回轉(zhuǎn)精度．其次是提高箱體支承孔、主軸軸頸和與軸承相配合有關(guān)表而的加工精度。 機(jī)床工作時(shí)，主軸系統(tǒng)的溫度將升高，使主軸軸向膨脹和徑向位移。264）主軸轉(zhuǎn)速的影響 由于主軸部件質(zhì)量不平衡、機(jī)床各種隨機(jī)振動以及回轉(zhuǎn)軸線的不穩(wěn)定隨主軸轉(zhuǎn)速增加而增加，使主軸在某個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)精度較高，超過這個(gè)范圍時(shí)，誤差就較大。與軸承圈端面配合的零件如軸肩、過渡套、袖承端蓋、螺母等的有關(guān)端面，如果有平面度誤差或與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直，會使軸承圈滾道傾斜，造成主軸回轉(zhuǎn)軸線的徑向、軸向漂移。1）軸承誤差的影響253）與軸承配合的零件誤差的影響2）軸承間隙的影響 軸承間隙對回轉(zhuǎn)精度也有影響，如軸承間隙過大，會使主軸工作時(shí)油膜厚度增大．油膜承載能力降低，當(dāng)工作條件 (載荷、轉(zhuǎn)速等 )變化時(shí)，油楔厚度變化較大，主軸軸線漂移量增大。 因此因此 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的，影響主軸回轉(zhuǎn)精度的，主要是軸承處主軸軸頸的圓度，軸主要是軸承處主軸軸頸的圓度，軸承孔的圓度影響不大。———— 切削力的切削力的方向大體不變，主軸軸頸以不同的方向大體不變，主軸軸頸以不同的部位與軸承內(nèi)孔的某一固定部位相部位與軸承內(nèi)孔的某一固定部位相接觸。軸承孔不圓引起鏜床主軸徑向跳動216。 圖 2 切削力切削力隨主軸回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，主軸徑總是隨主軸回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，主軸徑總是以固定部位與軸承孔內(nèi)表面的不以固定部位與軸承孔內(nèi)表面的不同部位接觸，同部位接觸， 因此因此 軸承孔的圓度軸承孔的圓度對主軸回轉(zhuǎn)精度影響最大，軸頸對主軸回轉(zhuǎn)精度影響最大，軸頸圓度影響不大。鏜床類鏜床類 機(jī)床機(jī)床 （圖（圖 2）） ——軸徑不圓引起車床主軸徑向跳動★★ 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素圖 1幾何軸線幾何軸線 在某一平面內(nèi)在某一平面內(nèi) 作角度擺動作角度擺動 若頻率和主軸回轉(zhuǎn)頻率一致，沿與平均回轉(zhuǎn)軸線垂直的若頻率和主軸回轉(zhuǎn)頻率一致，沿與平均回轉(zhuǎn)軸線垂直的