機械制造工程之機械加工精度

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1、圖11-7龍門銑橫梁變形【例】龍門銑橫梁圖11-8龍門銑橫梁變形轉(zhuǎn)移圖11-9龍門銑橫梁變形補償◆重力影響4.3.2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：變形補償學海無涯勤為徑◆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）易會引起強迫振動4.3.2工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響圖11-10傳動力對加工精度的影響zlRXYFpFcFcdFcdxφra）O′O″r0XYFpAFcdrcd=Fcd/kcOFcFc/kcFp/kcb）O學海無涯勤為徑圖11-11車床刀架變形曲線ΔX（μm）10203040500123F（KN

2、）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，反復加載卸載后殘余變形→0機床部件剛度比按實體估算值小許多，表明其變形受多種因素影響機床部件變形曲線4.3.3機床部件剛度及其影響因素學海無涯勤為徑合理設(shè)計零部件結(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11-13支座零件不同安裝方法圖11-12轉(zhuǎn)塔車床導向桿提高工藝系統(tǒng)剛度減小載荷及其變化采用合理裝夾和加工方式變形轉(zhuǎn)移、補償和校正學海無涯勤為徑第11章機械加工質(zhì)量分

3、析與控制11.4工藝系統(tǒng)熱變形及其對加工精度的影響學海無涯勤為徑4.4.1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——目前以實驗研究為主工藝系統(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)熱平衡學海無涯勤為徑體積大，熱容量大，溫升不高，達到熱平衡時間長結(jié)構(gòu)復雜，溫度場和變形不均勻，對加工精度影響顯著運轉(zhuǎn)時間/h012345

4、0150100200位移/μm20406080溫升/℃ΔYΔX前軸承溫升圖11-16車床受熱變形a）車床受熱變形形態(tài)b）溫升與變形曲線機床熱變形特點車床熱變形學海無涯勤為徑立銑（圖a）圖11-17立式銑床、外圓磨床、導軌磨床受熱變形a）銑床受熱變形形態(tài)b）外圓磨床受熱變形形態(tài)c）導軌磨床受熱變形形態(tài)外圓磨（圖b）導軌磨（圖c）其他機床熱變形學海無涯勤為徑體積小，熱容量小，達到熱平衡時間較短溫升高，變形不容忽視（達0.03～0.05mm）◆特點◆變形曲線（圖4-38）式中ξ——熱伸長量；ξmax——達到熱平衡熱伸長量；τ——切削時間；τc——時間常

5、數(shù)（熱伸長量為熱平衡熱伸長量約63%的時間，常取3～4分鐘）。τ(min)圖4-11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）ξmaxτb0τc0.63ξmax刀具熱變形學海無涯勤為徑◆圓柱類工件熱變形5級絲杠累積誤差全長≤5μm，可見熱變形的嚴重性式中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：直徑：例：長400mm絲杠，加工過程溫升1℃，熱伸長量為：工件熱變形學海無涯勤為徑式中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—

6、—溫升。◆板類工件單面加工時的熱變形圖11-19平面加工熱變形ΔXφ/4φLS此值已大于精密導軌平直度要求結(jié)果：加工時上表面升溫，工件向上拱起，磨削時將中凸部分磨平，冷卻后工件下凹。例：高600mm，長2000mm的床身，若上表面溫升為3℃，則變形量為：學海無涯勤為徑11.4.4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)熱使導軌中凹解決：導軌下加回油槽圖11-20平面磨床補償油溝例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4-41）。圖11-21均衡立柱前后壁溫度場減少切削熱和磨削熱，粗、精加工分

7、開。充分冷卻和強制冷卻。隔離熱源。減少熱源發(fā)熱和隔離熱源均衡溫度場學海無涯勤為徑圖11-23支承距影響熱變形L1L2熱對稱結(jié)構(gòu)熱補償結(jié)構(gòu)（圖4-42，主軸熱補償）圖11-22雙端面磨床主軸熱補償1—主軸2—殼體3—過渡套筒熱伸長方向合理選擇裝配基準高速空運轉(zhuǎn)人為加熱恒溫人體隔離采用合理結(jié)構(gòu)11.4.4減小熱變形對加工精度影響的措施加速達到熱平衡控制環(huán)境溫度學海無涯勤為徑第11章機械加工質(zhì)量分析與控制11.5加工誤差統(tǒng)計分析學海無涯勤為徑11.5.1加工誤差的性質(zhì)系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中，其大小和方向均不改變，或按一定規(guī)律變化的加工誤差?！舫Ｖ?/p>

8、系統(tǒng)誤差——其大小和方向均不改變。如機床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差，機床、夾具、量具的磨損等