机械制造技术31.ppt

4.1.4 工艺系统受力变形引起误差 1、基本概念 工艺系统的变形现象 机械加工中，工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、惯性力和重力等的作用下，将产生相应变形, 使工件产生加工误差。 工艺系统整体抵抗其变形的能力称为工艺系统刚度。其大小为： 径向切削分力Fy与工艺系统在该方向上的变形y的比值，即： = 工艺系统的刚度是由组成工艺系统各部件的刚度决定的。工艺系统的总变形量为： 各环节的刚度： 代入上式，可得： 由此可知，工艺系统的刚度的倒数等于系统各环节刚度的倒数之和。工艺系统的刚度主要取决于薄弱环节的刚度。 . 工艺系统的刚度 ①工艺系统的刚度的测试 机床结构复杂，组成的零部件多，各零部件之间有不同的联接和运动方式，因而机床部件的刚度问题就比较复杂。它的计算至今还没有合适的方法，需要通过实验来测定。 下图为单向加载时车床刚度测定示意图。主轴部件、尾座及刀架的变形可分别从千分表2、3和6读出。 这种方法测得的y方向位移是径向力Fy作用下引起的变形。 车床刀架刚度测量 车床刀架刚度测量 上右图是某车床刀架部件的刚度实测曲线。实验中进行了三次加载—卸载循环，由图可以看出，机床部件的刚度曲线有以下特点： ①连接表面间的接触变形（接触刚度） ②薄弱零件本身的影响（如燕尾导轨的塞条） ③接合面间的间隙 ④接合面间摩擦力的影响 ①支承刚度不足引起的加工误差 例如：用双顶尖支承短圆柱形工件，当左顶尖与主轴锥 孔之间由于不干净而造成支承刚度不足，右顶尖由于套筒 有间隙也会造成支承刚度不足，车削时，由于顶尖带动工 件让刀而产生加工误差。误差形状如下图所示： ②毛坯加工余量不均产生的加工误差 ③夹紧变形对加工精度的影响 工件刚性差（薄件、圆环）装夹不当会产生受力变形 在铸造、锻造、焊接及热处理过程中，由于工件各部分冷却收缩不均匀以及金相组织转变时的体积变化，在毛坯内部就会产生残余应力。 的主轴轴承发热严重，将使砂轮架主轴轴线以螺母为支点向工件方向趋近 4.1.6 内应力重新分布引起的误差 （1）工件内应力引起的变形 * * 4.1.3 调整误差 1．试切法调整 （1）度量误差 量具本身的误差和使用条件下的误差在无形中扩大了加工误差 （2）加工余量的影响 在切削加工中，切削刃所能切掉的最小切屑厚度是有一定限 度的 (3) 微进给误差 在试切最后一刀时，总是要调整一下车刀(或砂轮)的径向进给量。这时常会出现进给机构的“爬行”现象，结果刀具的实际径向移动比手轮上转动的刻度数要偏大或偏小些，以致难于控制尺寸的精度，造成了加工误差。 2．按定程机构调整 在大批大量生产中广泛应用行程挡块、靠模、凸轮等机构保证加工精度。这些机构的制造精度和调整，成了影响误差的主要因素。 3. 按样件或样板调整 在大批大量生产中用多刀加工时，常用专门样件来调整切削刃间的相对位置。样板本身的误差和对刀误差就成了调整误差的主要因素。 ? 由此看来，为了保证和提高工件的加工精度，就必须深入研究并控制以至消除工艺系统及其有关组成部分的变形。 2、工艺系统刚度 （1）零件刚度 若零件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，其变形对加工精度影响比较大，最大变形量按材料力学公式估算。 长轴两顶尖装夹按简支梁计算； 三爪卡盘装夹按悬臂梁计算。 （2）刀具刚度 外圆刀具在加工表面法线方向上的刚度很大，变形可忽略； 镗小孔刀杆刚度很差，变形对加工精度影响很大，刀杆变形按材料力学公式估算。 （3）机床部件刚度 机床结构形状复杂，刚度计算主要通过实验方法来测定。 图 ： 单向静载测定车床刚度 1－心轴 2、3、6－千分表 4－测力环 5－螺旋加力器 图： 车床刀架部件的刚度曲线 Ⅰ－一次加载 Ⅱ－二次加载 Ⅲ－三次加载 ① 机床部件刚度的特点 1） 径向力Fy与刀架变形y不是线性关系。 2） 加载曲线与卸载曲线不重合。 3） 加载曲线与卸载曲线不封闭（卸载后 由于存在残余变形，曲线回不到原点）。 4）部件的实际刚度远比按实体结构的估计值小。 ② 影响机床部件刚度的因素 ①连接表面间的接触变形（接触刚度） ②薄弱零件本身的影响（如燕尾导轨的塞条） ③接合面间的间隙 间隙的影响机床部件在受力作用时，首先消除零件间在受力作用方向上的间隙，这会使机床部件产生相应的位移。