机械制造工艺及夹具设计电子课件ppt 徐勇 吴百中模块3 机械加工精度 项目4 .ppt

《机械制造工艺及夹具设计电子课件ppt 徐勇 吴百中模块3 机械加工精度 项目4 .ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、模块三机械加工精度主要内容项目1机械加工精度概述项目2工艺系统的几何误差项目3工艺系统的受力变形项目4工艺系统的热变形和内应力项目5加工误差的统计分析项目6保证和提高加工精度的措施项目4工艺系统的热变形和内应力4.1工艺系统的热源1）切削热切削热是加工中最主要的热源，它对工件加工精度的影响最直接。2）摩擦热摩擦热在工艺系统中是局部发热，会引起局部温升和变形，是机床热变形的主要热源。3）外部热源外部热源的热辐射及环境温度的变化对机床热变形的影响，有时也是不可忽视的。在精密加工和大件加工中，工艺系统热变形引起的加工误差占总误差的约

2、40～70%。温度场——工艺系统各部分温度分布热平衡——单位时间内，系统传入的热量与传出的热量相等，系统各部分温度保持在相对稳定的数值上温度场与热平衡研究——目前以实验研究为主工艺系统热源内部热源外部热源切削热摩擦热环境热源辐射热工艺系统热源温度场与工艺系统热平衡项目4工艺系统的热变形和内应力4.2工艺系统热变形对加工精度的影响1）工件热变形对加工精度的影响（1）工件均匀受热车削或磨削轴类零件外圆时，可认为是均匀受热的情况。（2）工件不均匀受热磨削薄片类工件的表面就属于不均匀受热的情况。◆圆柱类工件热变形5级丝杠累积误差全长≤

3、5μm，可见热变形的严重性式中ΔL，ΔD——长度和直径热变形量；L，D——工件原有长度和直径；α——工件材料线膨胀系数；Δt——温升。长度：直径：例：长400mm丝杠，加工过程温升1℃，热伸长量为：式中ΔX——变形挠度；L，S——工件原有长度和厚度；α——工件材料线膨胀系数；Δt——温升。◆板类工件单面加工时的热变形平面加工热变形ΔXφ/4φLS此值已大于精密导轨平直度要求结果：加工时上表面升温，工件向上拱起，磨削时将中凸部分磨平，冷却后工件下凹。例：高600mm，长2000mm的床身，若上表面温升为3℃，则变形量为：项目4工

4、艺系统的热变形和内应力4.2工艺系统热变形对加工精度的影响2）刀具的热变形对加工精度的影响刀具热变形的热源主要是切削热；连续切削时，刀具的热变形在切削开始阶段增加很快，随后变得较缓慢；间断切削时，由于刀具有短暂的冷却时间，其热变形曲线具有热胀冷缩双重特性；切削停止后，刀具温度立即下降，开始冷却很快，以后逐渐减慢。体积小，热容量小，达到热平衡时间较短温升高，变形不容忽视（达0.03～0.05mm）◆变形曲线式中ξ——热伸长量；ξmax——达到热平衡热伸长量；τ——切削时间；τc——时间常数（常取3～4分钟）。τ(min)车刀热变

5、形曲线连续切削升温曲线冷却曲线间断切削升温曲线ξ（μm）ξmaxτb0τc0.63ξmax刀具热变形项目4工艺系统的热变形和内应力4.2工艺系统热变形对加工精度的影响3）机床的热变形对加工精度的影响机床热变形的热源主要是摩擦热、传动热和外界热源传入的热量；形成不均匀的温度场，使机床各部件之间的相互位置发生变化，破坏了机床原有的几何精度而造成加工误差；不同类型的机床，其主要热源各不相同，热变形对加工精度的影响也不相同。体积大，热容量大，温升不高，达到热平衡时间长结构复杂，温度场和变形不均匀，对加工精度影响显著运转时间/h0123

6、450150100200位移/μm20406080温升/℃ΔYΔX前轴承温升车床受热变形a）车床受热变形形态b）温升与变形曲线机床热变形特点车床热变形立铣（图a）立式铣床、外圆磨床、导轨磨床受热变形a）铣床受热变形形态b）外圆磨床受热变形形态c）导轨磨床受热变形形态外圆磨（图b）导轨磨（图c）其他机床热变形例1：磨床油箱置于床身内，其发热使导轨中凹解决：导轨下加回油槽平面磨床补偿油沟例2：立式平面磨床立柱前壁温度高，产生后倾。解决：采用热空气加热立柱后壁。均衡立柱前后壁温度场减少切削热和磨削热，粗、精加工分开。充分冷却和强制冷

7、却。隔离热源。减少热源发热和隔离热源均衡温度场图b支承距影响热变形L1L2热对称结构热补偿结构（图a，主轴热补偿）图a双端面磨床主轴热补偿1—主轴2—壳体3—过渡套筒热伸长方向合理选择装配基准（图b）高速空运转人为加热恒温人体隔离采用合理结构加速达到热平衡控制环境温度项目4工艺系统的热变形和内应力4.3工艺系统内应力对加工精度的影响1）内应力的概念内应力也叫残余应力，是指在没有外加载荷或去除外加载荷后，工件内部仍存在的应力。具有内应力的零件处于一种不稳定的状态，它的内部组织有强烈的要恢复到稳定的无应力状态的倾向。具有内应力的零

8、件，在外观上一般没有什么表现，只有当内应力超过材料的强度极限时，零件才会出现裂纹。当带有内应力的工件受到力或热的作用而失去原有的平衡时，内应力就将重新分布以达到新的平衡，并伴随有变形产生，使工件产生加工误差。项目4工艺系统的热变形和内应力4.3工艺系统内应力对加工精度的影响2