机械加工精度课件.ppt

《机械加工精度课件.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、机械加工精度及表面质量教师：孙敏开封大学机电工程学院§4工艺系统热变形引起的加工误差§5工件残余应力引起的加工误差§6提高加工精度的工艺措施§7加工误差的综合分析第四节、工艺系统热变形引起的加工误差（一）概述工艺系统在各种热源作用下，会产生相应的热变形，从而破坏工件与刀具间正确的相对位置，造成加工误差。据统计，由于热变形引起的加工误差约占总加工误差的40%~70%。工艺系统的热变形不仅严重地影响加工精度，而且还影响加工效率的提高。实现数控加工后，加工误差不能再由人工进行补偿，全靠机床自动控制，因此热变形的影响就显得特别重要。工艺系统热变形

2、的问题已成为机械加工技术发展的一个重大研究课题。1.工艺系统的热源电机、轴承、齿轮、油泵等工件、刀具、切屑、切削液气温、室温变化、热、冷风等热源切削热摩擦热外部热源内部热源环境温度热辐射日光、照明、暖气、体温等2.工艺系统的热平衡工艺系统受各种热源的影响，其温度会逐渐升高。同时，它们也通过各种传热方式向周围散发热量。热平衡当单位时间内传入和散发的热量相等时，工艺系统达到了热平衡状态。而工艺系统的热变形也就达到某种程度的稳定。不稳态温度场温度场稳态温度场热平衡物体中各点的温度分布称为温度场,T=f(x,y,z,t)当物体未达热平衡时，各点温

3、度不仅是坐标位置的函数，也是时间的函数。这种温度场称为不稳态温度场物体达到热平衡后，各点温度将不再随时间而变化，只是其坐标位置的函数。这种温度场称为稳态温度场机床在开始工作的一段时间内，其温度场处于不稳定状态，其精度也是很不稳定的，工作一定时间后，温度才逐渐趋于稳定，其精度也比较稳定。因此，精密加工应在热平衡状态下进行。在生产中，必须注意:（二）机床热变形对加工精度的影响机床热变形会使机床的静态几何精度发生变化而影响加工精度，其中主轴部件、床身、导轨、立柱、工作台等部件的热变形，对加工精度影响最大。各类机床其结构、工作条件及热源形式均不相

4、同，因此机床各部件的温升和热变形情况是不一样的。1.车、铣、钻、镗类机床主轴箱中的齿轮、轴承摩擦发热、润滑油发热。（图）图车床的热变形结果：如图所示为车床空运转时，主轴的温升和位移的测量结果。主轴在水平方向的位移仅10μm垂直方向的位移却高达180～200μm。3.大型机床如导轨磨床、外圆磨床、龙门铣床等的长床身部件表面温度比床身底面温度高形成温差床身产生弯曲变形。4.几种机床的热变形趋势平面磨床车床铣床双端面磨床2.龙门刨床、牛头刨床、立式车床类机床导轨副的摩擦热3.各种磨床砂轮主轴轴承的发热和液压系统的发热（图例）（图例）牛头刨床滑枕

5、热变形及结构改进示意图a)原滑枕截面图b)原滑枕热变形示意图c)滑枕热对称结构外园磨床的热变形示意图1－床身2－导轨3－工件4－砂轮5－砂轮架6－螺母（三）工件热变形对加工精度的影响1.工件均匀受热对于一些形状简单、对称的零件，如轴、套筒等，加工时（如车削、磨削）切削热能较均匀地传入工件，工件热变形量可按下式估算：△L=αL△t式中α——工件材料的热膨胀系数，单位为1/℃；L——工件在热变形方向的尺寸，单位为mm；△t——工件温升，单位为℃。实例在精密丝杆加工中，工件的热伸长会产生螺距的累积误差。在较长的轴类零件加工中，将出现锥度误差。例

6、如：在磨削400mm长的丝杠螺纹时，每磨一次温度升高1℃，则被磨丝杠将伸长△L=1.17×10-5×400×1mm=0.0047mm而5级丝杠的螺距累积误差在400mm长度上不允许超过5μm左右。因此，热变形对工件加工精度影响很大。2.工件不均匀受热在刨削、铣削、磨削加工平面时，工件单面受热，上下平面间产生温差，导致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完毕冷却后，加工表面就产生了中凹，造成了几何形状误差。工件凸起量f可按图例所示图形进行估算。由于中心角φ很小，其中性层的长度可近似认为等于原长L，则f=L/2tan(φ/4）≈Lφ/8且（

7、R+H）φ-Rφ=αΔtLφ=αΔtL/H所以f≈αΔtL2/8H图例薄板磨削时的弯曲变形（四）刀具热变形对加工精度的影响刀具热变形主要是由切削热引起的。切削加工时虽然大部分切削热被切屑带走，传入刀具的热量并不多，但由于刀具体积小，热容量小，导致刀具切削部分的温升急剧升高，刀具热变形对加工精度的影响比较显著。图示为车削时车刀的热变形与切削时间的关系曲线。曲线A——车刀连续工作时的热伸长曲线；曲线B——切削停止后，车刀温度下降曲线；曲线C——传动作间断切削的热变形切削。车外圆时，车刀热变形会使工件产生圆柱度误差（喇叭口）。加工内孔又如何？图

8、车刀热变形曲线τ1—刀具加热至热平衡时间τ2—刀具加热至热平衡时间τ0—刀具间断切削至热平衡时间（五）减少工艺系统热变形的主要途径1．减少发热和隔离热源分离热源、采用隔热措施，改善摩擦条件，减