第三章 机械加工质量分析及控制课件.ppt

5. 切削载荷 6. 误差转移 ① 梁的变形 ② 镗模等 ① 刀具的几何参数 ② 毛坯精度及余量 （五）、工艺系统的热变形对加工精度的影响 工艺系统在各种热源作用下，会产生相应的热变形。 在热作用下，工件、刀具及机床的许多部分因温度的升高而产生复杂的变形，从而改变它们之间的相互位置关系，破坏工件和刀具之间相对运动的正确性，改变已调整好的加工尺寸，引起切削深度和切削力的改变，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。 工艺系统热变形的问题已成为机械加工技术发展的一个重大研究课题。 一、工艺系统的热源 热源 内部热源 外部热源 切削热 摩擦热和传动热 环境温度 热辐射 被加工材料切削层的弹性、塑性变形，前、后刀面与切屑、已加工表面的摩擦产生的热量。 日光、照明、暖气、体温等。 气温、室温变化、热、冷风等。 运动件的摩擦（齿轮、轴承、导轨等）产生的热量；液压传动及电机的温升等产生的热量。 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。工艺系统的热变形也就达到某种程度的稳定。 二、 机床热变形对加工精度的影响 机床热变形会影响加工精度，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同，因此机床各部件的热变形情况是不一样的。 1.磨床受热变形 外圆磨床：由于热变形会造成砂轮轴线与工件轴线的距离发生变化，且可能产生平行度误差。 平面磨床：立柱弯曲变形，造成砂轮主轴与工作台间的垂直度误差。 2.车床热变形 由于热变形会造成主轴箱在垂直面内和水平面内发生偏转和倾斜，且床身导轨向上凸起。 一般在垂直面内的热变形对加工精度的影响较小；而在水平面内的热变形对加工精度的影响较大。 三）、工件热变形 1.均匀受热 热膨胀 冷却后 f 2 .非均匀受热 热膨胀 冷却后 f 3. 单边受热（非均匀受热） 毛坯形状 加工上表面 加工完成、冷却后 四）、刀具热变形 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。 车削时车刀的热变形与切削时间的关系曲线 车刀连续工作时的热伸长曲线； 切削停止后，车刀温度下降曲线； 间断切削的车刀热伸长曲线。 车外圆时，车刀热变形会使工件产生圆柱度误差（倒喇叭口）。 五）、 工件残余应力引起的加工误差 什么是残余应力? 产生原因： 残余应力是由金属内部的相邻宏观或微观组织发生了不均匀的体积变化而产生的，促使这种变化的因素主要来自热加工或冷加工。 残余应力是指在没有外部载荷的情况下，存在于工件内部的应力，又称内应力。 1. 毛坯制造中产生的残余应力 （1）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（图a）。 （2）毛坯的结构越复杂，各部分壁厚越不均匀以及散热条件相差越大，毛坯内部产生的残余应力就越大。 （3）具有残余应力的毛坯，其内部应力暂时处于相对平衡状态，虽在短期内看不出有什么变化，但当加工时切去某些表面部分后，这种平衡就被打破，内应力重新分布，并建立一种新的平衡状态，工件明显地出现变形。 原因：在外力F的作用下，工件内部的应力重新分布。 影响：当外力F去除后，弹性变形本可完全恢复，但因塑性变形部分的阻止而恢复不了，使残余应力重新分布而达到平衡。 现象：在长棒料或细长零件弯曲的反方向施加外力F，以达到校直目的。 2. 冷校直引起的残余应力 措施：对精度要求较高的细长轴，不允许采用冷校直来减小弯曲变形，而采用加大毛坯余量，经过多次切削和时效处理来消除内应力，或采用热校直。 ▲径向跳动 若坐标起点为： 车削出的表面为近似真圆。 对于车削，主轴的误差运动为： ② 轴向跳动 无论是车削还是镗削，对圆柱面的加工精度没有影响。 车端面： 车螺纹： 将产生周期性螺距误差。 ③ 角度摆动 从各截面看：几何轴线作偏心运动。 无论车削还是镗削，都能获得正圆锥。 车削：圆柱； 镗削：椭圆柱。 当摆动频率与主轴回转频率相同 （3）影响主轴回转精度的因素 滑动轴承 ● 轴承误差 滚动轴承 滑动或滚动轴承滚道的圆度误差 车削 镗削 主轴轴颈有圆度误差 1.对车削的影响？ 2.对镗削的影