加工精度所需了解的七大知識(shí)點(diǎn)

四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差 

1、基本概念
    機(jī)械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動(dòng)力等的作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對(duì)位置，使工件的加工精度下降。如右圖a示，車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件在切削力的作用下會(huì)發(fā)生變形，使加工出的軸出現(xiàn)中間粗兩頭細(xì)的情況。
     2、工件剛度
    工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來(lái)說(shuō)比較低，在切削力的作用下，工件由于剛度不足而引起的變形對(duì)加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。
    3、刀具剛度
    外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計(jì)。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對(duì)孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。
    4、機(jī)床部件剛度
    （1）機(jī)床部件剛度
    機(jī)床部件由許多零件組成，機(jī)床部件剛度迄今尚無(wú)合適的簡(jiǎn)易計(jì)算方法，目前主要還是用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定機(jī)床部件剛度。分析實(shí)驗(yàn)曲線可知，機(jī)床部件剛度具有以下特點(diǎn)：
    ①變形與載荷不成線性關(guān)系；
    ②加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接觸變形功；

③第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點(diǎn)，這說(shuō)明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點(diǎn)才和卸載曲線終點(diǎn)重合，殘余變形才逐漸減小到零；
    機(jī)床部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)比我們按實(shí)體估算的要小。
    （2）影響機(jī)床部件剛度的因素
    ①結(jié)合面接觸變形的影響
    ②摩擦力的影響
    ③低剛度零件的影響
    ④間隙的影響
    5、工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響
    在機(jī)械加工過(guò)程中，機(jī)床、夾具、刀具和工件在切削力作用下，都將分別產(chǎn)生變形y機(jī)、y夾、y刀、y工，致使刀具和被加工表面的相對(duì)位置發(fā)生變化，使工件產(chǎn)生加工誤差。工藝系統(tǒng)剛度的倒數(shù)等于其各組成部分剛度的倒數(shù)和。
工藝系統(tǒng)剛度對(duì)加工精度的影響主要有以下幾種情況：
    （1）由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差
    （2）由于切削力變化引起的誤差
    加工過(guò)程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。
    尺寸誤差(包括尺寸分散)和形狀誤差都存在復(fù)映現(xiàn)象。如果我們知道了某加工工序的復(fù)映系數(shù)，就可以通過(guò)測(cè)量毛坯的誤差值來(lái)估算加工后工件的誤差值。
    （3）由于夾緊變形引起的誤差
    工件在裝夾過(guò)程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點(diǎn)選擇不當(dāng)，將引起工件變形，造成相應(yīng)的加工誤差。
    （4）其它作用力的影響
    6、減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑
    由前面對(duì)工藝系統(tǒng)剛度的論述可知，若要減少工藝系統(tǒng)變形，就應(yīng)提高工藝系統(tǒng)剛度，減少切削力并壓縮它們的變動(dòng)幅值。
    （1）提高工藝系統(tǒng)剛度：
    ①提高工件和刀具的剛度；
    ②提高機(jī)床剛度；
    ③采用合理的裝夾方式和加工方式。
    （2）減小切削力及其變化
    合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對(duì)工件材料進(jìn)行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。

五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

    工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時(shí)可占工件總誤差的40%～70%。機(jī)床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會(huì)逐漸升高，同時(shí)它們也通過(guò)各種傳熱方式向周圍的物質(zhì)和空間散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間傳入的熱量與其散出的熱量相等時(shí)，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。
    1、減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑
    （1）減少發(fā)熱和隔熱
    （2）改善散熱條件
    （3）均衡溫度場(chǎng)
    （4）改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)
    （5）加快溫度場(chǎng)的平衡
    （6）控制環(huán)境溫度

六、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差

    1、基本概念
    沒(méi)有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力，稱為內(nèi)應(yīng)力。
    工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會(huì)使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。
    2、內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生
    （1）熱加工中內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生
    在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因，使工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。為了克服內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起的變形，特別是對(duì)大型和精度要求高的零件，一般在鑄件粗加工后安排進(jìn)行時(shí)效處理，然后再作精加工。
    （2）冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力
    絲杠一類的細(xì)長(zhǎng)軸經(jīng)過(guò)車削以后，棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，產(chǎn)生彎曲。

    3、減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑
    ①改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)零件時(shí)，盡量做到壁厚均勻，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
    ②增設(shè)消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序
    ③合理安排工藝過(guò)程——粗加工和精加工宜分階段進(jìn)行，使工件在粗加工后有一定的時(shí)間來(lái)松弛內(nèi)應(yīng)力。

七、提高加工精度的途徑

    1、減小原始誤差
    2、轉(zhuǎn)移原始誤差
    3、均分原始誤差
    4、均化原始誤差
    5、誤差補(bǔ)償

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