工艺系统受力变形对加工精度的影响.pdf

《工艺系统受力变形对加工精度的影响.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工艺系统受力变形对加工精度的影响.pdf（18页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机械制造技术 工艺系统受力变形对加工精度的影响 1、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 u在车床上加工一根细长轴时，可以看到在纵向走刀过程中切屑 的厚度起了变化，越到中间，切屑层越薄，加工出来的工件出 现了两头细中间粗的腰鼓形误差； u旧车床上加工刚性很好的工件时，经过粗车一刀后，再要精车 的话，有时候不但不把刀架横向进给一点，反而要把它反向退 回一点，才能保证精车时切去极薄的一层以满足加工精度和表 面粗糙度的要求； 工艺系统受力变形对加工精度的影响 由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统，在切削力、传动力、 惯性力、夹紧力以及重力等的作用下，会产生相应的变形(弹性变形 及塑性变形)。这种变形将

2、破坏工艺系统间已调整好的正确位置关系， 从而产生加工误差。 例如车削细长轴时，工件在切削力作用下的弯曲变 形，加工后会形成腰鼓形的圆柱度误差，如图所示。 切削加工过程中，在各种外力的作用下，工艺系统的各部分就会在各 受力方向产生变形。由于在误差敏感方向上，零件的加工误差最大， 所以，对于工艺系统的受力变形，主要研究在误差敏感方向上的变形 量。因此，工艺系统的刚度Kxt定义为作用在工件法线方向上的切削 力Fy与工件在该方向上切削力作用下在法线方向变形量yxt的比值，即： y xt xt F k y 若出现变形方向与Fy方向不一致的情况，如Fy与yxt方向相反，工艺系统就处于 负刚度状态。负刚度现

3、象对保证加工质量是不利的，此时，车刀的刀尖将扎入 工件(扎刀)的外圆表面，引起刀具的破损和振动，应尽量避免。 yxt=yjc+yjj+yd+yg 机械加工时，机床的有关部件，夹具、刀具和工件在切削力作用下，都有不同 程度的变形。因此，工艺系统在某一处的法向总变形量是各个组成部分在该处 法向变形的叠加，即： 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 根据刚度的定义，工艺系统各个组成环节的刚度为： 所以，工艺系统刚度的一般计算公式为： 通过工艺系统各个组成环节的刚度可求出工艺系统的总刚度。对于工件和 刀具，其结构较简单，可采用材料力学的相关知识近似计算。如

4、车刀的刚 度可按悬臂梁计算，用三爪卡盘装夹工件时，工件的刚度也可按悬臂梁计 算；用顶尖装夹加工细长轴时，工件的刚度可按简支梁计算。由于机床和 夹具的结构比较复杂，其刚度往往要用实验的方法来测定。 u车床刀架的静刚度特性曲线 u、分别表示三次加载 根据研究，影响机床部件刚度的主要因素如下: 1) 连接表面间的接触变形 对平面接触来说，理论上，相互接触的零件表面 都是平的，然而零件之间接合表面的实际接触面积只是理论接触面的一小部 分，真正处于接触状态的，又只是一些凸峰。所以，在外力作用下，这些接 触点处将产生较大的接触应力，并产生接触变形，其中有表面层的弹性变形， 也有局部塑性变形，这就是刚度曲线

5、不呈直线的原因。在多次加载、卸载循 环后，凸点被逐渐压平，接触状态逐渐趋向稳定，不再产生塑性变形。 2) 薄弱零件本身的变形 在机床部件中，薄弱零件受力变形对部件刚 度的影响很大。例如溜板部件中的楔铁，由于其结构细长，加工时又 难以做到平直，以至装配后与导轨配合不好，容易产生变形。 3) 间隙的影响 部件中各零件间如果有间隙，那么只要受到较小的力(克服 摩擦力)就会使零件相互错动。如果载荷是单向的，那么在第一次加载消除 间隙后对加工精度的影响较小；如果工作载荷不断改变方向(如镗床、铣床 的切削力)，那么间隙的影响就不容忽视。而且，因间隙引起的位移，在去 除载荷后不会恢复。 4) 零件表面间摩擦

6、力的影响 零件与零件接触面间的摩擦力总是阻止其变 形的变化。加载时，摩擦力阻止变形增加；卸载时，摩擦力阻止变形减小。 所以，所示加载曲线与卸载曲线不重合。 （1）切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 在切削过程中，工艺系统的刚度会随着切削力作用点位置的变化而变化，因 此，使工艺系统受力变形也随之变化，引起工件形状误差。例如车削加工时， 由于工艺系统沿工件轴向方向各点的刚度不同，因此会使工件各轴向截面直 径尺寸不同，使车出的工件沿轴向产生形状误差(出现鼓形、鞍形、锥形)。 如所示，假定工艺系统的变形只考虑机床的变形，忽略工件与刀具的变形， 并假定车刀进给过程中切削力保持不变。 工艺系统变形随受

7、力点变化而变化 上式中: FAFy作用于切削点x处引起的主轴箱的作用力，N； FBFy作用于切削点x处引起的尾座处的作用力，N； 工艺系统的总变形量yxt由车床床头箱、尾座(包括顶尖)和刀架的变 形决定。假设主轴箱和尾座的刚度分别为Ktj和Kwz，那么主轴箱和尾 座的变形可分别用下面的公式表示： 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 根据图，可得到在x处的变形量为： 设Fy作用于切削点x处引起的刀架变形量为ydj，刀架的刚度Kdj， 根据前面的切削条件，工艺系统总的变形就为机床的变形，则： 机床的刚度： 机床的刚度与变形是随着受力点的位置变化而变化的。在实际机械加 工过程中，机床的刚性和工件的刚性往往存在不一致的情况。如果机 床的刚性较低，而工件的刚性较大时，若忽略工件的变形，则加工出 的工件将出现鞍形的圆柱度误差；反之，则出现鼓形的圆柱度误差。 谢谢观看