工艺系统刚度及受力变形.ppt

机械制造工程2-2,霍文国 机制系 2013.11.18,主 要 内 容,1.复习（提问） 2.预备知识（加工精度、切削力） 3.导入（本节知识在切削中的位置） 4.概述（本节重点、难点） 5.正文（切削力对加工精度影响） 6.收获与体会（提高精度的措施） 7.总结（作业、预习）,卧式车床床身导轨在垂直面内和水平面内的直线度误差对车削轴类零件的加工精度有什么影响？影响程度有何不同？ 主轴部件主要存在哪几种误差？主轴的回转误差主要有那种形式？并以车床主轴为例，分析其对加工精度的影响？ 分析在镗内孔时，造成形状和位置误差的原因。,上次课内容复习,5-1 概 述 5-2 加工精度的获得方法 5-3 工艺系统的几何精度对加工精度的影响及其控制 5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 5-5 工艺系统的热变形对加工精度的影响及其控制 5-6 加工误差的统计分析 5-7 保证和提高加工精度的主要途径,第五章 机械加工精度,主 要 内 容,1.复习（提问） 2.预备知识（加工精度、切削力） 3.导入（本节知识在切削中的位置） 4.概述（本节重点、难点） 5.正文（切削力对加工精度影响） 6.收获与体会（提高精度的措施） 7.总结（作业、预习）,基本概念,1）机械加工精度的概念,加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状及各表面相互位置等参数）与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。,表面绝对平面、圆柱面等； 位置绝对平行、垂直、同轴等； 尺寸位于公差带中心。,机械加工精度,尺寸精度,形状精度,位置精度,一般情况下，形状误差应限制在位置公差之内，而位置误差又应限制在尺寸公差之内。,2）机械加工精度的组成,3） 加工误差与原始误差,加工误差是指零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。加工误差的大小表示了加工精度的高低，加工误差是加工精度的度量。,由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统的误差是工件产生加工误差的根源。我们把工艺系统的各种误差称之为原始误差。,使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加工误差。,4）机械加工误差组成,4） 切削力,切削实例,例如车削细长轴时，工件在切削力的作用下会发生变形，使加工出的轴出现中间粗两头细的情况。,1） 车外圆实例,吃刀抗力Fy （径向力/背向力 ）的影响,它一般作用在工件刚度较弱的方向上，容易使工件变形，引起振动，影响加工精度。,破坏了刀具、工件间相对位置,2） 工艺系统受力变形现象,通过学习切削力对加工精度的影响，掌握工艺刚度和误差复映等概念。,本节重点难点和学习方法,6-1 概 述 6-2 加工精度的获得方法 6-3 工艺系统的几何精度对加工精度的影响及其控制 6-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制 6-5 工艺系统的热变形对加工精度的影响及其控制 6-6 加工误差的统计分析 6-7 保证和提高加工精度的主要途径,第六章 机械加工精度,机械加工中，若想获得准确的尺寸、形状和位置，首先应具备准确的尺寸测量、工件装夹、刀具调整及成形运动等条件，这主要通过使用与零件精度相适应的机床、刀具、夹具、量具及工人的正确操作来实现。但具备了上述条件未必就能获得理想的加工表面，如细长轴的腰鼓、长孔的孔径减小等。这说明还有其它一些影响机械加工精度的因素，如工艺系统的受力变形、热变形等。,在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比,（6-7）,式中 k工艺系统刚度； Fp吃刀抗力； X 艺系统位移（切削合力作用下的位移）。,1.工艺系统刚度的概念及其计算,物体刚度是一常数，但工艺系统刚度并非如此。,1.工艺系统刚度的概念及其计算,（6-8）,式中 k 工艺系统刚度； kjc 机床刚度； kjj 夹具刚度； kd 刀具刚度； kg 工件刚度。,工艺系统受力变形等于工艺系统各组成部分受力变形之迭加。由此可导出工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度之间的关系：,（1）在车床顶尖间车削粗而短的光轴,工艺系统受力变形对加工精度的影响,2.工艺系统刚度对加工精度的影响,切削力作用点位置变化引起的工件形状误差,机床的变形,yx=ytj+x=ytj+(ywz-ytj)x/L 式中 yx切削点处工件轴线的位移； ytj机床主轴箱的受力变形； ywz尾座的受力变形； ydj刀架的受力变形； L工件的长度。,机床的变形（单一因素）,工件加工后成鞍形（图6-22）,图6-22 机床受力变形引起的加工误差,（6-10）, 工件变形引起的加工误差,式中 Xg 工件变形； E 工件材料弹性模量； J 工件截面惯性矩； Fp，L，Z 含义同前。,由于工件变形，使工件加工后成鼓形（图6-23）,图6-23 工件受力变形引起的加工误差,（6-11）, 机床变形和工件变形共同引起的加工误差,工艺系统刚度,（6-12）,式中 g 工件圆度误差； m 毛坯圆度误差； k 工艺系统刚度； 误差复映系数。,（6-13）,以椭圆截面车削为例说明（图6-26）,由于工艺系统受力变形，使毛坯误差部分反映到工件上，此种现象称为“误差复映”,误差复映,2.切削力大小变化引起的加工误差误差复映规律,工艺系统受力变形对加工精度的影响,在切削加工中，由于工件加工余量或材料硬度不均匀，会引起切削力大小的变化，从而使工艺系统受力变形不一致而产生加工误差。 误差复映规律：当毛坯有形状误差或位置误差时，加工后工件仍会有同类的加工误差。但每次走刀后工误差将逐步减少。,下图为车削有椭圆形圆度误差的短圆柱毛坯外圆,切削分力Fp可表示为：,车削时xFc=1，在一次走刀中f不变，故：,车削前圆度误差：,车削后圆度误差：,误差复映系数,第一次走刀：,第n次走刀：,则：,可见：n，则：；kxt，则：,1、增加走刀次数可大大减小工件的复映误差 2、当工件毛坯有形状误差（如圆度、圆柱度、直线度等）或者相互位置误差（如偏心、径向跳动等）时，加工后仍然会有同类的加工误差出现。在成批大量生产中用调整法加工一批工件时，如毛坯尺寸不一，则加工后，这批工件仍有尺寸不一的误差,5.1.3结 论,分析示例1,分析示例1,在外圆磨床上磨削薄壁套筒，工件安装在夹具上，