【重庆大学机械装备制造】第三章第二节

机械制造装备设计 林利红副教授重庆大学 第二节金属切削机床设计的基本理论 本节主要讨论引起刀具 工件之间相对位移误差的因素 机床是用来生产其它机械的工作母机 因此在刚度 精度及运动特性方面有其特殊要求 一 精度 机床精度 1 机床精度 加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度 并能在机床长期使用中保持这些要求 机床本身必须具备的精度 2 包括几何精度 传动精度 运动精度 定位精度及精度保持性 3 精度等级 普通精度级 精密级和高精度级 4 提高机床精度的措施 从机床的精度分配 元件及材料选择 5 名词定义 1 几何精度机床在空载 静止 主轴不转或工作台不移动 或低速时各主要部件的形状 相互位置和相对运动的精度程度 2 传动精度 指内联系传动链 首 末端执行相对运动关系准确性 3 定位精度定义 定位精度是指机床的定位部件运动达到规定位置的精度 也就是规定位置与理论值的差距 对自动机床的定位精度要求高 4 运动精度 指机床空载并以工作速度运动时 主要零部件的几何位置精度 5 工作精度加工规定的试件 用试件的加工精度表示机床的工作精度 6 精度保持性 在规定的工作期间内 对规定试件切削加工 坚持加工精度 耐磨性 二 刚度 静刚度 一 概述静载荷 不随时间变化或变化极为缓慢的力 刚度表达式 K F y其中 F是作用在机床上的载荷 Y是在载荷作用下 机床或主要零部件的变形 二 构件刚度和整机刚度1 构件刚度 接触变形提高高度 预紧 2 整机刚度 K F y F 刀具工件间的载荷y 刀具工件之间的总位移 提高整机刚度措施 提高构件刚度 各部件间刚度匹配 三 抗振性 抗振性指动刚度 在交变载荷作用下 抵抗变形的能力 1 受迫振动特点 振动频率与振源频率相同 不切削振动也存在 强调 避免共振 机床是由许多零 部件及结合部组成的复杂振动系统 是一个多自由度系统 具有多个固有频率 由于激振率较低 因此主要关心机床低阶固有频率 2 自激振动 特点 产生在切削过程中的振动 发生在刀具和工件之间的一种相对振动 切削停止 振动也消失 例 毛坯不均匀切削厚度变化切削力变化 交变载荷 刀具工件之间弹性位移变化 振动 切削厚度再次变化若厚度变化逐渐减少 不振动 平稳 若厚度变化逐渐增大 振动加剧 3 提高抗振性措施 1 提高机床的刚度 如构件的材料选择 截面形状 尺寸 肋板分布 几个尺寸等 2 提高阻尼 3 激振频率远离固有频率 将不出现共振 四 热变形 一 概述定义 机床部件受热温升之后 其形状位置的热畸变 影响几何精度 二 减少热变形措施减少发热量减少温升减少温升不均热补偿 五 噪声 也是一种振动 是一种污染 六 低速运动稳定性 爬行 重点 一 概念机床上有些运动部件 需作低速或微小位移 当运动部件低速运动时 主动件匀速运动 被动件出现速度不均匀的跳跃式运动 即时走时停或时快时慢的现象 二 产生机理 运动过程 1 主动件运动 从动件不动弹簧使从动件受力 储能 F弹F静 静摩擦变为动摩擦 F动V主 F弹 3 主动件运动 从动件减速 当F弹 F动 V从减小 F动 V从 直至停止 4 重复上述过程产生时走时停的爬行 三 消除爬行措施 F 正压力 f 动