机械制造技术基础部分简答题剖析 PPT课件

积屑瘤 积屑瘤的形成 由于摩擦力而阻留在前刀面上部分切屑转化而成 第二变形区的变形和摩擦 积屑瘤的产生主要取决于温度 中等温度时 摩擦系数最大 产生的积屑瘤最大 2020 4 7 1 其硬度高于工件材料 可代替切削刃起切削作用 有保护刀刃作用 积屑瘤可增大前角 使刀具更锋利 使切入深度增大 导致切削力变化 引起振动 使工件表面粗糙度值变大 积屑瘤对切削加工过程产生的影响 由 在粗加工时希望有积屑瘤存在 由 在精加工时不希望生成积屑瘤 2020 4 7 2 第二节金属切削机床部件 自学部分 思考题 何谓电气伺服传动系统的分类中开环 闭环和半闭环系统 它们各有什么优缺点 数控系统中开环 闭环 半闭环的区别在于伺服系统的控制原理不同 开环控制的数控机床的速度和精度都较低 其结构简单 成本较低 调试维修方便 闭环控制的数控机床的定位精度高 速度调节快 但工作台惯性大 系统的稳定性不易控制 半闭环控制的数控机床的加工精度和速度较好 系统调节比闭环系统方便 稳定性好 成本比闭环系统低 主轴部件和导轨应满足的基本技术要求有哪些 精度 刚度 抗振性 热变形 噪声 运动平稳性 导轨的截面形状和组合形式有哪些 有何优缺点 分别适合哪些场合 2020 4 7 3 数控机床的特点 加工精度高加工的适应性强加工形状复杂的工件比较方便加工生产率高使用 维修技术要求高 机床价格较昂贵 2020 4 7 4 按伺服系统的类型 开环控制闭环控制半闭环控制 由步进电机 齿轮和丝杆螺母等组成无检测反馈装置 不能误差校正 结构简单 经济型机床 由直流伺服电机 丝杆螺母和位移检测装置等组成 有检测反馈装置 位移精度高 系统复杂 调整困难 高精度机床 位移检测装置安装在丝杆上精度不如闭环控制 简单稳定 易调试 应用广 2020 4 7 5 工件的安装方式 直接找正安装划线找正安装采用夹具安装 直接找正安装 用百分表或划线盘上的划针等 以目测法校正工件位置 一边较正 一边找正 工件在机床上的应有位置 是通过一系列尝试而获得的 2020 4 7 6 特点 缺点 安装费时 效率低 需凭经验操作 对工人技术要求高 优点 夹具结构简单 可减少夹具本身制造误差引起的定位误差 定位精度高 可达0 01 0 05 采用夹具难以达到 适用 单件小批生产中 如工具修理车间 直接找正装夹有什么特点 适用范围 2020 4 7 7 对重 大 复杂工件的加工 往往是在待加工处划线 位置线 找正线 加工线 工件按所划的线进行找正定位 再夹紧 特点 生产效率低 定位精度不高误差来源 划线误差 观察误差 划线找正安装 适用 生产批量小 毛坯精度低 以及大型工件等不适宜采用夹具的粗加工中 2020 4 7 8 2020 4 7 9 确定合理刀具寿命的三种方法 最大生产率寿命最低成本寿命最大利润寿命 一般情况下 往往采用最低成本寿命 当任务紧迫或生产中出现不平衡环节时 可采用最大生产率寿命 合理刀具寿命的选择原则 2020 4 7 10 确定合理刀具寿命的三种方法 最大生产率寿命最低成本寿命最大利润寿命 一般情况下 往往采用最低成本寿命 当任务紧迫或生产中出现不平衡环节时 可采用最大生产率寿命 合理刀具寿命的选择原则 2020 4 7 11 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置 夹紧力要适当 既要保证工件在加工过程中不移动 不转动 不振动 又不因夹紧力过大而使工件表面损伤 变形 夹紧机构的操作应安全 方便 迅速 省力 结构应尽量简单 制造 维修要方便 2020 4 7 12 夹紧力的作用方向应垂直主要定位基准面 二 夹紧力的确定 夹紧力的三要素 大小 方向和作用点 2020 4 7 13 夹紧力的作用点应落在在支撑范围内 夹紧力的作用点应落工件刚性好的部位 夹紧力作用点应在支承面内 夹紧力应作用点应落工件刚性好的部位 2020 4 7 14 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面 夹紧力的大小可根据切削力 工件重力的大小 方向和相互位置关系具体计算 计算出的夹紧力应乘以安全系数K 一般K取2 3 粗加工取2 5 3 精加工取1 5 2 2020 4 7 15 1 垫板 2 手柄 3 偏心轮 4 轴 5 压板 特点 夹紧力小 自锁性能不是很好 且夹紧行程小 故多用于切削力小 无振动 工件尺寸公差不大的场合 但是圆偏心夹紧机构是一种快速夹紧机构 偏心夹紧机构 2020 4 7 16 1 垫板 2 手柄 3 偏心轮 4 轴 5 压板 特点 夹紧力小 自锁性能不是很好 且夹紧行程小 故多用于切削力小 无振动 工件尺寸公差不大的场合 但是圆偏心夹紧机构是一种快速夹紧机构 偏心夹紧机构 2020 4 7 17 1 垫板 2 手柄 3 偏心轮 4 轴 5 压板 特点 夹紧力小 自锁性能不是很好 且夹紧行程小 故多用于切削力小 无振动 工件尺寸公差不大的场合 但是圆偏心夹紧机构是一种快速夹紧机构 偏心夹紧机构 2020 4 7 18 二 加工经济精度 加工成本与加工误差之间的关系 加工经济精度是指在正常生产条件下 采用符合质量标准的设备 工艺装备和标准技术等级的工人 不延长加工时间 所能保证的加工精度 如图中之AB范围 2020 4 7 19 三 零件获得加工精度的方法 获得尺寸精度的方法 2020 4 7 20 获得形状精度的方法 获得位置精度的方法 2020 4 7 21 在机械加工时 机床 夹具 刀具和工件就构成一个完整的系统 工艺系统中的误差是造成零件加工误差的根源 故称为原始误差 2020 4 7 22 误差敏感方向不变 镗床 车床 加工时误差敏感方向和切削力方向随主轴回转而不断变化 下面以在镗床上镗孔 车床上车外圆为例来说明主轴回转误差对加工精度的影响 机床 2020 4 7 23 受力变形对工件精度的影响a 车细长轴b 磨内孔 由此看来 工艺系统的受力变形是机械加工精度中一项很重要的原始误差 为了保证和提高工件的加工精度 就必须深入研究并控制以至消除工艺系统及其有关组成部分的变形 2020 4 7 24 机床部件刚度及其特点 工艺系统的刚度表示工艺系统整体抵抗其变形的能力 其大小为 垂直作用于工件加工表面的径向切削分力Fy与工艺系统在该方向上的变形y的比值 即k Fy y 工艺系统的刚度是由组成工艺系统各部件的刚度决定的 工艺系统的总变形量为 y系统 y机床 y刀具 y夹具 y工件而所以 若已知工艺系统各组成部分的刚度 就可以求出工艺系统的刚度 工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度 工艺系统的刚度 2020 4 7 25 例 已知卧式车床的k头座 300000N mm k尾座 56600N mm k刀架 30000N mm 径向切削分力Fy 4000N 设工件刚度 刀具刚度 夹具刚度相对较大 试计算加工一长为l的光轴由于工艺系统刚度发生变化引起的圆柱度误差 解 工艺系统最小变形ymin和最大变形ymax 由于工艺系统刚度变化引起的工件圆柱度误差 2020 4 7 26 车削时毛坯形状的误差复映 由于毛坯存在的圆度误差 m ap1 ap2 引起了工件产生圆度误差 w y1 y2 且 m越大 w越大 这种由于工艺系统受力变形的变化而使毛坯椭圆形状误差复映到加工后工件表面的现象称为 误差复映 车削一具有椭圆形状误差的毛坯件A 让刀具预先调整到图上双点划线的位置 毛坯椭圆长轴方向的背吃刀量为ap1 短轴方向的背吃刀量为ap2 由于背吃刀量不同 切削力不同 工艺系统的变形也不同 切削力大时 变形大 切削力大小变化引起的加工误差 误差复映 2020 4 7 27 常用的提高接触刚度方法 改善工艺系统主要零件接触面的配合质量 在接触面间预加载荷 减小工艺系统受力变形的措施 提高工艺系统中零件间的配合表面质量 以提高接触刚度 设置辅助支承提高部件刚度 采用辅助支承提高机床部件的刚度 2020 4 7 28 提高工件的刚度 增加支承提高工件的刚度a 采用中心架b 采用跟刀架 2020 4 7 29 合理装夹工件 减小夹紧变形 铣角铁时的两种装夹 2020 4 7 30 工艺系统在各种热源作用下 会产生相应的热变形 从而破坏工件与刀具间正确的相对位置 造成加工误差 五 工艺系统热变形引起的加工误差 工艺系统的热变形及其热源 电机 轴承 齿轮 油泵等 工件 刀具 切屑 切削液 气温 室温变化 热 冷风等 热源 日光 照明 暖气 体温等 2020 4 7 31 图c 支承距影响热变形 热对称结构 图a 图b 主轴箱的两种装配结构的热位移 合理选择装配基准 图c 避开加工误差的敏感方向 图b 结构措施 减小机床热变形对加工精度影响的措施 图a 立柱热对称结构 2020 4 7 32 图a 均衡立柱前后壁温度场 和隔离热源 均衡温度场 充分冷却和强制冷却 改善散热条件 图b 采用隔热罩减少热变形 工艺措施 2020 4 7 33 为了减少工件热变形 可以采取下列措施 在切削区域施加充分的冷却液 提高切削速度或进给量 工件在精加工前得到足够的冷却 刀具和砂轮不能过分磨钝 使工件在夹紧状态下有伸缩的自由 在刨削 铣削 磨削加工平面时 工件单面受热 上下平面间产生温差 导致工件向上凸起 凸起部分被工具切去 加工完毕冷却后 加工表面就产生了中凹 造成了几何形状误差 工件不均匀受热 2020 4 7 34 在现场中 经常看到一些几何精度要求很高的轴和孔采用研磨方法来达到 研具本身并不要求具有很高的精度 但它却能在和工件作相对的运动中对工件进行微量的切削 最初是工件和研具的表面粗糙中最高点相接触 在一定的压力下 高点先磨损 然后接触面扩大 高低不平处逐渐接近 几何形状的精度也逐渐提高 这种表面间相对研擦和磨损的过程 也就是误差不断地减少的过程 称之为误差平均的方法 误差平均法的实质是 利用有密切联系的表面相互比较 相互检查 从对比中找出差距以后 或是相互纠正 如偶件的对研 或是互为基准进行加工 误差平均的方法 实时检测 动态补偿的方法 2020 4 7 35 机械加工振动 当系统受到初始干扰力激励破坏了其平衡状态后 系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为自由振动 由于总存在阻尼 自由振动将逐渐衰减 占5 系统在周期性激振力 干扰力 持续作用下产生的振动 称为强迫振动 占35 在没有周期性干扰力作用的情况下 由振动系统本身产生的交变力所激发和维持的振动 称为自激振动 占65 第三节机械加工过程中的震动 2020 4 7 36 三 控制机械加工振动的途径 减小内部振源调整振源频率采取隔振措施 f Kr 自振 Kr f 切削刚度 自振 消除振动途径 消除产生振动的条件 改善工艺系统动态特性 采用各种消振减振装置 强迫振动 自激振动 提高工艺系统刚度增大工艺系统阻尼 动力式减振器 阻尼减振器 冲击式减振器 2020 4 7 37 38 单件生产 单个地生产不同结构尺寸的产品 且很少重复的生产 如重型机械 大型船舶制造 新产品试制等 成批生产 成批地制造相同产品 且周期性地重复生产 如机床制造等 根据产品特征及批量大小 又分为小批 中批和大批生产三种 大量生产 产品数量很大 大多数工作地点经常重复地进行某一零件的某一道工序的加工 如汽车 轴承等生产 生产类型 2020 4 7 38 机械加工工艺规程在生产中的作用如下 工艺规程是指导生产的技术文件 工艺规程是生产管理和组织的主要依据 工艺规程是新建或扩建机械制造工厂或车间的基本文件 工艺规程是现有生产方法和技术的总结 是进行生产技术交流的重要文件 四 工艺规程的设计及原始资料 人们把合理工艺过程的有关内容写成工艺文件形式 用以指导生产 这些工艺文件称为工艺规程 经审批的工艺规程是指导生产的重要文件 生产人员必须严格遵守 2020 4 7 39 工艺规程制定的原则 保证加工质量 保证生产效率较低制造成本良好劳动条件 制订工艺规程的原始资料 产品装配图 零件图产品验收质量标准生产纲领 生产类型毛坯情况本厂现有生产条件有关手册和标准先进技术 工艺 2020 4 7 40 为改善零件机械加工的工艺性 在结构设计时应注意以下几个方面 保证加工的可能性和方便性 如开设退刀槽 越程槽等 减少加工表面面积 加工精度和表面质量要求应合理 加工表面形状应尽量简单 以减少机床的调整次数 避免在曲面和斜面上钻孔 避免在箱体内设计加工表面 零件的结构要素应尽可能统一 尺寸要规格化 标准化 尽量使用标准刀具 减少刀具的种类 零件上的配合表面不宜过长 轴头要有导向用倒角 2020 4 7 41 粗基准的选择 余量均匀分配原则保证相互位置要求原则便于工件装夹原则 粗基准一般不得重复使用原则 应该注意 由于粗基面的定位精度很低 所以粗基面在同一尺寸方向上通常只允许使用一次 否则定位误差太大 因此在以后的工序中 都应使用已切削过的表面作为精基面 2020 4 7 42 精基准的选择 基准重合原则统一基准原则互为基准原则自为基准原则便于装夹原则 上述基准选择的各项原则在实际运用时往往会出现相互矛盾的情况 如保证了基准的统一 就不一定符合基准重合的原则 应根据实际条件决定取舍 灵活掌握 2020 4 7 43 尺寸链的组成 组成尺寸链的每一个尺寸 称为尺寸链的环 根据尺寸链中各环形成的顺序和