第三章 机械加工精度(3.3.1).3.1%29.ppt

机械制造工艺、机械和电气工程系张莉、第三章机械加工精度、3.1加工精度和加工误差、3.2工艺系统几何误差、3.3工艺系统变形引起的误差、3.4加工误差的统计分析和综合分析、3.5加工精度提高方法、重点1。影响加工精度的因素2。加工精度获取方法及加工误差控制，难点1。影响加工精度的因素2。分析加工误差，学习目的了解各种因素对加工精度的影响，找出提高加工精度的方法，确保零件的加工精度，工具、工件之间的相对位置破坏，3.3.1工艺系统力变形引起的加工错误，工艺系统力变形现象，力变形对工件精度的影响a)的轮轴b)内孔磨削结果，保证和提高工件的加工精度，工艺系统及相关，在加工系统中，如果工件的刚度比机器、刀具、夹具低，则在切削力的作用下，由于刚度不足而导致的工件变形对加工精度的影响更大，最大变形量可以根据材料力学相关公式进行估算。对于外圆车削刀具，在加工曲面的法向方向上刚度较大，变形可以忽略。镗直径小的内孔杆刚度很低，杆受力变形对孔加工精度有很大影响。刀具杆变形也可以根据材料力学相关公式估计。(a)工艺系统的刚度，工艺系统整体抵抗变形的能力。其大小是反方向力Fp(在以前的标准中，是径向切削分割力Fy)与该方向的工艺系统变形yxt的比率(kxt=Fp/yxt)。注意：其中变形yxt是总切削力的三种分割力Fc、Fp、Ff(在以前的标准中为Fz、Fy、Fx)的合成。1 .工艺系统刚度的概念，研究：加工时刀具作用于工件的力或工件反作用于刀具的力称为切削力。总切削力f经常分解为三个相互垂直的切削力：切削力Fc、补给力Ff和转向力Fp，以便轻松测量和计算，以与机械、刀具设计和工艺分析相匹配。如果变形方向与Fp方向不匹配(例如Fp和yxt方向相反)，则工艺系统处于负刚度状态。转塔系统由Fp力引起各向同性变形y(图a)；由于Fc力的作用而产生的变形y与Fp方向相反(图b)。负刚度现象不利于确保加工质量。此时，车削刀具的尖端会被刀具的破损和振动工件(札)的外部圆形表面擦伤。要尽量避免。车削加工中的负刚度现象，2，系统刚度和连杆刚度，工艺系统的刚度由构成工艺系统的每个零件的刚度决定。工艺系统的总变形量为yxt=yjcydj yjyjkt=FP/yxt，kjc=FP/yjc，kdj=Fp/ydj，kjj=Fp/yjj，kgj=Fp，3 .机床零件刚度特性、复杂的机械结构、更多的组件、不同的连接和运动方式，使机床零件的刚度问题更加复杂。那个计算还没有合适的方法，必须通过实验来测定。下图是单向载荷下的车削刚度测量图。主轴部件、尾部和刀架的变形可以在拨片2、3和6上读取。用此方法测量的y方向位移是由取向力Fp的作用引起的变形。单向静态载荷测量车床刚度1-芯轴2，3，6-表盘4-力环5-螺旋助推器，(1)机床零件刚度特性，1)取向力Fp和刀架变形ydj不是线性关系。2)杆曲线与卸载曲线不匹配。3)加载曲线和卸载曲线不闭合(卸载后由于残余变形，曲线不能返回原点)。4)部件的实际刚度比按实体结构的估计值小得多。下图是以Fp为纵坐标、刀柄变形ydj为横坐标的车床刀柄零件的刚度测量曲线。执行了三次载荷-卸载循环，如图所示，车床刀架部件的刚度曲线具有以下特征：车床刀架部件的刚度曲线-一次载荷-二次载荷-三次载荷，1)结合面接触变形的影响由于零件表面宏观几何误差和微几何误差，接合面的实际接触区域只是名义接触区域的一部分，受外力作用，实际接触区域的接触应力大，接触变形大。这就是机械零件刚度不是直线，机械零件刚度远低于相同尺寸实体的刚度的原因之一，也是剩余变形和多杆卸载周期后剩余变形稳定的原因之一。(2)影响机械零件刚度的因素，两个零件结合面之间的接触情况，接触刚度，实验研究表明，相互接触的两个曲面之间的力作用时，两个曲面的接触变形y是表面压力p的增加函数(图)。因此，机床零件的联接面之间的刚度可以比接触刚度更准确地表达。也就是说，压力的差值DP与位移的微分dy的比率称为接触刚度kkj=DP/dy，表面接触变形与压力的关系通常是表面越粗糙，接触刚度越小。表面宏观几何形状误差越大，实际接触面积越小，接触刚度越小。材料高，屈服极限高，塑性变形小，接触刚度大。如果表面粗糙度方向相同，则接触变形小时接触刚度大。2)受摩擦力影响的机械零件多次卸载后卸载曲线，将返回加载曲线的起始d，不再发生剩馀变形，但是加载曲线与卸载的曲线不一致，如下图所示。这是因为机器零件在受力变形的过程中有摩擦力。加载时的摩擦可以防止变形增加，并防止卸载时变形减少。摩擦力总是阻止其变形的变化，这就是机床零件变形延迟的现象。3)低刚度零件的影响对机床部件中各个弱零件的刚度影响较大。机械零件刚性的薄弱环节a)滑动板的楔b)轴承套，4)间隙的影响机械零件力作用首先消除零件之间力作用方向的间隙，机械零件将发生适当的位移。加工过程中，如果机械零件的力方向总是恒定的，则清除间隙后，机械零件将在特定方向与支撑点接触。在这种情况下，间隙在缺省情况下不影响加工精度。但是，如果力的方向经常改变，则必须考虑间距的影响。(b)力变形对加工精度的影响，1，由于切削力作用位置的变化而引起的加工误差，1)如图3-19b所示工件的刚度和变形(工件细长时)，相应加工点工件的变形量根据材料力学的变形计算公式，yw=Fp(L-x)2 xx切削的工件是通过轴中点的横截面上具有最大直径的固体。2)工件短而粗。也就是说，此时工艺系统刚度主要取决于机床刚度。刀具在工件的任意位置c(图标)切削时，工艺系统的总变形y系统为：yxt=yx刀柄是工件加工点处工艺系统的变体：y系统=FP 1/k刀1/k头(L-x/x)2 1/k尾(x/l) 2)是：y系统=f(f)2-k头k尾产生的工件形状，3)工艺系统刚度和总变形，结合上述两种情况的工艺系统总变形量是上述两种类型的叠加。也就是说，y系统=FP 1/k刀架1/k头(L-x/x)2 1/k尾(x/l) 2 (l-x) 2x2/3e il制程系统的刚性kx=f (x)由于毛坯的其他位置，加工工件的半径大小可能取决于kct，由于在加工过程中工件加工馀量或材料硬度不均匀，因此反方向力发生变化，导致工艺系统力变形不一致，从而导致加工错误。以车削短圆柱工件外圆为例，如图3-21所示。P90，公母模仁胚料的圆度错误m=ap1-ap2导致公母模仁胚料产生圆度错误w=y1-y2和m越大，w越大，制程系统中力变形的变更导致公母模仁胚料椭圆形状错误反映在加工后公母模仁胚料表面的现象称为误差复盖。2，由于切削力大小变化而产生的加工误差(误差重映射)，图3-21毛坯形状误差重映射，f，AP，VC-分别进给，背刀量和切削速度；样式，-与切削条件相关；-指数；因此，在一个通路加工中，切削速度、进给和其他切削条件设定为常数。也就是说，可以忽略y1，y2，因为c是常数，而车削加工中的值较小，所以它比ap1，AP2的值小。也就是说，工艺系统的刚度kft越大，复合系数越小，毛坯误差映射到工件的部分就越少。一般1，加工后工件的误差小于加工前的误差，多工序或多走刀加工后工件的误差小于工件公差允许的范围。n次走刀后错误为w=12 . nm总错误发生系数z=12 . n，假设粗加工时每个走刀的进给f一般保持不变，错误发生系数为，则n次走刀有z=n将增加走刀数，减少错误发生，提高加工精度，但降低生产率。提高工艺系统的刚度对降低故障发生系数具有重要意义。毛坯的各种形状误差(圆度、圆柱度、同轴度、平面度等)以一定的修正系数映射到工件的加工误差。毛坯材料不均匀且硬度发生变化时，同样会导致各向同性力的变化，从而产生加工误差，分析方法与误差发生规律相同。讨论：在车床或磨床机床上加工轴零件时，通常使用单爪卡盘旋转工件，如图所示。1)电源传递引起的错误，结论：电源传递在转盘的每个旋转中经常改变方向，导致工件的圆度误差。因此，加工精密零件时，用双爪拨号或灵活的连接装置驱动操作。3，切削过程中由于力的方向改变而产生的加工错误，单爪拨号驱动器，2)由于惯性力产生的错误，在高速切削过程中，如果工艺系统中存在不平衡的高速旋转构件，则产生离心力。这与功率传递一样，在工件的每个旋转中继续改变方向，当不平衡质量的离心力大于切削力时，车床主轴轴颈和轴承内孔表面的接触点继续改变，轴承孔地形也将误差传递到工件的旋转轴。因此，可以使用配重平衡方法消除这种效果，必要时可以相应地降低主轴转速，从而减少离心力的影响。1)移动过程中因位置变化而引起的机器零件或工件本身的重量和加工错误(图)，2)因夹紧力引起的加工错误(图3-22)，4、由工艺系统中其他外力引起的加工错误，机器零件自重引起的接地梁变形，图3-22套筒夹紧变形错误-工件您可以预先添加载荷以提高接触刚度，或在加工细长轴时使用中心车床或刀架提高工件的刚度。使用导向套、导向等辅助支撑提高刀架的刚度。选择适合刚度低的工件的夹紧方法，减少夹紧变形，提高加工精