《机械制造工艺》课件-影响机床部件刚度的因素

DINGWEIWUCHA影响机床部件刚度的因素

机床部件刚度的测定目前，主要是用实验方法来测定机床部件刚度。刚度的静载荷测定法是在机床不工作状态下，模拟切削时的受力情况，对机床施加静载荷，然后测出机床各部件在不同静载荷下的变形，就可作出各部件的刚度特性曲线，并计算出静刚度。01静载荷测定法01静载荷测定法在车床顶尖间装一个刚性很好的心轴1，在刀架上装一个螺旋加力器5，在螺旋加力器与心轴之间装一测力环4，当转动加力器的加力螺钉时，刀架与心轴之间便产生了作用力，力的大小由测力环中的千分表读出。机床部件刚度的测定车床刚度的单向静载荷测定法1—心轴；2、3、6—千分表；4—测力环；5—螺旋加力器01静载荷测定法作用力一方面传到车床刀架上，另一方面经过心轴传到前后顶尖上。若螺旋加力器位于心轴的中点，如通过螺旋加力器对工件施加力Fy，则主轴箱和尾座各受到Fy/2力的作用。主轴箱、尾座和刀架的变形可分别由千分表2、3、6读出。机床部件刚度的测定车床刚度的单向静载荷测定法1—心轴；2、3、6—千分表；4—测力环；5—螺旋加力器01静载荷测定法如图所示为一台中心高为200mm车床刀架部件的静刚度特性曲线。实验中进行了三次加载-卸载循环。机床部件刚度的测定车床刀架变形曲线机床部件刚度的测定1.曲线是非线性关系，不完全是弹性变形。2.加载与卸载曲线不重合，所围面积表示加载－卸载循环中损失的能量，即克服摩擦和接触塑性变形所作功。3.存在残余变形，反复加载、卸载后残余变形→0。4.机床部件刚度比按实体估算值小许多，表明其变形受多种因素影响。01静载荷测定法机床部件刚度的测定01静载荷测定法由于机床部件的刚度曲线不是线性的，其刚度不是常数，一般取曲线两端点连线的斜率来表示其平均刚度。机床部件刚度的测定静态测定法测定机床刚度，只是近似地模拟切削时的切削力，与实际加工条件不完全一样。采用工作状态测定法，其结果比较接近实际。其依据是误差复映规律。02工作状态测定法机床部件刚度的测定在车床顶尖间装夹一根刚度极大的心轴，心轴在靠近前顶尖、后顶尖及中间三处各预先车出一台阶,求得三处系统刚度，进而得到车床主轴箱、尾座和刀架的刚度。02工作状态测定法车床刚度的工作状态测定法机床部件刚度的测定注意：工作状态测定法的不足之处：不能得出完整的刚度特性曲线，而且由于材料不均匀等所引起的切削力变化和切削过程中的其他随机性因素，都会给测定的刚度值带来一定的误差。02工作状态测定法影响机床部件刚度的因素01连接表面间的接触变形当外力作用时，这些接触点处将产生较大的接触应力，并产生接触变形，其中既有表面层的弹性变形，又有局部塑性变形。零件表面的接触情况影响机床部件刚度的因素01连接表面间的接触变形接触表面间名义压强的增量与接触变形的增量之比称为接触刚度。零件表面越粗糙，形状误差越大，材料硬度越低，接触刚度越小。零件表面的接触情况机床部件接触刚度的高低，主要取决于机床零部件的加工质量和装配质量。机床部件受力变形时，零件间连接表面会发生错动，加载时摩擦力阻碍变形的发生，卸载时摩擦力阻碍变形的恢复，故造成加载和卸载刚度曲线不重合。02零件间摩擦力的影响影响机床部件刚度的因素影响机床部件刚度的因素03结合面的间隙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，故表现为刚度很低。间隙消除后，相应表面接触，才开始有接触变形和弹性变形，这时表现为刚度较大。间隙对刚度曲线的影响影响机床部件刚度的因素如果载荷是单向的，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），那么间隙的影响将不容忽视。而且，因间隙引起的位移，在去除载荷后不会恢复。03结合面的间隙间隙对刚度曲线的影响在机床部件中，薄弱零件受力变形对部件刚度的影响最大。04薄弱零件本身的变形影响机床部件刚度的因素例如，楔铁与导轨面配合不好［图a）］，溜板部件中的轴承衬套因形状误差而与壳体接触不良［图b）］，由于楔铁和轴承衬