机械制造技术_第6章.ppt

5. 刀具热变形引起的加工误差 切削热虽然大部分被切屑带走或传入工件，传到刀具上的热量不多，但因刀具切削部分质量小(体积小)，热容量小，所以刀具切削部的温升大。例如用高速钢刀具车削时，刃部的温度高达700～800℃，刀具热伸长量可达O.03～O.05mm。因此对加工精度的影响不容忽略。图6-28所示为车削时车刀的热变形与切削时间的关系曲线。当车刀连续车削时，车刀变形情况如曲线l，经过约l0～20min即f达到热平衡，此时车刀变形的影很小；当车刀停止切削后，车刀冷却变形过程如曲线3；当车削一批短小轴类零件时，加工由于需要装卸工件而时断时续，车刀进行间断切削，热变形在A范围内变动，其变形过程如曲线2。 tg —切削时间 tj—停止切削时间 图6-28 车刀热变形曲线 6. 减少工艺系统热变形的主要途径 1) 减少发热和隔热 切削中内部热源是机床产生热变形的主要根源。为了减少机床的发热，在新的机床产品中凡是能从主机上分离出去的热源，一般都有分离出去的趋势。如电动机、齿轮箱、液压装置和油箱等已有不少分离出去的实例。对于不能分离出去的热源，如主轴轴承、丝杠副、高速运动的导轨副、摩擦离合器等，可从结构和润滑等方面改善其摩擦特性，减少发热，例如采用静压轴承、静压导轨、低粘度润滑油、锂基润滑脂等。也可以用隔热材料将发热部件和机床大件分隔开来，如图6-29所示为在磨床砂轮架3和滑座6之间加入隔热垫5，使砂轮架上的热传不到滑座中；在快进油缸7的活塞杆与进给丝杠副9之间使用隔热联轴器8，以防进给油缸中油温的变化影响丝杠。 图6-29采用隔热板减小热变形 1—工件中心 2—轴承油池 3—砂轮架 4—螺钉5—隔热垫 6—滑座 7—油缸8—连轴器 9—丝杠副 2) 加强散热能力 为了消除机床内部热源的影响，可以采用强制冷却的办法，吸收热源发出的热量，从而控制机床的温升和热变形，这是近年来使用较多的一种方法。目前，大型数控床机、加工中心机床都普遍使用冷冻机对润滑油和切削液进行强制冷却，以提高冷却的效果。 3) 用热补偿法减少热变形的影响 单纯的减少温升有时不能收到满意的效果，可采用热补偿法使机床的温度场比较均匀，从而使机床产生均勾的热变形以减少对加工精度的影响。 4) 控制温度的变化 环境温度的变化和室内各部分的温差，将使工艺系统产生热变形，从而影响工件的加工精度和测量精度。因此，在加工或测量精密零件时，应控制室温的变化。 精密机床(如精密磨床、坐标镗床、齿轮磨床等)一般安装在恒温车间，以保持其温度的恒定。恒温精度一般控制在±l℃，精密级为±0.5℃，超精密级为 ±0.0l℃。 采用机床预热也是一种控制温度变化的方法。由热变形规律可知，热变形影响较大的是在工艺系统升温阶段，当达到热平衡后，热变形趋于稳定，加工精度就容易控制。因此，对精密机床特别是大型精密机床，可在加工前预先开动，高速空转，或人为地在机床的适当部位附设加热源预热，使它达到热平衡后再进行加工。基于同样原因，精密加工机床应尽量避免较长时间的中途停车。 6.5 加工误差综合分析及减少误差的措施 生产实际中，影响加工误差的因素往往是错综复杂的，有时很难用单因素来分析其因果关系，而要用数理统计方法进行综合分析来找出解决问题的途径。 6.5.1 加工误差的性质 各种单因素的加工误差，按其统计规律的不同，可分为系统性误差和随机性误差两大类。系统性误差又分为常值系统误差和变值系统误差两种。 1. 系统性误差 l) 常值系统误差 顺次加工一批工件后，其大小和方向保持不变的误差，称为常值系统误差。例如加工原理误差和机床、夹具、刀具的制造误差等，都是常值系统误差。此外，机床、夹具和量具的磨损速度较慢，在一定时间内也可看作是常值系统误差。 2) 变值系统误差 顺次加工一批工件中，其大小和方向按一定的规律变化的误差，称为变值系统误差。例如机床、夹具和刀具等在热平衡前的热变形误差和刀具的磨损等，都是变值系统误差。 2. 随机性误差 顺次加工一批工件，出现大小和方向不同且无规律变化的加工误差，称为随机性误差。例如毛坯误差(余量大小不一、硬度不均匀等)的复映、定位误差(基准面精度不一、间隙影响)、夹紧误差(夹紧力大小不一)、多次调整的误差、残余应力引起的变形误差等，都是随机性误差。 6.5.2 加工误差的统计分析法(分布图分析法) 统计分析是以生产现场观察和对工件进行实际检验的数据资料为基础，用数理统计的方法分析处理这些数据资料，从而揭示各种因素对加工误差的综合影响，获得解决问题的途径的一种分析方法，主要有分布图分析法和点图分