工艺系统热变形对加工精度的影响教学文案

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工艺系统热变形对加工精度的影响演示文稿

工艺系统热变形对加工精度的影响演示文稿

外圆磨床受热变形形态
四、机床热变形对加工精度的影响
第三十七页,共100页。
导轨磨床受热变形形态
五、减少工艺系统热变形对加 工精度影响的措施
(一)减少热源的发热和隔离热源 (二)均衡温度场 (三)采用合理的机床部件结构及装配基准 (四)加速达到热平衡状态 (五)控制环境温度
第四十页,共100页。
第四十一页,共100页。
第二十三页,共100页。
二、工件热变形对加工的影响
(三)工件不均匀受热
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。
第二十四页,共100页。
二、工件热变形对加工的影响
减少受热引起的误差对加工精度的影响的措施
第三十页,共100页。
四、机床热变形对加工精度的影响
2、机床热态几何精度
机床空运转时,各运动部件产生的 摩擦热基本不变。运转一段时间之后,各 部件传入的热量和散失的热量基本相等, 即达到热平衡状态,变形趋于稳定。机床 达到热平衡状态时的几何精度称为热态几 何精度。
在机床达到热平衡状态之前,机 床几何精度变化不定,对加工精度的影响 也变化不定。因此,精密加工应在机床处 于热平衡之后进行。
切削时要小一些J最后趋于 稳定在δ范围内变动。
当切削停止后,刀具温 度立即下降,开始冷却较快, 以后逐渐减慢。
第二十八页,共100页。
三、刀具热变形对加工精度的影响
在生产中,应注意:
✓加工大型零件,刀具热变形往往造成几 何形状误差。如车长轴时,可能由于刀具 热伸长而产生锥度(尾座处的直径比主轴 箱附近的直径大)

工艺系统热变形对加工精度的影响

工艺系统热变形对加工精度的影响

工艺系统热变形对加工精度的影响引言在制造业中,加工精度是一个重要的指标,决定了产品的质量和性能。

然而,在加工过程中,工艺系统的热变形往往成为影响加工精度的主要因素之一。

本文将探讨工艺系统热变形对加工精度的影响,并提出相应的解决方案。

工艺系统热变形的原因工艺系统的热变形主要是由于在加工过程中产生的热量引起的。

在加工中,如焊接、热处理或切削等操作中,会产生大量的热量。

这些热量会导致工艺系统的各个部分产生扩张,从而引起热变形。

工艺系统热变形的主要原因包括以下几点:1.热应力:由于加工过程中产生的热量,工艺系统的各个部分会受到不同程度的热应力影响,导致热胀冷缩,从而引起变形。

2.材料性质:不同材料对温度的响应不同,某些材料在高温下会发生相变或结构变化,进而引起热变形。

3.加工参数:加工过程中的温度、时间、速度等参数的控制不当也会导致热变形。

例如,在焊接过程中,焊接速度过快或温度过高,容易引起热变形。

热变形对加工精度的影响工艺系统的热变形会直接影响加工精度,主要表现在以下几个方面:1.尺寸失控:热变形会改变工件和工艺系统的尺寸,导致加工后尺寸与设计要求不符,从而影响产品的装配和使用。

2.几何形状变化:热变形会导致工艺系统的几何形状发生变化,例如平面变曲面、直线变弯曲,这会进一步影响产品的功能和性能。

3.加工质量下降:热变形会导致切削、焊接等加工过程中的偏差增大,从而使产品的表面质量下降,无法满足用户的要求。

4.成本增加:热变形引起的尺寸失控和几何形状变化,会导致产品的废品率增加,进一步增加了制造成本。

解决方案为了减轻工艺系统热变形对加工精度的影响,可以采取以下一些解决方案:1.合理选择材料:根据不同的加工需求,选择热稳定性好的材料,降低材料的热膨胀系数,从而减小热变形的程度。

2.控制加工参数:合理控制加工过程中的温度、时间、速度等参数,避免过高的温度或速度导致的热变形。

3.使用稳定的工艺设备:选择稳定性高的工艺设备,减小工艺系统的热变形。

工艺系统受力变形对加工精度的影响

工艺系统受力变形对加工精度的影响

机械制造技术工艺系统受力变形对加工精度的影响1、工艺系统刚度及其对加工精度的影响u 在车床上加工一根细长轴时,可以看到在纵向走刀过程中切屑的厚度起了变化,越到中间,切屑层越薄,加工出来的工件出现了两头细中间粗的腰鼓形误差;u 旧车床上加工刚性很好的工件时,经过粗车一刀后,再要精车的话,有时候不但不把刀架横向进给一点,反而要把它反向退回一点,才能保证精车时切去极薄的一层以满足加工精度和表面粗糙度的要求;工艺系统受力变形对加工精度的影响由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统,在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下,会产生相应的变形(弹性变形及塑性变形)。

这种变形将破坏工艺系统间已调整好的正确位置关系,从而产生加工误差。

例如车削细长轴时,工件在切削力作用下的弯曲变形,加工后会形成腰鼓形的圆柱度误差,如图所示。

切削加工过程中,在各种外力的作用下,工艺系统的各部分就会在各受力方向产生变形。

由于在误差敏感方向上,零件的加工误差最大,所以,对于工艺系统的受力变形,主要研究在误差敏感方向上的变形量。

因此,工艺系统的刚度K xt定义为作用在工件法线方向上的切削力F y与工件在该方向上切削力作用下在法线方向变形量y xt 的比值,即:yxt xtF k y若出现变形方向与F y方向不一致的情况,如F y 与y xt 方向相反,工艺系统就处于负刚度状态。

负刚度现象对保证加工质量是不利的,此时,车刀的刀尖将扎入工件(扎刀)的外圆表面,引起刀具的破损和振动,应尽量避免。

y xt =y jc +y jj +y d +y g机械加工时,机床的有关部件,夹具、刀具和工件在切削力作用下,都有不同程度的变形。

因此,工艺系统在某一处的法向总变形量是各个组成部分在该处法向变形的叠加,即:有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)根据刚度的定义,工艺系统各个组成环节的刚度为:所以,工艺系统刚度的一般计算公式为:通过工艺系统各个组成环节的刚度可求出工艺系统的总刚度。

3-4工艺系统热变形对加工精度影响

3-4工艺系统热变形对加工精度影响

2. 工艺系统的热平衡和温度场概念
热平衡状态:单位时间内散出的热量=热源传入的热量。
温度场:物体中各点温度的分布称为~ 。
不稳态温度场:当物体未达到热平衡时,各点温度不仅是坐 标位置的函数,也是时间的函数。 稳态温度场:物体达到热平衡后,各点温度将不再随时间而
变化,而只是其坐标位置的函数,这种温度场称为~。
2
1. 工艺系统的热源

热传递方式:传导传热、对流传热和辐射传热。

引起工艺系统变形的热源:

内部热源:切削热(最主要的热源)和摩擦热(会引起局
部温升和变形),主要以传导的形式传递。

外部热源:工艺系统外部的、以对流传热为主要形式的环 精密加工时不能忽视。
3
境温度和各种辐射热(包括由阳光等发出的辐射热),在大型、
3. 改进机床结构 主轴部件是主轴箱的主要热源 z方向是误差不敏感方向
图3-34 车床主轴箱定位面位置对热变形 的影响
采用隔热罩减少热变形
15


4.加速达到热平衡状态 精密机床尤其是大型机床,达到热平衡 状态时间较长,为缩短这个时间,可以 在加工前使机床做高速空运转,或在机 床适当部位设置控制热源,认为给机床 加热,使机床较快达到热平衡状态。 5.控制环境温度 精密机床安装在恒温车间.
4
二 工件热变形对加工精度的影响
1. 工件比较均匀地受热:形状较简单的轴类、套类、盘类零件 的内、外圆加工时 其热变形可以按物理学计算热膨胀的公式求出。 精加工时必须考虑: 2m丝杠,每磨一次升约3℃,伸长 量=1.17×10×2000×3mm=0.07mm。而6级丝杠的螺距 累积误差在全长上不允许超过0.02mm。 2. 工件不均匀受热:铣、刨、磨平面时,单面受热 温差导致工件向上拱起,加工时中凸部分被切去,冷却后 工件变成下凹,造成平面度误差。 减少误差措施 充分冷却以减少切削表面的温升 误差补偿:使工件上表面产生微凹的夹紧变形。 5

机械工艺课件--§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制

机械工艺课件--§5-4  工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 3.工艺系统刚度曲线
实际上,不仅加工表面的法向力F 法能够引起y 法 , 其它切向分力也能引起沿工件加工面法向的变形。
第17次课
教学课型:理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 3.工艺系统刚度曲线
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 2.工艺系统刚度对加工精度的影响
⑵切削力大小变化引起的加工误差(单一因素) ⑵切削力大小变化引起的加工误差
误差复映:指工件加工后得 到的误差与加工前的误差相似,
ap1 Δ1
毛坯外形 工件外形
但误差值较小这种现象。
椭圆形毛坯加工后的圆度误 差为:
Δg 1 k法 ( F p1 F p 2 )
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
二、各种力引起的加工误差 5.测量力
试切法加工中,测量力使测量触头与工件表面产生 接触变形,测量不准而造成加工误差。
第17次课
教学课型:理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
工艺系统刚度及其对加工精度的影响
ap—背吃刀量;
f—进给量; HB—工件的材料硬度。
第17次课
教学课型:理论课
第五章
机械加工精度
§5-4 工艺系统的受力变形对加工精度的影响及其控制
一、工艺系统刚度及其对加工精度的影响 2.工艺系统刚度对加工精度的影响
⑵切削力大小变化引起的加工误差
当工件材料硬度均匀,刀具、切削条件及进给量不 变时, C Fp
加、卸载曲线不重合,其包容面积说明损失在内部摩

机械工艺课件--5-5工艺系统的热变形对加工精度的影响及其控制

机械工艺课件--5-5工艺系统的热变形对加工精度的影响及其控制
辐射热:阳光、照明、取暖设施等产生的辐射热引起
工艺系统的温度改变。
课件
7
第18次课 教学课型:理论课
第五章 机械加工精度
§5-5 工艺系统的热变形对加工精度的影响及其控制
➢ 工艺系统的热源 ➢ 工艺系统热变形及对加工精度的影响 ➢ 减少工艺系统热变形的主要措施
课件
8
第18次课 教学课型:理论课
第五章 机械加工精度
§5-6 加工误差的统计分析
二、分布图分析法 1.直方图
⑵确定相关参数
组数k和组距d:按表2-2初选k′,计算得d′=R/(k′-1)后圆 整,即d′→d 。
确定k:k=R/d+1。
组界:xmin+(j-1) ±d/2 (j=1,2,3,…,k)。
组中值:xmin+(j-1)d。
频数mi和频率fi:fi=mi/n。
13
第18次课 教学课型:理论课
第五章 机械加工精度
§5-5 工艺系统的热变形对加工精度的影响及其控制
二、工艺系统热变形及对加工精度的影响 3.机床
加工开始后,由于内、外部热源的影响,机床温度会 逐步升高。而机床各零、部件的热源和尺寸、形状都不 相同,其温升也不相同,从而造成机床各部件的相互位 置和相对运动发生变化,破坏了机床原有的精度,由此 造成工件的加工误差。
所以 Δx 1ΔtL2
8s
课件
ø
12
第18次课 教学课型:理论课
第五章 机械加工精度
§5-5 工艺系统的热变形对加工精度的影响及其控制
二、工艺系统热变形及对加工精度的影响 2.刀具
机械加工中,尽 管传入刀具的热量 不多,但由于刀具 的体积和热容量小, 故其温升较大,造 成的加工误差不应 忽视。

机械工艺系统对加工精度的影响

机械工艺系统对加工精度的影响

机械工艺系统对加工精度的影响1. 引言机械工艺系统是指机械加工过程中涉及的各种工艺操作和设备,它对加工精度具有重要的影响。

机械工艺系统的合理设计和优化可以提高加工精度,而工艺系统的不当操作、设备损坏等因素则会降低加工精度。

本文将探讨机械工艺系统对加工精度的影响,并提出相关解决方案。

2. 加工精度概述2.1 定义加工精度是指机械加工过程中工件与设计要求之间的误差程度。

它反映了工件加工质量的优劣,通常用尺寸和形位公差来表示。

2.2 影响因素加工精度受许多因素的影响,包括材料性质、机床精度、刀具磨损等。

其中,机械工艺系统对加工精度的影响是至关重要的。

3. 机械工艺系统对加工精度的影响3.1 工艺参数对加工精度的影响在机械加工过程中,工艺参数的选择对加工精度具有直接影响。

例如,切削速度、进给速度和切削深度等参数的调整,会对加工过程中产生的热变形、切削力和切削温度等因素产生影响,进而影响加工精度。

3.2 工艺操作对加工精度的影响机械加工中,操作员的操作水平和技术能力对加工精度有很大影响。

不正确的操作会导致工件加工误差的增大,从而降低加工精度。

因此,培训操作员并严格执行操作规程是提高加工精度的重要措施。

3.3 设备状况对加工精度的影响机床是机械加工过程中不可或缺的设备,它的质量和状态对加工精度有直接影响。

如机床刚度不足、运动误差过大等因素都会导致加工精度下降。

因此,定期检测和维护机床是保证加工精度稳定的重要环节。

4. 提高加工精度的措施4.1 工艺系统优化通过对工艺系统的优化,可以减少加工误差的产生。

比如合理设计加工路线、选择合适的切削参数等措施,可以提高加工的稳定性和一致性,从而提高加工精度。

4.2 设备维护和改进定期维护和改进机床设备,保持其良好的工作状态,是提高加工精度的关键措施。

进行机床的润滑、调整和磨损件的更换,可以保证机床的精度和可靠性,提高加工精度。

4.3 操作员培训和管理提高操作员的技术水平和操作规范性,培训其正确的操作方法和操作要领,可以有效地提高加工精度。

热变形对加工精度的影响

热变形对加工精度的影响

热变形对加工精度的影响一、概述在机械加工过程中,工艺系统在各种热源的影响下,常产生复杂的变形,破坏了工艺系统间的相对位置精度,造成了加工误差。

据统计,在某些精密加工中,由于热变形引起的加工误差约占总加工误差的40%~70%。

热变形不仅降低了系统的加工精度,而且还影响了加工效率的提高。

(一)工艺系统的热源引起工艺系统热变形的热源大致可分为两类:内部热源和外部热源。

内部热源包括切削热和摩擦热;外部热源包括环境温度和辐射热。

切削热和摩擦热是工艺系统的主要热源。

(二)工艺系统的热平衡工艺系统受各种热源的影响,其温度会逐渐升高。

与此同时,它们也通过各种传热方式向周围散发热量。

当单位时间内传入和散发的热量相等时,则认为工艺系统达到了热平衡。

图4— 23所示为一般机床工作时的温度和时间曲线,由图可知,机床开动后温度缓慢升高,经过一段时间温度升至T衡便趋于稳定。

由开始升温至T衡的这一段时间,称为预热阶段。

当机床温度达到稳定值后,则被认为处于热平衡阶段,此时温度场处于稳定,其热变形也就趋了稳定。

处于稳定温度场时引起的加工误差是有规律的,因此,精密及大型工件应在工艺系统达到热平衡后进行加工。

二、机床热变形引起的加工误差机床受热源的影响,各部分温度将发生变化,由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性,机床各部件将发生不同程度的热变形,破坏了机床原有的几何精度,从而引起了加工误差。

车床类机床的主要热源是主轴箱中的轴承、齿轮、离合器等传动副的摩擦使主轴箱和床身的温度上升,从而造成了机床主轴抬高和倾斜。

图4— 24所示为一台车床在空转时,主轴温升与位移的测量结果。

主轴在水平方向的位移只有lOμ m,而垂直方向的位移却达到180~200μ m。

这对于刀具水平安装的卧式车床的加工精度影响较小,但对于刀具垂直安装的自动车床和转塔车床来说,对加工精度的影响就不容忽视了。

对大型机床如导轨磨床、外圆磨床、龙门铣床等长床身部件,其温差的影响也是很显著的。

教案22§3-4、工艺系统热变形所引起的加工误差

教案22§3-4、工艺系统热变形所引起的加工误差
产生的原因: 切削加工过程中,形成的力和热,可使被加工表面产 生热塑性变形,冷塑性变形和金相组织发生变化,因而被 加工工件的表面层便产生了内应力。
第三章 机械加工精度
三、减少或消除内应力的方法: ①、在零件的结构设计中,尽量减少零件各部 分厚度尺寸之间的差异,以减少铸锻毛坯在制造 中产生的内应力。 ②、为消除工件的内应力,应采用不同数量的 消除内应力的工序,通常采用自然时效、人工时 效或振动时效。 ③、合理安排工艺过程也是消除或减少工件内 应力的一种有效措施。例如粗精加工在不同的工 序中进行,使粗加工后有一定时间让残余应力重 新分布。
(四)、保持恒定的温度环境:
如安排车间的供暖设备及加热器,使热流在各方向上 均匀,并设立车间门斗或帘幕等不使精密机床受到阳光的 直接照射,以免引起不均匀的发热。
第三章 机械加工精度
§3-5、工件内应力引起的加工误差
一、内应力的概念: 内应力---------当外部载荷去除以后,仍然残存在工件 内部的应力。 根本原因是内部组织发生了不均匀的体积变化而产生 的。 性质:具有内应力的工件,是处于一种不稳定状态中, 它内部的组织有强烈的倾向要恢复到一种稳定的没有内应 力的状态。即使在常温下,其内部组织也在不断地进行着 变化,直到内应力消失为止。在内应力变化的过程中,零 件的形状逐渐地变化,原有的加工精度也会逐渐丧失。
(二)、冷校直产生的内应力:
细长轴车削后,圆棒料在轧制中产生的内应力要重新 分布,而使其产生弯曲变形。为纠正这种弯曲变形,常采 用冷校直。
第三章 机械加工精度
方法:
是在与变形相反的方向加力F,使工件反向弯 曲产生塑性变形,以达到校直的目的。
在力F的作用下工件内部的应力分布如图所示。
第三章 机械加工精度

工艺系统的热变形对加工精度的影响

工艺系统的热变形对加工精度的影响

(2)不均匀受热
工件在进行铣、刨、磨等平面加工时,单侧 受热,受热不均匀,上下表面温升不等,导致工件 (尤其是中间部位)向上凸起,使得中间切去的材 料较多。冷却后,工件表面将会呈凹形。,刀具受到切削热的影响会产生 热变形。虽然切削热大部分被传入工件和切屑中,传 给刀具的热量并不多,但由于刀具的体积和热容量较 小,所以其温升较高,热变形较大。
4.控制环境温度
环境温度的变化和室内各部分的温差,都会使工 艺系统产生热变形,从而影响工件的加工精度,尤其 对精密零件的加工精度影响较大。因此,精密零件的 加工一般在恒温室内进行。
机械制造技术
右图所示为车削时
车刀的热变形与切削时
间t的关系曲线。 当车刀连续切削时,
车刀的变形情况如曲线1 所示,切削开始时,车刀
的热变形较快,经过约 16~20min其热变形达到 tg-切削时间;tj-停止切削时间
平衡。当车刀停止切削后,车刀的冷却变形过程如曲 线3所示。
当车削一批短小轴类工件时,加工中需不断地装
二、工艺系统的热平衡
加工中,工艺系统受各种热源的影响,其温度 会逐渐升高,同时,工艺系统也会通过各种传热方 式向周围散发热量。当单位时间内传入和散发的热 量相等时,则认为工艺系统达到了热平衡。
工艺系统达到热平衡后,其温度场处于稳定状 态,热变形也趋于稳定。热变形在处于稳定状态时, 其引起的加工误差是有规律的,因此,精密大型工 件一般在工艺系统达到热平衡后才进行加工。
2.加强散热能力
为减少机床内部热源的影响,可以采用高效冷却 方式(如喷雾冷却和冷冻机强制冷却等),加速系统 热量的散出,有效地控制系统的热变形。
3.均衡温度场
在设计机床时,可采用热对称结构和热补偿结 构,使机床各部分产生均匀的热变形,或使热变形 方向为加工误差非敏感方向,以减少工艺系统热变 形对加工精度的影响。

工艺系统热变形对加工精度的影响ppt课件

工艺系统热变形对加工精度的影响ppt课件

•切削热 Q(J)的大小计算
Q Pzvt
式中 Pz --主切削力(N) v--切削速度(m/min) t--切削时间(min)
影响切削热传导的主要因素:工件、刀具、夹具、 机床等的材料的导热性能,以及周围介质的情况。
若工件材料热导率大,则由切屑和工件传导的切 削热较多;
若刀具材料热导率大,则从刀具传出的切削热也.ຫໍສະໝຸດ 工艺系统热变形对加工精度的影响
二、工件热变形对加工的影响
(一)概述
• 在工艺系统热变形中,机床热变形最为复 杂,工件、刀具的热变形相对来说要简单 一些
• 使工件产生热变形的热源,主要是切削热。 对于精密零件,周围环境温度和局部
受到日光等外部热源的辐射热也不容忽视。
.
工艺系统热变形对加工精度的影响
热对流 .
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
热辐射 .
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
引起工艺系统变形的热源可分为:
– 内部热源主要指切削热和摩擦热,它们产生 于工艺系统内部,其热量主要是以热传导的 形式传递的。
– 外部热源主要是指工艺系统外部的、以对流 传热为主要形式的环境温度(它与气温变化、 通风、空气对流和周围环境等有关)和各种 辐射热(包括由阳光、照明、暖气设备等发 出的辐射热)。
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
在生产中,必须注意:
机床在开始工作的一段时间内, 其温度场处于不稳定状态,其精度也 是很不稳定的,工作一定时间后,温 度才逐渐趋于稳定,其精度也比较稳 定。
因此,精密加工应在热平衡状态
下进行。
.
工艺系统热变形对加工精度的影响
二、工件热变形对加工的影响

工艺系统受力变形对加工精度的影响

工艺系统受力变形对加工精度的影响

机械制造技术工艺系统受力变形对加工精度的影响1、工艺系统刚度及其对加工精度的影响u 在车床上加工一根细长轴时,可以看到在纵向走刀过程中切屑的厚度起了变化,越到中间,切屑层越薄,加工出来的工件出现了两头细中间粗的腰鼓形误差;u 旧车床上加工刚性很好的工件时,经过粗车一刀后,再要精车的话,有时候不但不把刀架横向进给一点,反而要把它反向退回一点,才能保证精车时切去极薄的一层以满足加工精度和表面粗糙度的要求;工艺系统受力变形对加工精度的影响由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统,在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力等的作用下,会产生相应的变形(弹性变形及塑性变形)。

这种变形将破坏工艺系统间已调整好的正确位置关系,从而产生加工误差。

例如车削细长轴时,工件在切削力作用下的弯曲变形,加工后会形成腰鼓形的圆柱度误差,如图所示。

切削加工过程中,在各种外力的作用下,工艺系统的各部分就会在各受力方向产生变形。

由于在误差敏感方向上,零件的加工误差最大,所以,对于工艺系统的受力变形,主要研究在误差敏感方向上的变形量。

因此,工艺系统的刚度K xt定义为作用在工件法线方向上的切削力F y与工件在该方向上切削力作用下在法线方向变形量y xt 的比值,即:yxt xtF k y若出现变形方向与F y方向不一致的情况,如F y 与y xt 方向相反,工艺系统就处于负刚度状态。

负刚度现象对保证加工质量是不利的,此时,车刀的刀尖将扎入工件(扎刀)的外圆表面,引起刀具的破损和振动,应尽量避免。

y xt =y jc +y jj +y d +y g机械加工时,机床的有关部件,夹具、刀具和工件在切削力作用下,都有不同程度的变形。

因此,工艺系统在某一处的法向总变形量是各个组成部分在该处法向变形的叠加,即:根据刚度的定义,工艺系统各个组成环节的刚度为:所以,工艺系统刚度的一般计算公式为:通过工艺系统各个组成环节的刚度可求出工艺系统的总刚度。

对于工件和刀具,其结构较简单,可采用材料力学的相关知识近似计算。

工艺系统的受力变形对加工精度的影响

工艺系统的受力变形对加工精度的影响

ywz ytj
x L
机床总变形量yjc的计算公式为:
yjc=yx+ydj
根据力的平衡条件,主轴箱前顶尖、尾座顶 尖和刀架变形量的计算公式为:
ytj
FA ktj
Fy ktj
Lx L
ywz
FB kwz
Fy kwz
x L
ydj
Fy kdj
最后可得机床总变形量yjc的计算公式为:
y jc
Fy
1 ktj
(2)工件的变形
在车床两顶尖间车削刚性很差的细长轴时,由于 在切削力的作用下,工件的变形很大,远远超过机床 和刀具的变形,因此,工艺系统的变形主要取决于工 件的变形,机床和刀具的变形可以忽略不计。
如右图所示,当车刀处于 x位置时,工件的轴线产生变 形。根据材料力学的计算公 式,工件在切削点的变形量yw 为:
2.提高工件刚度
提高工件刚度的主要措施是缩小切削力作用点到 工件支承面之间的距离
3.合理装夹工件
对于薄壁工件或刚性较差工件,夹紧时应特别注 意选择合理的夹紧方法,否则会引起很大的加工误差。
4.合理设计系统结构
在设计机床和夹具时,应合理设计每个零部件, 防止因个别零件刚度较差而使整体刚度下降;并注 意刚度的匹配,防止有局部低刚度环节出现。
向在工件的转动中也不断改变。这样,工件在回转过程 中,由于所受外力方向不断变化,会造成加工误差。
(2)夹紧力对加工精度的影响
当加工刚性较差的工件时, 若夹紧力的作用点或方向不当, 会使工件变形,从而产
生加工误差。上图所示为加工连杆大端孔,由于夹紧 力作用点不当,引起加工后两孔中心线不平行,且中 心线与定位端面不垂直,从而造成加工误差。
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v k yFy nFy c Fy

机械加工工艺系统热变形对加工精度的影响及减少工艺系统热变形的措施

机械加工工艺系统热变形对加工精度的影响及减少工艺系统热变形的措施

机械加工工艺系统热变形对加工精度的影响及减少工艺系统热变形的措施
机械加工中,工艺系统在各种热源的作用下产生一定的热变形。

由于工艺系统热源分布的不均匀性及各环节结构、材料的不同,使工艺系统各部分的变形产生差异,从而破坏了刀具与工件的准确位置及运动关系,产生加工误差,尤其对于精密加工,热变形引起的加工误差占总误差的一半以上。

因此,在近代精密加工中,控制热变形对加工精度的影响已成为重要的任务和研究课题。

在加工过程中,工艺系统的热源主要有内部热源和外部热源两大类。

内部热源来自切削过程,主要包括切削热、摩擦热、派生热源。

外部热源主要来自于外部环境,主要包括环境温度和热辐射。

这些热源产生的热造成工件、刀具和机床的热变形。

减少工艺系统热变形的措施主要有:一是减少工艺系统的热源及其发热量;二是加强冷却,提高散热能力;三是控制温度变化,均衡温度;四是采用补偿措施;五是改善机床结构。

此外,还应注意改善机床结构,减小其热变形。

首先考虑结构的对称性。

一方面传动元件(轴承、齿轮等)在箱体内安装应尽量对称,使其传给箱壁的热量均衡,变形相近;另一方面,有些零件(如箱体)应尽量采用热对称结构,以便受热均匀。

还应注意合理选材,对精度要求高的零件尽量选用膨胀系数小的材料。

2.4new热变形对加工精度的影响

2.4new热变形对加工精度的影响
机械制造工艺学
2.4 工艺系统的热变形对加工精度的影响
主讲:胡大超 主讲:
1
一、概述
工艺系统热变形: 工艺系统热变形:工艺系统会受到各种热的影响而 热变形 产生的温度变形。 产生的温度变形。 工艺系统在各种热源作用下,会产生相应的热变形, 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, 破坏工件与刀具间正确的相对位置 从而破坏工件与刀具间正确的相对位置,造成加工 误差。 误差。 据统计, 据统计,由于热变形引起的加工误差约占总加工误差 的40%~70%。工艺系统的热变形不仅严重地影响加工精 。 而且还影响加工效率的提高。 度,而且还影响加工效率的提高。 实现数控加工 数控加工后 加工误差不能再由人工进行补偿, 实现数控加工后,加工误差不能再由人工进行补偿, 全靠机床自动控制,因此热变形的影响就显得特别重要。 全靠机床自动控制,因此热变形的影响就显得特别重要。 工艺系统热变形的问题已成为机械加工技术发展的 一个重大研究课题。 一个重大研究课题。 2
物体中各点 的温度分布 称为温度场, 称为温度场 T=f( x , y, z ,t )
温度场
ห้องสมุดไป่ตู้
热平衡时工艺系统的热 热平衡时工艺系统的热
变形也就达到某种程度 稳态 的稳定。 的稳定。 温度场
物体达到热平衡后, 物体达到热平衡后, 各点温度将不再随 时间而变化, 时间而变化,只是 其坐标位置的函数。 其坐标位置的函数。 这种温度场称为 稳态温度场
图 车床的热变形
13
(2)大型机床热变形
龙门铣、 龙门铣、刨、导轨磨床、立式车床 导轨磨床、 热源:导轨副的摩擦热,环境温度 热源:导轨副的摩擦热,
导轨磨床:砂轮架→立 导轨磨床:砂轮架→ 液压→油池→ 柱;液压→油池→床身内 下高,中凹; ,下高,中凹; 导轨摩擦发热, 导轨摩擦发热,床身的 上部温度高于下部, 上部温度高于下部,导轨 中凸变形。 中凸变形。

机械制造工艺精品教案-工艺系统的热变形对加工精度的影响

机械制造工艺精品教案-工艺系统的热变形对加工精度的影响

课时:2课时教学课题:工艺系统的热变形对加工精度的影响教学目标:了解工艺系统的热源;掌握工艺系统热变形的规律和特点和工艺系统热变形对加工精度的影响;了解控制工艺系统热变形的措施。

教学重点:了解控制工艺系统热变形的措施。

教学难点:工艺系统热变形的规律和特点和工艺系统热变形对加工精度的影响。

教具仪器:多媒体第五节工艺系统的热变形对加工精度的影响2.5工艺系统的热变形对加工精度的影响2.5.1工艺系统的热源摩擦热工艺系统中的摩擦热,主要是机床和液压系统中运动部件产生的,如电动机、轴承、齿轮、丝杠副、导轨副、离合器、液压泵、阀等各运动部分产生的摩擦热。

尽管摩擦热比切削热少,但摩擦热在工艺系统中是局部发热,会引起局部温升和变形,破坏了系统原有的几何精度,对加工精度也会带来严重影响。

外部热源外部热源的热辐射(如照明灯光、加热器等对机床的热辐射)及周围环境温度(如昼夜温度不同)对机床热变形的影响,也不容忽视,对于大型、精密加工尤其重要。

2.5.2工艺系统热变形对加工精度的影响机床热变形对加工精度的影响一般机床的体积较大,热容量大,虽温升不高,但变形量不容忽视。

且由于机床结构较复杂,加之达到热平衡的时间较长,使其各部分的受热变形不均,从而会破坏原有的相互位置精度,造成工件的加工误差。

由于机床结构形式和工作条件不同,引起机床热变形的热源和变形形式也不相同。

对于车、铣、钻、镗类机床,主轴箱中的齿轮、轴承摩擦发热和润滑油发热是其主要热源,使主轴箱及与之相连部分(如床身或立柱)的温度升高而产生较大变形。

例如车床主轴发热使主轴箱在垂直面内和水平面内发生偏移和倾斜,如图4-40a所示。

图4-40b所示为车床主轴温升、位移随运转时间变化而变化的情况,由图可见Y方向的位移量远远大于X方向的位移量。

由于Y方向是误差非敏感方向,故对加工精度影响较小。

龙门刨床、导轨磨床等大型机床由于它们的床身较长,如导轨面与底面间有温差,就会产生较大的弯曲变形,从而影响加工精度。

24new热变形对加工精度的影响

24new热变形对加工精度的影响
,机床的主要热源及其加工 精度影响
热源:主轴箱中的齿轮、轴承摩擦发热、润滑油发热。
车床主要热源
(齿轮箱,轴承摩擦, 润滑油发热) →主轴箱(主轴倾斜) →床身(立柱)(导 轨凸)。
图 车床的热变形
13
(2)大型机床热变形
龙门铣、刨、导轨磨床、立式车床 热源:导轨副的摩擦热,环境温度
具的热量并不多,但由于刀具体积小,热容量
小,导致刀具切削部分的温升急剧升高,刀具
热变形对加工精度的影响比较显著。
车外圆时,车刀热变形会使工件产生圆柱度误 差(锥度)。加工内孔又如何?
9
车削时车刀的热变形与切削时间的关系曲线
图示为车削时车刀的热变 形与切削时间的关系曲线。 曲线A —— 车刀连续工作 时的热伸长曲线;
热平衡
不稳态 温度场
当物体未达热平衡时, 各点温度不仅是坐标位 置的函数,也是时间的 函数。这种温度场称为 不稳态温度场 4
在生产中,必须注意:
机床在开始工作的一段时间内,其温度场 处于不稳定状态,其精度也是很不稳定的, 工作一定时间后,温度才逐渐趋于稳定, 其精度也比较稳定。 因此,精密加工应在热平衡状态下进行。
机械制造工艺学
2.4 工艺系统的热变形对加工精度的影响
主讲:胡大超
1
一、概述
工艺系统热变形:工艺系统会受到各种热的影响而 产生的温度变形。
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。
据统计,由于热变形引起的加工误差约占总加工误差 的40%~70%。工艺系统的热变形不仅严重地影响加工精 度,而且还影响加工效率的提高。 实现数控加工后,加工误差不能再由人工进行补偿, 全靠机床自动控制,因此热变形的影响就显得特别重要。 工艺系统热变形的问题已成为机械加工技术发展的 一个重大研究课题。 2

机械制造与自动化专业《2.4工艺系统受热变形16》

机械制造与自动化专业《2.4工艺系统受热变形16》

课时教案首页讲义:复习上节课的内容工艺系统受力变形引起的误差在机械加工过程中,由于受到和外部热源的影响,工艺系统各局部的温度升高,因而产生热膨胀。

由于各局部的受热情况、热容量、散热条件等均不相同,产生的温升和热膨胀也就不同,从而使工艺系统各局部产生变形,造成工件的加工误差。

1.工艺系统的热源引起工艺系统热变形的热源可归纳为:1〕切削热:切削过程中产生的热量大局部传给了切屑,少局部传给了刀具和工件。

2〕摩擦热:工艺系统中凡有相对运动的地方均会产生摩擦热,如轴承、导轨、传动齿轮、摩擦离合器、液压系统以及电动机等。

3〕外部热源:工艺系统外部环境的温度变化如气温的变化以及阳光、灯光、暖气散热片的影响等。

2.工艺系统的热平衡虽然各种热源产生的热量会向工艺系统内传递,但同时,系统产生的热量也在向外部环境中散发。

当单位时间内传入和散发的热量相等,系统的温度不再变化时,那么称工艺系统处于热平衡状态。

系统到达热平衡后,热变形量不再变化,引起的加工误差也比拟固定。

3.机床热变形的趋势及其引起的加工误差机床的热变形主要是因主轴箱的发热使主轴位移、倾斜;床身、立柱等零件因其导轨面与其余局部的温度不同而使导轨产生弯曲变形。

弯曲的方向是向高温面凸出。

机床变形后原有的几何精度丧失,从而引起工件的加工误差。

对于数控机床、加工中心等机床而言,除了机械系统的发热造成机床几何精度降低外,电气系统的发热还会造成数控系统不稳定等问题。

因此这类设备常在恒温室里使用。

4工件热变形及其对加工精度的影响工件受热后膨胀,其直接结果是造成刀具“多切〞,即使a PS〉a PL,假设各处的多切量相同,那么造成工件尺寸误差;假设各处的多切量不同,那么造成工件形状误差。

在数控机床、加工中心等自动化程度很高的机床上加工时,由于工序高度集中,工件受热大且来不及散发、冷却,工件热变形的影响将会更大,必须引起高度的重视。

5.刀具的热变形及其对加工精度的影响切削过程中传给刀具的热量虽然不多,但因刀具的体积小,热容量小,故刀具的温度很高。

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工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
热辐射
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
引起工艺系统变形的热源可分为:
– 内部热源主要指切削热和摩擦热,它们产生 于工艺系统内部,其热量主要是以热传导的 形式传递的。
– 外部热源主要是指工艺系统外部的、以对流 传热为主要形式的环境温度(它与气温变化、 通风、空气对流和周围环境等有关)和各种 辐射热(包括由阳光、照明、暖气设备等发 出的辐射热)。
一、概 论
温度场
物体中各点的温度 分布称为温度场,
T=f( x , y, z ,t )
热平衡
稳态温度场
不稳态温度场
物体达到热平衡后,各点温 度将不再随时间而变化,只 是其坐标位置的函数。这种 温度场称为稳态温度场
当物体未达热平衡时, 各点温度不仅是坐标 位置的函数,也是时 间的函数。这种温度 场称为不稳态温度场
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
内部热源:切削热
• 切削热是切削加工过程中 最主要的热源
• 对工件加工精度的影响最 为直接
• 在切削(磨削)过程中, 消耗于切削层的弹、塑性 变形能及刀具、工件和切 屑之间摩擦的机械能,绝 大部分都转变成了切削热。
工艺系统热变形对加工精度的影响
影响切削热传导的因素
•切削热 Q(J)的大小计算
Q Pzvt
式中 Pz --主切削力(N) v--切削速度(m/min) t--切削时间(min)
影响切削热传导的主要因素:工件、刀具、夹具、 机床等的材料的导热性能,以及周围介质的情况。
若工件材料热导率大,则由切屑和工件传导的切 削热较多;
若刀具材料热导率大,则从刀具传出的切削热也 会较多。
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
3、工艺系统的热平衡和温度场
工艺系统受各种热源的影响,其温度会逐 渐升高。同时,它们也通过各种传热方式向周围 散发热量。
热平衡
• 当单位时间内传入和散发
的热量相等时,工艺系统达 到了热平衡状态。
• 而工艺系统的热变形也就
达到某种程度的稳定。
工艺系统热变形对加工精度的影响
工艺系统热变形对加工精度的影响
各类切削加工方法热传导情况
• 车削,切屑所带走的热量最多,可达50%~80%(切 削速度越高,切屑带走热量占总切削热百分比就越 大),传给工件热量次之(约30%),传给刀具的热 量很少,一般不超过5%
• 铣、刨削加工,传给工件热量在总切削热的30%以下
• 钻削和卧式镗孔,大量的切屑滞留在孔中,传给工件 的热量就比车削时要高
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
在生产中,必须注意:
机床在开始工作的一段时间内, 其温度场处于不稳定状态,其精度也 是很不稳定的,工作一定时间后,温 度才逐渐趋于稳定,其精度也比较稳 定。
因此,精密加工应在热平衡状态 下进行。
工艺系统热变形对加工精度的影响
二、工件热变形对加工的影响
(一)概述 (二)工件比较均匀受热 (三)工件不均匀受热
✓目前,无论在理论上还是在实践上都有许多问题 尚待研究解决。
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
2、工艺系统的热源
•热的传递方式 热总是由高温处向低温处传递的。热的传 递方式有三种:
传导 对流 辐射
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
热传导
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
热对流
工艺系统热变形对加工精度的影响
二、工件热变形对加工的影响
(一)概述
• 在工艺系统热变形中,机床热变形最为复 杂,工件、刀具的热变形相对来说要简单 一些
• 使工件产生热变形的热源,主要是切削热。 对于精密零件,周围环境温度和局部受到 日光等外部热源的辐射热也不容忽视。
工艺系统热变形对加工精度的影响
• 磨削时磨屑小,带走的热量也少(约为4%),大部 分热量(84%左右)传入工件,使磨削表面的温度高 达800~1000℃左右,磨削热既影响工件的加工精度, 又影响工件的表面质量。
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
内部热源:摩擦热
工艺系统中的摩擦热,主要是机床和液压系统中 运动部件产生的,如电动机、轴承、齿轮、丝杠 副、导轨副、离合器、液压泵、阀等各运动部分 产生的摩擦热。
➢热变形对加工精度影响比较大,特别是在精密 加工和大件加工中,热变形所引起的加工误差 通常会占到工件加工总误差的40%~70%。
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
*****工艺系统热变形不仅影响加工精 度,而且还影响加工效率
因为为减少受热变形对加工精度的影响,通常需要: •预热机床以获得热平衡; •或降低切削用量以减少切削热和摩擦热; •或粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工; •或增加工序(使粗、精加工分开)等等。
二、工件热变形对加工的影响
(二)工件均匀受热
对于一些形状简单、对称的零件,如轴、套筒等,加 工时(如车削、磨削)切削热能较均匀地传入工件, 工件热变形量可按下式估算:
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
• 概念 • 工艺系统的热源 • 工艺系统的热平衡和温度场
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
概念:
在机械加工过程中,工艺系统会受到各种 热的影响而产生变形,一般称为热变形。
➢这种变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和 运动关系,造成工件的加工误差。
摩擦热比切削热少,但摩擦热在工艺系统中是局 部发热,引起局部温升和变形,破坏了系统原有 的几何精度,对加工精度也会带来严重影响。
工艺系统热变形对加工精度的影响
一、概 论
外部热源
如:
–需要昼夜连续加工时,昼夜温度不同,引起 工艺系统的热变形就不一样,从而影响了加 工精度
–照明灯光、加热器等对机床的热辐射,往往 是局部的,日光对机床的照射不仅是局部的, 而且不同时间的辐射热量和照射位置也不同, 因而会引起机床各部分不同的温升和变形, 这在大型、精密加工时尤其不能忽视。
工艺系统热变形对加工精度的影响
专题4 工艺系统热变形对加工精度
的影响及误差统计分析
工艺系统热变形对加工精度的影响
目录
一、概述 二、工件热变形对加工精度的影响 三、刀具热变形对加工精度的影响 四、机床热变形对加工精度的影响 五、减少工艺系统热变形对加工精
度影响的措施 六、误差统计分析 附录:误差分析的MATLAB实现
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