DINGWEIWUCHA機(jī)床熱變形和工件熱變形引起的加工誤差

工件熱變形對加工精度的影響在工藝系統(tǒng)熱變形中，機(jī)床熱變形最為復(fù)雜，工件、刀具的熱變形相對來說要簡單一些。這主要是因為在加工過程中，影響機(jī)床熱變形的熱源較多，也較復(fù)雜，而對工件和刀具來說，熱源比較簡單。因此，工件和刀具的熱變形?？捎媒馕龇ㄟM(jìn)行估算和分析。工件熱變形對加工精度的影響工件熱變形對加工精度的影響一些形狀較簡單的軸類、套類、盤類零件的內(nèi)、外圓加工時，切削熱比較均勻地傳入工件，如不考慮工件溫升后的散熱，其溫度沿工件全長和圓周的分布都是比較均勻的，可近似地看成均勻受熱。01工件比較均勻地受熱工件熱變形對加工精度的影響工件均勻受熱——以圓柱類工件熱變形為例長度：ΔL=α1LΔt直徑：ΔD=α1DΔt式中ΔL、ΔD——長度和直徑熱變形量；L、D——工件原有長度和直徑；α1——工件材料線膨脹系數(shù)；Δt——溫升。01工件比較均勻地受熱工件熱變形對加工精度的影響01工件比較均勻地受熱通常，桿件的長度尺寸精度要求不高，熱變形引起的伸長可以不用考慮。但當(dāng)工件以兩頂尖定位，工件受熱伸長時，如果頂尖不能軸向位移，則工件受頂尖的壓力將產(chǎn)生彎曲變形，這時對加工精度影響就變大了。因此，當(dāng)加工精度較高的軸類零件時，如磨外圓、絲杠等，宜采用彈性或液壓尾頂尖。工件熱變形對加工精度的影響01工件比較均勻地受熱例：長400mm絲杠，一次加工過程溫升1℃，熱伸長量為ΔL=α1LΔt=1.1×10－5×400×1=4.4×10－5(mm)=4.4(μm)5級絲杠累積誤差全長≤5μm，可見熱變形的嚴(yán)重性。工件熱變形對加工精度的影響01工件比較均勻地受熱一般來說，工件熱變形在精加工中影響比較嚴(yán)重，特別是長度長而精度要求很高的零件。另外，在粗加工時可不必考慮工件的熱變形對加工精度的影響，但是在工序集中的場合下，其會給精加工帶來麻煩。工件熱變形對加工精度的影響以板類工件單面加工時的熱變形為例式中ΔX——變形撓度；L、S——工件原有長度和厚度；α1——工件材料線膨脹系數(shù)；Δt——溫升。02工件不均勻受熱

工件熱變形對加工精度的影響02工件不均勻受熱結(jié)果：加工時上表面升溫，工件向上拱起，磨平冷卻后工件下凹。工件熱變形對加工精度的影響02工件不均勻受熱銑、刨、磨平面時，除在沿進(jìn)給方向有溫度差外，更嚴(yán)重的是工件只是單面受到切削熱的作用，上下表面間的溫度差將導(dǎo)致工件向上拱起，加工時中間凸起部分被切去，冷卻后工件變成下凹，造成平面度誤差。工件熱變形對加工精度的影響02工件不均勻受熱刀具熱變形對加工精度的影響刀具熱變形的熱源是切削熱。傳給刀具的切削熱雖然很少，但刀具質(zhì)量小，熱容量小，所以仍會有很高的溫升，引起刀具的熱伸長而產(chǎn)生加工誤差。刀具熱變形例如車削時，高速鋼車刀的工作表面溫度可達(dá)700～800℃，而硬質(zhì)合金切削刃可達(dá)1000℃以上。刀具熱變形特點(diǎn)：體積小，熱容量小，達(dá)到熱平衡時間較短。溫升高，變形不容忽視（達(dá)0.03～0.05mm。刀具熱變形對加工精度的影響減少熱變形的措施：減小刀具伸出長度改善散熱條件；改進(jìn)刀具角度，減小切削熱合理選用切削用量以及加工時的冷卻液，使刀具得到充分冷卻等。刀具熱變形對加工精度的影響刀具熱變形對加工精度的影響車刀的熱變形與切削時間的關(guān)系曲線圖曲線A——連續(xù)切削曲線B——停止切削曲線C——間歇切削機(jī)床熱變形對加工精度的影響機(jī)床受內(nèi)、外熱源的影響，各部分溫度逐漸升高，由于熱源分布的不均勻和機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，形成不均勻溫度場，使機(jī)床各部件之間的相互位置發(fā)生變化，破壞機(jī)床原有的幾何精度，造成加工誤差。機(jī)床熱變形機(jī)床空轉(zhuǎn)時，各運(yùn)動部件產(chǎn)生的摩擦熱基本不變。運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，各部件傳入的熱和散失的熱基本相等，即達(dá)到熱平衡狀態(tài)，變形趨于穩(wěn)定。機(jī)床達(dá)到熱平衡狀態(tài)時的幾何精度稱為熱態(tài)幾何精度。機(jī)床熱變形對加工精度的影響機(jī)床熱變形對加工精度的影響機(jī)床熱變形特點(diǎn):體積大，熱容量大，溫升不高，達(dá)到熱平衡時間長。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度場和變形不均勻，對加工精度影響顯著。a）車床受熱變形形態(tài)由于主軸箱的熱量傳給床身，床身導(dǎo)軌將向上凸起，因此加劇了主軸的傾斜。對于車、銑、鉆、鏜類機(jī)床的主要熱源是主軸箱。機(jī)床熱變形對加工精度的影響b）銑床受熱變形形態(tài)機(jī)床熱變形對加工精度的影響其他機(jī)床熱變形：立銑、外圓磨、導(dǎo)軌磨。c）外圓磨床受熱變形形態(tài)d）導(dǎo)軌磨