《机械制造技术基础》7 零件加工质量问题分析.ppt

知识目标 掌握机械加工精度的概念。 掌握影响加工精度的因素。 掌握机械加工表面质量的含义。 掌握影响机械加工表面质量的因素。 能力目标 能分析实际生产中零件加工质量问题产生的原因，并能采取合理的工艺措施来提高其加工精度和改善表面质量。 2. 工艺系统受力变形对加工精度的影响 3. 减小受力变形对加工精度影响的措施 一 概述 二 机床热变形对加工精度影响 三 刀具和工件热变形对加工精度影响 四 减小工艺系统热变形的主要措施 一 误差预防 二 误差补偿 二 误差补偿（续） 二 误差补偿（续） 1. 切削加工表面粗糙度影响因素 2. 磨削加工表面粗糙度影响因素 二 磨削加工表面粗糙度影响因素（续） 一 影响表面冷作硬化的因素 二 影响表层金属残余应力的因素 三 磨削烧伤与磨削裂纹 四 表面强化工艺 体积大，热容量大，温升不高，达到热平衡时间长 结构复杂，温度场和变形不均匀，对加工精度影响显著 运转时间 / h 0 1 2 3 4 50 150 100 200 位移 /μm 20 40 60 80 温升 / ℃ ΔY ΔX 前轴承温升 图7-24 车床受热变形 a） 车床受热变形形态 b） 温升与变形曲线 机床热变形特点 车床热变形（图7-24） 立铣（图a） 图7-25 立式铣床、外圆磨床、导轨磨床受热变形 a）铣床受热变形形态 b）外圆磨床受热变形形态 c）导轨磨床受热变形形态 外圆磨（图b） 导轨磨（图c） 其他机床热变形（图7-25） 体积小，热容量小，达到热平衡时间较短 温升高，变形不容忽视（达0.03 ～0.05mm） ◆ 特点 ◆ 变形曲线（图7-26） （7-16） 式中 ξ—— 热伸长量； ξmax —— 达到热平衡热伸长量； τ—— 切削时间； τc —— 时间常数（热伸长量为热平衡热伸长量约63%的时间，常取3～4分钟）。 τ(min) 图7-26 车刀热变形曲线 连续切削升温曲线 冷却曲线 间断切削升温曲线 ξ（μm） ξmax τb 0 τc 0.63ξmax 刀具热变形 ◆ 圆柱类工件热变形 5级丝杠累积误差全长≤5μm，可见热变形的严重性 式中 ΔL， ΔD —— 长度和直径热变形量； L，D —— 工件原有长度和直径； α—— 工件材料线膨胀系数； Δt —— 温升。 长度： （7-17） （7-18） 直径： 例：长400mm丝杠，加工过程温升1℃，热伸长量为： 工件热变形 式中 ΔX —— 变形挠度； L，S ——工件原有长度和厚度； α—— 工件材料线膨胀系数； Δt —— 温升。 （7-19） ◆ 板类工件单面加工时的热变形（图7-27） 图7-27 平面加工热变形 ΔX φ/ 4 φ L S 此值已大于精密导轨平直度要求 结果：加工时上表面升温，工件向上拱起，磨削时将中凸部分磨平，冷却后工件下凹。 例：高600mm，长2000mm的床身，若上表面温升为3℃，则变形量为： 例1：磨床油箱置于床身内，其发热使导轨中凹 解决：导轨下加回油槽 图7-28 平面磨床补偿油沟 例2：立式平面磨床立柱前壁温度高，产生后倾。 解决：采用热空气加热立柱后壁（图7-29）。 图7-29 均衡立柱前后壁温度场 减少切削热和磨削热，粗、精加工分开。 充分冷却和强制冷却。 隔离热源。 减少热源发热和隔离热源 均衡温度场 软管 图7-31 支承距影响热变形 L1 L2 热对称结构 热补偿结构（图7-30，主轴热补偿） 图7-30 双端面磨床主轴热补偿 1—主轴 2—壳体 3—过渡套筒 热伸长方向 合理选择装配基准（图7-31） 高速空运转 人为加热 恒温 人体隔离 采用合理结构 加速达到热平衡 控制环境温度 图7-32 铸件内应力引起变形 图7-33 冷校直引起的内应力 压 拉 加载 压 压 拉 拉 卸载 设计合理零件结构 粗、精加工分开 避免冷校直 时效处理 内应力来源 毛坯制造和热处理产生的内应力（图7-32） 减小内应力措施 冷校直带来的内应力（图7-33） 切削加工带来的内应力 §7.2.5 工件内应力变形产生的加工误差 7.3 任务3 提高零件的加工精度 合理采用先进工艺和设备 ◆ 误差预防指减小原始误差本身或减小原始误差的影响 减小原始误差 转移原始误差（图7-34） a） b）