金牛区鑫浩瑞金属制品经营部
 
设为首页  加入收藏 
 
加工项目
   数控切割
   金属拉弯
   钢板卷圆
   钢结构
   金属剪板
   金属折弯
   广告柱
   建筑钢模
   不锈钢制品
   艺术造型
   玻璃幕墙
   异型加工件
   油罐
联系我们

联系人:叶先生
电 话:028-83118421
手  机:13666299135
传  真:028-83118431
QQ 号:329559472
邮 箱:329559472@qq.com   
地 址:成都市金牛区量力钢材城D区特三栋78号 

工程案例
工艺系统的受力变形

发布时间:2011-3-8 上午 11:06:55 
由机床、夹具、工件、刀具所组成的工艺系统是一个弹性系统,在加工过程中由于切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力的作用,会产生弹性变形,从而破坏了刀具与工件之间的准确位置,产生加工误差。例如车削细长轴时(图1-14),在切削力的作用下,工件因弹性变形而出现“让刀”现象。随着刀具的进给,在工件的全长上切削深度将会由多变少,然后再由少变多,结果使零件产生腰鼓形。
①工艺系统受力变形对加工精度的影响主要有:
●切削过程中受力点位置变化引起的加工误差
切削过程中,工艺系统的刚度随切削力着力点位置的变化而变化,引起系统变形的差异,使零件产生加工误差。
在两****间车削粗而短的光轴时,由于工件刚度较大,在切削力作用下的变形相对机床、夹具和刀具的变形要小得多,故可忽略不计。此时,工艺系统的总变形完全取决于机床床头、尾架(包括****)和刀架(包括刀具)的变形,工件产生的误差为双曲线圆柱度误差。
在两****间车削细长轴时,由于工件细长,刚度小,在切削力作用下,其变形大大超过机床夹具和刀具的受力变形。因此,机床、夹具和刀具的受力变形可略去不计,此时,工艺系的变形完全取决于工件的变形,工件产生腰鼓形圆柱度误差。
●毛坯加工余量不均,材料硬度变化导致切削力大小变化引起的加工误差——误差复映
工件的毛坯外形虽然具有粗略的零件形状,但它在尺寸、形状以及表面层材料硬度均匀性上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断发生变化,从而导致切削力的变化,进而引起工艺系统产生相应的变形,使得零件在加工后还保留与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。当然工件表面残留的误差比毛坯表面误差要小得多,这种现象称为“误差复映规律”,所引起的加工误差称为“复映误差”。
②减小工艺系统受力变形的措施主要有:
一是提高工件加工时的刚度;二是提高工件安装时的夹紧刚度;三是提高机床部件的刚度
(3)工艺系统的热变形
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。
(4)调整误差
零件加工的每一个工序中,为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度,总得对机床、夹具和刀具进行这样或那样的调整。任何调整工作必然会带来一些原始误差,这种原始误差即调整误差。
调整误差与调整方法有关。调整方法主要有:
①试切法调整
试切法调整,就是对被加工零件进行“试切-测量-调整-再试切”,直至达到所要求的精度。它的调整误差来源有:测量误差;微量进给时,机构灵敏度所引起的误差;**小切削深度影响。
②用定程机构调整
③用样件或样板调整
(5)工件残余应力引起的误差
残余应力是指当外部载荷去掉以后仍存留在工件内部的应力。残余应力是由于金属发生了不均匀的体积变化而产生的。其外界因素来自热加工和冷加工。有残余应力的零件处于一种不稳定状态。一旦其内应力的平衡条件被打破,内应力的分布就会发生变化,从而引起新的变形,影响加工精度。
①内应力产生的原因主要有:毛坯制造中产生的内应力;冷校正产生的内应力;切削加工产生的内应力。
②减小或消除内应力的措施 一是采用适当的热处理工序。二是给工件足够的变形时间。三是零件结构要合理,结构要简单,壁厚要均匀。
(6)数控机床产生误差的独特性
数控机床与普通机床的**主要差别有两点:一是数控机床具有“指挥系统”——数控系统;二是数控机床具有执行运动的驱动系统——伺服系统。
在数控机床上所产生的加工误差,与在普通机床上产生的加工误差,其来源有许多共同之处,但也有独特之处,例如伺服进给系统的跟踪误差、检测系统中的采样延滞误差等,这些都是普通机床加工时所没有的。所以在数控加工中,除了要控制在普通机床上加工时常出现的那一类误差源以外,还要有效地抑制数控加工时才可能出现的误差源。这些误差源对加工精度的影响及抑制的途径主要有以下几个方面:
①机床重复定位精度的影响
数控机床的定位精度是指数控机床各坐标轴在数控系统的控制下运动的位置精度,引起定位误差的因素包括数控系统的误差和机械传动的误差。而数控系统的误差则与插补误差、跟踪误差等有关。机床重复定位精度是指重复定位时坐标轴的实际位置和理想位置的符合程度。
②检测装置的影响
检测反馈装置也称为反馈元件,通常安装在机床工作台或丝杠上,相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛,检测反馈装置将工作台位移量转换成电信号,并且反馈给数控装置,如果与指令值比较有误差,则控制工作台向消除误差的方向移动。数控系统按有无检测装置可分为开环、闭环与半闭环系统。开环系统精度取决于步进电动机和丝杠精度,闭环系统精度取决于检测装置精度。检测装置是高性能数控机床的重要组成部分。
③刀具误差的影响
在加工中心上,由于采用的刀具具有自动交换功能,因而在提高生产率的同时,也带来了刀具交换误差。用同一把刀具加工一批工件时,由于频繁重复换刀,致使刀柄相对于主轴锥孔产生重复定位误差而降低加工精度。
抑制数控机床产生误差的途径有硬件补偿和软件补偿。过去一般多采用硬件补偿的方法。如加工中心采用螺距误差补偿功能。随着微电子、控制、监测技术的发展,出现了新的软件补偿技术。它的特征是应用数控系统通信的补偿控制单元和相应的软件,以实现误差的补偿,其原理是利用坐标的附加移动来修正误差。
 
金牛区鑫浩瑞金属制品经营部

金牛区鑫浩瑞金属制品经营部
联系人:叶力 电话:028-83118421 手机:13666299135
传真:028-83118431 邮箱:
329559472@qq.com QQ号:329559472 地址:成都市金牛区量力钢材城D区特三栋78号