任务二铣削加工工艺基础.pptx
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1、第二节第二节 铣削加工的质量分析铣削加工的质量分析(一)加工精度分析就是零件在加工以后的几何参数(尺寸、形状和相互位置)的实际值与理想值相符合的程度。一一、铣削加工的质量分析铣削加工的质量分析 在实际生产过程中,是允许存在一定的偏差,但是保证零件的加工精度,也就是设法将加工误差控制在允许的范围内。工艺系统:在机械加工过程中,机床、夹具、刀具和工件构成一个系统。(4部分)1 1工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差1)加工原理误差它是指采用了近似的加工工方法所引起的误差。如加工列表曲线时用数学方程曲线逼近被加工曲线所产生的逼近误差、用直线或圆弧插补方法加工非圆曲线时产生的插补误差等,减小此类误差的
2、方法是提高逼近和插补精度。2)机床的几何误差a.机床主轴误差 机床主轴是安装工件或刀具的基准,并将切削主运动和动力传给工件或刀具。工艺系统的几何误差是机床、夹具、刀具及工件本身存在的误差,又称为工艺系统的静误差。b.机床导轨误差机床床身导轨是确定各主要部件相对位置的基准和运动的基准。c.传动误差机床的切削运动是通过某些传动机构来实现的,这此机构本身的制造、装配误差和工作中的磨损,将引起切削运动的不准确。3)刀具误差、夹具误差与工件定位误差 a刀具误差机械加工中的刀具分为普通刀具、定尺寸刀具和成形刀具三类。普通刀具,如车刀、铣刀等。定尺寸的刀具如钻头、铰刀、拉刀等。b夹具误差夹具误差主要是指定位
3、元件、对定位装置及夹具体等零件的制造、装配误差及工作表面磨损等。c 工件定位误差工件的定位误差是指由于定位不正确所引起的误差。4)调整误差在机械加工时,工件与刀具的相对位置需要进行必要的调整(如对刀、试切)才能准确。2 2工艺系统受力变形引起的加工误差工艺系统受力变形引起的加工误差工艺系统的刚度:刚度是物体或系统抵抗外力使其发生变形的能力。用变形方向上的外力与变形量的比值K来表示。K=F/Y式中:F 静载外力(N)Y 在外力作用方向上的静变形量(mm)机械加工过程中,由吃刀抗力FY引起的工艺系统受力变形对加工精度影响最大,所以常用吃刀抗力测定机床的静刚度,即K=Fy/Y 变形量Y=Fy/K由上
4、式可以看出,要减小因受力而引起的变形,就要提高工艺系统的刚度。圆柱铣刀在加工中相当于一个悬臂梁,其长径比就决定了其刚度的大小,加工时就要注意根据切削用量选择合适的铣刀长径比。3 3工艺系统热变形所引起的加工工艺系统热变形所引起的加工误差误差工艺系统在各种热源作用下将产生复杂的热变形,使工件和刀具的相对位置发生变化,或因加工后工件冷却收缩,从而引起加工误差。数控机床大多进行精密加工,由于工艺系统热变形引起的加工误差约占总误差的40-70%。因此,许多数控机床要求工作环境保持恒温,在加工过程中使用冷却液等方法可以有效地减小工艺系统的热变形。4 4工件内应力所引起的变形工件内应力所引起的变形所谓内应
5、力是指当外部的载荷去除以后,仍然残存在工件内部的应力。引起内应力的主要原因是热变形和冷变形。在铸、锻、焊、热处理等热加工过程中,由于毛坯各部分冷却收缩不均匀而引起的应力称为热应力。在进行冷轧、冷校直和切削时,由于毛坯或工件受力不均匀,产生局部变形所引起的内应力称为塑变应力。去除工件内应力的方法是进行时效处理,时效处理分为自然时效和人工时效两种,自然时效是在大气温度变化的影响下使内应力逐渐消失的时效处理方法,一般需要二、三个月甚至半年以上的时间。人工时效是使毛坯或半成品加热后随加热炉缓慢冷却,达到加快内应力消失的时效处理方法,用时效短。大型零件、精度要求高的零件在粗加工后要经过时效处理才能进行精
6、加工;精度要求特别高的工件要经过几次时效处理。(二)表面质量分析影响表面质量的因素:1、影响表面粗糙度的的因素影响表面粗糙度的的因素1)刀具切削刃的几何形状刀具相对工件作进给运动时,在加工表面上留下了切削层残留面积,其形状完全是刀具切削刃形状在加工过程中的复映。残留面积越大,表面粗糙度越大。在减小切削层残留面积可以采取减小刀具主、副偏角和增大刀尖圆弧半径等措施。2)工件材料的性质 切削塑性材料时,切削变形大,切屑与工件分离产生的撕裂作用,加大了表面粗糙度。所以在切削中、低碳钢时,为改善切削性能可在加工前进行调质或正火处理。一般情况下,硬度在HB170-230范围内的材料切削性能较好。切脆性材料
7、进,切屑呈碎粒状,由于切屑崩碎时会在表面留下麻点,使表面粗糙。如果降低切削用量,使用煤油润滑冷却,则可减轻切屑崩碎现象,减小表面粗糙度。3)切削用量 在一定的切削速度范围内,加工塑性材料容易产生积屑瘤或鳞刺,应避开这个切削速度范围(一般为小于80m/min时)。适当减小进给量可减小残留面积,减小粗糙度值。一般背吃刀量对表面粗糙度值影响不大。4)工艺系统的振动 工艺系统的振动分为强迫振动和自激振动两类。强迫振动是由外界周期性干扰力的作用而引起的,如断续切削,旋转零、部件不平衡,以及传动系统的制造和装配误差等引起的振动是强迫振动。自激振动是在切削过程中,由工艺系统本身激发的,自激振动伴随整个切削过
8、程。减小强迫振动的主要途径是消除振源,采取隔振措施和提高系统刚度等。抑制自激振动的主要措施是合理地确定切削用量和刀具的几何角度,提高工艺系统各环节的抗振性(如增加接触刚度,加工时增加工件的辅助支承)以及采用减振器等措施。2 2、影响表面冷硬、残余应力的因素影响表面冷硬、残余应力的因素 1)影响表面冷硬的因素 影响表面冷硬的主要因素是刀具的几何形状和切削用量。刀具的刃口圆弧半径大,对表面层的挤压作用大,使冷作硬化现象严重。增大刀具前角,可减小切削层塑性变形程度,冷硬现象减小。切削速度适当增大,切削层塑性变形增大,冷硬严重,此外,工件材料塑性大,冷硬也严重。2)影响表面残余应力的因素如切削温度不高
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