在实际的工作中主轴回转中心线的误差运动是上述三种基本形式的合成所以它既影响工件圆柱面的形状精度也影响端面的形状精度同时还影响端面与内、外圆的位置精度。
8-4 试举例说明在加工过程中工艺系统受力变形和磨损怎样影响零件的加工精度各应采取什么措
施来克服这些影响
答由机床、夹具、工件和刀具所组成的工艺系统在外力作用下主要是切削力会产生弹性变形。这种变形会使切削过程中发生振动从而严重恶化加工精度和表面质量还会限制加工的生产率。 将工艺系统抵抗外力变形的能力称为工艺系统的刚度并将它定义为Js Fyp
这些影响就可以通过提高机床的刚度、刀具的刚度以及工件的刚度实现。
。而要克服
具体的说就是提高配合零件的接触刚度提高机床零件本身的刚度增加连接件的刚度减少零件间的配合间隙等等。
而在机床的使用过程中由于各摩擦部分的磨损机床的精度会逐渐下降从而影响加工精 度。刀具的径向磨损量NB不仅会影响工件尺寸精度还影响工件的形状精度。
8-5 车削细长轴时工人经常在车削一刀后将后顶尖松一下在车下一刀试分析其原因何在答在切削
热的作用下轴会产生热伸长将后顶尖松一下可以工件在轴向提供伸缩的余地避免工件产生弯曲。
8-6在卧式铣床上铣键槽如图8-45所示经测量发现靠工件两端比中间的深度尺寸大且都比
调整尺寸深度小分析产生这一现象的原因。
答产生这一现象的原因是由于工件的刚度不足引起的。工件装夹在两固定顶尖之间加工相似于一根梁自由支承在两个支点上若垂直铣削分力为Fcn对于光轴最大的挠曲变形发生在中间位置此处弹性变形为
3
Ygj=Fcnl/48EI
对于圆钢工件的刚度为Jgj=48EI/l3
受工件刚度的影响在铣刀的整个行程中铣刀所切下的切削层厚度将不等在工件的中点挠曲度最大的地方最薄两端的切削层最厚故键槽深度两端比中间的深度尺寸大且均小于调整尺寸。
8-7 车床床身导轨在垂直平面及水平面内的直线度对车削轴类零件的加工误差有何影响影响程
度有何不同
答1车床导轨在水平面内有直线度误差y则车外圆时工件会产生半径误差R即
R
2
y 2若车床导轨在垂直面内有直线度误差z 车外圆时引起的工件半径误
差R= dz 。
垂直面内的直线度误差对工件的尺寸精度影响不大可忽视而在水平面内的直线度误差对工件尺寸精度的影响甚大不能忽视。
8-8 在车床上加工一批光轴的外圆加工后经测量发现工件有下列几何误差图8-46试分别
说明产生上述误差的各种可能因素。
解 a由于机床主轴有角度摆动 b机床的刚度不是一个常值是车刀所处位置的函数。受此影
响即使工件系统所受的力为恒值沿着工件轴线方向机床的变形也是变化的。受此影响加工工件将产生形状误差被加工成马鞍形。
c受工件刚度的影响在刀具的整个工作行程中车刀所切下的切削层厚度将不相等在工件
中点处即挠曲最大的地方最薄而两端切削层厚度最厚。 d加工时工件装夹在卡盘上并用后顶尖支承这种装夹方式属静不定系统若工件时光轴加工后的形状如图。
8-9 试分析在车床上加工时产生下列误差的原因
1在车床上镗孔时引起被加工孔的圆度和圆柱度误差。
2在车床三爪自定心卡盘上镗孔时引起内孔与外圆的同轴度误差。
答1当刀杆的旋伸长度不变时刀尖因镗杆变形而产生的位移在孔的全长上是相等的孔的轴向剖面的直径一致孔与主轴同轴但由于主轴的刚度在各个方向上不等孔的横剖面形状有圆度误差。当进给运动由镗杆实现时加工过程中镗杆上镗刀主切削刃据主轴端面的距离逐渐增加镗刀受镗杆和主轴弹性变形的综合影响产生圆度和圆柱度误差。
2三爪自定心卡盘能找准工件的回转轴线但不能保证它找正的工件的回转中心与车床主轴的回转轴线同轴因而不能保证内孔和外圆的同
8-10 何谓误差复映规律误差复映系数的含义是什么减小误差复映有哪些主要工艺措施
答误差复映规律是指在车床加工中偏心毛坯加工后所得到的表面仍然是偏心的即毛坯误差被复映下来了只不过误差减小了的现象。
误差复映系数是衡量加工后工件精度提高的程度值越小表示加工后零件的精度越高。
由于式b Js CF f 0.75vc0.15 可知则减小误差复映的主要工艺措施增大工艺c
系统的刚度。
8-11 已知工艺系统的误差复映系数为0.25工件毛坯的圆柱度误差为0.45mm,如本工序形状精
度公差为0.01mm问至少要走刀几次才能使形状精度合格解已知ε =0.25 △b=0.45mm
△ω1= △b×ε =0.45×0.25=0.1125mm >0.01mm
△ω2=△ω1×ε =0.1125×0.25=0.0281mm >0.01mm
△ω3=△ω2×ε =0.0281×0.25=0.007315mm <0.01mm
至少要走刀3次才能使形状精度合格。
8-12 采用砂轮粒度为30#的砂轮磨削钢件外圆其表面粗糙度值Ra为1.6μm在相同条件下采用粒
度为60#的砂轮可使Ra降低为0.2μm这是为什么
答粒度是指磨料颗粒平均尺寸的大小程度用粒度号来表示。粒度号越大表示颗粒越细。在其他条件都相同的情况下砂轮的粒度号越大则砂轮工作表面单位面积上的磨粒数越多因而在工件表面上的刀痕也越密而细所以粗糙度值越小。但如果粗粒度的砂轮经过精细休整在磨粒上车出微刃后也能加工出粗糙度值小的表面。
8-13 加工误差按其统计性质可分为哪几类各有何特点和规律(举例说明) 答加工误差可分为系统性
误差和随机性误差。系统性误差是在顺次加工一批工件时大小和方向保持不变或按一定规律变化的误差如机床和刀具的热变形刀具的磨损机床、刀具、量具、夹具的制造误差和调整误差等而随即误差是在顺次加工的一批工件中大小和方向是不规律变化的误差如系统的微小振动、毛坯误差的复映、夹紧误差、内应力等引起的误差等。
8-14 为什么表面层金相组织的变化会引起残余应力答当表面层的金属组织转变时从原来密度比较
大的奥氏体转变为密度比较小的马氏体因此表面层的金属体积要膨胀但受到内层金属的阻碍从而在表面层产生压缩应力在内层产生拉伸应力。
8-15机械加工后工件表面层物理机械性能为什么会发生变化这些变化对产品质量有何影响答机械
加工过程中在切削热和切削力的作用下工件的表层材料产生严重的塑性变形表层的物理、机械、化学性能与内部组织相比较会发生下属方面的变化 1 提高了表面硬度产生了加工硬化。 2 表层和深层之间具有残余拉应力或压应力。 3 表层的金相组织也发生了变化。
加工硬化对耐磨性的影响一定程度的加工硬化能减少摩擦表面接触部位的弹性和塑性变形使耐磨性有所提高但表面硬化过度时会引起表层金属的脆性增大磨损加剧甚至产生微裂纹、表层剥落耐磨性下降。
加工硬化对疲劳强度的影响零件表层有一定程度的加工硬化可以阻碍疲劳裂纹的产生和已有裂纹的扩展因此可以提高零件的疲劳强度。但是加工硬化程度过高时会使表层的塑性降低反而容易产生微裂纹而降低疲劳强度。因此加工硬化程度和应控制在一定范围之内。 表层残余压应力对疲劳强度的影响残余压应力可以抵消部分工作载荷引起的拉应力延缓疲劳裂纹的产生和扩展因而提高了零件的疲劳强度残余拉应力则容易使已加工表面产生微裂纹而降低疲劳强度。
8-16 试述影响表面粗糙度值的因素。
答1切削加工表面粗糙度的影响因素①残留面积影响工件表面理论粗糙度的因素有主偏角r 、副偏角
r ' 、刀尖圆角半径r 以及进给量f 等②金属材料塑性变形及
其他物理因素积屑瘤、鳞刺、切削力的波动、刀具磨损和振动等③切削液的选用 ④材料的塑性和金相组织对表面粗糙度的影响最大塑性越大表面越粗糙晶粒组织越大加工后的表面也粗糙。
2磨削加工表面粗糙度的影响因素砂轮的粒度砂轮的硬度砂轮的修整磨削速度 磨削径向进给量与光磨次数工件圆周进给速度与轴向进给量工件材料切削液。
8-17 什么是加工硬化影响加工硬化的因素有哪些