重庆大学机械考研-机械装备制造-第三章第二节.ppt

机械制造装备设计 林利红 副教授 重 庆 大 学 第二节 金属切削机床设计的基本理论 本节主要讨论引起刀具、工件之间相对位移误差的因素。机床是用来生产其它机械的工作母机，因此在刚度、精度及运动特性方面有其特殊要求。 一.精度（机床精度） 1. 机床精度：加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本身必须具备的精度。 2.包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度及精度保持性。 3.精度等级：普通精度级、精密级和高精度级。 4.提高机床精度的措施：从机床的精度分配、元件及材料选择。 5.名词定义 (1)几何精度 机床在空载、静止（主轴不转或工作台不移动）或低速时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精度程度。 (2)传动精度 指内联系传动链，首、末端执行相对运动关系准确性。 (3)定位精度 定义：定位精度是指机床的定位部件运动达到规定位置的精度。（也就是规定位置与理论值的差距）。 对自动机床的定位精度要求高。 (4）运动精度 指机床空载并以工作速度运动时，主要零部件的几何位置精度。 (5)工作精度 加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。 (6)精度保持性 在规定的工作期间内，对规定试件切削加工，坚持加工精度、耐磨性。 二.刚度（静刚度） (一)概述 静载荷：不随时间变化或变化极为缓慢的力。 刚度表达式：K=F/y 其中：F是作用在机床上的载荷。 Y是在载荷作用下，机床或主要零部件的变形。 (二) 构件刚度和整机刚度 1.构件刚度 接触变形提高高度：预紧 2.整机刚度 K＝F/y (F:刀具工件间的载荷 y：刀具工件之间的总位移 ) 提高整机刚度措施：提高构件刚度 ;各部件间刚度匹配 。 三.抗振性 抗振性指动刚度：在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。 1.受迫振动 特点：振动频率与振源频率相同，不切削振动也存在。 强调：避免共振。机床是由许多零、部件及结合部组成的复杂振动系统，是一个多自由度系统，具有多个固有频率。由于激振率较低，因此主要关心机床低阶固有频率。 2.自激振动 特点：产生在切削过程中的振动，发生在刀具和工件之间的一种相对振动，切削停止，振动也消失。 例：毛坯不均匀 切削厚度变化 切削力变化（交变载荷） 刀具工件之间弹性位移变化（振动） 切削厚度再次变化 若厚度变化逐渐减少，不振动（平稳）；若厚度变化逐渐增大，振动加剧。 3.提高抗振性措施 (1)提高机床的刚度。如构件的材料选择，截面形状、尺寸、肋板分布、几个尺寸等。 (2)提高阻尼。 (3)激振频率远离固有频率，将不出现共振。 四.热变形 (一) 概述 定义：机床部件受热温升之后，其形状位置的热畸变，影响几何精度。 (二) 减少热变形措施 减少发热量 减少温升 减少温升不均 热补偿 五.噪声 也是一种振动，是一种污染。 六.低速运动稳定性（爬行）(重点) (一)概念 机床上有些运动部件，需作低速或微小位移。当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件出现速度不均匀的跳跃式运动，即时走时停或时快时慢的现象。 (二)产生机理 运动过程： (1)主动件运动，从动件不动 弹簧使从动件受力，储能。 F弹F静，从动件静止，但F弹 (2)主动件运动，从动件加速运动 当F弹F静，静摩擦变为动摩擦，F动F静，摩擦系数μ降低。从动件加速运动. 当加速到V从V主，F弹 (3)主动件运动，从动件减速 当F弹F动，V从减小 ，F动 ，V从 ，直至停止。 (4)重复上述过程 产生时走时停的爬行。 (三)消除爬行措施 F：正压力；Δf：动静摩擦系数之差；ξ：阻尼比。 K：刚度 m：移动部件的质量 措施： (1)减少动静摩擦系数之差； (2)提高传动系统刚度； (3)提高阻尼比；(4)降低移动件的质量。 * * * * * * * * * * * * * *