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1、機 械 制 造 裝 備 設(shè) 計 林 利 紅 副 教 授重 慶 大 學(xué) 第 二 節(jié) 金 屬 切 削 機 床 設(shè) 計 的 基 本理 論 本 節(jié) 主 要 討 論 引 起 刀 具 、 工 件 之 間 相 對 位移 誤 差 的 因 素 。 機 床 是 用 來 生 產(chǎn) 其 它 機 械的 工 作 母 機 ， 因 此 在 剛 度 、 精 度 及 運 動 特性 方 面 有 其 特 殊 要 求 。 一 .精 度 （ 機 床 精 度 ） 1. 機 床 精 度 ： 加 工 中 保 證 被 加 工 工 件 達 到 要 求 的 精 度 和 表 面粗 糙 度 ， 并 能 在 機 床 長 期 使 用 中 保 持 這 些 要
2、求 ， 機 床 本 身 必須 具 備 的 精 度 。2.包 括 幾 何 精 度 、 傳 動 精 度 、 運 動 精 度 、 定 位 精 度 及 精 度 保 持性 。3.精 度 等 級 ： 普 通 精 度 級 、 精 密 級 和 高 精 度 級 。 4.提 高 機 床 精 度 的 措 施 ： 從 機 床 的 精 度 分 配 、 元 件 及 材 料 選擇 。 5.名 詞 定 義 (1)幾 何 精 度 機 床 在 空 載 、 靜 止 （ 主 軸 不 轉(zhuǎn) 或 工 作 臺 不移 動 ） 或 低 速 時 各 主 要 部 件 的 形 狀 、 相 互位 置 和 相 對 運 動 的 精 度 程 度 。 幾 何
3、精 度 主 要 部 件 運 動 軌 跡 的 正 確 性 各 部 件 的 相 對 位 置 的 準(zhǔn) 確 性 （ 垂 直 度 、 平 行 度 ） 直 接 測 量 ： 導(dǎo) 軌 直 線 度 、 平 面 度 間 接 測 量 ： 形 狀 (2)傳 動 精 度 指 內(nèi) 聯(lián) 系 傳 動 鏈 ， 首 、 末 端 執(zhí) 行 相 對 運 動 關(guān)系 準(zhǔn) 確 性 。 (3)定 位 精 度 定 義 ： 定 位 精 度 是 指 機 床 的 定 位 部 件 運 動 達到 規(guī) 定 位 置 的 精 度 。 （ 也 就 是 規(guī) 定 位 置 與理 論 值 的 差 距 ） 。 對 自 動 機 床 的 定 位 精 度 要 求 高 。 (4）
4、 運 動 精 度 指 機 床 空 載 并 以 工 作 速 度 運 動 時 ， 主 要 零 部 件 的 幾 何 位 置 精度 。 (5)工 作 精 度 加 工 規(guī) 定 的 試 件 ， 用 試 件 的 加 工 精 度 表 示 機 床 的 工作 精 度 。 (6)精 度 保 持 性 在 規(guī) 定 的 工 作 期 間 內(nèi) ， 對 規(guī) 定 試 件 切 削 加 工 ， 堅持 加 工 精 度 、 耐 磨 性 。 二 .剛 度 （ 靜 剛 度 ） (一 )概 述 靜 載 荷 ： 不 隨 時 間 變 化 或 變 化 極 為 緩 慢 的 力 。剛 度 表 達 式 ： K=F/y其 中 ： F是 作 用 在 機 床
5、上 的 載 荷 。Y是 在 載 荷 作 用 下 ， 機 床 或 主 要 零 部 件 的 變 形 。 剛 度 抵 抗 靜 載 荷 能 力 ： 靜 剛 度 抵 抗 交 變 載 荷 能 力 ： 動 剛 度 (二 ) 構(gòu) 件 剛 度 和 整 機 剛 度 1.構(gòu) 件 剛 度 構(gòu) 件 變 形 自 身 變 形 （ 拉 、 壓 、 彎 、 扭 ） 特 點 ： 線 性 局 部 變 形 接 觸 變 形 ： 表 面 變 形 特 點 ： 非 線 性 F y y F 床 身 F 接 觸 變 形 提 高 高 度 ： 預(yù) 緊 軸 承 導(dǎo) 軌 2.整 機 剛 度 K F/y (F:刀 具 工 件 間 的 載 荷 y： 刀 具
6、 工 件之 間 的 總 位 移 )提 高 整 機 剛 度 措 施 ： 提 高 構(gòu) 件 剛 度 ;各 部 件 間 剛度 匹 配 。 三 .抗 振 性 抗 振 性 指 動 剛 度 ： 在 交 變 載 荷 作 用 下 ， 抵 抗變 形 的 能 力 。1.受 迫 振 動 特 點 ： 振 動 頻 率 與 振 源 頻 率 相 同 ， 不 切 削 振動 也 存 在 。強 調(diào) ： 避 免 共 振 。 機 床 是 由 許 多 零 、 部 件 及結(jié) 合 部 組 成 的 復(fù) 雜 振 動 系 統(tǒng) ， 是 一 個 多 自 由 度 系統(tǒng) ， 具 有 多 個 固 有 頻 率 。 由 于 激 振 率 較 低 ， 因 此主 要
7、 關(guān) 心 機 床 低 階 固 有 頻 率 。 2.自 激 振 動 特 點 ： 產(chǎn) 生 在 切 削 過 程 中 的 振 動 ， 發(fā) 生在 刀 具 和 工 件 之 間 的 一 種 相 對 振 動 ， 切 削停 止 ， 振 動 也 消 失 。例 ： 毛 坯 不 均 勻 切 削 厚 度 變 化 切 削力 變 化 （ 交 變 載 荷 ） 刀 具 工 件 之 間 彈 性位 移 變 化 （ 振 動 ） 切 削 厚 度 再 次 變 化 若 厚 度 變 化 逐 漸 減 少 ， 不 振 動 （ 平 穩(wěn) ） ；若 厚 度 變 化 逐 漸 增 大 ， 振 動 加 劇 。 3.提 高 抗 振 性 措 施 (1)提 高
8、機 床 的 剛 度 。 如 構(gòu) 件 的 材 料 選 擇 ， 截 面 形狀 、 尺 寸 、 肋 板 分 布 、 幾 個 尺 寸 等 。(2)提 高 阻 尼 。 (3)激 振 頻 率 遠 離 固 有 頻 率 ， 將 不 出 現(xiàn) 共 振 。 四 .熱 變 形 (一 ) 概 述定 義 ： 機 床 部 件 受 熱 溫 升 之 后 ， 其 形 狀 位 置 的 熱 畸變 ， 影 響 幾 何 精 度 。 (二 ) 減 少 熱 變 形 措 施 減 少 發(fā) 熱 量 減 少 溫 升 減 少 溫 升 不 均 熱 補 償 五 .噪 聲 也 是 一 種 振 動 ， 是 一 種 污 染 。六 .低 速 運 動 穩(wěn) 定 性
9、（ 爬 行 ） (重 點 ) (一 )概 念 機 床 上 有 些 運 動 部 件 ， 需 作 低 速 或 微 小位 移 。 當(dāng) 運 動 部 件 低 速 運 動 時 ， 主 動 件 勻速 運 動 ， 被 動 件 出 現(xiàn) 速 度 不 均 勻 的 跳 躍 式運 動 ， 即 時 走 時 停 或 時 快 時 慢 的 現(xiàn) 象 。 (二 )產(chǎn) 生 機 理 主 動 件 1 V 主 被 動 件 3 V 從 F 靜 進 給 系 統(tǒng) 2 等 效 彈 簧 運 動 過 程 ： (1)主 動 件 運 動 ， 從 動 件 不 動 彈 簧 使 從 動 件 受 力 ， 儲 能 。F彈 F靜 ， 靜 摩 擦 變 為 動 摩 擦
10、， F動 V主 ， F彈 (3)主 動 件 運 動 ， 從 動 件 減 速 當(dāng) F彈 F動 ， V從 減 小 ， F動 ， V從 ，直 至 停 止 。(4)重 復(fù) 上 述 過 程 產(chǎn) 生 時 走 時 停 的 爬 行 。 (三 )消 除 爬 行 措 施 F： 正 壓 力 ； f： 動 靜 摩 擦 系 數(shù) 之 差 ； ： 阻 尼 比 。 K： 剛 度 m： 移 動 部 件 的 質(zhì) 量 措 施 ： (1)減 少 動 靜 摩 擦 系 數(shù) 之 差 ； (2)提 高 傳 動 系 統(tǒng) 剛 度 ； (3)提 高 阻 尼 比 ； (4)降 低 移 動 件 的 質(zhì) 量 。km2 不 產(chǎn) 生 爬 行 的 V 臨 F f/ km2
【重慶大學(xué)機械裝備制造】第三章第二節(jié)
