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機械精密零件加工過程中會產(chǎn)生各種變形,這些變形的機理千差萬別,也決定了其解決和預(yù)防的辦法多種多樣。機械精密零件加工中對這些變形的應(yīng)對措施得當(dāng)與否,直接決定了這個零件加工質(zhì)量的高低,這也很大反映了一個機械工藝水平的高低。下面了解一下:
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一、變形的種類和機理
1由外力引起的零件彈性變形
由外力引起的零件彈性變形大致可以分為3類。其中一類是零件在切削過程中由于受到切削力的作用,零件產(chǎn)生向著受力方向的彈性形變,這就是俗稱的讓刀現(xiàn)象。
這類變形的機理是零件本身或某些部分剛性不足,在切削過程中由于受到切削力的作用,零件向著受力方向產(chǎn)生較大的彈性變形,從而使刀具無法按照設(shè)定參數(shù)從原零件表面切除部分材料,待切削完成后,由于零件做彈性恢復(fù),被切削零件則不能達到預(yù)先的形位要求,甚至出現(xiàn)廢品。這些零件之中典型的零件類型有細長軸類、薄片類、組合類。
1、長徑比較大的零件外圓加工
工藝上采用一端由三爪夾緊的方式,這種方式符合懸臂梁模型,所以在假定切削力恒定,那么零件受指向刀具另一側(cè)方向的力則恒定不變,非夾緊一側(cè)則變形zui大,所以去除材料zui少。去除材料多少則從夾緊一側(cè)至自由一側(cè)成倒梯形分布。
變形模型,虛線為刀尖軌跡,那么車削完畢后零件則形成離夾緊端越遠直徑越大的倒錐型。
2、長徑比特別小的薄片類零件端面加工
工藝上采用電磁吸盤從底面吸緊的夾緊方式,然后磨上面。由于零件在加工前平面度很差,因此吸緊時零件發(fā)生變形而使其平面度較好,這樣夾緊引起的變形(夾緊變形)使得刀具無法切去在零件自由狀態(tài)下應(yīng)該去除的中間鼓起的材料,所以不管怎樣翻面,在未去除夾緊力之前測量其平面度都是合格的,而在自由狀態(tài)下零件的彈性會恢復(fù)到以前的狀態(tài),所以平面度很難達到要求。
3、零件(或部分)結(jié)構(gòu)中含有懸臂和薄片兩種特征中一種或一種以上的情況
零件中的L2部分具有懸臂和薄片的兩種特征,所以如果定位、夾緊不當(dāng),會使L2部分因剛性不足出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象,或是夾緊變形,銑B面后,達不到圖紙要求的平面度。
4、加工后(包括熱處理后)的變形
長徑比較大的零件,熱處理或加工完畢放置一段時間后,會發(fā)生彎曲,即檢測后會發(fā)現(xiàn)其直線度相對以前變大;長徑比特別小的薄片類零件熱處理或加工完畢放置一段時間后,會發(fā)生草帽型彎曲,即一端中間相對四周會鼓出,其形狀像一頂草帽,檢測后會發(fā)現(xiàn)其平面相對以前變大;
如鑄鐵件類零件加工完畢放置一段時間后,會發(fā)現(xiàn)平面相對以前變大;撥叉類零件熱處理或加工完畢放置一段時間后,叉腳會發(fā)生翹曲,即檢測后會發(fā)現(xiàn)其垂直度相對以前變大等。
這些情況的出現(xiàn)主要是由于零件內(nèi)部本身存在內(nèi)應(yīng)力,這些內(nèi)應(yīng)力的分布本身應(yīng)該是一種相對平衡的狀態(tài),所以零件的外形相對穩(wěn)定。但是當(dāng)加工完畢去除一些材料或熱處理完畢后,其內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化,需要重新分布于一種新的平衡狀態(tài),所以致使零件外形發(fā)生變化。
二、應(yīng)對措施
零件的形式和變形情況多種多樣,但是應(yīng)對外力引起的零件彈性變形的實質(zhì)則只有一條,那就是盡可能增加零件的剛性,且絕 對不能夠發(fā)生預(yù)先的夾緊變形。
長徑比較大的零件在加工時盡量不要采用一端夾緊、一端懸空的懸臂梁方式,而是采用兩端用頂 尖頂緊、前端驅(qū)動的定位夾緊方式,這樣其受力模型就變成了簡支梁模型,剛性ji大提高,切削力引起的變形會大大減少。
長徑比特別小的薄片類零件,為減小其電磁吸盤吸緊時引起夾緊變形,采用在磨削第 一面時在零件和工作臺之間墊幾層布或厚紙的方式可有效減小變形。
鑄鐵件類零件則必 須在夾具設(shè)計上下功夫。夾具設(shè)計的原則就是有效增加懸臂部分的剛性,一般采用在懸臂部分底部增加浮動支承和邊沿夾緊的方式,特別是近年來液壓夾具的發(fā)展很好地解決了這種零件加工中由于夾緊變形帶來的加工質(zhì)量問題。