- Apr 06 Sun 2008 17:04
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- Apr 06 Sun 2008 15:36
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- Apr 06 Sun 2008 12:46
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立方氦化硼(CBN)在切削加工中的应用www.tool-tool.com
立方氦化硼(CBN)是继人造金刚石之后,人工合成的一种新型超硬刀具切削材料,其硬度仅次于金刚石,在切削和磨销加工中得到广泛应用。
立方氦化硼(CBN)在切削加工中的应用
1.用PCBN刀片精车淬硬钢
采用PCBN刀具精车淬硬钢,其工件硬度高于45HRC,效果最好。
其 切削速度一般为80~120m/min,工件硬度越高,切削速度宜取低值,如车硬度为70HRC的工件,其切削速度宜选60~80m/min。精车的切深 在0.1~0.3mm,进给量在0.05~0.025mm/r,精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3~0.6μm,尺寸精度可达0.013mm。若能采用 刚性好的标准数控车床加工,PCBN刀具的刚性好和刃口锋利,则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm,尺寸精度可达0.01mm,可达到用数控磨床 加工的水平。
如果机床刚性好,选用的切削速度较低,则选用PCBN复合刀片可精车断续表面。
精车加工余量一般为0.3mm左右,尽可能提高工件淬火前的尺寸精度和减少热变形,以保证精车时切削余量均匀,延长PCBN刀具的使用寿命。
精车一般不用切削液,因为在较高的切削速度下,大量的切削热由切屑带走,很少会停留在工件表面而影响加工表面质量和精度。
精车刀片宜选用强度和韧性高的80°菱形刀片,刀尖半径在0.8~1.2mm之间,为保护刀具刃口,使用前需用细油石倒棱。
精车淬硬工件是一门新工艺,实施前需做工艺试验,可用与工件材料、硬度和大小相同的棒料,在同类机床上进行精加工或粗加工试验,关键是要试验刀具与切削 参数的选择及工艺系统是否有足够的刚性。该工艺目前国内已经采用,如一汽集团用PCBN刀具加工渗碳淬火(58~63HRC)的20CrMnTi变速箱齿 轮拨叉槽,采用的工艺参数为υc=150m/min, f=0.1mm/r,αp=0.2~0.3mm,实现了以车代磨。
2.加工硬铸铁和灰口铸铁
(1)加工硬铸铁
用PCBN刀具车削淬硬钢时,要求工件淬火硬度高于45~55HRC,加工硬铸铁时,只要硬度达到中等硬度水平(45HRC),就会取得良好的加工效 果。如汽车发动机缸盖上的排气阀座,该阀座是采用含铜、钼的高铬合金铸铁材料,其硬度一般约为44HRC,其阀座上孔采用锪(铰)、车两种工艺,大多是在 专用自动线上加工,与枪铰导管孔一道进行。所采用的切削用量为:υc=71.6m/min,υf=26.5mm/min,αp=1.0mm,采用BC拉削 油,自采用PCBN刀具加工后,与以往采用的各种硬质合金刀片加工相比,刀具平均耐用度为1200件,加工表面粗糙度为Ra0.4μm,阀座面摆差 ≤0.05mm。东风汽车公司发动机厂自1988年使用PCBN刀具后,其效果一直保持稳定,较好地解决了引进设备的刀具国产化问题。
- Apr 06 Sun 2008 12:41
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高精度细长轴的特殊磨削方法及事项www.tool-tool.com
1 凹形砂轮磨削法
图1所示为一精密细长轴,磨削时将砂轮修整成凹形并用特殊的小弹性顶尖,见图2,这样,可减少砂轮与工件的接触面积,又因砂轮整体宽度不变,可减少细长轴在旋转中产生的自激振动。

图1 工件
图2 特殊顶尖
砂轮的选择 见表1
切削用量的选择 见表2

2 赶刀磨削和多刃磨削法
将 砂轮修成阶梯状,因精度较高,一般分2~3级;又因要求表面粗糙度值较低,阶梯深度一般取最小深度为0.01~0.02mm,且最后一个阶梯应宽一些, 见图3。总之,因多刃磨削,可增大磨削量,提高生产率,又因相对减少了砂轮宽度,从而减少了磨削压力,保证了工件质量。砂轮的选择与切削用量的选择同表 1、3。

图3 阶梯状砂轮
3 注意事项
为了更好地利用上述两种方法,磨削精度要求较高的细长轴还需注意下述事项:
不宜使用单爪拨盘 因为单爪拨盘在传动中传动力与切削力方向有时相同,有时相反,易造成工件圆柱度超差,故可采用双爪拨盘平衡传动力,以消除该项误差。
横向进给量 工作台每往复一次的横向进给应小于或接近于砂轮最小阶梯宽,必须指出,磨削用量与零件材料和砂轮材料有关,在确定磨削用量时要加以考虑。
转速 转速应选择低一些,这是为了减少细长轴旋转而产生的振动。此外,工作台纵向速度较大,可将一部分切削力转化为轴向力,从而减小径向力。
消除工件残余应力 精磨前要经过校直和消除应力处理,减少工件弯曲应力。
工件磨好后要吊直 为了保证细长轴的加工精度,工件一定要垂吊,否则会因为工件本身的自重而使其产生弯曲。另外,工件装夹在两顶尖上的时间不能过长,特别是磨削将要结束时工件余量已经很少,易因工件弯曲而报废。
冷却液 为了减少细长轴磨削时的热变形,工件应得到充分冷却,但水流不能太急,应加大喷嘴出水流量。
尺寸控制 精磨工件在只剩0.02~0.03mm余量时,不要急于求成,要对工件质量状况全面分析之后,再继续终磨至尺寸。
- Apr 06 Sun 2008 12:33
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数控刀具的选择www.tool-tool.com
- Apr 06 Sun 2008 12:27
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ダクタイル鋳鉄(FCD450)のリーマ加工-切削油変更で面粗さの向上www.tool-tool.com
リーマ孔加工にて、面粗さ不良が発生したが、切削油を変更することにより面粗さを規格内に入れることが
できた。
【結果】
図3の如く切削油変更前後ではっきりと粗さに変化が現れた。
変更前 切削油 MIC2300 60倍(ユシロ化学)
変更後 切削油 シンセティック#660 20倍(ユシロ化学)
【解説】
リーマ孔がムシれるということで、最初、切削条件変更のため調査した結果切削速度10.2m/min
、送り0.37mm/rev、0.06mm/刃であり、悪い条件ではなかった。
リーマ外周ランド部に溶着が見られ、使用後のリーマは鋳物の粉のヘドロで真黒になっていることから、
加工中にワークと外周ランド間にヘドロをかみ込み、溶着するのではと推測した。
ヘドロになり難く、洗浄性に優れた切削油を探した結果、今回のシンセティック#660(ユシロ化学)
が見つかった。
【注記】
鋳物のリーマ加工では、鋳鉄粉の溶着が問題となる。切削油で、ヘドロにならないものが良く、リーマに
ついた鋳鉄粉も洗い流せるものが良い。
【参考資料】
ユシローケンシンセティック#660 カタログ(ユシロ化学)
【巻】H10 【配本】切削
【標題】ダクタイル鋳鉄(FCD450)のリーマ加工-切削油変更で面粗さの向上-
【パフォーマンス】0011
【加工法】002J
【被削材】13000
表面粗さ
リーマ加工
球状黒鉛鋳鉄(FCD)
【キーワード】|切削油|超硬リーマ|ダクタイル鋳鉄(FCD45)|ムシレ|
いかなる方法を問わず、複製・転載はできません。 (C) (財)機械振興協会 技術研究所
- 1 -
加工技術データファイル事例番号3420
【表1】使用工具と切削条件
┌──────────────┬─────────────────────────────┐
│加工個所 │ ① │
├──────────────┼─────────────────────────────┤
│工具番号 │ 1 │
├──────────────┼─────────────────────────────┤
│工 具 │ │
│ 工具種類 │ │
│ 寸 法(径、長さ) │φ20(+0.014~+0.022)×243.5×MT.2│
│ メーカ │東京精工 │
│ 商品名 │超硬リーマ │
│ 材 質 │H1 │
├──────────────┼─────────────────────────────┤
│ 刃部形状 │0.3丸ランド │
│ │6枚刃 │
│ 工具の取付け方法 │アジャスタブルアダプター+クイックチェンジチャック │
├──────────────┼─────────────────────────────┤
│切削条件 │ │
│ 切削速度 〔m/min〕│ 10.2 │
│ (回転数) 〔rpm〕│162 │
│ 送 り 〔mm/rev〕│ 0.37 │
│ 〔mm/min〕│ 60 │
│ 切込み 〔mm〕│ 0.35 │
├──────────────┼─────────────────────────────┤
│切削油剤 種類(JIS) │ソリューブル │
│ メーカ │ユシロ化学 │
│ 商品名 │シンセティック │
│ 型 式 │#660 │
│ 希釈倍率 │20倍 │
├──────────────┴─────────────────────────────┤
│工作機械 メーカ・機種:不二越 横4軸頭孔明専用機 │
│ 設 置:1979年12月 │
│ 剛 性:中、精 度:可 │
└────────────────────────────────────────────┘
【図1付表(1)】被削材
┌─────┬───────────┐
│材 質 │FCD45 │
├─────┼───────────┤
│素形材 │鋳 造 │
├─────┼───────────┤
│前加工 │ドリリング φ19.3│
├─────┼───────────┤
│加工部硬さ│HB160~229 │
├─────┼───────────┤
│引張り強さ│45kg/m㎡ │
├─────┼───────────┤
│加工数量 │月平均8,000個 │
└─────┴───────────┘
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- 2 -
加工技術データファイル事例番号3420
【図1付表(2)】パフォーマンスと結果
┌─────────────┬───────────────┐
│加工個所(加工順序) │ ① │
├─────────────┼───────────────┤
│使用工具番号 │ 1 │
├─────────────┼───────────────┤
│指定寸法精度と公差 │φ20H2(0~+0.025)│
│指定面粗さ │12.5Rz │
│ │▽▽ │
├─────────────┼───────┬───────┤
│パフォーマンス │ 重 視 │ 結 果 │
│ ├───────┼───────┤
│ 1 .仕上げ面 │ ◎ │ ◎ │
│ 2 .寸法精度 │ ○ │ ○ │
│ 2′.形状精度 │ │ │
│ 3 .工具摩耗 │ │ │
│ 3′.摩耗以外の工具損傷│ │ │
│ 4 .切りくず処理 │ │ │
│ 5 .びびり │ │ │
│ 6 .バリ・かえり │ │ │
│ 7 .切削抵抗・動力 │ │ │
├─────────────┼───────┼───────┤
│加工の狙い │ │ │
│ 1.精度・品質 │ ◎ │ ◎ │
│ 2.切削条件アップ │ │ │
│ 3.その他の能率向上 │ │ │
│ 4.コストダウン │ │ │
├─────────────┼───────┴───────┤
│切削条件に制限している理由│ │
│ 1.切削速度(主軸回転)│ │
│ 2.送り │面粗さ │
│ 3.切込み │ │
├─────────────┼───────────────┤
│工具交換までの加工個数 │200ヶ │
│工具交換の理由 │加工精度 │
└─────────────┴───────────────┘
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加工技術データファイル事例番号3420
【表1付図】使用工具の形状・寸法
【図1】工作物と加工箇所〔球状黒鉛鋳鉄(FCD)〕
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加工技術データファイル事例番号3420
【図2】工作物把持法と使用工具配置・加工順序
【図3】結果
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- Apr 06 Sun 2008 11:52
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机械加工精度www.tool-tool.com
1. 加工精度与加工误差
加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。实际加工不可能做得与理想零件完全一致,总会有大小不同的偏差,零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度,称为加工误差。
2.加工经济精度
由于在加工过程中有很多因素影响加工精度,所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。任何一种加工方法,只要精心操作,细心调整,并 选用合适的切削参数进行加工,都能使加工精度得到较大的提高,但这样会降低生产率,增加加工成本。加工误差δ与加工成本C成反比关系。某种加工方法的加工 经济精度不应理解为某一个确定值,而应理解为一个范围,在这个范围内都可以说是经济的。
3. 原始误差
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生,这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。
工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
4.研究机械加工精度的方法
a) 研究机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。
b) 采用滑动轴承时主轴的径向圆跳动
二、工艺系统集合误差
1.机床的几何误差
加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的,因此,工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的磨损将使机床工作精度下降。
主轴回转误差
机床主轴是装夹工件或刀具的基准,并将运动和动力传给工件或刀具,主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。
主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。
产生主轴径向回转误差的主要原因有:主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。但它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同。
譬如,在采用滑动轴承结构为主轴的车床上车削外圆时,切削力F的作用方向可认为大体上时不变的,见右图,在切削力F的作用下,主轴颈以不同的部位和轴承内 径的某一固定部位相接触,此时主轴颈的圆度误差对主轴径向回转精度影响较大,而轴承内径的圆度误差对主轴径向回转精度的影响则不大;在镗床上镗孔时,由于 切削力F的作用方向随着主轴的回转而回转,在切削力F的作用下,主轴总是以其轴颈某一固定部位与轴承内表面的不同部位接触,因此,轴承内表面的圆度误差对 主轴径向回转精度影响较大,而主轴颈圆度误差的影响则不大。图中的δd表示径向跳动量。
产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。
不同的加工方法,主轴回转误差所引起的的加工误差也不同。在车床上加工外圆和内孔时,主轴径向回转误差可以引起工件的圆度和圆柱度误差,但对加工工件端面 则无直接影响。主轴轴向回转误差对加工外圆和内孔的影响不大,但对所加工端面的垂直度及平面度则有较大的影响。在车螺纹时,主轴向回转误差可使被加工螺纹 的导程产生周期性误差。
适当提高主轴及箱体的制造精度,选用高精度的轴承,提高主轴部件的装配精度,对高速主轴部件进行平衡,对滚动轴承进行预紧等,均可提高机床主轴的回转精度。
导轨误差
导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准,也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面:在水平面内的直线度;在垂直面内的直线度;前后导轨的平行度(扭曲)。
卧 式车床导轨在水平面内的直线度误差△1将直接反映在被加工工件表面的法线方向(加工误差的敏感方向)上,对加工精度的影响最大。卧式车床导轨在垂直面内 的直线度误差△2可引起被加工工件的形状误差和尺寸误差。但△2对加工精度的影响要比△1小得多。由右图2可知,若因△2而使刀尖由a下降至b,不难推得 工件半径R的变化量。
当前后导轨存在平行度误差(扭曲)时,刀架运动时会产生摆动,刀尖的运动轨迹是一条空间曲线,使工件产生形状误差。由右图可见,当前后导轨有了扭曲误差 △3之后,由几何关系可求得△y≈(H/B)△3。一般车床的H/B≈2/3,车床前后导轨的平行度误差对加工精度的影响很大。
卧式车床导轨直线度误差
卧式车床导轨垂直面内直线度误差对加工精度的影响
卧式车床导轨扭曲对加工精度的影响
除了导轨本身的制造误差外,导轨的不均匀磨损和安装质量,也使造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。
传动链误差
传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。
工件在夹具中装夹示意图
2.刀具的几何误差
刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工时,刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度;而对一般刀具(如车刀等),其制造误差对工件加工精度无直接影响。
任何刀具在切削过程中,都不可避免地要产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨地刀具材料,合理地选用刀具几何参数 和切削用量,正确地刃磨刀具,正确地采用冷却液等,均可有效地减少刀具地尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。
3.夹具的几何误差
夹具的作用时使工件相当于刀具和机床具有正确的位置,因此夹具的制造误差对工件的加工精度(特别使位置精度)有很大影响。如右图钻床夹具中,钻套轴心线f 至夹具定位平面c间的距离误差,影响工件孔a至底面B尺寸L的精度;钻套轴心线f至夹具定位平面c间的平行度误差,影响工件孔轴心线a至底面B的平行度; 夹具定位平面c与夹具体底面d底的垂直度误差,影响工件孔轴心线a与底面B间的尺寸精度和平行度;钻套孔的直径误差亦将影响工件孔a至底面B的尺寸精度和 平行度。
三、定位误差
定位误差是指一批工件采用调整法加工时因定位不正确而引起的尺寸或位置的最大变动量。定位误差由基准不重合误差和定位副制造不准确误差造成。
a) 零件图
b) 加工f面
c) 加工g面方案Ⅰ
d) 加工g面方案Ⅱ
基准不重合误差分析示例
1.基准不重合误差
在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。一般 情况下,工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时,须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准(或测量基准),如果所选用的定位基准(或 测量基准)与设计基准不重合,就会产生基准不重合误差。基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。
图示零件,设e面已加工好,今在铣床上用调整法加工f面和g面。在加工f面时若选e面为定位基准,则f面的设计基准和定位基准都是e面,基准重合,没有基 准不重合误差,尺寸A的制造公差为TA。加工g面时,定位基准有两种不同的选择方案,一种方案(方案Ⅰ)加工时选用f面作为定位基准,定位基准与设计基准 重合,没有基准不重合误差,尺寸B的制造公差为TB;但这种定位方式的夹具结构复杂,夹紧力的作用方向与铣削力方向相反,不够合理,操作也不方便。另一种 方案(方案Ⅱ)是选用e面作为定位基准来加工g面,此时,工序尺寸C是直接得到的,尺寸B是间接得到的,由于定位基准e与设计基准f不重合而给g面加工带 来的基准不重合误差等于设计基准f面相对于定位基准e面在尺寸B方向上的最大变动量TA。
定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差,只有在采用调整法加工时才会产生,在试切法加工中不会产生。
a) 孔和定位心轴不存在间隙时
b) 孔和定位心轴存在间隙时
由定位副制造不准确引起的误差
2.定位副制造不准确误差
工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确,它们得实际尺寸(或位置)都允许在分别规定得公 差范围内变动。同时,工件上的定位基准面也会有制造误差。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副,由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工 件最大位置变动量,称为定位副制造不准确误差。
右图所示工件的孔装夹在水平放置的心轴上铣削平面,要求保证尺寸h,由于定位基准与设计基准重合,故无基准不重合误差;但由于工件的定位基面(内孔D)和 夹具定位元件(心轴d1)皆有制造误差,如果心轴制造得刚好为d1min,而工件得内孔刚好为Dmax(如图示),当工件在水平放置得心轴上定位时,工件 内孔与心轴在P点接触,工件实际内孔中心得最大下移量△ab=(Dmax-d1min)/2,△ab就是定位副制造不准确而引起的误差。
基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同,定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。
四、工艺系统受力变形引起的误差
a) 车细长轴
b) 磨内圆
受力变形对工件精度的影响
1.基本概念
机械加工工艺系统在切削力、夹紧力、惯性力、重力、传动力等的作用下,会产生相应的变形,从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置,使工件的加工精度下 降。如右图a示,车细长轴时,工件在切削力的作用下会发生变形,使加工出的轴出现中间粗两头细的情况;又如在内圆磨床上进行切入式磨孔时,右图b,由于内 圆磨头轴比较细,磨削时因磨头轴受力变形,而使工件孔呈锥形。
垂直作用于工件加工表面(加工误差敏感方向)的径向切削分力Fy与工艺系统在该方向上的变形y之间的比值,称为工艺系统刚度k系, k系=Fy/y式中的变形y不只是由径向切削分力Fy所引起,垂直切削分力Fz与走刀方向切削分力Fx也会使工艺系统在y方向产生变形,故y=yFx+ yFy+yFz
2.工件刚度
工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大,其最大变形量可按材料力学有关公式估算。
3.刀具刚度
外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大,其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔,刀杆刚度很差,刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。
4.机床部件刚度
机床部件刚度
机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。分析实验曲线可知,机床部件刚度具有以下特点:
变形与载荷不成线性关系;
加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量,它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功;
第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残余变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残余变形才逐渐减小到零;
机床部件的实际刚度远比我们按实体估算的要小。
影响机床部件刚度的因素
结合面接触变形的影响
摩擦力的影响
低刚度零件的影响
间隙的影响
5.工艺系统刚度及其对加工精度的影响
在机械加工过程中,机床、夹具、刀具和工件在切削力作用下,都将分别产生变形y机、y夹、y刀、y工,致使刀具和被加工表面的相对位置发生变化,使工件产生加工误差。工艺系统刚度的倒数等于其各组成部分刚度的倒数和。
工艺系统刚度对加工精度的影响主要有以下几种情况:
由于工艺系统刚度变化引起的误差
由于切削力变化引起的误差毛坯形状误差的复映加工过程中,由于工件的加工余量发生变化工件材质不均等因素引起的切削力变化,使工艺系统变形发生变化,从而产生加工误差。
若毛坯A有椭圆形状误差(如右图)。让刀具调整到图上双点划线位置,由图可知,在毛坯椭圆长轴方向上的背吃刀量为ap1,短轴方向沙国内的背吃刀量为 ap2。由于背吃刀量不同,切削力不同,工艺系统产生的让刀变形也不同,对应于ap1产生的让刀为y1,对应于ap2产生的让刀为y2,故加工出来的工件 B仍然存在椭圆形状误差。由于毛坯存在圆度误差△毛=ap1-ap2,因而引起了工件的圆度误差△工=y1-y2,且△毛愈大,△工愈大,这种现象称为加 工过程中的毛坯误差复映现象。△工与△毛之比值ε称为误差复映系数,它是误差复映程度的度量。
尺寸误差(包括尺寸分散)和形状误差都存在复映现象。如果我们知道了某加工工序的复映系数,就可以通过测量毛坯的误差值来估算加工后工件的误差值。
由于夹紧变形引起的误差
工件在装夹过程中,如果工件刚度较低或夹紧力的方向和施力点选择不当,将引起工件变形,造成相应的加工误差。
其它作用力的影响
6.减小工艺系统受力变形的途径
由前面对工艺系统刚度的论述可知,若要减少工艺系统变形,就应提高工艺系统刚度,减少切削力并压缩它们的变动幅值。
提高工艺系统刚度
提高工件和刀具的刚度提高机床刚度采用合理的装夹方式和加工方式减小切削力及其变化合理地选择刀具材料,增大前角和主偏角,对工件材料进行合理的热处理以改善材料地加工性能等,都可使切削力减小。
五、工艺系统受热变形引起的误差
工艺系统热变形对加工精度的影响比较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%~70%。机床、刀具和工件 受到各种热源的作用,温度会逐渐升高,同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时,工艺系统就达 到了热平衡状态。
1.工艺系统的热源——内部热源和外部热源
2.减小工艺系统热变形的途径
减少发热和隔热
改善散热条件
均衡温度场
改进机床结构
加快温度场的平衡
控制环境温度
六、内应力重新分布引起的误差
1.基本概念
没有外力作用而存在于零件内部的应力,称为内应力。
工件上一旦产生内应力之后,就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态,它本能地要向低能位的稳定状态转化,并伴随有变形发生,从而使工件丧失原有的加工精度。
2.内应力的产生
热加工中内应力的产生铸件因内应力而引起的变形在热处理工序中由于工件壁厚不均匀、冷却不均、金相组织的转变等原因,使工件产生内应力。图示一个内外壁厚 相差较大的铸件。浇铸后,铸件将逐渐冷却至室温。由于壁1和壁2比较薄,散热较易,所以冷却比较快。壁3比较厚,所以冷却比较慢。当壁1和壁2从塑性状态 冷到弹性状态时,壁3的温度还比较高,尚处于塑性状态。所以壁1和壁2收缩时壁3不起阻挡变形的作用,铸件内部不产生内应力。但当壁3也冷却到弹性状态 时,壁1和壁2的温度已经降低很多,收缩速度变得很慢。但这时壁3收缩较快,就受到了壁1和壁2的阻碍。因此,壁3受拉应力的作用,壁1和2受压应力作 用,形成了相互平衡的状态。如果在这个铸件的壁1上开一个口,则壁1的压应力消失,铸件在壁3和2的内应力作用下,壁3收缩,壁2伸长,铸件就发生弯曲变 形,直至内应力重新分布达到新的平衡为止。推广到一般情况,各种铸件都难免产生冷却不均匀而形成的内应力,铸件的外表面总比中心部分冷却得快。特别是有些 铸件(如机床床身),为了提高导轨面的耐磨性,采用局部激冷的工艺使它冷却更快一些,以获得较高的硬度,这样在铸件内部形成的内应力也就更大些。若导轨表 面经过粗加工剥去一些金属,这就象在图中的铸件壁1上开口一样,必将引起内应力的重新分布并朝着建立新的应力平衡的方向产生弯曲变形。为了克服这种内应力 重新分布而引起的变形,特别是对大型和精度要求高的零件,一般在铸件粗加工后安排进行时效处理,然后再作精加工。
冷校直产生的内应力
校直引起的内应力
丝杠一类的细长轴经过车削以后,棒料在轧制中产生的内应力要重新分布,产生弯曲,如右图示。冷校直就是在原有变形的相反方向加力F,使工件向反方向弯曲, 产生塑性变形,以达到校直的目的。在F力作用下,工件内部的应力分布如图b所示。当外力F去除以后,弹性变形部分本来可以完成恢复而消失,但因素心变形部 分恢复不了,内外层金属就起了互相牵制的作用,产生了新的内应力平衡状态,如图c所示,所以说,冷校直后的工件虽然减少了弯曲,但是依然处于不稳定状态, 还会产生新的弯曲变形。
3.减小内应力变形误差的途径
改进零件结构——设计零件时,尽量做到壁厚均匀,结构对称,以减少内应力的产生。
增设消除内应力的热处理工序
合理安排工艺过程——粗加工和精加工宜分阶段进行,使工件在粗加工后有一定的时间来松弛内应力。
七、提高加工精度的途径
减小原始误差
转移原始误差
均分原始误差
均化原始误差
误差补偿
- Apr 06 Sun 2008 11:44
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阀的种类、特性及其选用步骤简要介绍www.tool-tool.com
- Apr 06 Sun 2008 11:33
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聚晶金刚石刀具的刃磨工艺www.tool-tool.com
德国学者M.Kenter通过试验,研究了金刚 石砂轮机械刃磨PCD的工艺参数对磨除率、磨耗比的影响。由于PCD刀具刃磨为恒定压力磨削,因此M.Kenter采用磨除率和磨耗比作为试验评价标准。 根据试验结果得出如下结论:①为使杯状金刚石砂轮径向磨损均匀,应使砂轮与刀具的重合度≥1,通过调节刃磨机床砂轮摆动架的摆幅和频率可达到这一要求。② 分别增大砂轮旋转速度VC、恒定压力FA和PCD粒度,磨除率和磨耗比均随之增大。由于这三个工艺参数对磨除率和磨耗比影响程度最大,因此可通过改变其大 小来提高刃磨效率,降低刃磨成本。③砂轮粒度、金刚石浓度、结合剂种类、冷却液浓度等均对磨除率和磨耗比有一定影响。 3 研究方向 PCD 刀具的放电刃磨和金刚石砂轮机械刃磨技术目前仍不完善,今后的主要研究方向有以下几点:①刃磨后的 PCD 刀具刃口质量及表面质量较差是放电刃磨工艺存在的突出问题;而金刚石砂轮机械刃磨工艺的主要缺点则是PCD 刀具刃磨效率低、刃磨成本高。为解决 这些关键问题,需要对影响刃磨质量、刃磨效率、刃磨成本的关键参数建立数学模型,深入研究工艺要素的作用机理及相互关系,通过对工艺参数进行综合优化,改 善刃磨工艺系统的性能。②针对主要PCD产品的刃磨工艺进行计算机辅助设计。③从理论上进一步深入研究PCD刃磨机理,以指导实用刃磨工艺的开发与完善。 根据PCD材料的特性,对现有刃磨工艺方法进行复合研究,探索行之有效的新型刃磨工艺。 随着PCD刀具应用领域的不断扩展,对PCD刀具刃磨工艺的研究显得日益重要,而此项研究的成果也必将有力推动PCD刀具的发展和推广应用。
- Apr 06 Sun 2008 11:26
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精密機械工乙級技術士技能檢定學科測試試題www.tool-tool.com
1 . ( X ) 利用螺紋環規檢驗外螺紋, 可直接讀取量測值。
2 . ( X ) 錐柄裝於錐孔時, 因是利用錐度原理, 故裝持前不必有清潔動作, 即可兩件中心均保持一直
線。
3 . ( O ) 工作圖中之件號若有更改, 應以三角形表示之。
4 . ( X ) 利用複式刀座法車削錐度, 只能車削外錐度。
5 . ( X ) 有一錐孔用錐度塞規檢驗結果,尚須4mm 才到規線,設錐度為1 / 1 6,而塞規小徑為2 1mm,
則錐孔小徑為2 1 . 5 mm。
6 . ( X ) 肘節機構固鎖鬆緊度可以利用槓桿調整。
7 . ( X ) 磨床的磨削壓力小適合輕而薄之工件施工, 且不用考慮熱應力產生的變形。
8 . ( O ) 軟質材料之屑片有嵌入磨輪切削點之趨勢, 為磨輪面之填塞。
9 . ( X ) 鋸切速度太慢, 是鋸條鋸齒快速磨損可能原因之一。
1 0 . ( X ) 通常檢驗工件螺紋尺寸是否準確之部位是外徑。
1 1 . ( O ) 放置移動式梯子時, 梯腳與水平所成之角度不宜超過7 5 度。
1 2 . ( X ) 落地型光學比測儀之投影幕與地面成相垂直。
1 3 . ( O ) 磨削工作時, 工件速度太慢容易造成砂輪填塞。
1 4 . ( O ) 工件研磨成波浪型, 與磨床床台的精度無關。
1 5 . ( X ) 精切面之表面粗糙度範圍為3 2 ~ 1 0 0 S 。
1 6 . ( O ) 螺紋環規通和不通過端的區別是, 通過端環規外周上沒有切槽。
1 7 . ( O ) 磨削標準鑽頭時, 鑽頭中心線應與砂輪緣成5 9 度。
1 8 . ( O ) 使用氣壓零組件時, 控制其空氣流量及壓力, 即可控制氣缸的速度及出力大小。
1 9 . ( O ) 黃銅以低溫處理後其強度及硬度均大為增加。
2 0 . ( X ) 研磨碳化物車刀時, 為防止刀尖過熱, 應在高熱時, 立即放入水中冷卻。
2 1 . ( X ) 銑床夾具應使切削力加在固定螺栓上。
2 2 . ( O ) 工廠裡一般在校正樣規時, 均採用B 級塊規。
2 3 . ( X ) 端銑刀鈍化再研磨時, 應先研磨其外徑。
2 4 . ( X ) 車床上攻螺紋時, 可以把螺絲攻用尾座頂心頂住, 再開動車床低速轉狀進行之。
2 5 . ( X ) “ 商標” 不屬於智慧財產權的範疇。
2 6 . ( O ) 利用二內孔定位時, 為了使工件能快速和方便的安裝於工模上, 可將二圓柱定位銷中的一支
改為菱形定位銷。
2 7 . ( O ) 交流馬達通常不用變頻器作為轉速控制。
2 8 . ( O ) 車削偏心時, 須要考量轉動之平衡。
2 9 . ( O ) 使用鋸割銑刀, 除了可開槽銑削外亦可作銑斷工作。
3 0 . ( X ) 使用側銑刀銑削小寬槽時, 因銑削阻力小, 故可不使用鍵, 僅鎖緊銑刀刀軸螺帽即可。
3 1 . ( O ) 全定心法是指X 、Y 、Z 三軸定位。
3 2 . ( O ) 三點式內分厘卡適合量測工件較深處之內孔直徑。
3 3 . ( X ) 銑削斜面工件時,首先在工件上劃斜線後再將工件斜夾於鉗台上,即可銑出精確之斜面工件。
3 4 . ( O ) 三線法是利用三根直徑完全相同之精確圓鋼棒, 量測螺紋之節圓直徑。
0 9 6 精密機械工乙 4 - 2 ( 序0 0 3 )
3 5 . ( O ) 利用V 形定位件是簡單且有效的對圓形工件定位方法之一。
3 6 . ( X ) 車床進行圓桿鑽孔, 鑽頭直徑與主軸轉數有關, 直徑愈大, 轉數愈高。
3 7 . ( O ) 在相同切削條件下, 螺旋刃端銑刀比直刃端銑刀來得穩定。
3 8 . ( O ) 鏈輪3 0 齒鏈齒周節之半中心角為6 0 度。
3 9 . ( X ) 內孔車削後試配合時, 須拆下工件試配合, 以符合實際要求。
4 0 . ( O ) 樣規的製造公差, 一般為被檢驗工件公差之1 / 5 至1 / 1 0 。
4 1 . ( X ) 工作圖上之輪廓線是以細實線來繪製。
4 2 . ( X ) 在銑床上搪孔與在車床上搪孔, 其刀具運動原理是一樣的。
4 3 . ( X ) 歐丹聯結器主要用以傳達同一直線軸間之動力。
4 4 . ( X ) 最小餘隙是指公差配合中, 孔之最大尺寸與軸之最小尺寸的差距。
4 5 . ( X ) 碳鋼之彈性係數降伏點等, 因溫度上升而增加。
4 6 . ( O ) 內徑磨削所用之砂輪要比外徑磨削之砂輪軟, 以防止砂輪跳離工件。
4 7 . ( O ) 螺旋銑刀銑削時, 所產生的推力, 應該靠向床柱邊以減少振動。
4 8 . ( X ) 品管統計之平均值是將全批量中, 數據最大值與最小值二者相加再除以2 而得。
4 9 . ( O ) 車床膨脹型心軸夾具, 適合大量工件的生產。
5 0 . ( X ) 一個“ 製造批” 可以分成多個“ 檢驗批” , 多個“ 製造批” 也可以合併為一個“ 檢驗批” 。
二、選擇題:
1 . ( 1 ) 螺紋分厘卡主要是用來量測螺紋的 節圓直徑 小徑 節距 大徑。
2 . ( 1 ) 工件車削內孔前, 應先車削 端面 內徑 階級 外徑。
3 . ( 2 ) 兩頂心車削外徑時, 靠近主軸端直徑比尾座端小其原因可能為 尾座偏離操作者 尾座偏向
操作者 車刀裝置較低 車刀裝置較高。
4 . ( 4 ) 下列何者不是工模上之崁入導套型式 右旋用半月鍵型 左旋用半月鍵型 半月鍵型 圓錐
型。
5 . ( 4 ) 以三線法量測M20× 2 之螺紋,則最佳鋼線之直徑為 0 . 1 5 4 2 . 1 5 4 3 . 1 5 4 1 . 1 5 4 m m。
6 . ( 4 ) 設計夾具之前, 應先選定要點為銑床 有無分度頭 馬力大小 床台移動量 機種及型式。
7 . ( 4 ) 使用6 個刃之面銑刀, 設每一刃進給量為0 . 1 5 ㎜ 、每分鐘進給率2 7 0 ㎜ / m i n 則主軸轉數為
3 1 0 2 9 0 2 8 0 300 rpm。
8 . ( 3 ) 下列何種錐度車削方法, 不能使用自動進給車削 使用錐度附件裝置 仿削車削法 旋轉複
式刀座法 尾座偏置法。
9 . ( 3 ) 曲柄式鉋床之切削衝程與回復衝程的速度比約為 3 : 2 5 : 3 2 : 3 3 : 5 。
1 0 . ( 2 ) 圓柱磨床其砂輪轉向和工件轉向 可以相同也可以相反 相同 先相同後相反 相反。
1 1 . ( 3 ) 斜面之夾角為4 5 度, 若沿斜面方向施力, 則機械利益為 2 1 。
1 2 . ( 4 ) 環規度量工件外徑, 其通過端可控制工件直徑之 最小尺度 公稱尺度 實測尺度 最大尺
度。
1 3 . ( 1 ) 車床導螺桿節距為6 m m , 擬車削節距為1.75mm 之螺紋, 蝸輪1 4 齒, 螺紋指示器刻度對零
之機會為 2 8 6 4 次。
1 4 . ( 1 ) 下列何種材料車削需有較大後斜角 鋁 鑄鐵 中碳鋼 硬化鋼。
1 5 . ( 1 ) 下列何者為基軸制配合 。
1 6 . ( 4 ) 以人力抬舉重物之正確施力方法是應利用身體那一部位 腰 背 頸 腿。
1 7 . ( 4 ) 平面磨床在粗磨作業時, 每次的橫向進給率要 先慢後快 慢 固定 快。
1 8 . ( 4 ) 一般電機用來產生磁埸的鋼片是 鉻鋼 釩鋼 錳鋼矽鋼 片。
1 9 . ( 1 ) 有關敬業之敘述, 下列何者錯誤 對事不負責對己不要求 盡心提改善建議 工作知能精進
欣賞並讚美周遭同事。
0 9 6 精密機械工乙 4 - 3 ( 序0 0 3 )
2 0 . ( 4 ) 錐度塞規檢驗工件內錐度時, 發現只有大端直徑與工件大端直徑相接觸, 此表示工件錐值
太大 正確 無法判斷 太小。
2 1 . ( 1 ) 在銑床上鑽孔時, 使用直柄鑽頭夾持通常是用 彈簧筒夾 快速接頭 專用夾具 鑽夾。
2 2 . ( 2 ) 在虎鉗上夾持未加工過之胚件時, 較寬大的面原則上應靠 活動鉗口 固定鉗口 底面 朝
上。
2 3 . ( 4 ) 下列何者不是去角的功用 容易檢驗 避免割傷 美觀 公母件易配入。
2 4 . ( 1 ) 內外圓要同心的工件應使用 無心磨削 兩頂心操作 刀柱磨削 曲軸磨削。
2 5 . ( 3 ) 錐柄鑽頭直徑2 3 . 5 ㎜ ~ 3 2 ㎜ 使用何種莫斯錐度 N o . 4 N o . 2 N o . 3 N o . 1 。
2 6 . ( 2 ) 用一側銑刀厚度1 0 ㎜ 銑削槽寬1 0 ㎜ 、槽間隔4 8 ㎜ , 銑床床台手輪每格刻度為0 . 0 2 ㎜ , 當
銑完第一槽後床台移動時手輪刻度應間隔多少格才能銑第二槽 3 1 0 0 2 9 0 0 3 0 0 0
3200 格。
2 7 . ( 1 ) 應用在量規製造的國際標準公差範圍為 I T 0 ~ I T 0 4 I T 0 5 ~ I T 1 0 I T 1 1 ~ I T 1 3
I T 1 4 ~ I T 1 6 。
2 8 . ( 1 ) 下列何種內孔量具適合大量生產檢驗用 塞規 內卡 內分厘卡 游標卡尺。
2 9 . ( 3 ) 下列何者不是車床筒夾型夾具夾緊動作 推緊式 定緊式 壓緊式 拉緊式。
3 0 . ( 2 ) 巴氏合金是屬於 鋅基 錫基 耐磨銅基 合金。
3 1 . ( 1 ) 平面磨床磨削時,進給量小則 摩擦熱小 砂輪磨耗量大 砂輪磨粒易脫落 磨削抵抗力大。
3 2 . ( 4 ) 用圓棒、塊規、平板及分厘卡度量錐度, 若圓棒直徑為1 0 m m , 外錐度工件置於平板上, 分
厘卡夾圓棒與工件之測量尺寸為4 5 . 3 4 及5 2 . 8 4mm,塊規高為9 0mm 則此工件錐度為 1 / 1 0
1 / 8 1 / 5 1 / 1 2 。
3 3 . ( 1 ) 機件配合為者是屬於 留隙 干涉 過盈過渡 配合。
3 4 . ( 2 ) 下列何者之工件在零件圖中可以省略不畫 軸 螺栓 鍵 齒輪。
3 5 . ( 3 ) 車床加工產生連續式鐵屑造成纏繞困擾, 下列何者可改善 提高轉速 減少車刀前間隙角
車刀磨斷屑槽 加大車刀後斜角。
3 6 . ( 3 ) 下列何種材料製作之切削刀具可得最大切削速度 風鋼 高速鋼 碳化物 高碳鋼。
3 7 . ( 1 ) 銑削一斜度為5 / 1 2 斜槽工件, 其斜度長3 6 ㎜ 小端尺寸為2 7 ㎜ 則大端尺寸應為 4 2 4 1
3 9 4 0 ㎜。
3 8 . ( 1 ) 下列何者不是工模工件中, 因排除切屑方法不良所造成的後果 保護切削刀具切刃 損害工
件切削表面 切屑清除不易 工模精度降低。
3 9 . ( 2 ) 體積小而構造簡單, 大多用於小工件及加工程序不複雜之工模為 箱型 葉板型 樣板型
平板型。
4 0 . ( 2 ) 形成車槽刀之各刃角中, 下列何者最大 側間隙角 後斜角 側切邊角 前間隙角。
4 1 . ( 3 ) 繪製管制圖上下界限線, 一般規定使用紅色 雙實線 雙虛線 虛線 實線。
4 2 . ( 2 ) 銑削大平面最有效率之銑刀為 側銑刀 面銑刀 端銑刀 平銑刀。
4 3 . ( 2 ) 使用面銑刀直徑5 0 ㎜ 銑削中碳鋼時, 若主軸轉數為5 7 4 r pm 則銑削速度應為 9 5 9 0
8 5 80 m/min。
4 4 . ( 1 ) 磨床工作的特點是 熱處理後的加工 不能研磨硬化鋼 適合單一工件的加工 薄而輕的工
件難加工。
4 5 . ( 2 ) 下列國際標準公差等級, 何者適用於配合機件使用 I T 0 2 I T 0 6 I T 0 0 I T 1 3 。
4 6 . ( 2 ) 設一錐度桿為1 / 8 ± 0 . 0 0 3 , 則長度2 4mm 時, 兩端直徑差應在3 ± 多少mm 之範圍內 0 . 0 2 4
0 . 0 7 2 0 . 0 5 2 0 . 0 3 6 。
4 7 . ( 1 ) 研磨碳化物車刀片的砂輪一般為 綠色 棕色 黑色 白色。
4 8 . ( 3 ) 下列何者可以表示各零件位置及描述其間關係之視圖為 剖視圖 工作圖 組合圖 零件
圖。
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