3童 机械加工质量 3.5 工艺系统的受热变形 对于大型、精密零件，还要 考虑环境和辐射热的影响。 3.5.2工件热变形对加工精度的影响 热源 在切削加工中，工件的热变形主要是切削热引起的。 影响 从两种情况分析。 1)工件比较均匀受热 加工轴、盘、套类回转体零件的内、外圆时， 工件旋转，切削热比较均匀地传入工件。 若不考虑工件温升后的散热，其温度沿工件全长和圆周的分布都是 比较均匀的，可近似地看成均匀受热。热变形可按热膨胀公式求出： 20231M11g
过程装备制造工艺 2023/11/3 3.5.2 工件热变形对加工精度的影响 3.5 工艺系统的受热变形 热源 1）工件比较均匀受热 加工轴、盘、套类回转体零件的内、外圆时， 工件旋转，切削热比较均匀地传入工件。 第 3 章 机械加工质量 在切削加工中，工件的热变形主要是切削热引起的。 对于大型、精密零件，还要 考虑环境和辐射热的影响。 影响 从两种情况分析。 若不考虑工件温升后的散热，其温度沿工件全长和圆周的分布都是 比较均匀的，可近似地看成均匀受热。热变形可按热膨胀公式求出：
3.5 工艺系统的受热变形 通常轴类零件，轴向尺寸精度均要 求不高，可不考虑热变形引起的伸 3.5.2工件热变形对加工精度的影响 长。但当工件由两顶尖定位，工件 1)工件比较均匀受热 受热后轴向位移受限制时，将生产 弯曲，对加工精度影响大。例磨削 △D=oD·△twm 长3m的丝杠，温升3℃，其伸长量 △L=CL·△t m △L≈0.1mm,超过螺距累积误差。 △t一工件温升，℃ 常用工件材料线膨胀系数 钢：a=12X10-61C 工件材料的线膨胀系数，( 铸铁：a=11X10-6/G D、L一热变形方向上的工件尺寸，mm 黄铜：a=17×10-61C ●在工序集中的场合或材料线膨胀系数 ★结论： 对于均匀受热的工件，热 大的工件，要充分考虑热变形的影响。 变形后主要影响尺寸精度，有时， 如书P18例，钻孔和铰孔之间需冷却。 也影响形状精度
过程装备制造工艺 2023/11/3 3.5.2 工件热变形对加工精度的影响 3.5 工艺系统的受热变形 1）工件比较均匀受热 L =Lt (mm) D =Dt (mm) 或 Δt — 工件温升，℃ α— 工件材料的线膨胀系数，/℃ D、L — 热变形方向上的工件尺寸，mm 通常轴类零件，轴向尺寸精度均要 求不高，可不考虑热变形引起的伸 长。但当工件由两顶尖定位，工件 受热后轴向位移受限制时，将生产 弯曲，对加工精度影响大。例磨削 长3m的丝杠，温升3℃，其伸长量 ΔL≈0.1mm，超过螺距累积误差。 ●在工序集中的场合或材料线膨胀系数 大的工件，要充分考虑热变形的影响。 如书P18例，钻孔和铰孔之间需冷却。 常用工件材料线膨胀系数 钢：α＝12×10－6 / ℃ 铸铁：α＝11×10－6 / ℃ 黄铜：α＝17×10－6 / ℃ ★ 结论：对于均匀受热的工件，热 变形后主要影响尺寸精度，有时， 也影响形状精度
3.5 工艺系统的受热变形 3.5.2工件热变形对加工精度的影响 2)工件不均匀受热 加工平面时，工件除了沿进给方向有 措施 温度差外，更严重的是工件始终单边 1)合理冷却，减少切削表面温升 受到切削热的作用。上下表面间的温 2)快速加工、快速进给，使切削热 度差将导致工件向上拱起，加工时凸 尽可能让切屑带走； 的部分被切除，冷却后工件变成中凹 3)划分加工阶段，粗精加工分开： 4)让工件自由变形，能不加约束则 形，造成平面度误差。 不加： ★结论：对于不均匀受热的工件，热 5)采用误差补偿方法，使工件表面 变形后既影响尺寸精度，又影响形状 产生微凹的夹紧变形，补偿切削 精度。 时工件单面受热而引起的变形
过程装备制造工艺 2023/11/3 3.5.2 工件热变形对加工精度的影响 3.5 工艺系统的受热变形 2）工件不均匀受热 加工平面时，工件除了沿进给方向有 温度差外，更严重的是工件始终单边 受到切削热的作用。上下表面间的温 度差将导致工件向上拱起，加工时凸 的部分被切除，冷却后工件变成中凹 形，造成平面度误差。 1）合理冷却，减少切削表面温升； 2）快速加工、快速进给，使切削热 尽可能让切屑带走； 3）划分加工阶段，粗精加工分开； 4）让工件自由变形，能不加约束则 不加； 5）采用误差补偿方法，使工件表面 产生微凹的夹紧变形，补偿切削 时工件单面受热而引起的变形。 ★结论：对于不均匀受热的工件，热 变形后既影响尺寸精度，又影响形状 精度。 L H 措施
3 章 机械加工质量 3.5 工艺系统的受热变形 3.5.3刀具热变形对加工精度的影响 热源 在切削加工中，刀具的热变形主要是切削热引起的 影响 通常切削所传给刀具的热量并不多，但热量集中在切削部分，以及 刀体小，热容量小，故会有很高的温升。 例如：用高速钢刀具车削工件表面时，刀刃部分的温度 高达700~800℃，刀具热伸长量可达0.03~0.05mm. ★由于刀具在加工过程中的热膨胀，主要造成工件 加工表面几何形状误差，尺寸误差不显著。 20231M11月
过程装备制造工艺 2023/11/3 3.5.3 刀具热变形对加工精度的影响 3.5 工艺系统的受热变形 热源 ★ 由于刀具在加工过程中的热膨胀，主要造成工件 加工表面几何形状误差，尺寸误差不显著。 第 3 章 机械加工质量 在切削加工中，刀具的热变形主要是切削热引起的。 影响 通常切削所传给刀具的热量并不多，但热量集中在切削部分，以及 刀体小，热容量小，故会有很高的温升。 例如：用高速钢刀具车削工件表面时，刀刃部分的温度 高达700～ 800℃，刀具热伸长量可达0.03～0.05mm
3.5 工艺系统的受热变形 措施 )合理冷却，减少刀具温升； 3.5.3刀具热变形对加工精度的影响 2)温度稳定后再加工； 3)划分加工阶段，粗精加工分 影响 开： ●连续加工：初始刀具热变形 4)合理选择刀具，减少刀具热 快，然后减慢，逐渐趋于热平 变形。 衡，见右图中A线； ●间断加工：由于刀具有短暂 32 的冷却时间，热变形略小，见 24 右图中B线； 16 R ●切削停止： 刀具温度立即下 降，快速快，逐渐减慢，见右 8 1216 20 24 图中C线。 时间/mn
过程装备制造工艺 2023/11/3 3.5.3 刀具热变形对加工精度的影响 3.5 工艺系统的受热变形 影响 ●连续加工：初始刀具热变形 快，然后减慢，逐渐趋于热平 衡，见右图中A线； ●间断加工：由于刀具有短暂 的冷却时间，热变形略小，见 右图中B线； ●切削停止：刀具温度立即下 降，快速快，逐渐减慢，见右 图中C线。 1）合理冷却，减少刀具温升； 2）温度稳定后再加工； 3）划分加工阶段，粗精加工分 开； 4）合理选择刀具，减少刀具热 变形。 措施