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真空辊工件在加工中所受的热源,主要是切削热,对于大型或精密工件,外部热源也不容忽视。对于不同的加工方式,切削热传人工件的比例是不同的,对于车、铣、刨、立锋、外拉削等切屑流畅、切屑和刀具摩擦较小的情况,大部分切削热被切屑带走,传入真空辊工件的热量为10%左右。
对于钻孔,由于钻头横刃的挤压作用,切屑与排屑沟的摩擦以及散热条件不好等原因,钻孔时所产生的热量约50%进入工件,磨削时,约有84%的磨削热传入工件。即使是同一加工方式,同样的热量,由于工件的受热体积不同,其温升和热变形也不一样。
真空辊工件的热变形及其对加工精度的影响,与其受热是否均匀关系很大。所谓均匀受热是指工件的温度在沿其全长和圆周上比较一致,变形也较均匀。一些形状简单的回转类工件(如长度较短的轴、套类和盘类零件等)属于均匀受热。
这类真空辊工件内、外圆加工时,由于工作行程短,一般可将其热变形引起的纵向形状误差忽略不计,它主要影响工件的尺寸精度。其热变形可按物理学计算热膨胀的公式估算: AL = aqLAT
式中 a1﹣工件材料的线膨胀系数(钢:a1=1.17x105C-1,铸铁:a1=1.05x10-5C-1);
L -工件在热变形方向上的尺寸(长度或直径),单位为 mm ; AT -温升,单位为 C 。
一般说来,工件热变形在精加工中影响比较严重,特别是长度长、精度高的零件。
如磨削丝杠时,若丝杠长度为3M,每磨一次温度升高约3C,则丝杠的伸长量:=3000X1.17X107×3mm=0.1mm而6级精度的丝杠的螺距累积误差在全长上不许超过0.02mm,由此可见热变形的严重十所谓不均匀受热是指工件只在单面受切削热作用,上下表面温差较大,以及加工表面沿进给方向上的温差较大的情形。它主要影响真空辊工件的形状和位置精度。如铣、刨、磨平面时,上下表面间的温度差导致工件向上拱起,加工时中间凸起部分被切去,冷却后工件变成下凹,造成平面度误差。
误差值可按下式估算:a1TL2/8H,式中 H -工件厚度,单位为 mm 。工件的装夹方式对工件热变形也有影响。如内圆磨床磨短薄壁套内孔时,虽可看作均匀受热,但由于在夹压点处的散热条件好,该处的温升较其它部分低,故加工完毕冷却后工件出现棱圆形的圆度误差,又如在两死顶尖间加工轴件,因顶尖不能轴向移动,则真空辊工件的热伸长受阻导致两顶尖间产生轴向力,使工件弯曲变形,加工后呈鞍形形状误差。
真空辊工件单面受热时弯曲变形计算工件的热变形对粗加工的精度影响不大,但在工序集中的场合,粗、精工步连续进行时,粗加工的热变形会影响精加工精度。如钻孔完毕后接着较孔,工件冷却后孔径收缩,使尺寸超差,所以安排工艺路线时尽可能粗、精分开,精加工应在工件冷却后进行。
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