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真空辊工艺系统的静刚度计算方法

发布时间:2022-11-27人气:5

真空辊在加工过程中,数控机床、刀具、夹具和工件所构成的工艺系统在总切削力、夹紧力、重力、惯性力等作用下,会产生相应的变形,从而破坏已经调整好的刀具和工件间的相互位置,造成真空辊加工误差。工艺系统不具备绝对刚性,在外力作用下总会产生变形和位移,其变形的大小不但取决于作用力的大小,而且也取决于工艺系统抵抗外力使其变形的能力,即工艺系统的刚度。

真空辊工艺系统的静刚度计算方法.jpg

对于机械加工系统,从影响真空辊加工精度的观点出发,被加工表面法线方向的变形对加工精度影响最大(误差敏感方向),因此工艺系统刚度定义为被加工表面法线上作用的总切削力分力 F ,与该方向上刀具、工件的相对位移 y 的比值,即式中 K 工艺系统的刚度,单位为N/mm。

F为切削表面法线方向的总切削力分力,单位为N;刀具切削刃在法线方向的位移,单位为mm 。必须注意的是,定义中的 y 不只是F作用的结果,而是同时作用下的综合结果,如果力与变形是在静态条件下测得的,那么由此得出的刚度称为工艺系统的静刚度。

真空辊工艺系统的静刚度.jpg

由于工艺系统包括机床、夹具、刀具和工件,故工艺系统在某一处的法向总变形 y 应是各组成环节在同一处的法向变形的叠加, 工件和刀具的刚度,一般可根据《材料力学》有关公式计算得出。机床的刚度由于它是由许多零部件组成的,受力与变形之间的关系比较复杂,很难用计算方法求得,只能用实验的方法进行测定。

夹具可作为机床的一个部件,不另求其刚度。真空辊的刚度与其尺寸、形状、材料、加载方式、载荷性质等有关,而真空辊的刚度除上述因素外,还与零件与零件之间相互作用的特征如摩擦力、间隙、表面粗糙度、相对运动速度等有关。

真空辊静刚度.jpg

故机床部件的刚度远比想象的小,这是因为部件除了零件本身的弹性变形外,还有接触变形等诸多因素的影响。所谓接触变形是指零件与零件间接触处的变形,其随接触表面间名义压强的增加而增大,但不成线性关系。

这是由于真空辊表面存在宏观的几何形状误差和微观的表面粗糙度,所以零件之间接合面的实际接触面积只是理论接触面积的一小部分,而且真正处于接触状态的又只是这一小部分的一些凸峰。在外力作用时,这些接触点处产生较大的接触应力,并产生接触变形,当接触表面间的名义压强增加时,接触变形也增大。

名义压强的增量dp与接触变形增量dy之比称为接触刚度k ,即一连接表面的接触刚度与接触表面的材料、硬度、表面粗糙度、表面纹理方向、表面几何形状误差等有关,并随载荷的增加而增大。



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标签:真空辊 全部
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