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螺纹加工的工艺系统尺寸链及运动链

在机械加工中分析工序误差,往往会涉及到两个很重要的概念:1、工艺系统尺寸链;2、工艺系统运动链。丝杆精车螺纹工序的误差分析,就会涉及到这两项重要概念的实际应用。工艺系统尺寸链是指在机床--刀具--工件这一工艺系统中,以被加工尺寸为封闭环的尺寸封闭系统。因此,工艺上对精密丝杆或很长的丝杆都要避免这一项传动链的调整误差。


前面,我们说明了精车螺纹时影响丝杆螺距精度的两种因素。但是分析丝杆螺距误差,不能就到此为止。因为组成工艺系统运动链的各个环节,即机床、刀具及工件各组成部分的零件,它们都不是理想元件。它们都会有一定的制造及安装误差。而且,冷挤压丝杆定制,由这些环节所组成的几何关系在切削过程中,也不是一个静态不变的关系,它们还受到切削力、切削热、切削运动及振动等动态因素的影响。


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精密丝杆的误差产生原因

有机床方面的误差:机床母丝杆径向跳动及轴和窜动的影响,机床母丝杆有了径向跳动及轴向窜动,它们就会直接影响工艺系统运动链中工件与刀具的正确相对运动。其中以母丝杆的轴向窜动,影响很大。它相当于母丝杆本身的螺距作周期性的变化,它会直接给被加工精密丝杆螺距带来一项周期性的误差。


为了限制这项误差,在机床精度标准中规定:普通车床丝杆的轴向窜动量不得超过0.01MM;提的普通车床不得超过0.005MM;精密丝杆车床不得超过0.002MM。母丝杆的径向跳动,冷挤压丝杆厂家,在性质上和轴向窜动一样,都是造成以母丝杆一整转为周期的周期性误差。所不同的只是径向跳动量并不直接影响母丝杆的实际螺距,而是通过母丝杆实际中径尺寸的变化以影响螺距的。


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为了防止丝杆的弯曲变形 ,工艺上同时采用校直及热处理二种方法。但有一些5-6级的精密丝杆,它们一 般只安排热处理而不安排校直工序,这是因为校直和热处理对内应力讲,本来是矛盾的。不论正火、退火还是高、低温时效,它们都有一个共同目的,即是要消除内应力以减少变形。而校直则不然,从内应力来讲,它不但没有消除它们,反而会引入由于校直本身而产生的内应力,这对 精度要求高的丝杆讲是很不利的。


因为,在毛坯或零件内有了内应力,它就有力求恢复到一个完全没有内应力的倾向,这种倾向会促使丝杆在使用过程中 ,即使不受外力作用,冷挤压丝杆设计,也要因内应力逐渐消失(虽然是很慢的)而变形,影响到丝杆精度的保持性。所以,对直径较大的精密丝杆,尤其是丝杆,目前还都不允许校直,而采用所谓切两端重打中心孔多次时效,把工序划分得更细的办法来解决变形问题。


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