在切削过程中产生的切削热以及工件与支承爪产生的摩擦热,使工件温度升高而产生热变形伸长。
热变形伸长量可按下式计算
ΔL=αLΔt (9-1)
式中 ΔL——热变形伸长量(mm);
α——材料线胀系数(1/℃),(45钢的α=11.59×10-61/℃);
L——工件总长(mm);
Δt——工件升高的温度(℃)。
例:车削直径ϕ=30mm、长度L=1403mm的车床丝杠,材料为45钢,切削热量使工件温度由20℃上升到50℃。求在这种状态下,工件的热变形伸长量。
解:已知α=11.59×10-61/℃,L=1403mm,Δt=50℃-20℃=30℃
根据式(9-1)(www.daowen.com)
ΔL=αLΔt=11.59×10-6×1403×30mm=0.488mm
由于细长杆的长度较长,其热变形伸长量较大,对切削的影响显著,热变形伸长量可导致工件产生弯曲变形,严重时,会研坏中心孔,产生事故,无法进行车削。
减小工件热伸长的主要措施有:
1)充分加注切削液。在切削细长杆时,不论是低速切削还是高速切削,都必须充分加注切削液,将切削热及时带走,以减少工件的热变形伸长。同时,切削液不但可对切削区进行冷却,还可对跟刀架支承面进行润滑,以减轻摩擦损耗。
2)始终保持刀具锋利状态,以减少切削力和切削热。
3)采用热伸长补偿措施。如弹性回转顶尖是一种可以沿轴线方向产生弹性变形的活动顶尖,其结构形式如图9-7所示。弹性回转顶尖可对工件热伸长起补
图9-7 弹性回转顶尖的结构形式
1—活动顶尖 2—深沟球轴承 3—碟形弹簧 4—推力球轴承 5—支承体 6—滚针轴承
偿作用。它的结构特点是:活动顶尖1在跨度较大的深沟球轴承2和滚针轴承6的支承作用下,刚性好,运转状态稳定、可靠;推力球轴承4承受轴向推力。在深沟球轴承和推力球轴承之间,放置几片碟形弹簧3。当工件受热产生变形伸长时,工件的轴向伸长量通过深沟球轴承2的内圈,使碟形弹簧压缩变形,工件的伸长量被自由舒展,从而弥补了热伸长对切削的影响。
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