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实例:无变形支承的设计优化

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)受损伤而变形的表面要能自身修正切削。图2.22.5 超精密模具的加工图2.22.6 薄板加工时的无变形装夹实例用粘接的方法对工件进行无变形固定的方法也有使用,如用石蜡固定的方法。柔度大而薄难以夹住的工件在接近于无变形状态下夹持的例子如图2.22.8所示。图2.22.7 用石蜡来进行无变形支承图2.22.8 用多针状突起进行变形支承的实例(津上)以上为无变形支承或者接近于无变形的支承法的几个具体实例,要说明的是实现无变形支承的基本方法。

实例:无变形支承的设计优化

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图2.22.4 超精密正面车床用真空夹头面板

磁盘(一般使用的材料为高纯度铝基添加Mg的Al-Mg合金)用单结晶钻石工具在超精密端面车床上切削时,一般按图2.22.4所示将工件吸紧在真空夹头面板上进行加工。之所以用真空夹头,是因为夹紧压力大气压力这样并不大的力,而且开有许多窄的吸气沟,将载荷分布开来,能够将工件产生的变形控制在最小程度。面板采用本身易切削的铝合金,叫作软夹头的夹头表面用聚氨酯橡胶覆盖,用粘结剂粘接或者加热粘接起来,这种方式得到了广泛应用。

软夹头由于切削油剂等原因膨润起来而使精度很快变差,为此不得不频繁地进行自身修正加工,但由于比金属软,因此工件的贴合性好。

由于上述切削油的膨润缺点,聚氨酯橡胶软夹头自身要进行修正切削,还没有见到有公司生产替代品,但有使用聚四氟乙烯树脂的多孔质体(由烧结用的粒子制成)良好的研究报告。对于夹头材料机能的要求,可以考虑下列项目:

1)材料即使有少许形状误差也是容许的,为了尽量使工件不变形而要使夹具的材料比工件软。

2)受损伤而变形的表面要能自身修正切削。

3)在切削油作用下不发生膨润。

4)为了在切削时工件夹紧牢固,摩擦系数要高。

聚四氟乙烯树脂既不膨润,可加工性也好,而且摩擦系数在0.3~0.4之间,因此成为能满足上述软夹头机能要求的材料之一。用该材料做成的软夹头进行加工试验时,据报告得到了接近于硬夹头的性能。

使用硬夹头时,夹头面和与此相贴的工件表面的精度十分重要。例如,图2.22.5所示为镜头的模具加工,基准面的表面粗糙度、平面度等若不能控制在这个镜头使用光波长λ的1/8以下,则夹具一松开就会出现变形(松下电器产业)。

工件尽量在保持原样的自然状态下支持为好。例如,机床机座的导轨装配面在铲括等作业时,在自然状态(无变形)下放在地板上,不用锚定螺栓固定的状态下进行为好。在用锚定螺栓支承下进行铲括加工等,从开始工件就有了变形。但是在把床座的柔度设计得充分小的同时,锚定螺栓的节距带来的床座变形必须设定在某个容许值以下。

加工柔度大(弱的)的工件时,下功夫将其全体支承并和支承一起进行切削是个方法。如图2.22.6所示的零件,做和工件全体密合的电木模型与工件一起切削(三菱电机生产技术研究所),若孔的位置符合,则可以使用很多次。

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图2.22.5 超精密模具的加工(松下电器产业)(www.xing528.com)

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图2.22.6 薄板加工时的无变形装夹实例(三菱电机生产技术研究所)

用粘接的方法对工件进行无变形固定的方法也有使用,如用石蜡固定的方法(三菱电机生产技术研究所)。市面上销售的有软化温度各异的各种石蜡,但一般常用在60~70℃熔化的石蜡。首先,将夹具用电加热,在其上放上石蜡熔化之,然后把工件放上去,石蜡冷却即可粘接住(图2.22.7)。拆卸时再进行加热而拆开。有时使用两面粘接布代替石蜡。

柔度大而薄难以夹住的工件在接近于无变形状态下夹持的例子如图2.22.8所示。这里用24个针状的突起来支承工件。这个φ36mm的夹紧部分,厚度仅1mm。其他支承方法的例子如图2.22.9所示,加工后的工件与固定部位之间切得很薄,将固定部位折断即可将工件取出。

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图2.22.7 用石蜡来进行无变形支承(三菱电机生产技术研究所)

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图2.22.8 用多针状突起进行变形支承的实例(津上)

以上为无变形支承或者接近于无变形的支承法的几个具体实例,要说明的是实现无变形支承的基本方法。

【系1】为了对工件进行无变形支承,在工件现有的状态下,必须用尽可能大的面积和用尽可能小的力来支承。

【系2】支承工件时,必须使工件加工处有全部同样的柔度值。

做不到这一点时,必须使由于加工力而产生的变形限制在许可值以下,对加工条件加以限制。

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图2.22.9 加工后折断固定部位的例子(津上)

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