Определение погрешностей, связанных с упругими деформациями системы под влиянием нагрева

Погрешности обработки, обусловленные деформацией заготовки под действием усилий закрепления

При закреплении заготовок усилия зажима достигают больших значений. Так, при закреплении заготовки в трехкулачковом патроне диаметром 240 мм зажимное усилие, передаваемое каждым кулачком на заготовку, может составлять 7000—8000 Η. При этом недостаточно жесткие заготовки (например, тонкостенные втулки) получают значительные упругие деформации.

Если расточить отверстие втулки в деформированном состоянии, оно будет круглым при зажатом положении (рис.6 а). Но если заготовку после обработки снять со станка, обработанное отверстие будет иметь погрешность формы - гранность (рис.6 б).

При закреплении в патроне с четырьмя и большим числом кулачков, а также при использовании сегментных кулачков, деформация заготовок и погрешности формы будут значительно меньше.

Рис.6 Погрешность формы нежесткой заготовки в результате деформации от сил закрепления

а) после закрепления во время обработки

б) после обработки и снятия

В процессе обработки заготовок элементы системы - станок, заготовка, инструмент, приспособление находятся под непрерывным воздействием различных тепловых источников. Нагревание элементов системы ведет к их температурным деформациям и к возникновению погрешностей обработки.

а) погрешности от температурных деформаций станка

При работе станков в наибольшей степени нагреваются шпиндельные бабки: температура в различных точках бабки повышается от 10 до 50° С. Нагрев узлов станка обусловливает изменение их взаимного расположения. Для оценки точности обработки необходимо учитывать перемещение передней и задней бабок и суппорта относительно станины в направлении нормали к обрабатываемой поверхности. Температурные деформации узлов станка невелики – 8-12 мкм. Для предупреждения появления погрешностей от температурных деформаций станков при точных работах производят их предварительный прогрев обкаткой вхолостую в течение 2-3 ч.

б) погрешности от температурных деформаций инструмента

Теплота резания, переходящая в инструмент, вызывает его нагревание и удлинение. В связи с тем, что при обработке твердосплавным инструментом без охлаждения температурные деформации его бывают значительными: удлинение резца, например, может достигать 30 -50 мкм. Вся тепловая деформация инструмента может переноситься на размер детали.

в) погрешности от температурных деформаций заготовки

При механической обработке более 10% теплоты резания переходит в заготовку, вызывая ее нагревание и деформации. Характер погрешности обработки зависит от равномерности нагрева. При неравномерном нагревании заготовки возникает ее коробление, приводящее к образованию погрешности формы.

Количество теплоты резания, переходящее в заготовку, зависит от режимов резания и других факторов. При увеличении глубины резания температура заготовки t возрастает. С увеличением скорости резания υ увеличивается скорость перемещения температурного поля, в результате чего нагрев заготовки уменьшается.

При прочих равных условиях повышение температуры заготовки зависит в большей степени от конструкции детали: тонкостенные, ажурные детали нагреваются значительно сильнее, чем массивные, сплошные заготовки. Если заготовка в период обработки имела размер в пределах допуска, то при остывании обнаружится погрешность размера. Величина этой погрешности в значительной степени зависит от теплопроводности материала детали. Например, для титановых деталей имеющих низкую теплопроводность, эта погрешность увеличивается. Для уменьшения этой погрешности обеспечивается эффективное охлаждение и увеличивается скорость перемещения источника нагрева (зоны резания) и снижения его интенсивности за счет режимов обработки.

Дата добавления: 2014-10-31