Похибка обробки, що спричиняється пружними деформаціями елементів системи ВПІД під дією сил різання

Механізм виникнення і характер виявлення похибки механічної обробки, що спричиняється пружними деформаціямиелементів системи ВПІД під дією сил різання. Шляхи зменшення цієї похибки.

В процесі обробки пружні зміщення заготовки і різального інструмента дещо змінюють встановлену під час настроювання верстата закономірність їх відносного руху. Схема зміщень показана на рис. 23. Припустимо, що перед початком обробки настроюванням верстата встановлюють різець на задану глибину різання (рис. 23, а). В процесі обробки заготовка пружно зміщується на величину , а різець на величину
(рис. 23, б). В результаті задана глибина різання зменшується до величини .

Для кожного з положень різця можна записати

; (24)

, (25)

де — жорсткість системи «заготовка — верстатний пристрій — вузол верстата, на якому закріплюють верстатний пристрій»; жорсткість системи «інструмент — вузол верстата, на якому закріплюють інструмент».

Після обробки на заготовці залишається незрізаний шар металу, товщина якого залежить від пружних зміщень, тобто

(26)

і

. (27)

Радіальна складова сили різання визначається за формулою (22).

Введемо позначення

. (28)

Тоді

. (29)

З урахуванням (24), (25) і (29) запишемо (27) у вигляді

. (30)

Через дробовий показник точного розв’язку цього рівняння відносно немає. Тому знехтуємо впливом пружних зміщень на зміну сили різання і запишемо формулу (29) у вигляді

. (31)

З урахуванням (31) запишемо рівняння (30) у вигляді

. (32)

Формула (32) визначає відхилення фактичної глибини різання від заданої і може використовуватись для технологічних розрахунків.

З урахуванням (28) запишемо формулу (32) в розгорнутому вигляді

. (33)

Аналізуючи формулу (33), можна зробити певні висновки щодо величини та характеру виявлення похибки, що спричиняється пружними деформаціямиелементів системи ВПІД () і шляхів зменшення цієї похибки.

1. Якщо за певних технологічних умов пружні зміщення в системі ВПІД і, відповідно, є величинами сталими, то вини можуть бути зкомпенсовані під час настроювання верстата. У цьому випадку .

2. Якщо через змінення параметрів, які входять у праву частину рівняння (33), змінюється , то . Ці параметри можуть змінюватися як під час обробки однієї заготовки, так і під час обробки партії заготовок. У будь-якому випадку похибка визначається як різниця між найбільшою і найменшою величинами . Тобто

. (34)

3. Якщо закон змінення певного параметра, що входить у праву частину формули (33), відомий, а решта параметрів залишаються приблизно постійними, то за характером виявлення є систематичною похибкою, що закономірно змінюється. У цьому випадку може бути мінімізована завдяки регулюванню положення вершини інструмента відносно заготовки або завдяки регламентованому зміненню сила різання. Наприклад, якщо закон змінення жорсткості системи ВПІД під час точіння довгої циліндричної заготовки на верстаті з ЧПК відомий, то передбачивши відповідні переміщення різця в радіальному напрямі в керувальній програмі можна мінімізувати вплив на форму обробленої циліндричної поверхні. Пружними зміщеннями можна керувати також зміненням подачі, оскільки від неї залежить сила різання. Так, якщо потрібно проточити довгий пруток, установлений в центрах (рис. 24), то регламентовано змінюючи подачу на

ділянках оброблюваної поверхні можна також суттєво зменшити вплив на форму обробленої поверхні. Очевидно, що якісно величини подач мають бути підпорядковані такому співвідношенню

> > > > > < < < < < ,

де індекси відповідають номерам ділянок. Кількісно визначити величини подач можна за формулою, яка є в [14, с. 80].

4. Якщо зміна глибини різання (припуску) і (або) твердості матеріалу заготовок партії мають випадковий характер, то похибка за характером виявлення також буде випадковою. Знаючи граничні відхилення цих параметрів і жорсткість системи ВПІД, можна знайти і, за необхідністю, вжити заходів щодо її зменшення.

5. Похибка практично не впливає на точність діаметральних розмірів отворів у заготовках з достатньою товщиною стінок у випадках, якщо ці отвори обробляються інструментами з декількома різальними кромками (спіральними свердлами, зенкерами, розвертками, розточувальними головками тощо) через зрівноваження сил різання.

Таким чином, зменшення величини можливе завдяки:

1) підвищенню жорсткості системи ВПІД;

2) зменшенню полів розсіювання твердості матеріалу заготовки і глибини різання;

3) зменшенню радіальної складової сили різання за рахунок зменшення подачі або завдяки вибору раціональної конструкції і геометрії різального інструмента;

4) використанню методів автоматичного керування точністю механічної обробки.

Дата добавления: 2014-01-07