Базров Б.М. - Основы технологии машиностроения (1042954), страница 45
Текст из файла (страница 45)
В результате детали технологической системы осуществляют малые перемещения и повороты, нарушая заданное относительное движение заготовки и инструмента. При увеличении действующих сил в итоге выбора зазоров сопротивляемость деталей технологической системы растет и при равенстве активных сил и снл сопротивления возникает равновесное состояние; перемещения прекращаются.
Роль активных сил и их моментов играют силы и моменты рабочего и сопутствующих процессов; например, в станке действуют сила резания и сила зажима заготовки, Кроме того, действуют силы тяжести элементов технологической системы, силы инерции, трения, которые, как и любая другая сила, характеризуются величиной, направлением и положением точки их приложения. 248 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЯ Таким образом, технологическая система находится под воздействием силового поля. Для съема слоя материала с детали в технологической системе необходимо создать натяг, с помощью которого обеспечнкается равновесие сил резания, сопротив- ( Л пения, их моментов.
Как только режущий 1 инструмент (рис. 1.6.4) начинает врезаться в деталь, возникают силы резания, внутренине силы сопротивления материала, препятствуюшие удалению с него снимаемого слоя, и силы трения. Рис. 1.6.4. Схема образования Под действием зтих сил и их момен- упругого перемещения при тов происхолят относительные перемешеврезании резца в заготовку ния деталей технологической системы. Перемещения деталей технологической системы происходят до тех пор, пока натяг (упругое перемещение у) в технологической системе не обеспечит равенство возмущающих снл и снл сопротивления.
Иными словами, технологическая система представляется как бы в виде пружины, которая при врезании инструмента в деталь под действием внешних сил сжимается. Когда сила сжатия пружины станет равной силе сопротивления, начинается съем материала с заготовки. Величина сжатия пружины характеризует упругое перемещение (натяг) технологической системы. Чем больше силы сопротивления, препятствующие съему материала с детали, тем больше должна быть сила резания при прочих равных условиях.
Поскольку не существует технологических систем с абсолютной жесткостью, то в процессе резания всегда будет натяг и, следовательно, глубина резания всегда будет отличаться от величины припуска на величину натяга, что н приводит к возникновению погрешности обработки. Силовое поле, под воздействием которого находятся детали технодогической системы, как правило неравномерно, В процессе эксплуатации технологической системы изменяется одновременно состав действующих сил, их значения, направления и положение точек приложения. Например, если рабочие органы движутся, то силы, обусловленные рабочим процессом, будут менять свое положение относительно заготовки.
Воздействию силового поля на упругие перемещения препятствует жесткость технологической системы. Впервые вопросы жесткости были подробно изучены применительно к металлорежущим станкам. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИЗМА ОБРАЗОВАНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ 249 Под жесякосмью/, Н/мм, обороч- ки ной единицы понимают отношение приращения нагрузки к получаемому приращению упругих перемещений: ГООО У = АР /Ьу 1Н!мм 1 ОООО Исследования показали, что в ре- ОООО зультате наличия зазоров в стыках, сложного неравномерного характера чООО нагруження, особенностей конструкции, ОООО наличия геометрических погрешностей деталей жесткость технологической системы изменяется от одного цикла нагружения к другому.
Это различие О 70 ФО ВО ВО /ОО 8нкн можно графически изобразить в виде петли гистерезиса. При одном и том же характере нагружения эта разница уже при третьем цикле нагружения сводится к минимуму (рис. 1.6.5). Жесткость технологической системы нли ее сборочной единицы зависит от их конструктивных особенностей, материала деталей, вязкости смазочного материала и его объема, погрешностей формы поверхностей стыков, степени нагрева и др. Оценивая степень влияния зазоров в стыках, собственной жесткости и контактной жесткости на упругие перемещения, можно отметить, что контактные упругие перемещения в общем балансе достигают 40...
80 %. Жесакосэнь всегда является ноложигнвльной величиной. Отрицательной жесткости не может быть, так как это противоречит физическому смыслу явлению При обработке заготовок наблюдается явление, когда с увеличением силы резания образуемый размер начинает уменьшаться. Это объясняется не наличием отрицательной жесткости, а направлением возникшего суммарного момента от всех лействуюших сил, вызвавшего относительное перемещение инструмента и заготовки. В качестве примера на рис. 1.6.6 показана схема обработки заготовки на токарном станке резцом с д = 90'.
В этом случае составляющая Р„ будет значительно больше составляющей Рг силы резания. г50 злкономн ности ов лзовлния отклонвний клчвствл издвлия При существующей конструкции токарного станка направление равнодействующей Я сил Р„и Р» пройдет правее точки О поворота суппортной группы станка, В результате под действием силы Й на плече! резец врежется в заготовку и тем самым уменьшит диаметральный размер обработанной поверхности. И чем больше сила резания, тем больше врезание и меньше диаметральный размер. Жесткость технологической систе- мы во времени изменяется.
Ее значения в Рне, 1.6,6. Схема образовании о ешностн лиа ет ального статическом состоянии и во время рабораз,ер ты могут существенно различаться. Например, существенное влияние на изменение жесткости оказывает нагрев технологической системы, а также вибрации. Средний уровень жесткости составляет примерно 20000 Н/мм (соответствует тому, что при силе резания -2000 Н упругое перемещение составит О,1 мм). Величина, обратная жесткости, получила название податливости Н' ~мм/Н], которая характеризует способность сборочной единицы изменять относительное положение выбранных точек двух ее деталей в направлении действующей результирующей силы, т,е. »1» = 1//.
И жесткость, и податливость являются качественными характеристиками технологической системы, определяющими ее физическое состояние. Их следует определять при строгой регламентации всех факторов, оказывающих на них влияние. Тепловые перемещения технологической системы происходят в результате нагрева технологической системы. тепловые деформации ее элементов порождают их перемещения и повороты, характер которых подобен упругим перемещениям. Элементы системы, нагреваясь, расширяются, в результате "выбираются" зазоры между элементами.
Выбор зазоров происходит случайно, поэтому н контакты деталей возникают в оьщив положа)ия мвхлнизмл оьрлзовлния погрн((ноствй гб) случайных местах, Контактирование порождает силы, моменты и, как следствие, повороты и перемешения деталей, а также контактные и собственные деформации деталей. Тепловые перемешения являются функцией выделяемой теплоты и теплостойкости технологической системы, т.е. способности ее сопротивляться тепловым перемешениям. Основными источниками теплоты являются рабочий процесс, работа, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникавших при соприкосновении движушихся деталей в механизмах. электродвигателях, гидроприводах.
Другим источником теплоты является окружаюшая среда (нагретый воздух, лучи солнца, нагревательные устройства). Во время работы элементы технологической системы нагреваются неодинаково вследствие различного расположения источников тепла, их интенсивности и длительности выделения теплоты. В итоге тепловое поле технологической системы отличается по температуре в разных ее точках (рис.
1,6.7). Неравномерность нагрева порождает различные тепловые деформации элементов системы. Элементы системы не имеют термоизоляции, поэтому происходит непрерывный перенос теплоты от более нагретой части технологической системы к менее нагретой. Этому также способствуют и наличие различных трубопроводов, по которым перемешается рабочая среда определенной температуры. Рис. 1.6.7.
Температурное поле станка (цифры показывают перепады температур в 'С) з5з злкономепности оврлзовлния отклонений клчвствл изделия Таким образом, непрерывно меняюшееся тепловое поле системы служит дополнительным фактором, усложняюшим процесс образования тепловых перемеьзений. В результате процесса выравнивания температурного поля технологической системы через определенный промежуток времени при прочих равных условиях в системе возникает равновесное тепловое состояние с установившейся температурой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
