Базров Б.М. - Основы технологии машиностроения (1042954), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Переменная г по пути движения инструмента вызывает погрешность формы обработанной поверхности, в ряде случаев и погрешность положения этой поверхности относительно технологических баз детали, Рассмотрим несколько примеров влияния неравномерности жесткости на погрешность детали.
Влияние неравенства/ нереднего и заднего центров. Под действием силы Рз в результате разности жесткостей центров на детали возникает кроме "корсетности" конусность, направление которой определяется характером неравенства у' центров. Приу„„ >у,„ конусность будет направлена в сторону переднего центра, а приУ> к< гл — в сторону заднего центра 1рис. !.6.13, а). Под действием силы Р„при)„„> ак конусность будет больше по сравнению с конусностью от действия Р„при /„„=у', „, а при)'„„<А „конусность будет меньше (рис. 1,6.13, б). Под действием Р„неравенство жесткости центров скажется на характере изменения эксцентриситета по аси Х.
Изменение жесткости гладкого вала в результате съема с него припуска сказывается на погрешности формы в продольном сечении. Как галька начинается съем припуска, вал преврашается из гладкого в двухступенчатый 1рис. 1.6.14) с непрерывно изменяюшимся соотношением а~ин ступеней, и в конце прохода становится опять гладким.
268 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЯ Рис. 1.6.14. Схема точения гладкого вала: У, 2 — ступени вача Прогиб уя гладкого вала под действием силы резания в сечении ~,'(~-,)' Г х уд = 2 + — — з, (1.6.7) 6ЕЛ, ~ хр Е-х х~(Е-х )~ где х — координата положения поперечного сечения, в котором определяется прогиб (см, рис, 1.6.11); х, — координата точки приложения поперечной силы; Š— длина детали;,У вЂ” момент инерции; Р— поперечная сила: Š— модуль упругости второго рода.
Но эта зависимость справедлива, если не учитывать изменения диаметрального размера вала вследствие съема припуска, С учетом этого обстоятельства прогиб вала в переходном сечении от одной ступени к другой будет определяться с помощью зависимости Рх' Р ж — х ЗЕ,У с~ Е/ х — 1- — -2 х- — +х(Е-х) . (1.6.8) Если х = УУ2, то (!.6.9) у = — +— 96 ЕУ, 96 ЕУз где lь Уз — моменты инерции ступеней! и 2. Влияние фактора переменной массы на точность обработки становится существенным, когда снимаемый припуск составляет не менее 20 % от диаметра при условии, что вал относится к группе нежестких валов, у которых УУчУ > 15.
Малан жесткость в угловом направлении у тонкостенных деталей типа кольца втулки вызывает погрешность формы в поперечном сечении. ОБРАЗОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ДЕТАЛИ 269 Рнс,!.6.15. Искажение формы отверстия тонкостенного кольца в поперечном сечении: а — искажение формы кольца в трехкулачковом патроне; 6 — форма отверстия в кольце после обработки а1 На рис. 1.6.!5 показано тонкостенное кольцо, установленное в трехкулачковом патроне.
Под действием сил зажима Р происходят упругие деформации кольца под кулачками (рис. !.6.15, а), В результате при растачивании отверстия резец будет снимать неравномерный по величине припуск в зависимости от угла поворота. После снятия со станка кольцо примет первоначальную форму и в поперечном сечении отверстия появится ло- рис. 1.6.16. Погрешность фор~решность формы (рис. 1,6.! 5, 61. мы отверстия в продольном Пер ели жесткость обрабаты- сечении прн р . ачиванин с «икллего инструмента вызывает погреш- выдвигающимся шпинделем ность геометрической формы. Наиболее квракгерным примером является обра6отка консольным инструментом с изменяющимися вылетом.
На рис. !.6.16 показана схема обработки отверстия расточной оправкой, установленной на выдвигающемся шпинделе. По мере вылвижения шпинделя его вылет увеличивается, жесткость уменьшается, а упругое перемещение увеличивается. В результате обработанное отверстие получается с ширешностью формы в продольном сечении. 1.6.2.2. Влияние тепловых перемещений на точность изготовления детали Тепловые перемещения являются функцией выделяемого тепла н и ииостойкостн технологической системы, т.е.
ее способности сопротив- т п,ся возникновению тепловых перемешений. 270 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ КАЧЕСТВА ИЗЛЕЛИЯ Рис. 1.6.17. Теоретическая зависимость нагрева и охлаждения Многочисленные исследования тепловых перемещений показывают, что степень нагрева и тепловые перемещения во времени изменяются по экспоненциальному закону (рис. 1.6.17), В силу различных условий эксплуавреня тации технологическая система попеременно нагревается и охлаждается, К факторам, влияющим на тепловые перемещения, относится количество выделяемого тепла в единицу времени, продолжительность выделения тепла, перенос тепла от более нагретого к менее нагретому участку технологической системы. Теплостойкость технологической системы определяется ее конструкцией, схемами базирования деталей, коэффициентами линейного расширения материала деталей, наличием зазоров в соединениях деталей, расположением источников тепла.
В результате нагрева технологической системы ее детали претерпевают тепловые деформации, что порождает нх перемещения н повороты. сходные по своему характеру с упругими перемещениями. Однако тепловые перемещения отличаются от упругих перемещений высокой инерционностью. Если упругие перемещения после снятия нагрузки практически мгновенно прекращаются, то тепловые перемещения исчезают постепенно по мере охлажления. Это оказывает существенное влияние на формирование точности детали.
Как правило, тепловое состояние технологической системы является нестационарным; в результате попеременно действующие источники тепла, неравномерности выделяемого тепла, перерывы в работе технологической системы и др., существенно усложняет картину тепловых перемещений. Рассмотрим характер нагрева и тепловых перемещений элементов технологической системы и их влияние на точность детали.
Тепловые деформации ставка. Нагрев станины, корпусных и других деталей станков происходит в результате потерь на трение в механизмах, гидроприводах и элекгроустройствах. Большое количество тепла передается этим деталям смазочно-охлаждающей жидкостью, отводящей тепло от зоны обработки, а также от встроенных электродвигателей. Тепло передается также из внешней среды, окружающей станок. ОБРДЗОВА«~ИБ ~ БОМБТРИЧБСКИХ НОР БШНОСТБй ДБЗАЛИ гЧ Нагрев станины перечисленными источниками тепла происходит в большинстве случаев неравномерно: одни части станины нагреваются сильнее других. Это обусловлено расположением в разных местах станка «лектродвигателей, электронасосов, резервуаров для масла и охлаждающей жидкости и других источников тепловыделения.
Разность температур отдельных элементов станины может достигать 1О 'С и более. В этих условиях станина теряет правильную форму, в результате нарушается взаимное расположение на ней основных элементов станка. При разработке новых конструкций станков необходимо обращать внимание на способности их к выравниванию температурного поля станины и лучшее охлаждение.
Одним из источников образования тепла в станке является шпинлельная бабка. Температура в различных точках корпуса бабки изменяется в пределах 10...50 'С. Наиболее высокая температура наблюдается в местах расположения подшипников шпинделя и подшипников быстроходных валов. Температура валов и шпинделей на 30...40 ' выше средней температуры корпусных деталей, в которых они смонтированы.
При большой длине шпинделя необходимо считаться с его осевым удлинением от нагрева, что влияет на точность обработки. Относительно сильный нагрев шпиндельных бабок влечет за собой изменение положения оси шпинделя. Например, шпиндель передней бабки токарного станка может сместиться по вертикальной и в горизонтальной плоскостях на несколько сотых долей миллиметра. Большое влияние на точность обработки оказывают тепловые деформации винтов подачи, Длина винта оказывает большое влияние на точность перемещений бабки шлифовальных станков. В неудачных конструкциях, где длина рабочего участка винта велика, погрешность может достигать 0,03...0,05 мм.
Тепловые де«бормаиин заготовок. Кроме тепловых деформаций станка, на точность механической обработки влияют также тепловые деформации обрабатываемых заготовок, нагрев которых происходит в ре«ультате выделения тепла в процессе резания. Многочисленные исследования показали, что основное количество тепла аккумулируется в стружке, а в обрабатываемую заготовку переходит незначительное количество тепла. Это положение справедливо для таких методов обработки, как точение, фрезерование, строгание, наружное протягивание.
Для таких ме«олов обработки как сверление, распределение тепла другое — его больн«ая часть остается в заготовке. При токарной обработке в стружку уходит 50...86 % тепла (а при высоких скоростях резания — свыше 90 %); 10...40 % тепла переходит в резец; 3...9 % остается в заготовке и около 1 % рассеивается в окружающую среду. Применение обильного охлаждения позволяет практически устранить нагрев заготовки. В этом случае ее тепловые деформации весьма незначительны н их влияние на точность обработки можно не учитывать.
Обработка серого чугуна, бронзы и некоторых других материалов производится без охлаждения, поэтому тепловые деформации получаются значительными. Влияние тепловых деформаций заготовки на точность детали происходит следующим образом. Нагреваясь в процессе обработки, заготовка вследствие расширения стремится удлиниться, однако свободному расширению заготовки препятствует ее закрепление. В итоге возникает искажение геометрической формы заготовки, что переносится на погрешность детали.
На рис, 1,6.18 пока- !5 — — — ' 5' зана структура теплового поля при ооработке заготовки. Погрешность формы детали возникает вследствие тепловых деформаций заготовки в процессе ее обработки а результате теплового поля "цилиндрического" источника тепла (резца), движущегося вдоль оси цилиндрической обтачиваемой детали. Замена "точечного" источника тепла, перемещающегося по винтовой линии, цилиндрическим, как показывают исследования, достаточно точно отражает происходящее явление. Из рис. 1.6.19 видно, что впереди источника тепла в поверхностных слоях детали движется довольно значительная опережающая волна тепла. Когда источник тепла приближается к концу детали.
Напясяленне нсесни Рис, 1.6.18. Тепловое поле "цилиндрического" источника тепла, движущегося вдоль оси обрабатываемой заготовки Рис. 1.6. !9. Образование погрешности формы детали из-за тепловых деформаций 272 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЯ обрлзовлиив гвомвтричвских погрвшноствй двтлли 275 температура последнего значительно увеличивается (примерно в 2 раза по отношению к средним сечениям). Это явление вызвано тем, что иа границе двух сред, из которых воздух обладает более низкой теплопроводиостью.
опережаюшая волна тепла теряет скорость и, следовательно, ие может ныйти н воздух с той же скоростью, с какой оиа перемешала< ь по обрабатываемой детали. В результате в этом месте заготовка расширилась больше и был снят больший припуск, что и вызвало искажение формы обработанной детали после обработки. Удлинение вследствие нагрева обрабатываемой детали, установленной между иегюдвижиыми центрами станка, вызывает дополнительный прогиб и также приводит к образованию погрешностей формы. Наибольшие тепловые деформации происходят при односторонней обработке длинных деталей типа станин станков, иаправляюших планок, реек. Расчеты показынают, что тепловые деформации деталей соизмеримы в ряде случаев с допусками иа их обработку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
