Ткачёв А.Г., Шубин И.Н. - Технология машиностроения (1043154), страница 4
Текст из файла (страница 4)
величиной обратной жёсткости (отношение перемещения к силе).ω=J, (м/н; мм/кг).PyЖёсткость технологической системы – способность противостоять действию силы, вызывающий деформацию.Податливость технологической системы – способность деформироваться под действием силы резания.Жёсткость станков (нормальной точности) j = 2000…4000 кгс/мм, но есть станки с j до 10 000 кгс/мм.Методы исследования жесткости:а) статистический (нагружение узлов неработающего станка);б) производственный (динамический).Рис. 15. Схема для расчёта:а – позиция до начала резания; б – в процессе резанияВ результате отжатий элементов ОЗПИ (рис. 15) изменяются технологические параметры режима резанияи, в частности, t з – заданная глубина резания; y1 – смещение заготовки; y2 – смещение инструмента; Py –составляющая силы резания по нормали.Фактическая глубина резания tфtф = tз − ( y1 + y2 ) ,где t з – заданная глубина резания.у1 = Py ω1 ;у2 = Py ω2 ,где ω1 – податливость элемента технологической системы, включающей заготовку, станочное приспособлениеи узел станка, на котором закрепляется станочное приспособление; ω2 – податливость элемента технологической системы, включающего инструмент, приспособление для крепления инструмента и узел станка, на котором это приспособление закреплено; Py – радиальная составляющая силы резания.Сумма смещений y = y1 + y 2 – есть погрешность размера, и определяется какy = tз + tф = Py (ω1 + ω2 ) = Py ωc ,где ωc – податливость технологической системы.Рис.
16. Диаграмма "нагрузка–перемещение"Жёсткость элементов технологической системы статическим методом находится экспериментально. Дляэтого проводят статическое нагружение от нуля до некоторой наибольшей величины. Для каждого значенияизмеряется отжатие по нормали к обрабатываемой поверхности. Далее ведут ступенчатое разгружение при техже значениях и фиксируют остаточное отжатие (рис. 16).По данным при нагружении и разгрузке строят зависимости y = f ( Py ) . Истинную жёсткость для каждоготекущего момента можно найти по отношению приращения силы в данной точке кривой к приращению перемещения.
В упрощённых технологических расчётах берётся средняя жёсткость (абсцисса точки А как среднее значение силы).Повышение жесткости достигают:1) улучшением конструкции станков и приспособлений;2) затяжкой стыков;3) подгонкой сопряжённых поверхностей;4) уменьшением высоты вылета элементов технологической системы;5) увеличением опорных поверхностей;6) использованием дополнительных опор и другие приемы.Все перечисленное увеличивает жёсткость, что, в свою очередь, повышает точность и производительностьобработки.
На практике важно не только увеличивать жёсткость отдельных элементов системы, но и выравнивать её по всем направлениям и в различных сечениях технологической системы. Необходимо учитывать нестатический а динамический характер силы резания, так как она изменяется скачкообразно (по амплитуде колебаний) и точка её приложения в процессе обработки меняется. В технологических расчётах упругих отжатийзначение силы резания умножают на динамический коэффициент. Его принимают при предварительной обработке K = 1,2…1,4; при чистовой K = 1,0…1,2, причём меньшие значения соответствуют безвибрационноймеханической обработке.1.8.3.
ПОГРЕШНОСТЬ ЗА СЧЁТ ИЗНОСАРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА (∆ин)В процессе механической обработки режущий инструмент подвергается износу. При обработке деталей нанастроенном станке размерный износ приводит к изменению размеров обрабатываемых заготовок (увеличениеразмера).Режущая кромка отдаляется от обрабатываемой поверхности, что свидетельствует об износе режущего инструмента по задней стенке, причём износ идет непрерывно. Возможно округление режущей кромки (для инструмента из стали типа ХВГ) и выкрашивание контактных поверхностей (для твёрдосплавного инструмента ТК,ВТК, ВК).Величину износа приближённо можно считать прямо пропорциональной времени резания или пути, пройденному инструментом по металлу.Величину размерного износа инструмента определяют по нормали к обрабатываемой поверхности.Более точное исследование износа показало – процесс не подчиняется линейному закону. Различают триэтапа.Первый – непродолжительный – сопровождается повышенным износом, второй – (основной период) – характеризуется нормальным износом (участок прямолинеен), третий – период быстрого износа и разрушения.Первый период характеризуется начальным износом (рис.
17) U н , мкм. Второй – относительным (удельным) износом U 0 = tgβ =резания:U2, мк/кн. Зная U н и U 0 можно определить размерный износ (мкм) на длине путиl2∆U = U н +где L – в метрах.UоL,1000Рис. 17. Кривая износаДля различных методов обработки эта формула видоизменяется, например:– при протягивании деталей∆U = U н +U о ln105,где L – длина протягивания; h – количество деталей в партии;– при строгании:∆U = U н + U оlB106 ⋅ S,где l и B – длина и ширина обрабатываемой плоскости; S – подача на один двойной ход;– при продольном точении:∆U = U н + U оπdl106 ⋅ S,где d , l – диаметр и длина обрабатываемой поверхности; S – подача на оборот.Для уменьшения влияния размерного износа на точность (рис. 18) применяется подналадка станка (наиболее эффективен – автоматический подналадчик).Рис.
18. Автоматическая подналадка на размер:dпр – предельный размерП р и м е р: значения износа при чистовом точении:КонструкционныйматериалИнструментUн, мкмUотн, мкм/кмСталь углеродистаяСталь углеродистаяСталь углеродистаяЦветные сплавыТ15К6Цм332эльборалмаз2…81…31…31…32…100,5…10,0030,0005…0,0011.8.4. ПОГРЕШНОСТЬ ЗА СЧЁТ НАСТРОЙКИ СТАНКА (∆настр)Величина погрешности, возникающая из-за необходимости периодической смены затупившегося инструмента, т.е.
настройки и поднастройки. Зависит от методов настройки.Таких методов два:1. Установка режущего инструмента последовательным приближением к заданному размеру при обработкена станке пробных деталей.2. Установка режущего инструмента по шаблону (эталону).В расчетах принимают эту погрешность равной 2σ или 0,1δ , где σ – среднеквадратичное отклонение; δ– допуск на размер.1.8.5. ПОГРЕШНОСТЬ ЗА СЧЁТ ТЕПЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (∆t)Учёт тепловых деформаций важен. Нагреву и охлаждению подвержена вся система, т.е.
станок–инструмент–деталь. Тепловое состояние V различают как стационарное и нестационарное. Считают, если станок предварительно разогреют и обрабатывается небольшая заготовка, то тепловое состояние системы стационарно. Нестационарное появляется при запуске станка после длительной остановки. Влияние тепловых деформаций на точность растёт когда поглощение тепла заготовкой увеличивается, например, при обработке внутренней поверхности тонкостенной втулки. Общие тепловые деформации складываются из: а) тепловых деформаций станка, б) заготовок, в) инструмента:а) нагрев деталей станков происходит от потерь на трение в механизмах, электроустановках, гидросистемах. Тепло может передаваться от внешней среды, например: перепад температур в корпусе передней бабкиможет составлять 50 °С;б) при резании происходит передача тепла заготовке.
Основная часть тепла уходит со стружкой, так притокарной обработке с большой скоростью резания со стружкой уходит свыше 90 % тепла. При принудительномохлаждении заготовка практически не нагревается;в) резец в целом также при активном охлаждении не перегревается, в то время как в некоторых случаяхрежущая кромка нагревается до 850 °С.Величину погрешности можно определить, зная перепад температур, коэффициент линейного расширенияи размеры детали.П р и м е р: нельзя проводить чистовую обработку заготовки сразу после черновой, так как в результате обдирочной операции происходит значительный нагрев заготовки.Меры снижения влияния ∆t :1) предварительный прогрев станков на холостых оборотах;2) использование СОЖ;3) термостатирование цехов.1.8.6.
ПОГРЕШНОСТИ, ВЫЗВАННЫЕ ОСТАТОЧНЫМИНАПРЯЖЕНИЯМИ В МАТЕРИАЛЕ ЗАГОТОВОК (∆ ост )Остаточные (собственные) напряжения – напряжения, существующие в заготовке или готовой детали приотсутствии внешних нагрузок. Остаточные напряжения полностью уравновешиваются и внешне не проявляются. Однако, при нарушении значительного равновесия, вызываемого сжатием материала при механической обработке, химическим или термическим воздействием, – деталь начинает деформироваться с целью восстановления стабильности внутренних напряжений. Остаточные напряжения делятся на две группы: конструктивныеи технологические.Конструктивные – возникают в деталях в процессе их эксплуатации в результате взаимодействия конструктивных элементов изделия.Технологические – возникают на стадии изготовления детали в результате:а) неоднородного (неравномерного) нагрева или охлаждения;б) фазовых, структурных превращений металле;в) диффузионных процессов в металле;г) пластических деформаций (наклёп).Технологические остаточные напряжения в зависимости от способа изготовления делятся на:а) литейные;б) сварочные;в) термические;г) ковочные;д) от наклепа;е) от холодной правки и т.д.С целью уменьшения погрешностей, связанных с остаточным напряжением, применяют специальные методы, например: термические обработки (отжиг, нормализация и т.д.); механические обработки (вибрации, обкатка и т.д.)1.8.7.
ПОГРЕШНОСТЬ ОТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ НЕТОЧНОСТЕЙ СТАНКА (∆ст)Следующая причина возникновения погрешностей механической обработки – геометрические неточности станка. Узлы станка вместе представляют собой единую технологическую систему. Одни узлы связаны срежущим инструментом, другие – с обрабатываемой заготовкой. Погрешности взаимного положения узловстанка оказывают влияние на форму и расположение поверхностей обработки, но не влияют на размер детали.Причиной может служить неточность сборки станка, неправильная обработка основных деталей станка, неточность его установки, неправильное крепление на фундаменте, например: биение переднего центра (эксцентричность относительно оси вращения шпинделя при обтачивании за два установа) – "двухосность детали" (рис. 19).Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
