Konspekt_lektsy_tekhmash_ne_dlya_pidaras ov (769980), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Это движениепредставляет собой сумму двух колебательных движений, сдвинутых по фазе внаправлении осей и :;,где- амплитуды перемещений вершины резца по соответствующимосям координат; – частота колебаний; – сдвиг фаз колебаний по разнымосям.Таким образом, процесс резания становится источником автоколебаний. Вобщем случае в автоколебательном процессе движения могут совершать либорезец, либо заготовка в отдельности или одновременно.Существуютследующиемерыпоповышениюустойчивоститехнологической системы к вибрациям.1.
Повышение жесткости технологической системы – всех еесоставляющих звеньев, включая заготовку. Увеличение жесткостиповышает частоту собственных колебаний системы и уменьшает ихамплитуду.2. Уменьшение центробежных сил в технологической системе путемлучшей балансировки быстровращающихся деталей.3. Выбор режимов резания, при которых обработка заготовки будетидти при отсутствии вибраций.4. Выборинструмента,геометриякоторогоповышаетвиброустойчивость технологической системы.
С этой цельюрекомендуется применять инструменты, имеющие углы в плане больше45o, передние углы – положительные, малый радиус при вершине,возможно малый задний угол, не работать сильно затупившимсяинструментом.5. Изоляция технологической системы от внешних воздействий в видеколебаний других станков, молотов, работающих двигателей и т.п.средствами изоляции служат виброопоры, на которые устанавливаютстанок.6. Применение виброгасителей гидравлических, механических,ударного действия и т.д., поглощающих энергию колебательногодвижения и снижающих интенсивность вибраций (рис.20.3).Рис.20.3. Виброгасители ударного действияРазмерный износ инструмента.
В процессе обработки заготовокинструмент изнашивается. Интенсивность изнашивания инструмента зависит отсвойств материала, из которого изготовлен инструмент, свойств материалазаготовки, режимов обработки, температуры нагрева, свойств смазочно–охлаждающей жидкости и др.При исследованиях в области резания материалов мерой износа инструментачаще служит высота площадки, образовавшейся на его задней поверхности. Наточности же выдерживаемых размеров отражается износ инструмента понормали к обрабатываемой поверхности, называемый размерным износом.Именно этот износ и рассматривается дальше.Протекание изнашивания инструмента во времени характеризуется кривой(рис.20.4 а), у которой принято выделять три участка, соответствующих тремпериодам стойкости инструмента. При обработке заготовок больших размеровизнашивание инструмента приводит к погрешностям формы обрабатываемыхповерхностей.Рис.20.4.Закономерность размерного износа инструмента и характер его проявленияна точечной диаграммеПри изготовлении партии сравнительно небольших деталей размерныйизносрежущегоинструментасопровождаетсясмещениемцентрагруппированиявыдерживаемых размеров.
Так, при изнашиванииинструмента, характеризуемом графиком на рис.20.4 а, точечная диаграммаполучаемого размера шейки вала будет иметь вид, показанный на рис.20.4 б.Точечная диаграмма показывает, что с изнашиванием инструмента напротяжении I и II периодов его работы значение мгновенного полярассеянияразмеров d практически не изменяется. При затуплении же резца следует нетолько интенсивное смещение центра группирования, но и увеличениезначения. Объясняется это следующим образом. При обработке заготовокострым и затупившимся инструментом будут различными значения силырезания. В формулах, определяющих силы резания, степень затупленияинструмента учитывают коэффициентом. Например, составляющая силырезания:.Для упрощения, обозначив висключением ) через , получим:формулегруппусомножителей(за.Допустив, что изменение состояния процесса обработки связано только сизменением значенийи что, в силу выше указанных причин, значениярассеиваются в пределах:;при среднем значении.Для острого инструмента =1.
Следовательно,и.С затуплением инструмента значение быстро возрастает. Предположим,что =1,5. Тогдаи1,5. Значит, с затуплениемрежущего инструмента увеличивается поле рассеяния и среднее значение силырезания, а это приведет к увеличению поляи среднего значения упругихперемещений.Влияние размерного износа на точность и производительность процессаобработки уменьшают следующие практические меры: повышение качестваматериала, используемого, для изготовления инструмента; повышение качестваизготовления и доводки инструмента; рациональный выбор режимов резания;стабилизация сил резания; сокращение вибраций в технологической системе;правильный подбор и применение СОЖ; своевременная компенсацияразмерного износа инструмента поднастройкой технологической системы;применение автоматических подналадчиков; своевременная смена инструментадля его перетачивания; применение устройств диагностики состоянияинструмента.Тепловые деформации технологической системы.В процессе обработки заготовок звенья технологической системы находятсяпод непрерывным воздействием различных источников теплоты.
Основнымиисточниками теплоты являются механическая работа, затрачиваемая на резание,и работа по преодолению сил трения движущимися деталями станка. К этомудобавляется теплота, создаваемая работой электрических и гидравлическихсистем станка, теплота, сообщаемая внешней средой. Неодинаково нагретымимогут быть заготовки, поступающие на обработку. Изменения температурытехнологической системы порождают дополнительные пространственныеотносительные перемещения ее исполнительных поверхностей и, как следствие,добавочные слагаемые погрешности динамической настройки. Перемещения,порождаемые изменениями температуры, получили название температурныхдеформаций.Распределение теплоты в технологической системе неравномерно. Одни еекомпоненты, даже части отдельных деталей, нагреваются сильнее другиеслабее.Нагрев деталей станка происходит в результате работы его механизмов,гидроприводов и электроустройств.
Теплота станку сообщается также СОЖ,нагревательными устройствами, находящимися вблизи станка, воздухом в цехе.Наибольшей степени в станке нагревается шпиндельная бабка. Температура еекорпуса в различных точках может доходить до 30—70o С, а шпинделей и валов— до 40-100o С. Меньше нагревается станина. Соответственно уровню нагревадетали станка деформируются в трех координатных направлениях, нарушая темсамым первоначальную точность станка.Тепловые деформации режущего инструмента вызывает теплота,отводимая из зоны резания.
Несмотря на то, что доля теплоты, приходящаяся наинструмент, составляет лишь 2-5%, и ее оказывается достаточно для нагреварежущих кромок до 900o С. В результате, например, изменение вылетатокарных резцов средних размеров в процессе обработки заготовки могутдоходить до 0,05-0,06 мм. Значения тепловых деформаций режущегоинструмента зависят от скорости и глубины резания, подачи и геометрииинструмента, его вылета, эффективности охлаждения и др.Тепловые деформации станка и инструмента протекают в пространстве иприводят к отклонениям относительного положения заготовки и инструмента,приданного им в процессе настройки технологической системы. Относительноеперемещения инструмента и технологических баз заготовки служат причинойнепрерывного изменения значения текущего размера, что в свою очередьотражается на всех геометрических показателях точности детали: форме,относительном повороте, расстоянии и размере получаемой поверхности.Обычно заготовки обрабатывают с перерывами в работе станка,вызываемыми, например, необходимостью замены заготовок.
На рис.20.5приведен график, показывающий тепловые деформации токарного резца,происходящие во время работы заготовок и остановок станка для их замены.Изменение теплового состояния резца и его вылета влекут за собой отклоненияформы обработанной поверхности детали.Рис.20.5. Тепловые деформации резца при работе с перерывамиЧасть теплоты, выделяющейся в зоне резания, передается в заготовку. Взависимости от способа режимов обработки отвод теплоты в заготовку можетбыть различным.
Например, при токарной обработке он может составлять до10% в общем тепловом балансе, а при сверлении – до 55%. Следовательно, впроцессе обработки заготовка может значительно нагреваться идеформироваться. Причем наибольшие деформации возникают при обработкетонкостенных заготовок. В большинстве случаев поверхность заготовкиобрабатывают постепенно.
Поэтому источник теплоты в зоне резаниянепрерывно (или с перерывами) перемещается по обрабатываемой поверхностизаготовки. На рис. 20.6 показано тепловое поле цилиндрической поверхностизаготовки, создаваемое вдоль ее оси резцом.Рис.20.6. Тепловое поле, движущееся впереди источника теплоты в поверхностныхслоях заготовкиВпереди источника теплоты в поверхностных слоях заготовки движетсяопережающая волна тепла, которая при подходе резца к концу заготовкисущественно увеличивает ее нагрев. Объясняется это тем, что на границе двухсред (металл-воздух) ухудшается теплопроводность среды и теряет своюскорость теплоотдача.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
