Лекции яковлева (995719), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Нагрев заготовок на переходах предварительной обработкинеизбежно вызывает погрешности, оказывающие влияние на качество готовогоизделия.Для уменьшения этой погрешности самым эффективным является использование охлаждения.Одновременно с этим используют способ предварительного нагревазаготовок по заданному закону для компенсации изменения ее тепловыхдеформаций в процессе обработки. В этом случае погрешность от тепловыхдеформаций оказывается постоянной величиной и её можно компенсироватьразмерной наладкой инструмента.При обработке заготовок достаточно большими партиями или в условияхмассового производства эту погрешность также можно компенсировать размернойналадкой инструмента, определив предварительно ее величину на основестатистических исследований.Однако в гибкой автоматизации нет эффективных средств, для уменьшенияэтойпогрешностиисследованиявкромеэтойохлажденияобластизаготовки.относительноВесьмаперспективнывозможностииспользованиясамонастраивающихся систем для компенсации этой погрешности.В качестве примера рассмотрим распределение температуры междуэлементами системы при обработке конструкционной стали точением исверлением.Точение: стружка – 50-86 % (∼90% – при скоростном точении);заготовка – 10-40 %; резец – 3-9 %; окружающая среда – 1 %.Сверление: стружка – 28 %; заготовка – 53 %; сверло – 14 %; окружающаясреда – 3 %.Нагрев заготовки может также увеличиваться в зависимости от способаобработки, например, при растачивании горизонтальных отверстий вчугунных заготовках их нагрев дополнительно производится за счетскапливающейся в отверстиях стружки.Деформация заготовки может происходить вследствие невозможностиеё линейного расширения из-за закрепления в приспособлении.
Заготовкаобрабатывается в деформированном состоянии и после охлаждения можетиметь отклонения размеров и формы.Особенно большиетемпературные деформациивозникают приобработке тонкостенных заготовок. Значение деформации в этом случаеможет соответствовать допускам по 6–7 квалитетам точности и бытьсоизмеримой с допуском на выполняемый размер.Если сразу же производить чистовую обработку после черновой, топосле охлаждения также возможны отклонения размеров и формы.Так как обработка связана с последовательным переходом инструментаот одной поверхности к другой, что ведёт к не равномерному нагревузаготовки и искажению её размеров и формы.Основные мероприятия по снижению температурных деформацийзаготовок:– обильное искусственное охлаждение;– стабилизация температурного поля станка и работа прецизионногооборудования в термоконстантных помещениях;– увеличение скорости резания;– обеспечение возможности линейного теплового расширения заготовки приеё закреплении;– разбивка технологического процесса на черновые и чистовые операции сцелью охлаждения заготовки во время перемещения её с одного станка надругой;– применение корректирующих устройств для компенсации температурныхдеформаций;– правильная настройка технологической системы с учётом возможныхтемпературных деформаций и их размещение в поле допуска на обработкузаданного размера;– работа шлифовальными кругами больших размеров или фасоннымикругами, которые позволяют почти в два раза снизить температурныедеформации, уменьшить вероятность появления трещин и прижогов,повысит производительность в 2-3 раза.Лек 8.Тепловые деформации инструментаСпецифики проявления этой составляющей погрешности обработки вусловиях автоматизации нет.Мероприятия по уменьшению:• обильное охлаждение области обработки,• уменьшение вылета инструмента,• применение систем автоматизации с прямым контролем.При обработке резанием в инструмент переходит незначительноеколичество теплоты (при обычном точении 20-30 %, при скоростном 1-2 %),при интенсивной загрузке (обработке) режущий инструмент нагревается дозначительной температуры.Наиболееопасно–температурноеудлинениерезцов.ВАПинтенсивность работы высокая и если важно обеспечить точность, то надознать величину удлинения.Температурное удлинение резца при работе без охлаждения можетсоставить 30-50 мкм, а с охлаждением это значение уменьшается в 3-3,5 раза.Температурное удлинение резца с твердосплавной пластиной притепловом равновесии может быть определено:,где С– постоянная (для чистовой обработки С= 4,5); LP – вылет резца;F– площадь поперечного сечения резца; σ в – предел прочности материалазаготовки; k T – коэффициент, характеризующий охлаждение резца за времяперерывов в работе и определяемый как отношение основного времеништучному:к.При ритмичной работе с перерывами температурное удлинение резцаза любой промежуток времениможет быть определено:,где время перерывов Т пер принимается равным (0,8-0,9)t 0 .Основными мероприятиями по снижению влияния температурныхдеформаций инструмента на погрешность обработки являются:– увеличение поперечного сечения резца;– уменьшение вылета резца;– применение обильного искусственного охлаждения;– исключение работы затупленным резцом;– выбор рациональной геометрии режущего инструмента и режимов резанияи работы инструмента;– исключение контакта сходящей стружки с инструментом,- иметь датчики контроля за температурой инструмента.5.4 Погрешности обработки, обусловленные размерным износоминструментаРазмерный износ режущего инструмента влияет не только на точность, но ина производительность обработки.
В условиях автоматизации для уменьшениярассматриваемой погрешности применяют:1.Высокостойкие инструментальные материалы.2.Периодическую настройку режущего инструмента.Для реализации первого направления уменьшения рассматриваемойсоставляющей погрешности используют естественные и искусственные алмазы,материалы на основе кубического нитрида бора (эльбор, гексанит и др.),минералокерамику.
Наряду с увеличением скоростей резания эти материалыобеспечивают снижение интенсивности размерного износа в 3...5 раз.Определение периодов настройки (второе направление) инструмента вусловиях цикловой автоматизации представляет определенные трудности. Этообусловлено, прежде всего, тем, что износ инструмента имеет существенныйразброс в результате нестабильных физико-механических свойств инструмента изаготовки. В отдельных случаях случайная составляющая размерного износа близкапо величине его среднему значению.
Поэтому настройка инструмента в цикловойавтоматике может быть эффективна только в условиях стабильного протеканияразмерного износа во времени.Такие условия протекания износа инструмента или близкие к нимнаблюдаются при больших программах выпуска (обработка на автоматическихлиниях, агрегатных станках). Здесь используют заготовки достаточно высокогокачества, экономически целесообразна сортировка инструмента по физикомеханическим показателям (свойствам). Период настройки инструмента в этихусловиях может осуществляться как расчетным путем, так и по кривой износаполученной производственным экспериментом. Реализация ручной настройки наавтоматических линиях и других автоматах в условиях крупносерийного имассового производства нецелесообразна, так как неизбежно вызывает простоиоборудования.Поэтомуцелесообразновэтихусловияхиспользоватьавтонастройку.
В условиях серийного и мелкосерийного производства (обработканастанкахсЧПУ,гидрокопировальныхстанках),такжеиспользуетсяпериодическая настройка инструмента. Однако она осуществляется так же как приобработке на универсальных станках. Рабочий осуществляет периодическийконтроль размеров обрабатываемых заготовок и по результатам замеров вводиткоррекцию (осуществляет настройку) положения инструмента.
Эта дополнительнаязагрузкарабочегосущественноснижаетвозможностьмногостаночногообслуживания.В гибких производственных системах, работающих в условиях "безлюдной”технологии или при весьма ограниченном числе операторов цикловая автоматика необеспечивает эффективные возможности компенсации размерного износа. Этообусловлено не только наличием достаточно большой случайной составляющейразмерного износа, но и трудностями определения во времени его среднихзначений.
Специфика обработки в ГПС такова, что один и тот же инструментвыполняет несколько зачастую разнохарактерных переходов, в том числепроизводится обработка заготовок из разных материалов. Поэтому определитьвеличину размерного износа инструмента возможно только при использованииСАПР ТП да и то, достоверность такого расчета весьма низкая. Производственныйэксперимент по определению износа в таких условиях вообще невозможен.Поэтому в ГПС и ГАП основным направлением компенсации рассматриваемойпогрешности являются самонастраивающиеся системы. Их использование такжеэффективно при обработке на станочных модулях и станках с ЧПУ.
Применениетаких систем на станках других типов (в том числе на автоматических линиях) тожевесьма желательно, однако здесь возникают чисто технические трудности по ихреализации.На станках с ЧПУ (как отдельных, так и встраиваемых в ГПС) достаточношироко применяются датчики-упоры, которые закрепляются на столе станка.
Передобработкой или перед выполнением очередного перехода резец подводят до егокасания до штока датчика. Результаты измерения поступают в систему ЧПУ длякоррекции либо величины перемещения инструмента, либо величины его вылета(для расточной оправки). Такие системы позволяют компенсировать не толькоизнос режущей кромки, но и тепловые деформации резцов, а также выполнять ихстатическую настройку. Однако следует иметь ввиду, что в этих случаяхкомпенсируется только погрешность, накопленная до рассматриваемого перехода.Погрешность (формы взаимного положения поверхностей заготовки, а, в рядеслучаев, и размера от износа инструмента) в процессе работы инструмента некомпенсируется.Износ мерного инструмента не поддается компенсации.
Но в отдельныхслучаях компенсация размера-инструмента возможна на станках с ЧПУ (например,ввод коррекции радиуса концевой фрезы, или осевого положения прорезного резца).Однако в остальных случаях остается один путь – своевременная сменаинструмента. Период работы инструмента до его смены определяется в цикловыхсистемах расчетом или в результате производственного эксперимента всамонастраивающихся системах: в результате контроля либо размера инструмента,либо размера обрабатываемой заготовки.Система автоматической размерной наладки токарных станков с ЧПУСуществующие методы размерной наладки технологической системыпрактически не пригодны к условиям автоматизированной обработки вмелкосерийном производстве.
Они не обеспечивают высокую точность обработки итребуют значительных затрат на размерную наладку и переналадку станка в течениерабочей смены.Разработку систем в условиях автоматического управления технологическойсистемы начинают с выбора и обоснования способа управления. На основе анализавозможных вариантов выполнения наладок на диаметральные размеры выбираемдва способа автоматической размерной наладки (рис. 33).Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
