Влияние разных факторов на жесткость технологической системы спидт тепловые деформации системы спид.

Впроцессе резания рабо­та резания в основном превращается в тепло. По данным проф. В. Д. Кузнецова, 85...90 % всей работы резания превращается в теп­лоту, а 10... 15 % идет на искажение (в зоне резания) кристалличес- кой решетки обрабатываемого материала. Образующаяся теплота распределяется между стружкой (50...86 %), резцом (40... 10 %) и об­рабатываемой деталью (9...3 %). Около 1 % теплоты рассеивается в окружающей среде вследствие излучения. Теплота, выделяющаяся в зоне резания, вызывает нагрев частей станка, инструмента и заго­товки и их температурные деформации, которые служат причинами возникающих погрешностей. В станке наибольшее количество теплоты выделяется в коробке скоростей. У токарного станка по мере нагревания коробки скоро­стей происходит удлинение шпинделя, что при работе на настро­енном станке приводит к уменьшению длины обрабатываемых де­талей при подрезке торцов.

                  

Нагрев токарного резца в процессе резания приводит к его тем­пературным деформациям, из которых практическое значение имеет удлинение (рис. 4.8). Удлинение резца в процессе точения ведет к увеличению глубины резания и, следовательно, к умень­шению диаметра обрабатываемой детали. Часто удлинение резца достигает З0...50мкм при работе без охлаждения. Применение смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) уменьшает удлинение резца в З...3,5 раза.

 

Нагрев круглой заготовки при точении может привести к по­грешностям, величина которых сопоставима с полем допуска. Подтвердим это примером. Рассмотрим точение стальной заготов­ки d = 100 мм.

Образующаяся теплота распределяется между стружкой (50...86 %), резцом (40... 10 %) и об­рабатываемой деталью (9...3 %). Около 1 % теплоты рассеивается в окружающей среде вследствие излучения. Теплота, выделяющаяся в зоне резания, вызывает нагрев частей станка, инструмента и заго­товки и их температурные деформации, которые служат причинами возникающих погрешностей.

В станке наибольшее количество теплоты выделяется в коробке скоростей. У токарного станка по мере нагревания коробки скоро­стей происходит удлинение шпинделя, что при работе на настро­енном станке приводит к уменьшению длины обрабатываемых де­талей при подрезке торцов.

Нагрев токарного резца в процессе резания приводит к его тем­пературным деформациям, из которых практическое значение имеет удлинение. Удлинение резца в процессе точения ведет к увеличению глубины резания и, следовательно, к умень­шению диаметра обрабатываемой детали. Часто удлинение резца достигает З0...50мкм при работе без охлаждения. Применение смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) уменьшает удлинение резца в З...3,5 раза.

Нагрев круглой заготовки при точении может привести к по­грешностям, величина которых сопоставима с полем допуска. Подтвердим это примером. Рассмотрим точение стальной заготов­ки d = 100 мм. Тепловое расширение (деформация) Adb направле­нии линейного размера d: где а — температурный коэффициент линейного расширения, 1/°С; d — диаметр заготовки, мм; А/—прирост температуры, град.

Внутренние напряжения. Значительные неуравновешенные внутренние напряжения возникают в крупных отливках, крупных поковках и штамповках, сварных заготовках, при термической об­работке. Вследствие их действия происходят деформации заготов­ки или готовой детали с одновременным уравновешиванием внут­ренних напряжений. Время уравновешивания напряжений может достигать года. Механическая обработка крупных заготовок, осо­бенно со снятием больших припусков, приводит к нарушению уравновешенности напряжений и деформации заготовки. В каче­стве основной меры борьбы с внутренними напряжениями в круп­ных отливках из чугуна используют естественное старение и терми­ческую обработку (искусственное старение). Старение производят после предварительной обработки (обдирки) отливки. Есте­ственное старение заключается в хранении (вылеживании) за­готовок на воздухе в течение 6... 12 мес.

Недостаток способа — дли­тельность процесса и неполное снятие напряжений.

Термическая обработка (искусственное старение) чу­гунных заготовок состоит в медленном нагреве до 500....600°С, выдержке при этой температуре 1...6ч, последующем медленном охлаждении до 150...200 °С и далее на открытом воздухе. По срав­нению с естественным старением процесс менее длителен и дает лучшие результаты.

Для снятия остаточных напряжений в поковках и штамповках применяют отжиг, в сварных изделиях — высокотемпературный отпуск (600....650 °С).

Для уменьшения остаточных напряжений при проведении тер­мической обработки следует отдавать предпочтение нагреву ТВЧ. Закалку предпочтительнее проводить всей детали, а не ее части; после объемной закалки обязателен отпуск.

Размер деталей и погрешности из-за неточности их измерений. Суммарная погрешность обрабатываемой детали зависит от ее размеров. Для размера d (диаметр, длина, толщина) погреш­ность

       При точности измеряемого размера в пределах 5...8-го квалитета погрешность измерительных приборов и средств измерения находится в пределах 1/3...1/4 поля допуска, при точности 9...16-й квалитет точность измерения составляет 1/4... 1/6 поля допуска.

       3.3 Понятие о технологической наследственности. Под технологи­ями наследственностью понимают перенесение на готовую деталь свойств (механических, физико-химических), погрешностей обрабатываемой заготовки, сформировавшихся на отдельных операциях изготовления детали. Технологическая наследствен­ность зависит прежде всего от вида и режимов чистовой обра­ботки, но в некоторых случаях наследуются свойства, которые формируются при черновой обработке. Проявление технологи­ческой наследственности может оказывать на эксплуатацион­ные свойства детали как положительное, так и отрицательное влияние.

Износостойкость деталей зависит от вида обработки, режима резания или даже геометрии режущего инструмента. Так, если износ плоских образцов из чугуна, обработанных строганием, принять за 100 %, то после фрезерования он составит 62...71 %, после шлифования — 55...58, после накатки поверхности шари­ками только 24...29 % (т. е. уменьшится в последнем случае в 3...4 раза).

Переход от метода попутного фрезерования к встречному с не­изменным режимом фрезерования повышает предел усталостной прочности нержавеющей стали 2X13 на 8... 10 %.

Применение резцов с отрицательными передними углами (у до —50°) повышает усталостную прочность высокопрочной стали на З6...63%.

Во всех примерах уменьшение износа и повышение усталост­ной прочности деталей происходят прежде всего из-за упрочне­ния их поверхности режущими или упрочняющими инструмен­тами.

Проявлением технологической наследственности является то, что при обработке «полной» заготовки (отливки, штамповки) по­лучаем более «полную» деталь, при обработке «тощей» заготовки получим более «тощую» деталь (все это должно быть в пределах доступа) (см. подраздел 4.1).

Одним из перспективных направлений развития наук «Обра­ботка металлов резанием» и «Технология машиностроения» явля­ется изучение вопросов резания металлов в совокупности с изме­нением их физико-механических характеристик — увязка режи­мов обработки с режимами упрочнения металлов.

Основные причины отклонений деталей от правильной геометри­ческой формы при токарной обработке. Овальность – биение шпинделя, различная твердость обрабатываемой заготовки.

Конусность непараллельность продольных направляю­щих суппорта, смещение центра задней бабки, прогиб детали при консольном креплении в патроне, износ резца, различная жест­кость передней и задней бабок.

Бочкообразность — недостаточная жесткость детали.

Неперпендикулярность торца  –  неперпендикулярность направляющих поперечного суппорта, различная твердость детали.

Способы обеспечения точности обработки. Заданную точность обработки обеспечивают разными способами в зависимости от ус- ловий производства. В единичном производстве применяют спо­соб пробных проходов и п р о м е р о в, при массовом произ­водстве — способ автоматического получения разме­ре в. В серийном производстве применяют оба способа.

При способе пробных проходов станочник подводит режущий инструмент к заготовке и на небольшой длине снимает пробную стружку. Измерив обработанный участок детали и сравнив полу­ченный размер с требуемым, станочник при необходимости кор­ректирует глубину резания. Число пробных проходов (корректи­ровок) инструмента зависит от квалификации станочника и тре­буемой точности детали. Только убедившись, что полученный размер соответствует размеру по чертежу детали, станочник об­рабатывает всю поверхность детали. При этом способе точность обработки и время ее достижения зависят от квалификации ста­ночника.

Способ автоматического получения размеров применяют на токарных автоматах и полуавтоматах, продольно-фрезерных стан­ках и др. В этом случае используют специальные приспособления и наладчики предварительно настраивают станки и затем весь пе­риод их работы подналаживают, т. е. обработку деталей ведут на предварительно налаженных станках. При этом влияние станоч­ника на точность обработки максимально.

Для автоматического получения размеров на станках устанав­ливают специальные подналадчики — регулирующие устройства, которые в случае выхода выдерживаемого размера обрабатывае­мой заготовки из поля допуска автоматически подналаживают (корректируют) систему на заданный размер. Данные устройства применяют для станков, выполняющих обработку за один рабо­чий ход (сквозное бесцентровое шлифование, чистовое растачива­ние и т. п.). Для станков, выполняющих обработку за несколько рабочих ходов (круглое наружное, внутреннее шлифование), ис­пользуют устройства, измеряющие заготовку в период операции. При достижении заданного размера эти устройства автоматически отключают подачу инструмента (шлифовального круга). В резуль­тате повышается точность и производительность обработки.

       Дальнейшим развитием способа автоматического получения размеров стало использование самонастраивающихся (адаптив­ных) и самооптимизирующихся систем управления станками. В станках с адаптивным управлением при обработке каждой заго­товки регулируется режим обработки (подача, скорость резания), чтобы обеспечить заданное качество деталей и выдержать требуе­мую производительность обработки. В простейших адаптивных системах стабилизация силы резания часто осуществляется путем плавного изменения подачи инструмента.

Лекция №10 (2 часа)

Тема: Базы и базирование. Выбор технологических баз

1 Вопросы лекции: