28 Зависимость точности обработки от тепловых деформаций станка. Пути повышения точности.

При непрерывной работе станка происходит постепенное нагревание всех элементов технологической системы, вызывающее появление переменной систематической погрешности обработки заготовок.

Тепловые деформации станков. Основными причинами нагрева­ния станков и их отдельных частей являются потери на трение в подвижных механизмах станков (подшипниках, зубчатых передачах), гидроприводах и электроустройствах, во встроенных электромоторах, а также тепло­передача от охлаждающей жидкости, отводящей теплоту из зоны резания, и нагревание от внешних источников (местное нагревание от близко расположенных батарей, солнечных лучей, охлаждение через фундамент).

Важное влияние на точность обработки оказывает нагревание шпиндельных бабок и их смещение в вертикальном и горизонтальном (на рабочего) направлениях. При этом температура в различных точках корпуса бабки изменяется от 10 до 50 °С. Наи­большая температура нагрева наблюдается в местах расположения подшипников шпинделя и подшипников быстроходных валов, тем­пература которых обычно на 30—40 % выше средней температуры корпусных деталей, в которых они смонтированы (10 J.

В первый период работы станка после его запуска нагревание вызывает смещение шпинделя на рабочего, что приводит к непрерывному изменению размеров и формы обрабатываемых заготовок (при обработке крупных валов), т. е. к появлению переменной систематической погрешности. Оче­видно, что переменная систематическая погрешность равняется удвоенному горизонтальному смещению оси передней бабки. Опыты показывают, что при обработке в патроне горизонтальное смещение больше, чем при работе в центрах, и достигает 17 мкм. С повышением частоты вращения п смещение шпинделя увеличивается приблизи­тельно пропорционально .

Продолжительность нагревания передней бабки, сопровождаю­щегося смещением оси шпинделя, составляет 3—5 ч (после чего тем­пература нагрева и положение оси стабилизируются). Для устранения погрешности обработки, связанной с тепловыми деформациями станка, производят предварительный прогрев станка его обкаткой вхолостую в течение 2—3 ч. Последующую обработку заготовок следует проводить без значительных перерывов в работе станка.

29. Зависимость точности обработки от вибраций динамической системы. Пути повышения точности.

При появлении колебаний ре­жущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности его стойкость снижается пропорционально квадрату амплитуды и на заготовке возникают погрешности формы поперечного сечения (овальность, огранка), образуется волнистость и увеличивается шеро­ховатость обработанной поверхности. При образовании волнистости, непосредствено связанном с вибрациями динамической системы и с увеличением колебаний, а также с возникновением дисбаланса вращающихся элементов системы, высота волн W_z и шероховатость обработанной поверхности увеличиваются. Возникшие вибрации по достижении определенных величин ам­плитуд дополнительно усиливаются в связи с нестабильностью сил резания при врезании и отталкивании режущего инструмента, а также в результате изменения истинных углов резания при относи­тельных колебаниях элементов системы, что приводит к изменениям силы резания и вызываемых ею перемещений. При малой жесткости технологической системы указанные источники могут не только уси­ливать возникшие колебания, но и сами могут стать причиной их возникновения. Устранение посредством повышения устойчивости дина­мической системы. Увеличение жесткости всех элементов упругой системы, при­водящее к повышению точности обработки и стойкости режущего инструмента. Т.е. повышением жесткости и точности металлорежущего станка и его элементов, а также жесткости приспособлений и крепления в них обрабатываемых заготовок, применением люнетов и повышением жесткости конструкции режущего инструмента и его крепления на станке. При изменении жесткости в широких пределах возможны случаи, когда увеличение жесткости приводит к появлению неустойчивости высоко­частотной формы. Важным средством предотвраще­ния вибраций является правиль­ное назначение геометрии режущего инструмента (увеличение углов в плане до 45°, создание виброгасящих фасок и лунок) и (в некоторых случаях) работа перевернутыми резцами, а также установка попарно нескольких инструментов, взаимно уравновешивающих колебания сил резания и т. п. предотвращения появ­ления вибраций является назначение режимов резания в пределах запаса устойчивости упругой системы по скорости (с целью обеспе­чения скорости скольжения стружки вне зоны падающей характе­ристики трения в зависимости от скорости), по подаче, глубине ре­зания и ширине среза. В частности, при обдирочном и получистовом точении увеличение подачи обычно способствует устранению низко­частотных вибраций. Увеличение глубины резания (как правило) вызывает появление и усиление вибраций. Подбор оптимальных смазочно-охлаждающих жидкостей, умень­шающих трение в зоне резания, а также трение стружки и передней поверхности инструмента, существенно снижающих уровень усилий резания, в свою очередь может значительно уменьшить интенсивность колебаний динамической системы.При обработке неустойчивых заготовок и при использовании длин­ных расточных борштанг малой жесткости и резцов с большим вылетом часто применяются разнообразные гасители колебаний (гидравли­ческие, механические, динамические одно- и многомассовые вибро­гасители ударного действия и т. п.), поглощающие энергию коле­бательного движения и снижающее интенсивность вибраций.