7.1.2. Определение режима обработки, обеспечивающего заданную точность при наибольшей производительности

Установление рациональных режимов резания – важнейший элемент настройки металлорежущих станков (МРС). В обычных условиях режимы назначают исходя из наибольшей производительности обработки при сохранении высокой стойкости инструмента, при точной обработке – обеспечение и требуемой точности.

Точность размеров зависит от Р_y и y (упругих отжатий).

При снятии тонких стружек, влияние основных причин обуславливающих рассеяние размеров (колебание твердости, припусков, погрешности формы заготовки), переменная погрешность, связанная с затуплением инструмента меньше.

Основная задача технолога – нахождение оптимальных режимов резания, достаточно тонких для обеспечения требуемой точности и одновременно производительных, обеспечивающих экономичное изготовление деталей.

Формула Соколовского для расчета подачи при точении в зависимости от точности заготовки и погрешностей исходной заготовки определяется :

,

где ,

.

Эта формула позволяет определить подачу S, обеспечивающую требуемое уточнение  обрабатываемой заготовки при наивысшей производительности.

7.1.3.Управление точностью обработки

Для обеспечения точности обработки партии заготовок недостаточно правильно рассчитать настроечный размер и осуществить настройку станка. Под влиянием перемещений систематических погрешностей (износ, затупление, нагрев и т.д.) в процессе обработки происходит смещение поля рассеяния размеров и через какой-то промежуток t₂ обработки возникает опасность выхода части заготовок за пределы допуска.

Для предотвращения появления брака через t₂ необходимо произвести поднастройку (подналадку) станка.

Поднастройка станка – процесс восстановления первоначальной точности взаимного расположения инструмента и обрабатываемой заготовки, нарушенного в процессе обработки.

Т.е. необходимо переместить резец на величину  А₂. Здесь важно установить своевременно момент требуемой поднастройки. Для этого необходимо систематически осуществлять замер заготовок.

А₁ < А₂ – необходимо повышать частоту поднастроек !

Поднастройка может осуществляться вручную (остановка станка может быть продолжительной).

Увеличение продолжительности работы между поднастройками зависит от увеличения размерной стойкости инструмента. Однако размерная стойкость не зависит от настройки, а зависит от свойств инструментальных материалов.

Автоматизация контрольных измерений и самого процесса поднастройки – единственный путь обеспечения стабильной точности. Для этого применяются приборы активного контроля (так называемые подналадчики).

Момент необходимой поднастройки в большинстве случаев определяется в период работы станка без его остановки путем отсчета машинного времени или пути резания или устанавливается с помощью регулярных измерений истинных размеров заготовки (бесконтактными или контактными приборами).

7.1.4. Управление точностью процесса обработки по

ВХОДНЫМ ДАННЫМ

Второй путь управления заключается в том, что поправка динамической настройки _д, необходимая для компенсации отклонения размера динамической настройки А_д, вносится за счет изменения последнего. Величина размера динамической настройки А_д зависит от силы резания и жесткости системы. Следовательно, при заданной жесткости управлять величиной А_д можно, изменяя силу резания Р. Для изменения силы резания можно использовать любой из факторов, от изменения которого зависит величина и направление этой силы. Из анализа формулы:

или

следует, что для управления силы резания можно воспользоваться изменением величины:

1. продольной подачи;

2. твердости материалов заготовки;

3. коэффициентов С_z; С_y; С_x; характеризующих условие обработки, т.е. геометрию инструмента, скорость резания и т.д.. Следовательно управлять силой резания можно также путем изменения скорости резания  и геометрии режущего инструмента. Изменять твердость материала в процессе обработки деталей с необходимой твердостью в требуемых пределах пока не представляется возможным.

Проще всего уменьшать поле рассеяния твердостью, припусков сортируя заготовки, но это очень трудоемко.

Поэтому, при заданной геометрии режущего инструмента и выбранной скорости резания (исходя из стойкости режущего инструмента) достаточно эффективно силой резания можно управлять изменением продольной подачи. Основным преимуществом использования подачи, в качестве параметра управления силой резания является возможность создание очень тонкого и чувствительного механизма управления упругими перемещениями системы СПИД, не имеющего никаких скачков. В соответствии с этим размер статической настройки А_с остается неизменным в течении всего времени обработки деталей между двумя поднастройками, необходимыми для компенсации размерного износа режущего инструмента и осуществляемыми с помощью механизма активного контроля.

Управление подачей может осуществляться рабочим в ручную или с помощью системы автоматического управления (САУ). Подача может изменяться дискретно или еще лучше непрерывно и автоматически.

При ручном изменении подачи рабочий наблюдает за отклонением стрелки прибора и вносит новые изменения в величину подачи, пока стрелка не возвращается в исходное положение. При автоматическом управлении подачи эти функции выполняет САУ. При обработке детали с большой величиной припуска и твердости рабочий или САУ соответственно уменьшают величину подачи, при обработке следующей детали с меньшей величиной припуска на обработку увеличивают подачу и т.д.

Регулирование подачи в процессе обработки заготовок дает возможность не только уменьшать, но и повышать точность геометрической формы заготовок. В процессе обработки заготовок на токарных и шлифовальных станках жесткость технологической системы не остается постоянной в связи с различной податливостью самой обрабатываемой заготовки по длине ее. Для получения правильной геометрической формы обрабатываемой заготовки необходимо компенсировать не только колебание силы резания вызванное не постоянством НВ, Z_min, но и упругие отжатия технологической системы. Т.е. необходимо создать дополнительное устройство, которое обеспечивало бы точность геометрической формы заготовки по ее длине. На станках с ЧПУ подобные изменения продольной подачи по длине обработки заготовки должны быть внесены в управляющую программу.

Результаты обработки партии чугунных деталей (по данным Каф. ТМ Станкина под руководством профессора Б.С. Балакшина) дали следующие показатели: величина поля рассеяния _т = 0,061 мм при обычной обработке сократилось до ^_т =0,027 мм при использовании САУ. Поле рассеяния погрешности формы детали в продольном сечении с _т =0,042/300 сократилось до ^_т=0,012/300 с использованием САУ.

Т.е. управление упругими перемещениями продольной подачи позволяет:

1. Существенно повысить точность обработки заготовок и других показателей качества за счет уменьшения поля рассеяния, порождаемого совокупным действием факторов;

2. Увеличить штучную производительность подавляющего большинства технологических систем (рост производительности обработки за счет применения наивысших режимов резания, допускаемых данной технологической системой при заданной точности);

3. Использовать чрезвычайно тонкий и чувствительный механизм регулирования технологической системы, работающей без скачков, с сохранением постоянного размера А_с;

4. Обеспечить обработку заготовок с равномерной нагрузкой технологической системы, что способствует более экономичному использованию оборудования и режущего инструмента.

Недостаток: изменение подачи увеличивает шероховатость обрабатываемой поверхности. С увеличением подачи шероховатость увеличивается, т.е. шероховатость, вследствие колебания S, становится неоднородной. Во многих случаях этот недостаток не является существенным, т.к. после обычных операций проводят более тонкую доводочную обработку.

Системы САУ нашли применение в ряде конструкций станков (с ЧПУ, управляемых микроЭВМ и микропроцессорами). Наиболее целесообразно – одноинструментная обработка. Недостаток – дороговизна.