Теплові деформації інструмента

Деяка частина теплоти, що виділяється під час різання, переходить в різальний інструмент, нагріває його і змінює розміри. Під час токарної обробки найбільша частка похибки обробки, що зумовлена тепловими деформаціями системи ВПІД, спричиняється видовженням різців через їх нагрівання. На рис. 32 показано графіки, отримані проф. А. П. Соколовським за результатами точіння твердосплавним різцем заготовок з легованої сталі. Теплова рівновага встановлюється приблизно через 20…24 хв роботи. В процесі обробки м’якої сталі теплова рівновага різця встановлюється через 12 хв роботи.

Зі збільшенням швидкості різання, глибини різання і подачі інтенсифікується нагрівання і, відповідно, збільшується видовження різця.

За умови ритмічної роботи теплові деформації заготовок постійні (рис. 32). За відсутності ритмічності теплові деформації окремих заготовок різні. Це може спричинити розсіювання їх розмірів.

32

1

Δl_маш = Δl_пер

24

2

16

8

Δl_маш

Δl_пер

0

4

8

123

16

20

Т, хв

24

Т_пер

Т_маш

Рисунок 32 ― Вплив перерв роботи різця на його теплові деформації: 1 — нагрівання різця за час неперервної роботи; 2 — робота в умовах різання з перервами; — видовження різця упродовж машинного часу; — зменшення довжини різця через охолодження за час перерви

Нагрівання різальних інструментів під час фрезерування, обробки вінців зубчастих коліс та інших операцій, виконуваних з достатнім охолодженням, значно менше впливає на точність обробки, ніж нагрівання токарних різців.

Теплові деформації заготовки

Окрім теплових деформацій верстата та інструмента на точність обробки впливають також теплові деформації оброблюваних заготовок.

Нагрів крупногабаритних заготовок під час механічної обробки незначний і, відповідно, його впливом на точність обробки можна знехтувати, особливо за малих розмірів оброблюваних поверхонь.

Теплові деформації тонкостінних заготовок за відносно великих розмірів оброблюваних поверхонь можуть бути зіставними із допусками, які відповідають 7 квалітету точності. Вплив теплових деформацій на точність зростає під час обробки внутрішніх поверхонь, коли поглинання тепла заготовкою збільшується.

Помітні теплові деформації заготовок можуть виникати в процесах односторонньої обробки довгих заготовок типу рейок, планок, а також пластин і плит.

Теплові деформації заготовок можуть бути зменшені завдяки:

- підведенню достатньої кількості ЗОР в зону різання;

- підвищенню швидкості різання, в результаті чого більша частка теплоти відводиться в стружку;

- охолодженню заготовок достатнім витримуванням на транспортувальних пристроях або в тарі.

Повну похибку обробки, що спричиняється тепловими деформаціями, зазвичай визначити не вдається. Тому, згідно з [13], для операцій точної обробки лезовими інструментами похибку, що спричиняється тепловими деформаціями системи ВПІД, наближено приймають рівною

,

а для шліфування

.

Якщо в системі ВПІД встановився стаціонарний тепловий стан, то похибка є систематичною постійною похибкою. Якщо ж система ВПІД перебуває в нестаціонарному тепловому стані, то похибка є систематичною похибкою, що закономірно змінюється.