Повреждения в элементах технологической системы

1. Классификация процессов, действующих в элементах технологической системы, по скорости их протекания

По скорости протекания процессы, сопровождающие обработку резанием и вызывающие повреждения, можно разделить на три скоростные группы: быстропротекающие процессы, процессы средней скорости и медленные процессы.

В таблице отмечены временные характеристики каждой скоростной группы процессов и вызванных ими повреждений. Быстропротекающие процессы, возникающие при обработке деталей, имеют периодичность изменения, измеряемую долями секунды и секундами. Средней скорости процессы имеют периоды нарастания до отказа, измеряемые минутами, часами, медленные – месяцами и годами.

Отмечены обратимые и необратимые процессы и повреждения, зависящие и не зависящие от времени.

Все процессы трех скоростных групп, изменяют положение режущей кромки резца относительно обрабатываемой детали, изменяют траекторию относительного движения. Это нарушает размерную точность, повышает шероховатость и волнистость обработанной детали, что приводит к параметрическим отказам. Функциональные отказы в таблице не рассматриваются.

Пусть значение является результатом суммарного воздействия повреждений всех скоростных групп. При отказе X достигает предельно допустимого значения . Допустим

где – приращения от воздействия повреждений (например, износа) соответственно быстропротекающих , средне - и медленнопротекающих процессов. Величина достигнет значения в среднем через отрезок времени .

Влияние повреждений U₁, U₂, U₃ на уменьшение резерва точности Х и на среднее время наработки на отказ Т₁.

1. В течение одной наработки до отказа доля приращения за счет и значительно больше, чем за счет повреждений . В связи с этим для повышения показателей надежности необходимо, прежде всего, сокращать повреждения и .

2. После каждой наработки до отказа резерв (резерв точности) сокращается на величину за счет медленных необратимых процессов повреждений.

3. Если принять, что в течение каждой наработки скорость изменения одинакова, то в связи с сокращением резерва , уменьшается продолжительность наработки до отказа .

4. Восстановление резерва и показателей надежности технологической системы достигается за счет ремонта металлорежущего станка, устраняющего повреждения от медленных процессов.

Таким образом, надежность при данном резерве зависит прежде всего от процессов быстропротекающих и средней скорости (тепловых деформаций станка и инструмента; силовых повреждений; динамических повреждений; изнашивания и выкрашиваний режущего инструмента).

2. Повреждения в станках

2.1. Тепловые повреждения

Тепловые деформации имеют место во всех основных элементах технологической системы – в станке, инструменте, приспособлении, детали. Они снижают показатели качества обрабатываемых деталей, значительно сокращают резерв точности технологической системы.

Основными источниками теплоты, от которых нагреваются элементы технологической системы, являются:

- источник в зоне резания, образующийся в результате превращения механической энергии в тепловую (от него нагреваются инструмент, деталь, СОТС и детали станка);

- источники трения в подшипниках, в муфтах, в направляющих, в гидросистеме (от них нагреваются детали станка);

- источник в электроприводе.

В различных зонах станка и инструмента рост температуры во времени – будет подчиняться одному из трех вариантов кривых, показанных на рис. 3.2.

Рис.3.2. Зависимости изменения температуры – с течением времени T