Быстро протекающие процессы
Быстро протекающие процессы имеют периодичность изменения, измеряемую обычно долями секунды. Эти процессы заканчиваются в пределах цикла работы станка и вновь возникают* при обработке следующей детали. К ним относятся вибрации узлов, изменения сил трения в подвижных соединениях, колебания рабочих нагрузок и другие процессы, влияющие на взаимное положение инструмента и заготовки в каждый данный момент времени и искажающие цикл работы станка.
Возникновение быстро протекающих процессов обусловлено сложными физическими взаимодействиями, которые происходят между заготовкой и инструментом, при трении двух тел и т. п.
Так, возникновение устойчивых колебаний в станке вызвано переменностью сил резания вследствие периодического изменения величины сечения среза (когда поверхность резания волнистая), изменением сил трения между сходящей стружкой и инструментом, возникновением и удалением нароста на инструменте и другими причинами.
Система станка, на которую действуют эти силы, может создать условия для обратного влияния на параметры резания и поддержания или усиления возникающих колебаний.
Колебания узлов станка происходят, как правило, одновременно в нескольких направлениях со сдвигом фаз. В результате суммирования этих движений узел совершает сложное перемещение по некоторой замкнутой траектории типа фигур Лиссажу.
На рис. 20, а показаны результаты измерения колебаний шпинделя токарного станка относительно его станины в направлении осей z и у . Эллиптическая траектория перемещения конца шпинделя характерна для автоколебательного процесса.
Колебание сил трения в направляющих прямолинейного движения показано на рис. 20, б, на котором изображена осциллограмма сил трения, полученная при исследовании возможности применения пластмасс для направляющих станков .
В результате протекания в станке быстродействующих процессов происходит изменение микрогеометрии поверхности и рассеивание размеров обработанных на станке деталей.
Так, если обтачивать валики на станке, настроенном на обработку с точностью, определяемой полем допуска А (рис.21, с), то в пределах этого допуска получаются неодинаковые детали. Действительные размеры детали характеризуются кривой плотности распределения (справа на рис. 21, а).
и как следствие действительная скорость движения узла — случайные функции, значение которых равно vсри Fcp.
Быстро протекающие процессы могут быть связаны также с неуравновешенностью движущихся узлов станка.
Например, если центр тяжести (ц. т.) системы заготовка — шпиндель не совпадает с осью вращения О (рис. 21, в), то при высокоскоростных методах обработки возникающие центробежные силы влияют на качество получаемой продукции. Неуравновешенность шпинделя можно устранить динамической балансировкой при изготовлении станка, но с заготовкой этого сделать нельзя.
Припуск на обработку у заготовок хотя и находится в допустимых пределах Д, но имеет различное значение, а заготовка имеет не строгую геометрическую форму. Поэтому центр тяжести заготовки, как правило, не совпадает с осью вращения и система шпиндель — заготовка оказывается неуравновешенной. Кроме того, в процессе обработки форма заготовки все время изменяется, а следовательно, изменяется и положение центра тяжести, которое также можно ха- рактеризовать кривыми распределения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и вдоль оси вращения.
Рассмотренные примеры свидетельствуют о том, что быстро протекающие процессы приводят к рассеиванию таких параметров станка и его узлов, как точность обработки, точность перемещения, соблюдение законов движения, дисбаланс и др. Обычно эти изменения относят к категории случайных погрешностей, хотя случайность здесь является проявлением определенных закономерностей.