Процессы средней скорости

Процессы средней скорости протекают за время непрерывной работы машины, и их длительность измеряется обычно в минутах или часах. Они приводят к монотонному изменению начальных параметров машины. К этой категории относятся как обратимые процессы (изменения температуры самой машины и окружающей среды, изменения влажности среды), так и необратимые (например, износ режущего инструмента, который протекает во много раз интенсивнее, чем изнашиваются детали и узлы машины).

Рассмотрим, как протекает процесс температурных деформаций шпиндельного узла, которые приводят к смещению оси шпинделя (рис. 22).

Если проследить за изменениями угла смещения о в разное время, начиная с обработки первой детали и повторяя наблюдения несколько раз, то можно заметить, что кривые деформации не совпадают. Эта зависимость не носит вполне определенного характера — она является случайной функцией; каждая кривая является так называемой реализацией случайной функции. Таких кривых на рис. 22 показано пять. В каждый момент времени (например, n) данная случайная функция также может характеризоваться кривой распределения φ(α), которая показывает вероятность того, что функция примет данное значение.

То обстоятельство, что процессы средней скорости (например, температурные деформации) характеризуются случайными величинами и функциями, есть следствие переменности исходных параметров. Так, на температурные поля станка влияют: колебание температуры окружающей среды, колебание коэффициента трения в приводных механизмах (он определяет величину тепловыделения), теплообразование в зоне резания. Рассеивание реализаций случайной функции приводит к тому, что заданное предельное или допустимое значение данного параметра (угла α₀) достигается в различные периоды времени (от t до t„).

Кривая распределения φ(t) характеризует рассеивание сроков службы или предельное время допустимой работы узла без подналадки.

Температурные деформации станков являются наиболее характерным процессом средней скорости, который приводит к нарушению начального положения станка и, следовательно, понижает точность обработки.

Так, например, наблюдения за положением шпинделя токарного станка показывают, что после пуска станка в течение нескольких часов (3—7 ч) происходит постепенное смещение шпинделя из-за нагрева передней части шпиндельной бабки. Смещение достигает 20—120 мк и затем прекращается, так как устанавливается определенный теплообмен.

После выключения станка происходит постепенный возврат шпинделя в прежнее положение.

Иногда возможна подналадка станка, уменьшающая погрешности от температурных деформаций, но это затрудняет эксплуатацию станков, особенно для автоматов и полуавтоматов.

Особенно сильно на точность обработки влияют температурные деформации точных механизмов и корпусных деталей. В станках с применением гидравлики последняя, как правило, является основным среди других источников тепла. Так, в круглошлифовальном станке (рис. 23, а) источниками тепла являются резервуары с маслом в станине 1, гидропанель на передней стенке станка 2, приводной гидроагрегат, насос-мотор 3, гидроцилиндры 4,5, подшипники шлифовальной бабки 6 и привод изделия 7. После начала работы станка в результате тепловыделений происходит неравномерное искривление направляющих стола (рис. 23, б), а отсюда уменьшается точность обработки .

Для уменьшения температурных деформаций станков с гидросистемами целесообразно снижать рабочую температуру масла, применяя резервуары для охлаждения. Целесообразно также переносить из зоны станины часть гидроагрегатов.

Большое значение для предотвращения вредных влияний температурных деформаций имеет равномерный нагрев отдельных частей базовых корпусных деталей станка.

На рис. 24 показана схема выравнивания температурного поля колонны координатно-расточного станка модели 2А430. Для этого производится подогрев задней стенки колонны струей теплого воздуха, проходящего через электродвигатель главного движения. Струя направляется регулируемым щитком 1. По данным завода, этот подогрев уменьшает перекос оси шпинделя по отношению к столу в 1,5—2 раза.

На этом же станке предусмотрена температурная компенсация в электрической схеме индуктивного отсчетного устройства. Для уменьшения температурных деформаций измерительных устройств станков, особенно координатно-расточных, применяют также крат- ковременное освещение штриховых линеек (станки модели 2В440) и установку осветительных устройств за пределы корпуса объектива оптической системы (модель 2А450).

Влияние температурных деформаций станков на точность обработки и стабильность размеров обрабатываемых деталей можно снизить следующими способами: уменьшить теплообразование и увеличить теплоотдачу; изменить направление температурных деформаций узлов в сторону, не влияющую на точность обработки; вынести источники тепла из станин и тщательно изолировать их от станин и стоек; выровнять температурное поле станин и стоек путем искусственного подогрева более холодных стенок; ввести температурные компенсаторы; создать цехи с постоянной температурой (термоконстантные залы); создать автоматические системы с обратной связью, восстанавливающие координаты станка путем специального подогрева или охлаждения некоторых частей корпусных деталей.