ММК Спецтехнология ЛА 2013
.pdfФакторы, влияющие на точность обработки.
Упругие деформации технологической системы под влиянием силы резания. В процессе обработки сила резания изменяется в результате неравномерности глубины резания, из-за непостоянства размеров заготовок в партии, нестабильности мех. свойств материала заготовок и прогрессирующего затупления инструмента. Нестабильность сил резания и жесткости элементов в их различных сечениях вызывает неравномерность упругих отжатий элементов системы, в результате чего возникают погрешности формы обработанной поверхности у индивидуальных заготовок в партии. Т. о. точность обработки зависит от жесткости элементов технологической системы.
Жесткость определяется отношением действующей силы к величине деформации, вызываемой этой силой. Для точности обработки наибольшее значение имеет составляющая силы резания, направленная по нормали к обрабатываемой поверхности. Под жесткостью какого-либо элемента технологической системы (например, шпиндельного узла станка) понимают отношение этой составляющей Ру силы резания к смещению y данного элемента в направлении нормали к обрабатываемой поверхности:
J Pyy
В процессе обработки упругие перемещения (отжатия) заготовки и режущего инструмента нарушают установленную наладкой станка закономерность их относительного движения.
На рис. 17 дана схема перемещений.
Рисунок 17
До начала обработки настройкой станка устанавливают заданную глубину резания tзад. в процессе обработки заготовка упруго отжимается на величину y1, а инструмент на величину y2. В результате этого заданная глубина резания уменьшается до значения tфакт.
Для отдельных сечений можно написать:
y1+ y2= tзад – tфакт
y |
Py |
; |
y |
|
|
Py |
. |
|
2 |
|
|||||
1 |
J заг |
|
|
|
Jинс |
||
|
|
|
|
|
где Jзаг - жесткость системы заготовка - приспособление-узел станка, на котором при обработке закрепляется заготовка; Jинс - жесткость системы инструментприспособление (для закрепления инструмента)
– узел станка, на котором закреплен инструмент. Радиальная составляющая силы резания
Py Cy * S yP *tфакxP * HBn
где S, t, HB – подача, глубина резания и твердость заготовки; xp, yp и n
– показатели степеней.
Обозначив величину |
C |
y |
* S yP * HBn |
через С, получим: |
|
|
|
|
Py C * tфактxP
Подставив развернутые выражения y1, y2 и Ру, получим:
|
C |
|
С |
|
хP |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* tфакт |
tфакт |
tзад |
|
|
J |
заг |
|
Jинс |
|
|
|
Обозначим tзад tфакт tост
где tост – погрешность обработки, выражаемая расстоянием между заданной и фактически получаемой границами обработки.
При приближенном решении:
|
|
хP |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
tост |
С * t |
|
|
|
|
|
|
|
|
зад |
* |
J |
|
J |
|
|
|||
|
|
|
|
заг |
|
инс |
Здесь член в скобках представляет собой податливость технологической системы.
Используя полученную формулу можно решить следующие задачи.
Определение погрешности выполняемого размера при обработке партии заготовок.
Зная разность между наибольшей и наименьшей величинами tзад или поля допусков на размер заготовок, можно получить соответствующее поле рассеяния выполняемого размера как разность между получаемыми наибольшей и наименьшей величинами tост. Обозначим поле рассеяния выполняемого размера в данном сечении через ∆y. Тогда
y tост _ max tост _ min
Используя ранее полученное выражение, получим значение
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
y C * tзадхP |
|
tзадхP |
|
* |
|
|
|
||
_ max |
_ min |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
J заг |
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
инс |
Т. к. коэффициент С непостоянен из-за непостоянства твердости при обработке партии заготовок и затупления режущей кромки инструмента, в связи с чем сила резания возрастает, можно записать более точное выражение:
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
y tост _ max tост _ min |
Cmax *tзадхP |
|
Cmin |
*tзадхP |
|
* |
|
|
|
||
_ max |
_ min |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
J заг |
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
инс |
Определение погрешности формы обрабатываемой поверхности у индивидуальной заготовки.
Выражая Jзаг как функцию размеров заготовки, можно вычислить погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате изменения жесткости технологической системы на различных участках заготовки. Принимая при обработке индивидуальной заготовки величины tзад и С постоянными, но максимальными по своим значениям, найдем наибольшую погрешность формы обрабатываемой поверхности.
ф tост _ min tост _ max Cmax *tзадхP _ max
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
J заг _ min |
|
Jинс _ min |
|
|
J заг _ max J |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
инс _ max |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Из полученной формулы видно, что уменьшения погрешности формы обрабатываемой поверхности можно достичь путем выравнивания жесткости технологической системы в различных сечениях заготовки.
Деформация заготовок от действия зажимных сил.
При закреплении заготовок в приспособлениях или непосредственно на станке при помощи универсальных устройств, часто возникают их общие или местные деформации. Эти деформации вызывают погрешности формы обработанной поверхности. Рассмотрим пример.
Так при закреплении тонкостенного кольца в трехкулачковом патроне оно деформируется, принимая форму, показанную на рис. 18, а. После расточки отверстия обработанная поверхность сохраняет правильную форму до открепления заготовок (рис. 18, б ). После снятия заготовки из патрона кольцо упруго восстанавливает свою деформированную зажимными силами Q форму, а обработанная поверхность искажается (рис. 18, в).
Рисунок 18
Назад
Погрешность формы этой поверхности определяется разностью диаметров вписанной и описанной окружностей:
ф dmax dmin
Зная абсолютные значения прогиба у1 кольца в местах контакта его с кулачками и его выпучивания у2 между кулачками при закреплении, можно погрешность формы представить в виде:
ф 2* | y1 | | y2 |
Относительно большие деформации могут возникать при закреплении тонкостенных нежестких заготовок (кольца, гильзы, трубы, корпусные детали). Для уменьшения прогиба стенок корпусных деталей нужно стремиться к тому, чтобы зажимные силы были приложены против установочных элементов приспособления. Для уменьшения радиальных деформаций колец применяют их закрепление по торцам.
Размерный износ режущего инструмента.
В процессе обработки наблюдается износ режущего инструмента. Следствием этого является как бы отдаление режущей кромки на величину U от инструмента. Износ, вызываемый трением, в процессе обработки протекает непрерывно. Величину размерного износа инструментов определяют по нормали к обрабатываемой поверхности или (что менее точно) умножением ширины фаски h на тангенс угла (см. рис. 19, а).
Изучение размерного износа показало, что этот процесс не подчиняется строго линейному закону (рис. 19, б).