Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технология машиностроения. Точность механической обработки. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 174 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Рис. 2.12. Схема использования производственного метода

При использовании данного метода жесткость технологической системы определяется на основе формулы, предложенной А.П. Соколовским [4, 8]:

jCS 

0,75

, (2.16)

где λ – коэффициент, определяющий соотношение составляющих сил

резания

S – подача;

раз в результате обработки повышается точность

погрешность заготовки;

;



− коэффициент, определяемый опытным путем;

– коэффициент уточнения, показывающий, во сколько



, где

– погрешность готовой детали.



дет



–



заг

В производственных условиях определяются все составляющие формулы (2.16), а затем производится расчет жесткости.

В работе [8] представлена графическая форма для определения жесткости технологической системы по методу А.П. Соколовского (рис. 2.13).

Схема, представленная на рис. 2.13, наглядно показывает характер влияния жесткости технологической системы на степень копирования погрешности заготовки [8]. Из рис технологической системы (чему соответствует уменьшение угла

значение

будет уменьшаться и принимать следующие граничные



дет

. 2.13 видно, что с ростом жесткости

)

значения:

при

(0)j   

0( 90 )j  

0;

дет



дет заг

Рис. 2.13. Графическое представление метода

А.П. Соколовского

Авторы работы [8] утверждают, что использование графической формы представления данного способа определения жесткости технологической системы способствует повышению уровня его визуализации, облегчает понимание его сути.

Метод А.П. Соколовского позволяет определить жесткость технологической системы в рабочих условиях и получить точный результат. Однако в некоторых случаях необходимо сначала определить влияние всех

составляющих сил резания на деформации, что увеличивает время

и сложность исследования.

2.2.5. Погрешности, обусловленные упругими деформациями технологической системы под влиянием нагрева

Исследование тепловых явлений при резании металлов чаще всего связано с изучением вопросов стойкости. Однако эти явления оказывают большое влияние и на точность обработки.

В процессе обработки деталей элементы технологической системы – станок, деталь, инструмент, приспособление – находятся под непрерывным воздействием различных тепловых источников. Нагревание элементов системы ведет к их температурным

деформациям и к возникновению

переменной систематической погрешности обработки деталей [5].

Источниками выделения тепла являются как непосредственно зона резания, так и узлы станка, имеющие подвижные соединения, гидро- и электрооборудование. Возможно также влияние внешних источников тепла. Тепло возникает в результате потерь на трение и контактные деформации.

2.2.5.1. Тепловые деформации станков

Основная причина нагревания станков и отдельных частей (шпиндельных бабок, столов, станин и др.) – потери на трение в подвижных механизмах станков (подшипники, зубчатые передачи), электроустройствах, а также теплопередача от охлаждающих жидкостей, отводящих теплоту из зоны резания, и нагрев внешних источников (солнечных лучей, батарей и т. д.).

Важное влияние на

точность обработки оказывает нагрев шпиндельных бабок. При работе станка происходит постоянный разогрев шпиндельных бабок и их смещение в вертикальном и горизонтальном направлении. При этом температура в различных точках корпуса бабки изменяется от 10° до 50 °С. Наибольшая температура нагрева наблюдается в местах расположения подшипников шпинделя и подшипников

быстроходных валов, температура которых обычно на 30…40 % выше средней температуры корпусных деталей, в которых они смонтированы.

На рис. 2.14, поз. 1, показано горизонтальное смещение оси перед-

ней бабки токарного станка при работе в центрах.

Рис. 2.14. Горизонтальное смещение оси передней бабки токарного станка при работе в центрах:

1 – передняя бабка из металлических материалов; 2 – передняя бабка из композиционных материалов

В начале работы станка после его запуска нагревание вызывает сме-

щение шпинделя, что приводит к непрерывному изменению размеров

и формы обрабатываемых деталей, т. е. к появлению переменной систематической погрешности, которая пропорциональна частоте вращения шпинделя. После 4-5 часов работы шпиндельная бабка полностью нагревается, ее температура стабилизируется, следовательно, стабилизируется и положение оси шпинделя. Если после этого станок выключить, то он будет медленно остывать, а ось шпинделя постепенно возвратится

в начальное положение.

В настоящее время шпиндельные бабки высокоточных станков выполняют из композиционных материалов, которые обладают меньшей теплопроводностью, чем сталь и чугун.

Кривая 2 на рис. 2.14 показывает горизонтальное смещение оси передней бабки токарного станка, выполненной из композиционного материала. По сравнению с металлической шпиндельной бабкой она нагревается

меньше и медленнее и также медленнее остывает, возвра-

щаясь в исходное положение.

Для устранения погрешностей обработки, связанных с тепловыми деформациями станка, производят предварительный прогрев станка его обкаткой вхолостую в течение 2-3 часов. Последующую обработку заготовок проводят без значительных перерывов в работе станка.

Кроме этого для уменьшения влияния тепловых деформаций необходимо

руководствоваться следующими рекомендациями:



обеспечивать постоянство теплового поля в зоне установки станка

путем поддерживания в цехе нормального теплового режима, в том числе необходимы специальные помещения с терморегулированием для предохранения оборудования от солнечных лучей и т. д.;

разрабатывать специальные конструкции для автоматической



компенсации тепловых деформаций;

проектировать конструкции с тепловыми перемещениями в



направлениях, не влияющих на точность;

 выносить узлы, тепловые деформации которых существенно влияют на точность обработки, за пределы станка, например: встроенные электродвигатели, резервуары с маслом или охлаждающей жидкостью и т. д.

2.2.5.2. Тепловые деформации инструмента

Тепловые деформации инструмента являются доминирующими в тепловых деформациях всей технологической системы, поскольку в процессе работы инструменты непосредственно контактируют с зоной резания и нагреваются до высоких температур, что ведет к значитель-

ным линейным деформациям, а следовательно, и к погрешностям обработки. При токарной обработке наибольшая часть погрешности, связанная с тепловыми деформациями технологической системы, обусловлена удлинением резцов при их нагревании.

Линия 1, рис. 2.15, показывает, что в процессе непрерывной работы нагрев резца происходит в течение 20...25 мин, после чего наступает тепловое равновесие. Если

резец работает с перерывами, то происходит чередование нагрева и охлаждения резца, в результате общее удлинение резца и температурные погрешности обработки значительно снижаются (линия 2, рис. 2.15).

Рис. 2.15. Нагрев резца в процессе механической обра ботки детали:

1 – непрерывная работа; 2 – работа с перерывами; 3 – непрерывная работа резцов с державками, выполненными из ком позиционных материалов

При использовании резцов с державками, выполненными из композиционных материалов, их нагрев и линейные деформации значительно ниже, чем при точении резцами с цельнометаллическими державками (линия 3, рис. 2.15).

Следует отметить следующее:



при точении легированной стали резцами, снабженными пластин-

ками твердого сплава Т15К6, с вылетом 40 мм и сечением 20 × 30 мм тепловое равновесие, при котором прекращается удлинение резца, наступает примерно через 20…25 мин непрерывной работы;

 в процессе обработки мягкой стали тепловое равновесие резца устанавливается через 12 мин непрерывной работы;

при повышении скорости резания, глубины резания и подачи ин-



тенсифицируется нагревание, а следовательно, увеличивается удлинение резца;



вылет резца оказывает большое влияние на удлинение резца; нагревание и удлинение резцов прямо пропорционально твердо-



сти обрабатываемого материала. В обычных условиях работы без охлаждения удлинение резца может достигать 30…50 мкм. При создании обильного охлаждения удлинение резцов уменьшается в 3–3,5 раза.

Таким образом, чем выше твердость обрабатываемого материала, больше вылет и меньше поперечное сечение державки резца, тем больше его удлинение.

2.2.5.3. Тепловые деформации заготовки

Некоторая часть теплоты, выделяющаяся в зоне резания, переходит в обрабатываемое изделие и вызывает изменение его размеров и появление погрешности обработки. При равномерном нагревании изделия возникает погрешность размеров, а при местных нагревах отдельных участков обрабатываемых изделий – коробление, приводящее к образованию погрешности формы [4].

На рис. 2.16 показано температурное поле обрабатываемой заготовки

(а) и схематическое изображение формы детали (б) после ее охла-

ждения.

а б

Рис. 2.16. Температурное поле обрабатываемой заготовки:

а – температурное поле обрабатываемой заготовки; б – схематическое

изображение формы детали после ее охлаждения

Следует отметить, что нагревание обрабатываемого изделия зависит от режимов резания. Например, при токарной обработке с увеличением скорости резания и подачи, т. е. с уменьшением продолжительности теплового воздействия на обрабатываемое изделие, его температура понижается. Например, при повышении скорости резания с 30 до 150 м/мин, при неизменной глубине резания (3 мм) и подаче 0,44

мм/об температура детали будет понижаться с 24 до 11 °С. При повышении подачи с 0,11 до 0,44 мм/об и скорости резания 140 м/мин и глубине резания 3 мм – с 36 до 11°С. В случае увеличения глубины резания температура обрабатываемой детали будет возрастать. При скорости резания 130 м/мин и постоянной подаче 0,2 мм/об

, если изменить глубину

резания с 0,75 до 4 мм, температура детали повысится с 4 до 11 °С.

Нагревание обрабатываемых деталей имеет существенное значение при изготовлении тонкостенных деталей. Во время обработки массивных деталей влияние их нагревания на точность обработки невелико. В процессе обработки можно проследить три периода распространения тепла и развития тепловых деформаций детали.

Первый период – характеризуется небольшим нагревом детали, так

как слой металла перед резцом холодный.

Второй период – (установившийся) характерен тем, что тепловые

деформации вырастают до определенного уровня и остаются постоянными на большей части длины детали. Сзади на некотором расстоянии от резца устанавливается постоянное поле.

Третий период – (завершающий) характерен повышением темпера-

туры остающегося участка детали из-за отражения тепловой волны от ее левого торца. Тепловые деформации на этом участке возрастают.

3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Обеспечение точности механической обработки является актуальной задачей технологии машиностроения, решение которой гарантирует точность работы механизмов и машин, их износостойкость, надежность и долговечность. Повышение точности механической обработки упрощает пригоночные работы при сборке, позволяет осуществить принцип взаимозаменяемости деталей и узлов, вести поточную сборку, что не только облегчает и удешевляет условиях их эксплуатации [9–11].

В настоящее время обеспечение точности обработки ведется в трех направлениях:

устранение факторов, порождающих погрешности обработки;



улучшение качества технологической системы;



управление процессом обработки.



Улучшение качества технологической системы и снижение погрешности обработки достигаются за счет повышения требований к виброустойчивости и жесткости системы СПИД, к качеству изготовления режущих инструментов, а также износостойкости оборудования. Выполнение этих требований связано с большими затратами, поэтому не всегда эффективно. Поэтому управление процессом механической ботки представляется наиболее эффективным методом обеспечения требуемой точности.

Кроме того, выбор рациональной системы закрепления деталей в приспособлениях повышает качество изготовления изделия, так как уменьшает перемещения детали относительно установочных элементов и за счет этого снижает погрешность закрепления. На современных предприятиях машиностроения до 90 % организационно-технологических мероприятий, направленных на обеспечение точности

проведение ремонта машин в

обра-

механи-

ческой обработки, связано с изготовлением новых видов приспособлений, так как смена оборудования в производстве происходит в среднем через 6–8 лет.

3.1. Размерная наладка станков

В соответствии со стандартами ЕСТД наладкой называется подготовка технологического оборудования и технологической оснастки к выполнению технологической операции. Часть наладки, относящаяся к установке инструмента, рабочих элементов станка, установочных элементов приспособления в положение, которое обеспечивает получение размера в поле допуска, называется размерной наладкой станка [4, 10].

Цель размерной наладки станка заключается в придании режу-

щему инструменту такого оптимального положения относительно установочных элементов станка или приспособления, которое надежно обеспечит получение действительных размеров обрабатываемых деталей в заданных пределах при возможно большей продолжительности работы до подналадки (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема расположения диаграммы точности

в поле допуска

Наладочный размер – такое начальное значение среднего текущего

размера на диаграмме точности обработки, при котором исключается опасность случайного перехода действительных размеров обрабатываемых деталей за непроходную границу поля допуска и достигается наибольшая возможная продолжительность работы до подналадки.

Подналадкой называется дополнительная регулировка технологи-

ческого оборудования и (или) технологической оснастки при выполнении технологической операции для восстановления достигнутых при наладке значений параметров.

В переводе на математический язык процесс наладки состоит в том,

чтобы обеспечить совпадение поля мгновенного рассеивания действительных размеров детали с наладочным размером

тра группирования относительно

является погрешностью наладки.

н.р

. Смещение цен-

н.р

С учетом погрешности размерной наладки полное рассеяние действительных размеров детали при обработке будет состоять из мгновен-

ного рассеяния наладки



и рассеяния, обусловленного погрешностью самой

.м

, т. е. схема для расчета наладочного размера будет иметь

.н

вид, представленный на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема для расчета наладочного размера:

– суммарное значение закономерно изменяющихся

зак

погрешностей; Т – допуск размера

В соответствии со схемой, представленной на рис. 3.2, наладочные размеры рассчитываются следующим образом:

– для вала



   

н.р min 0 изм

; (3.1)

– для отверстия



, (3.2)

   

н.р max 0 изм

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 174 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]