6 Визначення жорсткості технологічної системи
Ціль роботи
1) Вивчити поняття жорсткості технологічної системи ВПІД;
2) Освоїти методику визначення жорсткості устаткування;
3) Виявити заходи, спрямовані на зменшення погрішностей обробки, обумовлених податливістю технологічної системи;
4) Визначити погрішність обробки,обумовленою податливістю технологічної системи.
Засоби технічного оснащення:
1) токарний верстат 1К62 (для визначення характерних залежностей використовується верстат, що довго знаходився в експлуатації);
2) заготовки, що мають ступені для одержання нерівномірного припуску;
3) токарний прохідний різець К.01.4979.000-02 Т15ДО6 ТУ 2-035-892-82;
4) динамометричний пристрій для навантаження елементів верстата;
5) комплект вимірювальних приладів.
1 Загальні положення
Під дією сил різання Рz, що діють у процесі обробки, в технологічній системі (ТС) верстат-пристрій-інструмент-деталь (ВПІД) виникають пружні деформації. Вони складаються з деформацій базових деталей системи, деформацій стиків, а також деформацій сполучних деталей (болти, клини й ін.). Найбільший вплив на величину пружних деформацій технологічної системи здійснюють деформації. стиків і сполучних деталей.
Здатність пружної системи чинити опір дії сил, що прагнуть її деформувати, характеризує її жорсткість. У деяких випадках зручніше використовувати величину, зворотну жорсткості, що отримала назву піддатливості ТС. Величини жорсткості (J), податливості (W) і деформації (у) зв'язані наступними формулами:
(6.1)
Під силою різання розуміють її головну радіальні складову Рz, що визначає крутний момент на шпинделі Мкр і потужність N, що витрачається. При зовнішньому подовжньому і поперечному точінні, розточуванні, прорізанні, відрізанні, фасонному точінні і так далі Рz знаходять за формулою:
(6.2)
де t - глибина різання, мм, яка при чорновій обробці приймається по можливості більшою, щоб зняти припуск за 1-2 проходи, при чистовій обробці – (t = 0,5-1 мм), при тонкій - до 0,2 мм;
S - подача, мм/об, приймається при чорновій обробці до 0,3-1 мм, при чистовій – від 0,05 до 0,15 мм/об в залежності від шорсткості, що вимагається;
v
- швидкість різання, залежить від виду
обробки, матеріалу деталі (НВ,
в),
типу різця (Р6М5 - до 50, Т15К6 - до 100-300,
алмазний - до 1000 м/хв.);
Ср, х, у, n і kp - коефіцієнти для конкретних умов роботи і фактичних умов різання, знаходяться по довідкових таблицях /1-4/.
При токарній обробці поковок, прокату і відливок із конструкційних сталей залежно від матеріалу різця значення коефіцієнтів наступні (табл. 3.10):
-
Матеріал різця
Сp
х
у
n
kp
Швидкоріз Р18
120-170
0,8
0,75
-0,15
1
Твердий сплав (ТК)
250-350
1
0,8
-0,15
1
Для того щоб при заданій площі перетину стружки при різанні максимально зменшити величину сил різання, необхідно зменшити глибину різання за рахунок збільшення подачі, тобто при точінні прагнуть працювати з можливо меншим відношенням t/S.
Для зменшення коливань сил різання необхідно:
- зменшити коливання механічних властивостей оброблюваного матеріалу за рахунок стабілізуючих методів термообробки (відпалювання, відпускання, нормалізація, гартування);
- зменшити нерівномірність припуску за рахунок застосування більше точних заготовок і раціонального розділення обробки на стадії - чорнову, чистову, оздоблювальну.
Для підвищення жорсткості ТС необхідно:
- зменшувати кількості ланок і стиків ТС;
- підвищувати контактну жорсткість деталей;
- створювати попередній натяг у ТС;
- використовувати для виготовлення базових деталей верстатів матеріали високої й понад високої жорсткості (наприклад, штучний граніт);
Зменшення погрішностей через пружні деформації ТС можливе також шляхом керування процесом обробки. При цьому використовуються наступні заходи:
- використання систем автоматичного регулювання для стабілізації деформацій;
- статичне налагодження верстатів з урахуванням пружних деформацій;
- вирівнювання жорсткості технологічної системи по довжині ходу інструмента;
- зміна величини подачі на довжині робочого ходу;
- коректування траєкторії руху різального інструменту на верстатах з ЧПУ за рахунок попереднього урахування деформацій за допомогою керуючої програми.