5.4. Погрешности обработки, обусловленные деформацией заготовки под действием сил закрепления

Если расточить отверстие втулки в деформированном состоянии, оно будет круглым при зажатом положении (рисунок 13, а).

Но если заготовку после обработки снять со станка, обработанное отверстие будет иметь погрешность формы – гранёность. (рисунок 13, б).

Рисунок 13 – Погрешность формы заготовки в результате деформации от сил закрепления

Эта погрешность определяется разностью наибольшего и наименьшего радиусов и подсчитывается по формуле

∆=

где Р_з – усилие зажима; b – длина втулки; k= D_н/D_в – отношение наружного диаметра втулки к внутреннему. При закреплении заготовок в двухкулачковых патронах их деформации и погрешности формы будут больше, чем при закреплении в трехкулачковом патроне. При закреплении в патроне с четырьмя и большим числом кулачков деформация заготовок и погрешности формы будут значительно меньше.

5.5 Определение погрешностей, связанных с упругими деформациями системы под влиянием нагрева

В процессе обработки заготовок элементы системы – станок, заготовка, инструмент, приспособление – находятся под непрерывным воздействием различных тепловых источников. Нагревание элементов системы ведет к их температурным деформациям и к возникновению погрешностей обработки..Эти погрешности можно разделить на следующие группы:

а) Погрешности от температурных деформаций станка

При работе станков в наибольшей степени нагреваются шпиндельные бабки: температура в различных точках бабки повышается от 10 до 50°С. Нагрев узлов станка обусловливает изменение их взаимного расположения. С точки зрения точности обработки необходимо учитывать перемещение передней и задней бабок и суппорта относительно станины в направлении нормали к обрабатываемой поверхности: для токарных станков, например, в горизонтальной плоскости. Температурные деформации узлов станка невелики– 8– 12 мкм (рисунок 14). Для предупреждения появления погрешностей от температурных деформаций станков при точных работах производят их предварительный прогрев обкаткой вхолостую в течение 2-3 ч. Последующие перерывы в работе должны быть не продолжительными с тем, чтобы станок не потерял «рабочую форму».

Рисунок 14 – Температурные

деформации станка

Б) Погрешности обработки, возникающие в результате температурных деформаций инструмента.

Теплота, выделяющаяся при резании металлов, нагревает инструмент, что приводит к его удлинению. Удлинение происходит в течение 8-16 минут непрерывного резания, а затем наступает тепловое равновесие (рисунок 15). Например, при обработке твердосплавным резцом без охлаждения его деформация достигает 30-50 мкм (с охлаждением в 3-3,5 раза меньше).

Удлинение увеличивается с ростом подачи, глубины и скорости резания.

Рисунок 15 - Температурные деформации резца

В общем случае удлинение резца может быть определено по следующей формуле:

,

где L_р- вылет резца; _в - предел прочности резца; F – площадь.

Рисунок 16 - Температурные деформации резца при точении с перерывами

Характер влияния температурных деформаций инструмента на точность зависит от соотношения времени резания и времени перерыва, габаритов инструмента и порядкового номера заготовки с начала обработки (рисунок 6). Общая погрешность формы от температуры: _ф.=2у_т.р.max,

Для уменьшения влияния температурных деформаций инструмента необходимо вести настройку станка на заданный размер и последовательную обработку заготовок в состоянии теплового равновесия- _ф.=2у_{т.р.уст.}