7.4. Погрешности, обусловленные упругими деформациями

технологической системы под влиянием нагрева

При непрерывной работе станка происходит постоянное нагревание всех элементов технологической системы, вызывающее появление переменной систематической погрешности обработки заготовок.

Тепловые деформации станка

Основная причина нагрева отдельных частей станков – потери на трение в подвижных механизмах (подшипники, зубчатые передачи), гидропроводах, 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 направлениях. При этом температура в различных точках корпуса бабки изменяется от 10 до 50С.

Деформация станков при их нагреве во время работы происходят вследствие больших масс частей станков.

Рис3.6.Смещение шпинделя токарного станка вследствие температурных деформаций передней бабки

Для устранения погрешности обработки, связанное с тепловыми деформациями станка производят предварительный прогрев станка его обкаткой в холостую в течении 2-3 часов.

Тепловые деформации инструмента

Некоторая часть теплоты, выделяющееся в зоне резания переходит в режущий инструмент, вызывая его нагревание и изменение размеров. При токарной обработке наибольшая часть погрешностей, связанные с тепловыми деформациями технологической системы, обусловлена удлинением резцов при нагревании.

При повышении V; S и t нагрев интенсифицируется, а следовательно увеличивается и удлинение резца. При уменьшении вылета резца с 40 до 20 мм удлинение сокращается с 28 до 18 мкм.

Уменьшение удлинения резцов – применение охлаждения.

При ритмичной работе тепловые деформации постоянны.

Тепловые деформации заготовки

Некоторая часть теплоты, выделяющееся при резании переходит в обрабатываемое изделие. При равномерном нагревании изделия возникает погрешность размеров, а при местных нагревах отдельных участков изделия – коробление. Нагревание обрабатываемых заготовок имеет существенное влияние при изготовлении тонкостенных деталей. При обработке массивных заготовок это влияние невелико.

В процессе обработки наблюдается три периода распространения тепла и развития тепловых деформаций заготовки.

Первый период – характеризуется небольшим нагревом заготовки, т.к. слой металла перед резцом холодный.

Второй период – (установившейся) характерен тем, что тепловые деформации вырастают до определенного уровня и остаются постоянными на большей части длины заготовки. Сзади, на некотором расстоянии от резца, устанавливается постоянное поле.

Третий период – (завершающий) характерен повышением температуры остающегося участка заготовки из-за отражения тепловой волны от ее левого торца. Тепловые деформации на этом участке возрастают.

Уменьшение тепловых деформаций обрабатываемых деталей может быть достигнуто: обильным подводом охлаждающей жидкости в зону резания, в результате чего большая часть тепла отводится в стружку; чередованием операций с большим и меньшим нагревом детали; устранением накопленного ранее в деталях тепла достаточной по времени выдержкой на транспортирующем устройстве или в таре; шлифованием деталей кругами больших диаметров при абразивной обработке.