Нагревания деталей станка и инструмента

а – в зоне источника тепла; б – удаление от источника на различные расстояния

Зависимость на рис. 3.2,а отображает изменение температуры в деталях станка и в режущей части инструмента, расположенных в зонах источников теплоты. Характерна высокая скорость роста температуры в начале работы и стабилизация за относительно короткий период времени. Величина до стабилизации зависит от мощности теплового источника, массы объекта, воспринимающего теплоту, его теплофизических свойств. Далее будет показано, что для режущей части зуба фрезы чрезвычайно высока и достигает 25000°/с. Это быстропротекающие процессы.

Детали станка нагреваются медленнее. Зависимости, приведенные на рис. 3.2,б и в, характеризуют скорости нагревания деталей, удаленных от источников на различные расстояния. Для них характерна длительная стабилизация температуры, а в случае, показанном на рис. 3.2,в, нагревание происходит с запаздыванием относительно начала обработки. Это процессы средней скорости.

В соответствии с зависимостями различны скорости и величины деформаций узлов и деталей станка. Различно время их стабилизации, в течение которого смещение режущей части инструмента неоднозначно, а точность обработки труднопрогнозируема.

ПРИМЕРЫ тепловых деформаций в станках

Пример теплового смещения шпинделя токарного станка на 50 мкм. При обработке вместо цилиндра получается конус.

Рис.3.4. Тепловые деформации круглошлифовального станка:

а) – поворот шпиндельной бабки, б) – перекос стола

Рис. 3.5. Тепловые деформации: а – стола, б - стойки плоскошлифовального станка

Рис. 3.6. Деформация стойки вертикальных станков:

Фрезерного, сверлильного

Потоки тепла от двигателя больше нагревают переднюю стенку стойки, в результате ее удлинение превышает удлинение задней стенки, что и вызывает тепловые деформации.

Пример точностной диаграммы в зависимости от времени работы станка: 1 – передняя опора шпинделя; 2 – задняя опора шпинделя.

2.2. Силовые повреждения

Силовые повреждения возникают под действием сил резания. Они изменяют относительное положение инструмента и заготовки за счет:

- упругих деформаций деталей станка;

- выборки зазоров в стыках между деталями;

- смятия контактирующих поверхностей;

- поворота деталей и узлов относительно друг друга.

Все это влияет на размерную точность обработки.

Обобщающей характеристикой склонности технологической системы к силовым повреждениям является ее жесткость. Для станков разработаны нормы жесткости. В результате испытаний станков на жесткость получают нагрузочно - разгрузочную характеристику «сила–перемещение» – перемещение режущей части инструмента под действием составляющей силы резания (рис. 3.8).

Рис.3.8. Нагрузочно-разгрузочные кривые,

Характеризующие жесткость технологической системы

При затуплении инструмента перемещение возрастает. Например, при врезном шлифовании жестких деталей на круглошлифовальном станке 3153А острым кругом силовое перемещение равно 4 мкм, а затупленным 15 мкм.

Рис. 3.10. Зависимость силовых перемещений от износа лезвийного