Погрешность, вызванная температурными деформациями станка.

Тепловое состояние станка может быть стационарным и нестационарном. При стационарном тепловом состоянии имеет место тепловое равновесие станка, то есть повод тепла количественно равен его потерям. При нестационарном тепловом состоянии такого равновесия не наблюдается. Обычно в чистом виде стационарное состояние тепла не имеет места, так как внешние условия, определяющие подвод и отвод тепла, непостоянны по времени. Расчеты, связанные с определением температурных деформаций станка, очень сложные, поэтому для их упрощения весь период работы станка разбивают на два периода: период от начала пуска станка до получения его теплового равновесия, т.е. период нестационарного теплового состояния станка, и период от начала действия теплового равновесия станка до конца обработки – период стационарного теплового состояния станка. Во время второго периода температурные деформации частей станка практически стабилизируются и вызванную или погрешность можно принять равной нулю. При поведении данной работы станок перед обработкой деталей должен работать 5-7 мин в «холостую» до наступления его стационарного теплового равновесия.

Погрешность вызванная температурными деформациями инструмента

При обработке в инструмент переходит сравнительно небольшая доля образующегося тепла. Так, при обычном точении эта доля составляет 10-20%, при скоростном – 1-2% от общего количества тепла выделяемого в зоне резания. Тем не менее температурные деформации инструмента значительные и достигают 30-50 мкм. Они усиливаются с увеличением подачи, глубины и скорости резания, переднего и заднего углов, вылета инструмента, повышением твёрдости обрабатываемого материала уменьшением радиуса закругления, поперечного сечения инструмента и т.д.

Погрешность обработки из-за температурных деформаций инструмента слабо изучены. Известны лишь некоторые эмпирические зависимости удлинений инструмента от различных факторов при отдельных видах обработки. Так например, при обтачивании заготовки из незакалённой стали пластинками твердого сплава для определения удлинения резца можно воспользоваться формулой

(1)

где - удлинение резца, мкм; - длина рабочей части резца (вылет резца), мм; F – сечение резца, ; - предел прочности обрабатываемого материала, мПа; t – глубина резания, мм; V – скорость резания, м/мин; S – подача, мм/об; С – коэффициент, учитывающий геометрию инструмента и условия обработки (определяется экспериментально).

Удлинение резца наиболее активно происходит в начальный период его работы (8-10 мин). Затем интенсивность удлинения снижается и наконец наступает тепловое равновесие, когда удлинение резца прекращается. При использовании СОЖ температурные деформации инструмента можно измерить экспериментально. Так, их определение при точении производится непосредственным измерением укорочения резца при его остывании сразу же после обработки.

На рис.1 показана схема измерения температурных деформаций резца. Сущность методики измерений заключается в том, что после определённого времени работы резца его быстро отводят от обрабатываемого предмета и вводят в контакт с измерительным наконечником индикатора. Укорочение резца после его остывания до температуры окружающей среды определяется как разность начального и конечного положения индикатора. При этом предполагается, что укорочению резца при остывании предшествует его удлинению в процессе резания.

Рисунок 1 - Схема измерений температурных деформаций резца

Изменение температурных деформаций резца производится для заданных периодов времени его работы, соответствующих определенным путям резания.