Влияние на точность обработки температуры и других факторов

В процессе резания звенья технологической системы нагреваются, что приводит к возникновению температурных погрешностей. Так, и вследствие нагрева инструмента удлиняется его режущая часть. Вершина лезвия нагревается значительно быстрее, чем остальная часть резца, поэтому температура в разных точках резца различна, что приводит к температурным деформациям.

При работе станка возникает теплота из-за трения в узлах, вследствие чего частично нагреваются детали станка, прилегающие к местам выделения теплоты. Ввиду больших масс частей станка происходят и щепные температурные деформации.

Па точность обработки влияют температурные деформации, направленные по нормали к обрабатываемой поверхности. У токарно-шипорезного станка вследствие трения в подшипниках и зубчатых передачах нагревается главным образом передняя бабка. Задняя панка, суппорт и станина нагреваются незначительно, и их температурные деформации несущественно влияют на точность обработки.

В процессе резания нагревается также обрабатываемая заготовка; при равномерном нагреве изменяются ее размеры при неизменности фирмы; при неравномерном нагреве изменяется также и форма заготовки. Температура нагрева обрабатываемой заготовки зависит от количества теплоты, поступающей в заготовку, ее массы, удельной и теплоемкости материала заготовки, режима резания. Чем больше масса обрабатываемой заготовки, тем меньше она подвержена температурным деформациям.

Чистовая обработка заготовки, проводимая сразу после черновой, может привести к уменьшению размеров заготовки против заданных, гак как нагрев при обработке со снятием больших припусков и последующее охлаждение приводят к температурным деформациям. Наибольшие температурные деформации возникают при обработке с большими припусками тонкостенных заготовок.

Температурные деформации звеньев технологической системы зависят также от длительности непрерывной работы станка и периодичности включений, причем при изменении режима температурные деформации быстро возрастают, а затем растут медленно, до наступления температурного равновесия. В дальнейшем температурные деформации остаются неизменными.

На точность обработки большое влияние оказывает также размерный износ режущей кромки инструмента в направлении нормали к обрабатываемой поверхности, износ зависит от пути, пройденного инструментом, т. е. пути резания. Зная стойкость инструмента Т (мин), можно определить путь резания l_Р (м), соответствующий это стойкости:

l_Р = vT

где v — скорость резания, м/мин.

Характеристикой интенсивности размерного износа является относительный износ u₀ (мкм), т. е. размерный износ и, отнесенный 1000 м пути резания:

u₀ = 1000u/ l_Р.

Относительный износ сложным образом зависит от скорости резания. В зоне низких скоростей (<50 м/мин) относительный износ чрезвычайно велик (>150 мкм); при возрастании скорости резания относительный износ уменьшается, достигая минимума при определенном оптимальном значении (≈50 м/мин). Дальнейшее возрастание скорости резания приводит к увеличению относительного износа.

Толщина и ширина стружки меньше влияют на относительный износ, чем скорость резания, однако увеличение подачи и глубины резания приводит к некоторому повышению относительного износа (»20%). Из геометрических параметров резца наибольшее влияние на размерный износ оказывает задний угол α, увеличение которого с 8 до 15° при больших скоростях резания вызывает уменьшение относительного износа на 30%. Наряду с этим относительный износ зависит от механических свойств обрабатываемого материала: чем выше твердость, тем ниже оптимальная скорость резания и тем выше относительный износ.

Следует иметь в виду, что в начале работы резец изнашивается значительно интенсивнее, чем в дальнейшем; интенсивность изнашивания зависит от качества заточки и доводки резца. Начальный износ, например, при точении можно учесть, прибавляя к пути резания l_P длину l_H=500… 1500 м в зависимости от качества доводки режущей кромки. Тогда размерный износ (мкм), соответствующий пути резания l_P, может быть определен по следующей формуле:

u = [(l_P + l_H)/1000]u₀.

При обработке заготовок из материала с внутренними напряжениями погрешность возникает при последовательном снятии напряженных слоев в процессе резания.