5.5. Пружні деформації технологічної системи д
Верстат, пристрій, інструмент і деталь утворюють замкнуту технологічну систему ТС (СПІД). При обробці деталей сили їх затиску, сили різання і другі сили діють на заготовку, пристрої, деталі верстата і ріжучий інструмент, внаслідок чого виникають їх пружні деформації, змінюється величина стикових зазорів, положення ріжучої кромки інструменту відносно деталі, змінюються розміри деталі, виникають відхилення від заданої геометричної форми і розташування поверхонь (овальність, конічність, непаралельність, биття тощо). Ці деформації можна розділити на два види:
- деформації окремих деталей верстата, пристроїв, заготовки і інструменту, величину яких можна визначити, користуючись вченням про опір матеріалів;
- деформації в місцях з'єднань деталей і вузлів системи, які являються результатом нерівностей стикових з'єднань, зазорів і пружних деформацій в стиках. Внаслідок цих деформацій змінюється взаємне розташування частин верстата і всієї системи, величину цих деформацій не можна визначити розрахунком. Це питання являється і нині предметом спеціальних технологічних досліджень.
Як відомо, величина деформації ТС пропорційна прикладеній силі. Величина радіальноїскладовоїсили різанняРzвизначається за формулами курсу "Різання металів", вона залежить від властивостей матеріалу, що обробляється(См), глибини різання (t) і подачі (S), показники степенів при яких (n, x i y) розраховані не базі експериментальних даних і приведені в довідниках:
(6)
Елементи режимів різання вибирають, виходячи з найбільшої продуктивності і найменшої собівартості обробки на операції. Але чим менша сила різання тим більша точність обробки, як наслідок пропорціональності сил і деформацій в системі СПИД.
Із сказаного видно, що жорсткість технологічної системи (ТС) має велике значення для обробки. Достатня жорсткість ТС являється однією із основних умов досягнення високої точності і якості обробки (малої шорсткості поверхонь), відсутності вібрацій, високої продуктивності.
Під жорсткістю Jрозуміють здатність системи здійснювати опір силам, які намагаються її деформувати. Жорсткість визначається як відношення радіальної складової сили різання, направленої по нормалі до поверхні деталі, до величини деформаціїу– зміщення ріжучої кромки інструмента. Величина, зворотна жорсткості називається податливістюW. Величини жорсткості, податливості і деформації зв'язані наступними формулами:
(7)
Ці величини визначають експериментально – статично навантажують елементи ТС, вимірюють деформації дослідних елементів і будують залежність деформації від сили, величину якої змінюють дискретно.
Таким чином, визначаються жорсткості окремих елементів ТС – супорта, передньої і задньої бабок, пристрою, заготовки тощо і визначається жорсткість чи податливість всієї системи. Наприклад, деформація верстата при обробці вала в центрах визначається вказаними деформаціями:
(8)
Жорсткість нових вузлів металообробних верстатів зазвичай складає 2000–10000 кГ/мм. Дані про жорсткість окремих верстатів приведені в довідниках (для класу "Н").
Способи підвищення жорсткості:
- зменшення кількості стиків у вузлах і сполученнях;
- пригонка поверхонь і зменшення зазорів, підвищення якості складання вузлів;
- затягування нерухомих стиків (різьбові кріплення тощо);
- зменшення довжини консолей, висоти і вильоту елементів (інструменту, пінолі, бабок тощо);
- збільшення опорних поверхонь, раціональне розташування опор;
- використання допоміжних упорів, опор, люнетів, напрямних скалок, спеціальних пристроїв.