5. Основные направления в повышении жёсткости технологической системы

Материалы предыдущих подразделов позволяют сделать следующие выводы.

Жёсткость технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь является величиной переменной и зависит от величины, направления и места приложения действующих сил, а также от конструкции и свойств самой системы.

Величина внешних сил, в частности сил резания, меняется вместе с колебаниями припуска на обработку, твёрдости обрабатываемой поверхности, изменения качества режущих кромок инструмента и другими факторами.

Во всех случаях выравнивание жёсткости по длине обработки и, особенно, повышение жёсткости технологической системы способствуют:

а) сокращений погрешности обработки У, т.е. повышению точности выполнения размеров, форм и расположения поверхностей делали;

б) росту производительности труда, в частности, сокращению основного времени t₀ , за счет возможности использования более интенсивных режимов резания, применения параллельной многоинструментальной обработки и т.д.;

в) повышению качества обрабатываемых поверхностей, снижению их волнистости и шероховатости за счёт уменьшения колебаний и вибраций при работе на более жёстких системах.

Поэтому вопросы стабилизации и, в первую очередь, повышения жёсткости технологической системы всегда находятся в поле зрения производственников. Её повышают следующими способами.

Созданием жёсткой конструкции, изменением размеров отдельных узлов (например, уменьшением вылетов и увеличением диаметров валов) использованием более прочных и жёстких материалов и т.д. Крупные массивные новые станки, как правило, обладают высокой жёсткостью и позволяют обрабатывать с высокой точностью.

Сокращением общего числа звеньев технологической системы. Вспомним, что податливость системы определяется суммой податливостей входящих в неё звеньев. Поэтому уменьшение числа звеньев понижает податливость и повышает жёсткость системы. Сокращают количество промежуточных приспособлений: оправок, держателей, переходных втулок и др. Взамен нескольких мелких деталей проектируют одну сложную и массивную, сводя к минимуму количество поверхностей стыков.

Повышением качества механической обработки деталей и, в первую очередь, поверхностей стыков. Первоначальный контакт двух поверхностей происходит по вершинам микронеровностей. С увеличением сжимающих сил фактическая площадь контакта возрастает и жёсткость стыка, увеличивается. Уменьшением волнистости и шероховатости соприкасающихся поверхностей путём их шлифования, шабрения, притирки, обкатки роликами, а также специальной термической обработкой, можно существенно повысить жесткость стыка.

Повышением качества сборки. Жесткость изделий в значительной степени зависит от качества сборки, тщательности пригонки сопрягаемых поверхностей, величины зазоров в соединениях и величины натягов. Проф. Д.Н.Решетов рекомендует путем предварительной затяжки создавать давление в стыках неподвижных поверхностей не ниже 1,5 МПа, а в подвижных соединениях (например, направляющие станины-салазки суппорта) – 0,1…0,2 МПа.

Правильным режимом эксплуатации оборудования. Уже отмечалось, что жёсткость технологической системы является величиной переменной, зависящей от многих факторов, в том числе от рабочей температуры, количества и состояния смазки, характера приложения нагрузки и пр. Стабильные условия эксплуатации, при которых жёсткость остаётся постоянной или достигает наибольшей величины, обеспечивают путём предварительного прогрева технологической системы, непрерывной и равномерной подачи смазки в трущиеся части, созданием постоянных зажимных усилий всех механизмов и узлов системы и др.

Организацией строгого надзора и своевременных планово-предупредительных ремонтов эксплуатируемого оборудования. Жёсткость станков в процессе эксплуатации из-за различных производственных причин (износа, разрегулировки и пр.) постепенно уменьшается. Путём шабрения и притирки трущихся поверхностей и поверхностей стыков, регулировки соединений, устранения зазоров, удаётся восстанавливать потерянную жёсткость станков.