4. Тепловые деформации режущего инструмента

Несмотря на то, что при обработке резанием в инструмент переходит лишь небольшая доля теплоты, выделяющаяся в зоне резании (см. табл. 4), он во многих все же подвержен интенсивному нагре­ву. На рабочей поверхности резцов наблюдается температура порядка 700…850^ºС. С отдалением от зоны резания температура резца заметно снижается. Характер расположения изотеры температурного поля зави­сит от условий теплоотвода в суппорт и окружающую среду.

В начале резания наблюдается быстрый подъем температуры резца. Затем ее рост замедляется и через 20…25 мин непрерывной работы достигает состояния теплового равновесия. При обычных условиях работы удлинение резца в период разогрева может достигнуть З0...50 мкм. Кривая 1 (рис.63) соответствует удлинению резца в зависимости от времени обработки, а кривая 2 – изменению размеров при остывании. Ориентировочно величина удлинения резца прямо пропорциональна длине вылета резца l, прочности обрабатываемого материала , глубине резания t, подаче s, скорости резания V и обратно пропорциональна сечению державки F:

где c - постоянная, зависящая от режима и условий обработки.

При обработке заготовок с перерывами основного времени Т₀ в момент прекращения резания начинаются охлаждение резца и его укорочение, которые продолжаются до начала следующего периода резания. При обработке заготовок с перерывами тепловые деформации резца, а следовательно и погрешность обработки заметно уменьшаются.

Общее удлинение резца (кривая 3 см рис.63) при ритмичной работе с перерывами приближенно составляет:

,

где Т_n – продолжительность перерывов основного (машинного) времени.

Тепловые деформации инструментов приводят к рассеиванию размеров деталей в партии, а при обработке достаточно крупных деталей могут вы­звать погрешности формы обрабатываемой поверхности.

Основным мероприятием, повышающим точность обработки, в данном случае является непрерывное и обильное охлаждение режущей кромки ин­струмента непосредственно в зоне резания.

5. Погрешности теоретической схемы обработки

Эти погрешности появляются вследствие упрощений и определённых допущений, возникающих при конструировании специального инструмен­та, построения кинематических цепей и в других случаях. Их анализ приводится в учебнике по технологии машиностроения проф. А.А. Маталина [3].

Следует подчеркнуть, что все рассмотренные до сих пор погрешно­сти и систематически появляются при обработке партии однотипных деталей. Их предельные значения могут быть доста­точно точно определены из весьма строгих математических зависимостей между факторами, их вызывающими.

6. Статистические методы в технологии машиностроения

   1. Понятие о случайных погрешностях и законах их распределения

Многочисленные производственные исследования показали, что при обработке партии однотипных заготовок на настроенных станках их размеры непрерывно колеблются в определённых пределах. Размеры го­товых деталей всегда отличаются друг от друга и от настроечного размера на величину случайной погрешности.

Случайной называют такую погрешность, которая для раз­личных заготовок рассматриваемой партии имеет разные значения, при­чём её появление не подчиняется никакой видимой закономерности. Случайные погрешности проявляются, например, в рассеивании размеров деталей, обрабатываемых при неизменных условиях, в рассеивании па­раметров твёрдости поверхностей заготовок, полученных одним и тем же способом и т.д.

К причинам, приводящим к рассеиванию размеров, относятся неточ­ности установки положения суппортов по упорам и лимбам; колебания температурного режима обработки и упругих отжатий элементов техно­логической системы под влиянием нестабильных сил резания; изменения положения исходной заготовки в приспособлении, связанные с погреш­ностями её базирования и закрепления или обусловленные неточностями приспособления; колебания твёрдости обрабатываемого материала и величины снимаемого припуска; ошибки в настройке станка на размер, ослабление крепящих элементов и многие другие факторы.

Все перечисленные факторы могут действовать одновременно, независимо друг от друга и оказывать разное (или примерно одинаковое) влияние на величину случайной погрешности, т.е. на величину рассеи­вания размеров в партии деталей.

Для выявления и анализа закономерностей рассеивания (распределе­ния) размеров успешно применяют методы математической статистики.

Совокупность значений действительных размеров деталей, обработанных при неизменных условиях и расположенных в возрастающем порядке с указанием частоты повторения этих размеров n или частостей, называют распределением размеров деталей. Под частостью понимают отношение числа деталей од­ного размера к общему числу деталей партии N.

Распределение размеров представляют в виде таблиц или графиков. По оси абсцисс на таких графиках откладывают интервалы размеров де­талей, а по оси ординат – соответствующие им частоты n или часто­сти n / N (рис.64, табл. 10).

Таблица 10