Теория точности

Погрешность, являющаяся следствием размерного износа режущего инструмента (РИ) и неточностью его изготовления.

В зависимости от режимов (условий) резания, свойств обрабатываемого материала и т.д. РИ может изнашиваться по передней, задней или обеим поверхностям.

Превалирующий износ инструмента по задней поверхности наблюдается при обработке сталей с малыми толщинами сечения среза (а£0,15мм) и низкими скоростями резания. Это протяжки, метчики, ,фасонные резцы, зуборезные инструменты и др. Причина: в случае, когда r»аz наблюдается упругоепоследействие, путь по задней пов-ти больше из-за усадки стружки и т.д.;

Преимущественный износ по передней пов-ти наблюдается в случае больших высокой температуры резания. Например, при обработке стали без СОТС с высокими скоростями резания и большими толщинами среза (аz >0,5мм);

При работе с СОТС резцы из БС, как правило, одновременно изнашиваются по передней и задней поверхностям одновременно. На практике это наиболее часто встречающийся вид износа.

Физические аспекты причин износ РИ рассматривались в курсе резания материалов (пластическая деформация и выкрашивание режущей кромки, диффузия и др.). Диаграмма износа РИ, как правило, аналогична износу большинства деталей машин при трении (см. рис.1):








Рис.1.


Таким образом наблюдаются три стадии износа (см.рис.1): 1.приработка, здесь наблюдается относительно быстрый износ РИ в силу значительной остроты режущей кромки и ее значительной шероховатости (зона 1);2.период нормального износа (установившийся, наиболее длительный период износа) (зона 2); 3.- катастрофиче-




ский (резкий) износ (зона3). Обозначим hпр.-начальный износ инструмента (приработка резца);hнорм.- период установившегося износа (нормальный износ);hкат.- катастрофический износ, когда режущий инструмент нельзя эксплуатировать;Yо-относительный (удельный) износ. Он определяется по зависимости:

Yо=tgaн =hнорм./Lнорм. [мкм/км]

hрез.=hпр. + Lрез. (hнорм./Lнорм.)

Обычно предусматривают эксплуатацию инструмента с запасом до выхода на заданное значение L,км.

Величины hпр.и Yо зависят от таких факторов как вид обработки, обрабатываемого материала, материала режущего инструмента, типа инструмента и др. Например, для точения и растачивания их значения приведены в табл.1.

Табл.1.





Обрабат. материал



Материал РИ



hпр.



Yо





сталь углеродистая и легированная



Т15К6,Т30К4





2-8





4-10





чугун серый



ВК6, ВК8



3-10



5-12





Режимы резания также влияют на характер износа инструмента и особенно скорость резания (см. рис.2).











Рис.2.



С точки зрения износа может быть найдена оптимальная скорость резанияVопт. при которой Yо=min. Начальноеснижениеизноса объясняется явлением наростообразованиия.

Влияние подачи и глубины резания, а также геометрии РИ приводятся в литературе.

Зная величины hпр. и Yо можно решить задачу расчета погрешности 2-мя способами: а)- за заданный период времени работы РИ (путь резания) рассчитать износ







РИ, а, следовательно, и накопленную погрешность от износа;б)- установив (или задав) допустимый износ РИ можно рассчитать путь проходимый им, а, следовательно, и период резания (кол-во обработанных изделий и т.д.), т.е. расчетным путем установить период размерной стойкости РИ. Такая задача обычно ставится при работе на автоматических линиях (АЛ) и при работе на предварительно настроеннных станках со сложной наладкой. Целесообразно, чтобы периоды переналадки оборудования производились в обеденный перерыв или между сменами, т.е. чтобы период стойкости РИ равнялся смене или ½ смены.

Примечание:При обработке методом индивидуального получения размеров (метод пробных ходов и промеров), а также при использовании активного метода управления размерами износ РИ не оказывает влияния на точность партии заготовок.

Однако в любом случае износ РИ приводит к погрешности формы при обработке крупногабаритных заготовок, когда у одной детали путь резания достаточно велик.

Для уменьшения влияния размерного износа РИ на точность необходимо:

- производить периодическую подналадку РИ на требуемый размер до его переточки;

- при работе многолезвийным РИ следует стремиться к увеличению числа режущих лезвий;

- прибегать к повышению качества режущих кромок, что приводит к снижению hпр.

Кроме непосредственного влияния на изменение размера изделия износ РИ оказывает косвенное влияние на точность за счет увеличения составляющих силы резания или их перераспределения.

Неточность изготовления мерных и фасонных РИ также приводит к образованию погрешности обработки (наряду с износом) поскольку их размеры непосредственно переносятся на изделия (это сверла, зенкера, развертки, протяжки и т.д.) с одной стороны, а с другой, из-за разбивки отверстий, которая возникает по причине неуравновешенности радиальной силы, отклонения от соосности базового хвостовика и режущей части. Допуски на изготовление сверл оговорены соответствующими Гостами (Гост 885-64). Допуски на диаметры зенкеров и разверток назначаются как часть допуска на обрабатываемый диаметр, что характерно для определения точности мерных РИ. Следует иметь в виду, что на уменьшение погрешности при обработке мерными РИ оказывают СОТС, кондукторные втулки, величина износа и др

Погрешности,вызываемые тепловыми деформациями обрабатываемой заготовки, станка (МРС) и инструмента ( тепловой фактор)

Температурные погрешности элементов системы СПИД оказывают существенное влияние на точность обработки и могут превышать величины допусков на изготовление деталей и, особенно, при чистовой и окончательной обработке. В процессе выполнения ТО источниками тепла, приводящими к образованию погрешностей являются:

1.- тепло, выделяемое при резании;

2.- тепло, выделяемое в самом металлорежущем станке или получаемое из внешней среды;

Наиболее существенное влияние на точность оказывают:

а)- нагрев станка;

б)- нагрев РИ;

в)- нагрев обрабатываемой детали;

Примечание: нагрев приспособления особого влияния не оказывает по причине незначительной температуры нагрева в процессе работы.

Как установлено практикой система СПИД может находиться в 2-х температурных режимах:

- нестационарном, когда происходит изменение температуры;

- стационарном, когда наступает тепловое равновесие системы;

Проявление погрешностей за счет тепловых деформаций происходит лишь в период нестационарного периода, т.е. при наступлении теплового равновесия погрешности не проявляются.