Похибки від температурної деформації

В процесі різання виділяється теплота, яка переходить в стружку, інструмент і заготовку. Це призводить до їх температурної деформації, яка може стати причиною похибки обробки.

Похибка від температурної деформації різального інструмента(Δ_т) – це систематична змінна похибка, яка виникає внаслідок зміни температури і теплової деформації інструмента у процесі різання (рис.4.31). Залежність температурної деформації ξ токарного різця від часу нагрівання (охолодження) можна описати так (рис.4.32):

(при нагріванні), (4.12)

(при охолодженні), (4.13)

де τ – час нагрівання (охолодження) різця, хв; τ_с1 – константа при нагріванні: τ_с1≈3...6 хв; τ_с2 – константа при охолодженні, хв; - максимальне видовження токарного різця у стані теплової рівноваги, мкм, яке відбувається в момент часу τ_max≈4· τ_с1:

, (4.14)

де С – константа, яка залежить від умов обробки, приймають С≈0,45; L_p - довжина вильоту різця, мм; F – площа поперечного перетину державки, мм²; s_в - границя міцності оброблюваного матеріалу, Н/мм²; t, s, V - глибина, подача і швидкість різання (відповідно мм, мм/об, м/хв).

Рисунок 4.31 – Температурна деформація токарного різця

Для визначення похибки від температурної деформації інструмента при обробці з періодичними перервами у різанні (час t_пер) величину ξ множать на величну t_o/(t_o+t_пер), де t_o – основний час, t_o+t_пер=t_оп – оперативний час.

Рисунок 4.32 – Залежність температурної деформації інструмента від часу обробки

Шляхи зменшення похибка від температурної деформації різального інструмента:

1 Застосування мастильно-охолоджувальних рідин (МОР).

2 Покращення умов відводу тепла шляхом зміни геометрії інструмента (зменшення вильоту різця, збільшення поперечного перетину державки, зменшення заднього кута).

3 Зменшення діапазону зміни розміру інструмента при його нагріванні і охолодженні шляхом ритмічних перерв у різанні при обробці партії заготовок.

4 Зміна режимів різання (зменшення швидкості, глибини різання і подачі).

Похибка від температурної деформації верстата-це систематична змінна похибка, яка виникає внаслідок зміни температури і теплової деформації вузлів верстата. Причиною зміни температури вузлів може бути: тертя деталей привода, вплив нагрітої стружки, зовнішні чинники. Наприклад, вертикальне зміщення осі шпинделя Δ_H токарного верстата при зміні температури масла в коробці швидкостей з t₁ до t₂ визначається так (рис.4.33):

,

де K – дослідний коефіцієнт, α – коефіцієнт лінійного розширення матеріалу коробки швидкостей, H – висота центрів.

Рисунок 4.33 – Вертикальне зміщення осі шпинделя при температурній деформації токарного верстата

Для зменшення похибки від температурної деформації верстатів проводять обробку на попередньо прогрітих верстатах, застосовують системи автоматичної компенсації теплових деформацій.

Похибка від температурної деформації заготовки- це систематична змінна похибка, яка виникає внаслідок зміни температури і теплової деформації заготовки у процесі різання. Найчастіше береться до уваги при обробці тонкостінних та великогабаритних точних деталей (рис.4.34).

Рисунок 4.34 – Температурне поле та температурна деформація заготовки