Теоретические положения. Технологическая система станок - приспособление - инструмент - де­таль (СПИД) представляет собой упругую систему

Технологическая система станок - приспособление - инструмент - де­таль (СПИД) представляет собой упругую систему, деформации которой в процессе обработки обуславливают возникновение систематических и слу­чайных погрешностей размеров и геометрической формы поверхностей за­готовки. Вместе с тем эта технологическая система является замкнутой ди­намической системой, способной к возбуждению и поддержанию вибра­ций, порождающих погрешности формы обрабатываемых поверхностей (некруглость, волнистость) и увеличение их шероховатости.

При обработке в центрах гладкого вала (рис. 4.1) в начальный мо­мент, когда резец находится у правого конца вала, вся радиальная состав­ляющая Р_Y силы резания передается через заготовку на задний центр, пи-ноль и заднюю бабку станка, вызывая упругую деформацию названных элементов (изгиб заднего центра и пиноли, отжатие у_з.б корпуса задней бабки) в направлении «от рабочего». Это приводит к увеличению расстоя­ния от вершины резца до оси вращения заготовки на величину у_зб и к со­ответствующему возрастанию радиусу обрабатываемой заготовки.

Одновременно с этим под действием Р_у происходит упругое отжатие y _иптср резца и суппорта и суппорта в направлении «на рабочего», что, в свою очередь, влечет увеличение расстояния от вершины резца до оси вращения заготовки, а следовательно, и радиуса обрабатываемого изделия. Таким образом, в начальный момент диаметр обрабатываемой поверхности фактически оказывается больше диаметра, установленного при настройке станка, на величину Δ = 2 (у_з.б. + y_инстр.). При дальнейшем обтачивани и пе­ремещении резца от задней бабки к передней отжатие задней бабки уменьша­ется, но возникает отжатие передней бабки у_пб и обрабатываемой заготовки y_заг, которые также увеличивают фактический диаметр обработки. В неко­тором сечении А-А (рис. 4.1) фактический диаметр обтачиваемой заготов­ки оказывается равным

(4.1)

В связи с тем, что упругие отжатая элементов станка изменяются по длине обработки заготовки, ее диаметр, а следовательно, и форма оказы­ваются переменными по длине. Погрешности размера и формы заготовки в данном случае равняются удвоенной сумме упругих отжатий в технологи­ческой системе. Упругие отжатия у определяются действующими в на­правлении этих отжатий усилиями и жесткостью технологической систе­мы.

Рис. 4.1. Упругие отжатия технологической системы

Жесткостью J технологической системы называется способность этой системы оказывать сопротивление действию деформирующих ее сил.

Если жесткость станка очень велика, а жесткость обрабатываемой за­готовки очень мала (обточка тонкого и длинного вала на массивном стан­ке), то отжатия у_н.б. и у_з.б. малы, а у_заг значительно. В результате этого фор­ма заготовки становится бочкобразной. Наоборот, при обработке массив­ных заготовок, дающих минимальный прогиб, на станке малой жесткости форма заготовки получается вогнутой с наименьшим диаметром в середине заготовки.

Профессором А.П. Соколовским предложено выражать жесткость технологической системы J, кН/м (кгс/мм), отношением радиальной составляющей силы резания Р_у к суммарному смещению у лезвия режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки, изме­ренному в направлении нормали к этой поверхности, т.е. J = P_Y /y. Как следует из предыдущего: у = у_ст. + у_пр. + у_заг. + у_инстр..

При нахождении жесткости технологической системы по значениям жесткости отдельных ее звеньев, а также при расчете погрешностей обра­ботки, связанных с упругими отжатиями отдельных элементов системы, удобно пользоваться понятием податливости, которая численно равна ве­личине, обратной жесткости.

Податливостью w технологической системы называется способ­ность этой системы упруго деформироваться под действием внешних сил.