Температурные деформации в технологической системе

В процессе механической обработки происходит нагрев системы станок.—приспособление—инструмент—деталь (СПИД) в результате выделения теплоты в зоне резания, в различных узлах металло­режущих станков вследствие трения, а также поступления теплоты от внешних источников, что вызывает появление переменной систематической погрешности обработки.

Температурные деформации станков общего назначения оказывают незначительное влияние на точность обработки. Для прецизионных станков прини­мают меры, уменьшающие влияние колебания температуры его узлов на по­явление погрешностей: подбор ма­териалов для сопряженных деталей с малым коэффи­циентом расширения, из­менение направления тем­пературного деформиро­вания отдельных узлов станка таким образом, чтобы оно не влияло на точность обработки, и др.

Для уменьшения погрешности обработки, связанной с тепловыми деформациями станка, производят предварительный прогрев станка его обкаткой вхолостую в течение 2—3ч. Последующую обработку заготовок следует проводить без значительных перерывов в работе станка.

Некоторая часть теплоты, выделяющейся в зоне резания, переходит в режущий инструмент, вы­зывая его нагревание и изменение размеров. При токарной обработке наибольшая часть погрешности, связанной с тепловыми деформа­циями технологической системы, обусловлена удлинением резцов при их нагревании. При повышении скорости резания, глубины резания и подачи интенсифицируется нагревание, а следовательно, увеличивается удлинение резца. Большое влияние на удлинение оказывает вылет резца. Например, при уменьшении вылета резца с 40 до 20 мм удли­нение сократилось с 28 до 18 мкм. Удлинение резца приблизительно обратно пропорционально площади поперечного сечения его стержня. С увеличением толщины пластинки твердого сплава удлинение резца уменьшается.

Нагревание режущих инструментов, при фрезеровании, нарезании зуба и других операциях прерывистой механической обработки, выполняемых с охлаждением, оказывает заметно меньшее влияние на точность обработки, чем нагревание резцов.

Погрешности, вызываемые температурным деформированием режущего инструмента, можно практически исключить, если в зону резания подводить большое количество охлаждающей жид­кости.

Нагревание заготовок в процессе обработки про­исходит благодаря теплоте резания. Основное количество теплоты аккумулируется в стружке (при точении, фрезеровании, наруж­ном протягивании). В обрабатываемую заготовку переходит не­значительное количество теплоты: примерно 3—9%. При сверле­нии же большая часть теплоты (более 50%) остается в за­готовке.

Для уменьшения температурных деформаций обрабатываемых заготовок обработку следует вести с обильным охлаждением, чистовая обработка должна выполняться после черновой и полу­чистовой обработки с перерывом, достаточным для охлаждения заготовки.