В процессе механической обработки происходит нагрев технологической системы в результате выделения тепла в зоне резания, в местах трения подвижных частей оборудования, работы электро и гидроприводов, а также от теплового влияния внешних источников. В результате нагрева появляются температурные деформации технологической системы.
При работе на станках общего пользования и обычной точности температурные деформации оказывают незначительное влияние на точность обработки.
Более существенное влияние на точность обработки температурные деформации оказывают при использовании точных и прецизионных станков на чистовых операциях в технологических процессах.
При работе металлорежущих станков в начальный период их отдельные узлы нагреваются крайне неравномерно. Тепловой режим технологической системы стабилизируется только через 3…5 часов после пуска оборудования. В этот период разогрева оборудования тепловые деформации наиболее существенно влияют на разброс размеров обрабатываемой партии заготовок.
Рис. 3.17. Изменение температурных деформаций в начальный период работы шлифовального станка
На рис. 3.17 показано смещение оси шпинделя шлифовального круга в вертикальной и горизонтальной плоскости в результате начального неравномерного нагрева системы. При этом происходит смещение шлифовального круга относительно высоты центров обрабатываемой заготовки, в результате чего заготовки, обработанные в начале и конце смены, при прочих равных условиях, будут отличаться по своим размерам.
Температурные деформации технологической системы от нагрева отдельных элементов оборудования можно уменьшить за счёт следующих организационных мероприятий:
- выноса гидропривода за пределы станка, что одновременно способствует и снижению вибраций в технологической системе;
- установки специальных регуляторов температуры масла в гидроприводе, которые быстро доводят температуру масла до рабочего состояния и сокращают период начального прогрева оборудования;
- применения теплоизоляции гидроцилиндра и гидроприводов от станины станка;
- правильного выбора объёма резервуара для масла (при малом объёме бака масло недостаточно быстро остывает);
- выбора более совершенной смазки подшипников шпинделей, улучшающей отвод тепла от трущихся элементов станка.
Исходя из выше изложенного, при обработке заготовок на чистовых операциях с использованием прецизионного оборудования для обеспечения заданной точности необходимо выполнять следующие технологические приёмы:
- в начальный период работы оборудования постоянно проводить подналадку станка;
- на ответственных операциях станки предварительно прогревать и в дальнейшем не останавливать их, даже при многосменном режиме работы;
- прецизионные станки устанавливать в отдельных помещениях с постоянной температурой окружающей среды (термостатические участки), чтобы исключить внешнее температурное воздействие.
На точность обработки также влияют и температурные деформации режущего инструмента. Изменение рабочих размеров режущих инструментов происходит из-за высоких температур в зоне резания (например, температура рабочей поверхности резцов в зоне резания достигает 800…1000ºС, при удалении от зоны резания температура державки резца резко снижается).
Температурные деформации рабочего размера мерных инструментов (свёрл, метчиков, разверток и т.д.) полностью переносятся на размер обрабатываемой поверхности.
Уменьшение вылета резца или увеличение площади его поперечного сечения позволяют уменьшить температурные деформации резца.
Обработка заготовок с подачей в зону резания большого количества охлаждающей жидкости практически исключает погрешности от температурных деформаций режущего инструмента.
Иногда на точность обработки влияют температурные деформации самой заготовки. Наиболее заметно это влияние сказывается на окончательных операциях обработки тонкостенных деталей, таких как гильзы ДВС, переходные втулки и т.п.
Упругие деформации заготовок, возникающие из-за высокой температуры в зоне резания, могут быть сведены к минимуму за счёт следующих мероприятий:
- применения обильного охлаждения с помощью технологических жидкостей, подаваемых непосредственно в зону резания;
- выбора схем закрепления, позволяющих осуществлять компенсацию линейного расширения заготовок;
- придания заготовке искусственной встречной деформации при её установке и закреплении в направлении, противоположном ожидаемой температурной деформации.
