Жорсткість технологічної системи, обробка металів різанням
Під впливом сили різання, яка додається до ланкам пружною технологічної системи (верстат - пристосування - інструмент - заготовка), виникає її деформація. На точність обробки впливають переважно ті деформації системи, які змінюють відстань між різальною кромкою інструмента і оброблюваної поверхнею, т. Е. Деформації, спрямовані нормально до оброблюваної поверхні.
Здатність системи протистояти дії сили, що викликає деформації, характеризує її жорсткість.
Жорсткістю технологічної системи називають відношення j = Py / y. радіальної сили різання Ру, спрямованої перпендикулярно оброблюваної поверхні, до зміщення у ріжучої кромки інструменту щодо оброблюваної поверхні заготовки в тому ж напрямку:
Слід мати на увазі, що сила різання Pz (тангенціальна), а в ряді випадків і Рх (осьова) також впливають на жорсткість пружної систе ми. Так, наприклад, жорсткість супорта токарно-гвинторізного верстата при одночасній дії сил Ру і Рх ока зиваєтся вищою, ніж при дії тільки сили Ру; при навантаженні передній і задньої бабки сила Рz зменшує їх жест кістку.
Малюнок 5 - Схема сил різання
На рис. 5 наведена схема сил, що діють чих в ланках пружною технологічної системи. Якби під дією цих сил система не деформувалася, то заготовка після обробки мала б форму циліндра діаметром d. Однак під дією сил Pz, Ру, Рх пружна система піддається дефор мації, в результаті чого діаметр заготовки після обробки буде відмінним від заданого на розмір Ad (де Ad характеризує похибкою ність заданого розміру d). Ця похибка тим більше, чим більше діючі в процесі обробки сили Рг, Ру і Рх.
У різних точках оброблюваної поверхні жорсткість тих технологічного системи різна. Різна і жорсткість окремих ланок системи. Так, під жорсткістю верстата розуміють здатність вузлів верстата протистояти дії сил деформації, причому за підготовку та інструмент в цьому випадку приймають абсолютно жорсткими. Під жорсткістю інструмента або пристосування розуміють здатність того чи іншого протистояти дії сил деформації при абсолютно жорстких верстаті і заготівлі. Залежно від умов роботи при розрахунку деформацій враховують не тільки сили Pz, Ру і Рх, а й масу оброблюваних заготовок, а також вплив відцентрових сил неврівноважених обертових частин верстата. Жорсткість оброблюваних заготовок визначають зазвичай за формулами курсу «Опір матеріалів».
Достатня жорсткість різального інструменту є неодмінною умовою застосування високопродуктивних режимів різання, тоді як низька жорсткість призводить до необхідності погіршувати параметри режиму, щоб уникнути зростання похибки обробки. Деформації ріжучого інструменту особливо позначаються при розточування глибоких отворів, де розточувальні качалки з консольним розташуванням леза є найбільш слабкою ланкою системи. Жорсткість пристосувань також сильно впливає на точність обробки, тому, як правило, слід проводити розрахунок пристосувань на деформації.
Для полегшення розрахунків жорсткості технологічної системи введено поняття податливості W, т. Е. Величини зворотної жорсткості:
Якщо виходити з визначення жорсткості всіх ланок технологи чеський системи і її елементарних зв'язків, то загальна формула для рас подружжя жорсткості системи матиме вигляд
W = W1 + W2, + W3 + W4 +. + Wn
1 / j = + (l / j1) + (1 / j2) + (1 / j3) +. + (1 / jn).
Жорсткість верстата можна визначити статичним методом, т. Е. Вантаженням вузлів непрацюючого верстата, і виробничим методом - шляхом випробування на жорсткість працюючого верстата. Статичний метод полягає в поступовому навантаженні вузлів верстата силами, відповідними тим, які виникають в процесі роботи верстата, з виробництвом вимірів деформацій. При виробничому методі випробування на жорсткість проводять в процесі обробки заготовки з різною глибиною різання і незмінними іншими параметрами режиму різання. Обробку ведуть на коротких ділянках, після чого вимірюють висоту уступу на обробленої поверхні. Різниця розмірів уступів є наслідком різного віджимання заготовки, обумовленого глибиною різання. Чим менше отжатие деталі, тим менше похибка, тим вище жорсткість верстата або жорсткість техно логічної системи (деформацією заготовки при випробуванні нехтують).
Підвищення жорсткості технологічної системи сприяє зменшенню вібрацій її ланок і, отже, дозволяє підвищувати режими різання, не знижуючи точності обробки.