1 Анализ качества токарной обработки валов малой 6
жесткости
1.1 Влияние жёсткости технологической системы на точность 6 обработки
1.2 Размерный износ инструмента и влияние его 11
на качество обработки валов малой жесткости
1.3 Влияние температурных деформаций 13
технологической системы на точность обработки
1.4 Влияние геометрических погрешностей системы 16
СПИД на точность обработки
1.5 Влияние геометрии инструмента и режимов 18
резания на точность обработки
1.6 Схемы обработки нежестких валов 21
1.7 Влияние условий обработки на геометрические 29
характеристики качества поверхности
2 Устройство для токарной обработки 40
3 Теоретические исследования работы двухрезцового 49
самоцентрирующего суппорта при точении
валов малой жесткости
3.1 Расчет колебательной системы в момент 50
начала ее работы
3.2 Расчет колебательной системы в момент 57
начала ее работы
3.3 Анализ погрешности формы при точении нежестких валов 66
двухрезцовым суппортом
3.4 Технологическая схема настройки системы к обеспечению 76 минимума разности натягов
переднего-заднего резцедержателей в момент центрирования суппорта
3.5 Расчет суммарной погрешности обработки 81
3.6 Погрешности, обуславливаемые упругими 84
деформациями звеньев технологической системы
3.7 Погрешности обработки, возникающие в результате 87
температурных деформаций технологической системы
при точении двумя резцами
3.8 Погрешности обусловленные износом инструмента 88
3.9 Погрешности обработки, обусловленные геометрической 90 неточностью станка
3.10 Оценка шероховатости поверхности обработанной 94
двухрезцовым суппортом
Заключение 102
Список используемых источников 107
В условиях современных предприятий, которые нацелены на получение деталей с минимальными затратами, но достойного качества основной проблемой встает обеспечение точности и качества выпускаемой продукции.
Повышение качества изготовления деталей, сборка узлов, увеличивает долговечность и надежность механизмов и машин. Этим определяется непрерывное повышение требований к качеству изготовления деталей машин в целом.
Обработка маложестких валов занимает значимое место и обеспечение стабильности токарной обработки играет первостепенную роль. При точении валов малой жёсткости система СПИД оказывается крайне податливой к действию внешних сил, что существенно затрудняет их обработку.
По данным многих исследователей минимум размерного износа будет при оптимальной скорости резания. Наблюдение за процессом износа при точении нежестких валов на разных скоростях позволяют заключить, что обеспечение минимума износа инструмента может быть, достигнут при оптимальных сочетаниях подач и скорости резания. Влияние глубины резания на износ несущественно.
Установление взаимосвязей между физико-механическими
характеристиками обрабатываемого и режущего материала дают возможность более полно оценить стойкость режущего материала.
Одним из существенных методов повышения стойкости твердосплавного инструмента - это правильный выбор оптимальных размеров радиуса при вершине и радиусе округления режущей кромки резца
Качество поверхности валов машин определяется совокупностью характеристик шероховатости поверхности, волнистостью и макроотклонениями.
Шероховатость поверхности вала, обработанной резанием, зависит от большого количества причин, связанных с условиями его изготовления.
На шероховатость поверхности при точении существенно влияют: скорость, подача, радиус закругления при вершине резца и вспомогательный угол в плане. Кроме того, большое влияние имеет род обрабатываемого материала.
Волнистость и макроотклонение. Шероховатость поверхности не полностью определяет качество поверхности как с точки зрения соблюдения определенности посадок, так и с точки зрения низкоустойчивости и других эксплуатационных свойств. На эти свойства существенное влияние оказывает волнистость поверхности и макроотклонения формы.
Волнистость образуется при неравномерности процесса резания, вследствие чего возникают колебания станка, изделия и режущего инструмента, которые в сочетании оставляют на поверхности следы в виде волн.
При точении волнистость может возникнуть перпендикулярно (поперечная волнистость) и параллельно (продольная волнистость) движению режущего инструмента.
Предварительно можно отметить, что продольная и поперечная волнистость являются следствием действия центробежных сил, вызываемых неуравновешенными массами вращающихся деталей при недостаточной жесткости системы.
Доказана эффективность двухрезцовой обработки по сравнению с однорезцовой при точении валов малой жесткости, как в серийном так и мелкосерийном производстве.
За счет рационального распределения усилий резания между противоположно расположенными резцами, при использовании методики настройки суппорта, обеспечивается безлюнетная обработка валов малой жесткости (k=l/d=12 + 25) по IT 10 квалитету ИСО Rz = 10 (Ra2,5) мкм.
Выведен динамический коэффициент двухрезцовой обработки валов малой жесткости при жестком креплении суппорта. Установлено, что при точении нежестких валов с отношением частоты собственных колебаний к частоте вынужденных колебаний (К0/ш) в пределах 0,6 ^ 2 система имеет минимальную жесткость.
В результате теоретических исследований была получена формула шероховатости при точении по методу деления подачи и методу деления глубины резания, с учетом кинематики движения резца, жесткости системы СПИД, шероховатости режущей кромки и физико-механических свойств режущего и обрабатываемого материала.
Получены уравнения расчета погрешности формы в продольном сечении с учетом жесткости системы СПИД, геометрической неточности станка, износа и температурных деформаций инструмента.
Экспериментальные исследования вопроса точности центрирования суппорта подтвердили теоретические предположения возможности уменьшения разности радиальных сил резания с 57 Н до 9 ^ 15 Н.
С учетом ограничений, налагаемых на точность формы, качество поверхности аналитически определены и экспериментально подтверждены оптимальные значения технологических факторов двухрезцовой обработки валов малой жесткости: ф=1,57 рад., ф1=0,15 рад., 5=1,48рад., Х=1,65рад., г=1,0мм, р=60мкм, У=1,465м/с, 8пр=0,025мм/рад., 1=0,3мм.
Шероховатость поверхности значительно меньше (в среднем на 40%) при точении по методу деления подачи, чем при точении по методу деления глубины резания. При точении с 8пр=0,1242 мм/рад шероховатость меньше в два раза.
Повышение производительности в 1,5 ^ 2 раза при точении валов малой жесткости на универсальных токарных станках средних размеров в мелкосерийном производстве достигается за счет сокращения вспомогательного времени и увеличения продольной подачи в случае установки резцов по методу деления подачи.
Теоретические и экспериментальные исследования позволят прогнозировать и управлять качеством обработки на стадии проектирования технологических процессов, осуществляемых на средних станках.
Качественные показатели обработанных валов (погрешность формы, волнистость в продольном и радиальном направлении, шероховатость поверхности и качество поверхностного слоя) на станке с двухрезцовым суппортом, применительно для штоков, позволяют проводить роликовую обкатку без предварительного шлифования поверхности.
