Деформации температуры

Погрешности, возникающие вследствие деформации упругой технологической системы станок — приспособление — инструмент — заготовка. При обработке заготовок на металлорежущих станках технологическая система упруго деформируется под действием сил резания, сил зажима и ряда других факторов. Возникновение деформации объясняется наличием зазоров в стыковых соединениях частей станка, упругой деформацией отдельных его частей, деформацией приспособления, инструмента и детали. Упругие деформации технологической системы вызывают рассеяние размеров деталей в обрабатываемой партии, а также являются основной причиной возникновения волнистости.

обработки Д, которая должна находиться в пределах допуска. Автомат предназначен для обработки деталей 2-го и 3-го классов точности, что и регламентирует допустимые значения Д. Точность обработки, как основной показатель качества функционирования станка, характеризуется рядом выходных параметров ~ погрешностью обработки в поперечном и продольном сечениях, несоос-ностыб обработанных цилиндрических поверхностей и др. Рассмотрим для примера изменение одного выходного параметра — погрешность диаметрального размера при обработке детали е револьверного суппорта. Начальные геометрические и кинематические характеристики станка, которые определяют точность обработки (например, параллельность направления подачи револьверного суппорта и оси шпинделя), изменяются под влиянием энергии, действующей на станок, при его эксплуатации. Следствием механической энергии являются упругие деформации системы и износ направляющих, а тепловая энергия приводит к деформациям корпусных деталей. В результате всех этих процессов происходит из* мененйе взаимного положения заготовки и инструмента, и погрешность обработки возрастает. Влияние этих факторов может быть выражено определенными аналитическими зависимостями, полученными из эксперимента или на основании расчета. Упругие деформации технологической системы зависят от ее жесткости и в данном случае в первую очередь от жесткости стыков [104 ]. Поскольку погрешности от деформации могут быть компенсированы подналадкой положения резца, на точности обработки отразится лишь та их часть Дь которая зависит от колебания силы резания Р на некоторую величину ДР (из-за неоднородности припуска и твердости заготовки, из-за затупления резца и т. д.) и от изменения жесткости Д/ револьверного суппорта и шпинделя при различных их положениях:

При обработке нежестких деталей эквивалентные упругие деформации технологической системы определяются, в основном, податливостью детали и в установившихся режимах описываются для различных технологических систем уравнениями прогиба [1]. В соответствии с указанными уравнениями упругие деформации в радиальном направлении gy без учета замкнутости объекта управления могут рассматриваться как детерминированная нелинейная функция параметров летали, составляющих усилия резания, координаты х приложения усилия по длине детали и одного или нескольких регулирующих воздействий:

На кафедре продолжались исследования жесткости технологической системы. В результате исследований В. А. Скрагана было выяснено влияние сил трения в подвижных соединениях станков на упругие деформации технологической системы при переменных силах резания. Было установлено наличие сдвига фаз между силой резания и деформацией узлов металлорежущих станков, обусловленное действием сил трения. Сдвиг фаз между силой резания и деформацией технологической системы в ряде случаев приводит к значительному усложнению закономерностей копирования погрешностей обработки и к более сложным расчетам точности формы обрабатываемых деталей. Во многих операциях механической обработки значительное время занимают периоды врезания и выхаживания, характеризующиеся неустановившимся процессом резания (переменной толщиной стружки), который может протекать быстрее или медленнее в зависимости от жесткости технологической системы и режимов обработки. Изучение этих процессов позволило более полно охватить вопросы влияния жесткости технологической системы на точность и производительность механической обработки.

Температурные деформации технологической системы

распределяется между ними путем деления ширины реза (глубины резания). Для уменьшения деформации технологической системы рекомендуется двустороннее расположение резцов.

К числу основных погрешностей обработки относятся: а) погрешности, вызываемые неточностью изготовления станка, приспособления и инструмента; б) упругие деформации технологической системы; в) температурные деформации; г) износ режущего инструмента; д) внутренние напряжения обрабатываемых материалов.

Увеличение размера D может произойти из-за изменения величины А^ин деформации технологической системы. Это увеличение &А$ан воспринимается датчиком /. Сигнал с этого датчика через усилительное устройство 2 управляет числом оборотов электродвигателя 3 продольной подачи. При увеличении деформации технологической системы А^ин подача s уменьшается, следовательно, уменьшается усилие резания и, как следствие, устраняется возникающее отклонение. На основе этой схемы можно эффективно осуществлять автоматическое регулирование по обеспечению точности размеров при точении и фрезеровании, так как устраняется один из существенных недостатков систем автоматического регулирования, основанных на прямом измерении — временное запаздывание. Имеются также другие схемы, основанные на косвенных методах измерения[11].

Зажимную силу Q определяют с учетом того, чтобы предупредить смещение установленной в приспособление заготовки. Если величина Q оказывается больше силы Qb предварительно найденной из условия максимально допустимой деформации технологической системы, то необходимо внести соответствующие изменения: изменить схему установки и закрепления заготовки, изменить режимы резания и другие условия выполнения операции. При проверке должно соблюдаться условие Q ^ Qt.

Факторы, влияющие на точность обработки, весьма мног?к численны и разнообразны. К ним относятся: упругие деформации системы СПИД; размерный износ режущего инструмента и его затупление; температурные деформации технологической системы; погрешности настройки станка; неточности установки обрабатываемой заготовки на станке; колеблемость размерных параметров и неоднородность свойств материала заготовки; геометрические неточности станка, приспособления и режущего инструмента; внутренние напряжения в материале детали и т. д.

б) мгновенная глубина резания равна разности заданной поперечной подачи и изменения упругой деформации технологической системы за один оборот детали;

В книге помещены статьи по теории обработки металлов давлением и теории пластической деформации и .разрушения металлов. Рассмотрены новые методы исследования пластичности, влияние на пластичность скорости деформации, температуры, химического состава, напряженного состояния, условий нагрева и т. п. Значительное внимание уделено течению металла и распределению деформаций материала, заключенного в оболочку, влиянию прокладок и формы торца биметаллической заготовки на процесс формоизменения, конструкциям станов для получения тончайших полос и для теплой прокатки малопластичных металлов и сплавов, а также другим вопросам.

ментов передачи, их деформации, температуры и другие воздействия.

В последующих многочисленных исследованиях изучалось влияние геометрии и подготовки образцов, скорости деформации, температуры, состояния материала на его поведение при испытаниях на растяжение при различном значении показателя напряженного состояния ог0р/Т [68].

Результаты испытаний сплава Д16 свидетельствуют о том, что с ростом температуры до 350° С (за исключением интервала 20—100° С, в котором механические свойства сплава постоянны как при статических, так и при динамических нагрузках) при всех исследованных скоростях деформирования прочность понижается, а пластичность возрастает (см. рис. 53), причем при статическом растяжении характеристики пластичности увеличиваются со значительно большей скоростью, чем при ударном. Чувствительность сопротивления к скорости деформации в диапазоне 8=10~3-f--МО3 с~' с ростом температуры увеличивается, что согласуется с данными других работ.

Изучение влияния низких температур на прочностные и деформационные характеристики металлов представляет значительный интерес в связи с исследованием проблемы хрупкости. Склонность материала к хрупкому разрушению в настоящее время оценивается величиной ударной вязкости, определяемой энергией разрушения призматического образца с надрезом, или величиной критического коэффициента вязкости разрушения, определяемой по диаграмме растяжения образца с трещиной. Обе характеристики являются интегральными характеристиками материала и отражают совместное влияние скорости деформации, температуры, напряженного состояния и распределения деформаций по объему материала. Испытания на растяжение обеспечивают возможность изучения раздельного влияния скорости и температуры.

Диаграмма деформирования армко-железа имеет четко выраженный участок упрочнения за нижним пределом текучести только при статических испытаниях, причем с понижением температуры до —196° С величина нижнего предела текучести приближается к пределу прочности, а участок упрочнения практически исчезает. С повышением скорости деформации сопротив-

В зависимости от степени и характера деформации, температуры, скорости и продолжительности нагрева и других факторов все эти процессы совершаются последовательно или накладываются один на другой. Поэтому снятие наклепа в структуре и изменения в свойствах металла могут протекать разными путями и с разной полнотой.

Характер взаимодействия (наложения) остаточных и рабочих напряжений в условиях циклического нагружения в основном зависит от вида напряженного состояния, скорости нагружения (деформации), температуры и окружающей среды и структурного состояния материала (наклепа).

Однако с повышением температуры испытания в предварительно деформированном металле по сравнению с ненаклепанным возрастает интенсивность диффузионных процессов, способствующих уменьшению напряженности и искажений кристаллической решетки (в результате развития явлений возврата и рекристаллизации). Интенсивность диффузионных процессов в наклепанном металле возрастает с увеличением накопленной внутренней энергии. Движение дислокаций, освободившихся от препятствий, увеличивает число элементарных актов сдвига и насыщенность металла вакансиями. Металл разупрочняется, сопротивление длительному статическому и циклическому разрушению уменьшается. Начало процесса разупрочнения предварительно наклепанного металла зависит прежде всего от степени деформации, температуры и продолжительности испытания.

В зависимости от соотношения влияния этих процессов в данных условиях испытания возможно как упрочнение, так и разупрочнение предварительно деформированного металла. При повышении температуры и продолжительности испытания роль и значение процессов разупрочнения возрастает по сравнению со значением деформационного упрочнения, что в случае наклепа приводит к понижению характеристик усталости и жаропрочности сталей и сплавов по сравнению с ненаклепанным состоянием. На характер зависимостей длительной прочности, ползучести и сопротивления усталости от предварительного наклепа влияет субструктура, возникающая в зернах в результате предварительной деформации металла и отжига.

Области метастабильности 6" и 8' показаны на рис. 85. Видно, что для сплавов, содержащих> 1 % Си, старение может происходить через всю последовательность превращений как при естественном старении при комнатной температуре, так и при искусственном при температуре в интервале 160—200 °С. Это возможно, если бы сплав имел структуру идеального кристалла без дислокаций и границ зерен. Однако выделения из реального пересыщенного раствора не могут быть даже качественно поняты, основываясь только на знаниях стабильных и метастабильных фазовых диаграмм. Знания роли дефектов решетки как мест зарождения являются необходимыми для понимания вида и распределения выделений в зависимости от температуры раствора, скорости закалки, пластической деформации, температуры старения и так далее. Дефектами решетки, которые влияют на зарождение и рост выделений, являются: вакансии, дислокации, границы зерен и другие несовершенства структуры.