Практически все действующие предприятия машиностроения были созданы в условиях государственной собственности. Государство обеспечивало плановые заказы на выпускаемую продукцию по утверждённым планам, но оно же создавало условия для их выполнения по части обеспечения ресурсами. В стабильных условиях деятельности основной задачей производства был выпуск продукции требуемого качества в заданные сроки. Для этого было достаточно иметь утверждённые стандартизованные формы технологической документации, и поддерживать требуемую технологическую точность оборудования по типовым методикам. Вся система управления, включая информационную базу и подготовку специалистов, создавалась для решения задач обеспечения требуемой точности [1].
По мере развития рыночных отношений и внедрения на предприятиях систем менеджмента качества, требования к управлению существенно изменились:
– требуется оптимизировать не только загрузку рабочих мест в каждом плановом периоде, но и непосредственно режимы обработки;
– требуется обеспечить дополнительные гарантии исключения брака;
– требуется максимально снижать себестоимость выпускаемой продукции;
– требуется вести учёт расхода ресурсов и трудозатрат по рабочим местам.
Таким образом, сими задачи управления становятся значительно более сложными. Кроме того, требуется принимать решения максимально оперативно, при этом с минимальными затратами. Чтобы обеспечить это, требуется не только повысить качество проектирования, но и наладить новый уровень управления в действующих технологических процессах, а также организовать постоянную подготовку и передачу технологической информации для автоматизированного планирования. Исходя из того, что результативность управления определяется глубиной моделирования содержания отдельных процессов деятельности, предложено в качестве базового объекта управления выбрать каждую отдельную операцию, выполняемую в режимах производственного задания на отдельном рабочем месте. В связи с этим типовыеe. задачи информационного обеспечения на рабочих местах предлагается сформулировать в следующем виде: прогнозирование комплекса показателей точности производительности и экономичности обработки с учётом действительного текущего состояния технологических систем на рабочих местах [1].
В данной статье предлагается рассмотреть учет влияния температурных деформаций на взаимное положение заготовки и инструмента. Изменения температуры ТС порождают дополнительные пространственные относительные перемещения ее исполнительных поверхностей и, как следствие, добавочные слагаемые погрешности динамической настройки [5].
Основным источником образования тепла в ТС является механическая работа, затрачиваемая на резане [4], и работа, на преодоление сил трения, возникающих в стыках движущихся деталей станка. К этому добавляется тепло, образующееся в гидравлических и электрических системах станка и поступающее из окружающей среды, воздуха, расположенных поблизости других станков, нагревательных устройств, фундамента и т.д.

Перечисленные источники тепла оказывают различное влияние на точность обрабатываемых деталей. Тепло, образующееся в зоне резания в значительной степени уходит в стружку. Часть его уходит через режущий инструмент, меняя его температуру, а следовательно, размеры. Часть тепла удаляется в окружающую среду через обрабатываемую деталь. Тепло, образующееся от трения в станке, изменяет температуру его деталей и тем самым их относительное движение и положение при работе в станке. Все вместе взятое порождает температурные деформации ТС.

Для определения средней избыточной температуры корпуса или его отдельных стенок с учетом теплоотвода в сопрягаемые детали можно рассчитать по формуле:

где Vср – средняя избыточная температура корпуса; Q – количество тепла, образующегося в корпусе, Вт; F – площадь нагруженной поверхности корпуса, м2; α1 и α2 – коэффициенты теплопередачи, Вт/(м2.К); f – площадь соприкосновения с сопрягаемыми деталями, м2; u – периметр теплопроводящей поверхности сопряженных деталей, м; λ- коэффициент теплопроводности, Вт/(м.К).

Деформация корпуса на участке, входящем в надлежащую размерную цепь ТС

где h – расчетный размер, мм; α – коэффициент линейного расширения, 1/оС; Vср – средневзвешенная температура стенки на расчетном участке, оС.

Для подсчета линейных деформаций валов и ходовых винтов может быть использована формула:

где i – текущая координата измеряемой длины вала.

Все приведенные формулы пригодны для условий свободного расширения тел, и подсчитанные по ним величины температурных деформаций практически получаются отличными как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения.

Приведенные выше цифры показывают, что температурные деформации станков оказываются во многих случаях соизмеримыми с допусками на обрабатываемые детали. Температурные деформации режущих инструментов оказывают в ряде случаев существенное влияние на точность обрабатываемых деталей.

Опыты показали, что влияние переднего и заднего углов резца и радиуса скругления r значительно меньше, чем влияние режимов резания (V, s, t). Существенное влияние на удлинение резца оказывают величина его вылета, поперечное сечение и толщина пластинки твердого сплава. Сокращение вылета, увеличение сечения пластинки твердого сплава способствует сокращению удлинения. Это объясняется тем, что первые два мероприятия способствуют ускоренному отводу тепла, получаемое резцом, а последнее – сокращения количества тепла, отводимого в резец из-за меньшей теплопроводимости твердого сплава по сравнению с теплопроводностью материала резца.

Температурные деформации обрабатываемых деталей оказывают во многих случаях решающее значение на получение требуемой точности. Количество тепла, переходящего в обрабатываемую деталь, зависит главным образом от режимов резания. У большинства обрабатываемых деталей производится постепенная обработка отдельных участков одной поверхности или одновременно нескольких поверхностей. Благодаря этому источник тепла, образующийся в зоне резания, непрерывно или с прерывами перемещается по обрабатываемой поверхности детали. Это обстоятельство вызывает неравномерный нагрев обрабатываемой детали и, как правило, изменение не только ее размеров, но и геометрической формы.

Происходит это оттого, что деталь, нагреваясь в процессе обработки, искажает свою форму из-за невозможности свободного расширения вследствие ее закрепления. Поэтому деталь обрабатывается в деформированном состоянии, приобретает погрешность вследствие деформаций во время охлаждения.

В результате рассмотренного явления получается искажение формы обрабатываемой детали, установленной между неподвижными центрами станка, либо закрепленной консольно, вызывает дополнительные деформации и также приводит к образованию погрешностей формы. Расчеты показывают, что температурные деформации деталей соизмеримы в ряде случаев с допусками на их обработку.