ерстата. Індикатори 6-8 були встановлені таким чином, щоб індикатор 7 вимірював зміщення кришки у вертикальній площині (вісь Y), індикатор 8 - в горизонтальній площині (вісь X) та індикатор 6 - в поздовжньому напрямку верстата (вісь Z).
У процесі випробувань з'ясувалася необхідність установки ще двох індикаторів 9 і 10, які розташовувалися по вертикальній осі Y, для фіксування перекосу кришки шпиндельної бабки 1 у вертикальній площині. Для цього в попередньо просвердлені отвори в корпусі шпиндельної бабки встановлювали терморезистори.
Малюнок 10 - Схема установки терморезисторов
Малюнок 11 - Схема кривих змін температури
Результати експерименту представлені на малюнках 8, 9 і 10.
На малюнку 8 з моменту включення холодного верстата до виходу його на усталений тепловий режим при частоті обертання шпинделя n=1000об/хв. Час виходу на усталений тепловий режим по всіх датчикам не перевищує t=40 хв. На малюнку 10 видно, що температура у всіх точках вимірюється строго взаємопов'язано. Це означає, що будь-яка точка корпусу шпиндельної бабки характеризує загальне його тепловий стан. Максимальна температура спостерігалася в точці 1.Ето пояснюється тим, що верхня стінка шпиндельної бабки віддає тепло тільки в навколишнє середовище. Мінімальна температура була зафіксована в точці 6. Це пояснюється тим, що від нижньої стінки корпусу шпиндельної бабки інтенсивно відводиться тепло в станину верстата. Температура передньої стінки шпиндельної бабки вище температури задньої стінки. Так, температура в точці 1 вище, ніж у точці 5, в точці 4 вище, ніж у точці 7, а в точці 3 вище, тим в точці 6. Це пояснюється тим, що в передній опорі шпинделя токарного верстата встановлені два радіально-наполегливих підшипника, а в задній опорі - тільки один радіально-завзятий підшипник. Максимальна різниця температур (близько 200С) була зафіксована між точками 1 і 6. Дослідження теплового стану шпиндельної бабки при роботі верстата на різних частотах обертання шпинделя показали, що різниця температур в точці 6 при роботі верстата а частотою обертання шпинделя n=500 і 1600об/хв склала близько 230С.
Обробка експериментальних даних показала, що максимальне переміщення осі шпинделя, виміряне індикатором 8 (див. малюнок 8), не перевищує 1? 2 мкм. Це підтверджує тим, що різниця температур між точками 2 і 4 (див. Малюнок 9) не перевищує 40С. Максимальне переміщення 49 мкм зафіксовано індикатором 7 при частоті обертання шпинделя n=1000об/хв.
Малюнок 12 - Схема зміни температури при розігріві верстата
На малюнку 11а показані зміна температури Т в точці 3 при розігріві верстата і переміщення осі шпинделя по осі Y. З малюнку 11а видно, що обидві криві проходять на близькій відстані один від одного, при цьому помітно деяке відставання в часі переміщення від температури Т.
Розглянемо вплив зсуву осі шпинделя на показники точності в площині, перпендикулярній до осі деталі. Вище зазначалося, що передня стінка корпусу шпиндельної бабки нагрівається більше, ніж задня. Середня температура передньої стінки корпусу шпиндельної бабки при частоті обертання шпинделя n=1000об/хв становить 390С, в той час як середня температура задньої стінки 300С. При цьому нижній індикатор 10 (див. Малюнку 8) показав переміщення на 15 мкм більше порівняно з показниками верхнього індикатора 9. На малюнку 11б показані дві криві:
зміна різниці середніх температур передньої і задньої стінок корпусу шпиндельної бабки в часі;- Поворот торцевої поверхні фланця шпинделя. Обидві криві розташовані досить близько одна до іншої. Таким чином, в результаті нерівномірного нагрівання передньої і задньої стінок корпусу шпиндельної бабки фланець шпинделя повертається в площині YOX. Однак це зміщення не впливає на показники точності в торцевому перетині, так як воно відбувається тільки по осі Х, яка проходить через вершину різця.
Якби спостерігався поворот фланця шпинделя щодо осі Y, то биття торцевої поверхні оброблюваної деталі визначалося б за формулою:
(99)
де R - радіус обробки деталі, на якому визначається биття;
l - зміщення осі шпинделя по осі X;
b - відстань між опорами шпинделя;
a - довжина консольної частини шпинделя;
k - відстань від торця оброблюваної деталі до торця шпинделя.
З формули видно, що значення буде багато в чому залежати від зовнішнього діаметра деталі.
При обробці довгих деталей теплове зміщення осі шпинделя по осі Y практично не впливає на утворення конусності, а зсув по осі X буде викликати утворення конусності відповідної величини.
Таким чином, зміщення осі шпинделя при виході верстата на усталений тепловий режим по осі Y не впливає на регламентовані показники точності, і тільки зсув по осі X призводить до виникнення похибок розмірів, форми і взаємного розташування оброблених поверхонь....
