Вопрос 25: Модель для оценки работоспособности станка. Процессы протекающие при работе станка.

Для обеспечения высоких технико-экономических показателей станков необходимо не только иметь высокие начальные параметры качества станка, но и сохранить их в течение всего
периода эксплуатации.

Станок, как и любая другая машина, подвергается многочисленным внешним и внутренним воздействиям. Существующие на практике ошибки и неточности работы машин, вызванные износом звеньев, температурными деформациями, несовершенством применяемого материала, технологическими факторами и т. д., прежде рассматривались как отклонения от свойств совершенной машины как нежелательные, а главное — необязательные явления.

Современная наука, особенно кибернетика, по-иному рассматривает ошибки системы: ошибки и неточности выполнения машиной заданной программы, например технологического процесса, являются естественным свойством любой реальной системы. Станок нельзя изолировать от влияния среды, в которой он находится, от влияния тех процессов, которые протекают в нем при работе.

Рассмотрим станок, работающий в цехе завода (рис. 19). Все виды энергии действуют на его узлы и механизмы, в той или иной мере оказывая влияние на технические характеристики.

Механическая энергия не только передается по всем звеньям механизмов станка при осуществлении технологического процесса, но и воздействует на них в виде вибраций, передающихся от другого оборудования, работающего в цехе, или, например, при загрузке станка заготовкой.

Силы, действующие в станке, определяются и технологическим процессом, и силами трения в кинематических парах, и силами инерции перемещающихся частей. Их нельзя заранее точно определить, так как их возникновение связано со сложными физическими явлениями.

Например, процесс обработки поверхности изделия путем снятия стружки настолько сложен, что приводит к возникновению переменных сил резания и не дает возможности точно вычислить величину усилия резания в каждый момент времени.

Процесс пластического деформирования металла и его разрушения, трение металла о резец и другие особенности процесса резания приводят не только к изменению усилий в определенном диапазоне, но порой и к возникновению незатухающих колебаний (автоколебаний).

Не менее сложные явления возникают при трении любых поверхностей, и коэффициент трения (а следовательно, и сила трения) также является непостоянной величиной.

Эта неопределенность воздействий и создает ошибки и неточности в работе механизмов. Кроме того, и постоянно действующие силы могут вызывать износ механизмов, что приводит к изменению их параметров во времени.

Тепловая энергия действует на части станка при колебаниях температуры в цехе, при работе приводных механизмов и электротехнических устройств. Эти явления также влияют на работу механизмов и всего станка. Исследования показывают, например, что даже двухчасовой нагрев солнечными лучами передней стенки круглошлифовального станка приводит к короблению направляющих и стол станка отклоняется от прямолинейного перемещения на 45 мк.

Еще большее влияние на работу станка может оказать нагрев электродвигателей и других узлов. Так, нагрев масла в гидравлической системе силовых головок агрегатных станков может привести к повышению утечки масла и уменьшению подачи. В результате цикл обработки на автомате или автоматической линии самопроизвольно удлиняется и производительность уменьшается.

Химическая энергия также оказывает влияние на работу станка. Воздух, который содержит влагу и агрессивные составляющие, может вызвать коррозию отдельных узлов станка. Попадание эмульсии, употребляемой для охлаждения инструмента, на ответственные механизмы и особенно на электроаппаратуру и приборы станка
может существенно ускорить их выход из строя.

Электромагнитная энергия в виде радиоволн (электромагнитных колебаний) пронизывает все пространство вокруг станка и может оказать влияние на работу электронной аппаратуры, которая все в большем объеме применяется в современных станках.

Таким образом, все виды энергии воздействуют на станок и его механизмы, вызывают в нем целый ряд нежелательных процессов, создают условия для ухудшения его технических характеристик. Часть процессов, происходящих в станке и влияющих на его технические характеристики, обратима, так как они временно изменяют параметры деталей, узлов и всей системы в определенных пределах, без тенденции прогрессивного ухудшения.

Наиболее характерный пример обратимых процессов —деформации узлов и деталей станков, происходящие под действием внешних и внутренних сил.

Необратимые процессы приводят к постепенному ухудшению технических характеристик станка с течением времени. Наиболее характерными необратимыми процессами в машинах являются изнашивание, коррозия, перераспределение внутренних напряжений и коробление деталей с течением времени.

Все процессы, происходящие в станке, как обратимые, так и необратимые, влияют на его технические характеристики, вызывают ошибки и снижают качество осуществления данного технологи ческого процесса.

На изменение показателей качества станка влияет скорость процессов, действующих на его узлы и механизмы.