При обработке деталей на настроенных станках токарного типа (автоматах, полуавтоматах и агрегатных станках) действительные размеры деталей, под влиянием функциональных погрешностей, будут изменяться во времени. При этом если процесс устойчив, то среднее значение «мгновенных» совокупностей будет изменяться во времени по закону, близкому к линейному, а рассеивание «мгновенных» совокупностей, т. е. рассеивание случайных погрешностей будет оставаться почти постоянным в каждый момент времени работы станка.

Строго говоря, рассеивание случайных погрешностей тоже будет несколько изменяться во времени вследствие износа режущего инструмента и в связи с этим сопровождаться некоторым увеличением силы резания. Однако это увеличение рассеивания случайных погрешностей во времени будет настолько незначительным, что для большинства операций с ним практически можно не считаться.

Рисунок 5. Теоретические диаграммы точности обработки наружных цилиндрических поверхностей на настроенных станках

С учетом изложенного изменение во времени суммарной погрешности обработки и ее основных составляющих при обработке наружных цилиндрических поверхностей на настроенных станках токарной группы можно выразить при помощи четырех типов теоретических точностных диаграмм упрощенного вида (рисунок 5). Упрощения заключаются в том, что изменения функциональных погрешностей приняты по линейному закону, а рассеивание случайных погрешностей - постоян

На диаграммах по оси абсцисс отложено время работы станка в минутах с момента его пуска, а по оси ординат - отклонения размеров деталей от номинала в микронах. Линия 1, параллельная оси абсцисс, определяет постоянные погрешности, линии 2 и 4 определяют пределы рассеивания случайных погрешностей, а линия 3 характеризует изменение среднего значения суммарной погрешности обработки под влиянием функциональных погрешностей.

Точка τ₀ на оси абсцисс (рисунок 5, б) соответствует моменту пуска станка; точка τ₁ соответствует времени наступления стабилизации температуры резца, когда дальнейшее удлинение его от нагрева прекращается, и времени окончания ускоренного первичного износа резца; точка τ_k соответствует времени окончания работы станка в связи с необходимостью его подналадки.

С правой стороны диаграммы для времени τ_k показаны величины суммарной погрешности обработки Δ и ее составляющих Δ_n, Δ_f и Δ_c.

Для обработки отверстий диаграммы будут иметь аналогичный вид, но повернуты на 180° относительно оси абсцисс.

Диаграмма типа I на рисунке 5, а характерна для случая, когда работа производится с охлаждением доведенным резцом, т. е. отсутствует его начальный износ и удлинение от нагрева. Этот тип диаграммы возможен и при работе без охлаждения доведенным резцом при условии, что время перерывов будет равно или больше времени работы резца.

Диаграмма типа II на рисунке 5, б характерна для случаев:

- работа производится недоведенным резцом с охлаждением или без охлаждения, но при этом удлинение его от нагрева в момент стабилизации температуры по величине меньше размерного износа за этот же отрезок времени (τ₁ – τ₀);

- при работе без охлаждения недоведенным резцом, когда время перерывов равно или больше времени работы резца.

Диаграмма типа III (рисунок 5, в) имеет место тогда, когда работа производится без охлаждения доведенным или недоведенным резцом, удлинение которого от нагрева в момент стабилизации температуры по своей величине больше размерного износа его за тот же период времени τ₁ – τ₀).

Диаграммы I, II и III типа отражают характер изменения погрешностей обработки во времени с момента пуска станка. Если же станок уже предварительно проработал некоторое время (τ > τ₁), то для всех трех случаев будет иметь место только один первый тип диаграммы.

Диаграмма типа IV на рисунке 5, г может иметь место тогда, когда отсутствуют функциональные погрешности. Такие случаи возможны, например, при обработке очень мелких деталей с весьма малым машинным временем доведенным инструментом с применением охлаждения или без охлаждения и время перерывов равно или больше времени работы инструмента, а также при обработке любых деталей на станках, оснащенных устройствами для автоматической подналадки резцов малыми импульсами.

Таким образом, в зависимости от условий обработки деталей на станке, а именно:

- наличия или отсутствия охлаждения,

- наличия доводки режущих кромок инструмента,

- длительности машинного времени и времени перерывов,

- размерной стойкости инструмента и других факторов

процессы образования погрешностей обработки во времени с момента пуска станка можно выразить графически при помощи четырех типов теоретических диаграмм точности. В соответствии с этим можно все процессы механической обработки разбить по точности на четыре типа, имея при этом в виду образование погрешностей обработки с момента пуска станка. Такое деление процесса по точности на типы имеет большое значение для расчленения суммарной погрешности обработки на составные ее части и для определения настроечного размера.

Для анализа же точности и устойчивости процессов механической обработки, когда исследования ведутся после того, как станок уже проработал некоторое время (τ > τ₁) возможны только два вида процессов, характеризуемых диаграммами I или IV типа. В ряде случаев точностные диаграммы могут иметь отступления от рассмотренных четырех типов. Для выявления и устранения причин таких отступлений могут быть полезными точностные диаграммы проф. Н. А. Бородачева, которые приведены в справочнике «Машиностроение»[4].