Основы технологии машиностроения комплекс учебнометодических материалов
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
3.6. Причины возникновения погрешностей при механической обработке Величины погрешностей в большой степени зависят от схемы установки деталей на станке. 3.6.1. Погрешность установки деталей Погрешность установки в общем виде определяется  , (20)где εу – погрешность установки, εб – погрешность базирования, εз – погрешность закрепления,εпр – погрешность приспособления. Погрешность базирования должна отсутствовать за счет выбора правильной схемы установки детали. Погрешность закрепления определяется изменением положения заготовки в момент зажима по отношению к опорам. Это контактные деформации и выжимание при закреплении в приспособлении. Контактные деформации для стыков заготовки – установочные элементы определяются по формуле у = С Qⁿ, (21) где у – контактные деформации, С – коэффициент, характеризующий вид контакта, материал заготовки, шероховатость и структуру поверхностного слоя, Q – сила, действующая на установочный элемент, n – показатель, n < 1.  Рис. 86. Кривая зависимости контактной деформации от силы зажима Выжимание. Для предотвращения явления выжимания необходимо, чтобы сила зажима плотно прижимала заготовку к опорам, в противном случае схему закрепления следует признать неточной.
Погрешность приспособления связана с погрешностью самого приспособления, износом его элементов и неточностью установки приспособления на станке. Неточность самого приспособления характеризуется неточностью положения его установочных элементов и находится в пределах от 0,01 – 0,05 мм, для прецизионных приспособлений – менее 0,01мм. Износ элементов зависит от их размеров, материала, массы заготовки и состояния ее базовых поверхностей. Для уменьшения износа опоры выполняют из закаленной стали. Величины износа небольшие. При обработке деталей по седьмому, восьмому квалитетам износ не превышает 0,015 мм. Неточность установки приспособления на станке определяется смещением и перекосом корпуса приспособления на столе станка. Рациональным назначением зазоров по сопрягаемым элементам эту погрешность можно уменьшить до 0,01 мм. Суммарная погрешность приспособления определяется квадратичным суммированием составляющих погрешностей. 3.6.2. Погрешности станков Классы точности станков: Н – нормальный, П – повышенный, В – высокий; А – особо высокий, С – прецизионный. Нормы точности станков регламентированы стандартами. Например, допуск радиального биения шпинделя токарного станка должен быть не более 10 – 15 мкм. Допуск прямолинейности и параллельности направляющих токарных станков на длине 1000 мм допускается не более 0,02 мм. К каким результатам могут привести погрешности станков? Рассмотрим это на некоторых примерах. 1. Ходовой винт токарного станка имеет ошибку в шаге, значит, резьба, нарезанная на этом станке, будет иметь ошибку этого винта. 2. Неперпендикулярность оси шпинделя столу вертикально-фрезерного станка проявляется в виде неплоскостности обработанной поверхности (рис. 89). Рис 89. Неплоскостность обработанной поверхности при фрезеровании 3. При установке токарного станка на фундамент может появиться извернутость станины (рис 90). Рис. 90. Извернутость станины при установке токарного станка на фундамент Величина погрешности обработки будет обусловливаться величиной опрокидывания резца y, последняя может быть определена по формуле  , (22)где у – величина опрокидывания резца, δ – величина извернутости станины. В положении II суппорт как бы опрокидывается, и в результате резец отойдет от детали, диаметр ее увеличится. 4. Износ направляющих токарного станка является неравномерным. Как показали исследования, передние направляющие изнашиваются в восемь-десять раз больше, чем задние. Эта погрешность приводит к увеличению диаметра и искажает форму обрабатываемой поверхности. 5. Биение переднего центра. Рис. 91. Биение переднего центра Аксиома №1: ось обточенной поверхности всегда совпадает с осью вращения шпинделя (ООП≡ОВШ). Аксиома №2: если передний центр не бьет, то ось центров всегда совпадает с осью вращения шпинделя (ОЦ≡ОВШ) (рис. 92). Рис. 92. Биение переднего центра отсутствует Аксиома №3: если передний центр бьет, то ось центров не совпадает с осью вращения шпинделя (ОЦ ОВШ) (рис. 91).Так как на практике передний центр всегда имеет биение, то можно сделать вывод, что ось обточенной поверхности не будет совпадать с осью центров, т.е. ООП ОЦ.Если подобные детали поступят на дальнейшую обработку (например, шлифование), то может оказаться так, что на часть поверхности припуска не хватит, а на другой части поверхности будет увеличенный припуск, что приведет к появлению погрешности формы. 6. Если ось схождения кулачков патрона токарного станка не совпадает с осью вращения шпинделя, то при обработке ступеней вала с переустановкой в этом патроне получается неконцентричность диаметральных поверхностей. Причиной появления несоосности (  ) является биение патрона (рис. 93).Рис. 93. Несоосность поверхностей детали 7. Если деталь обрабатывается в центрах за две установки, при этом передний центр имеет биение, то обрабатываемая деталь получается двуосной.
а) б) Рис. 94. Влияние биения переднего центра на точность обработки: а – до обработки; б – после обработки 8. Биение оси конуса отверстия шпинделя вертикально-сверлильного станка по отношению к оси вращения шпинделя вызывает изменение диаметра обрабатываемого отверстия, происходит разбивка отверстия. 3.6.3. Неточность изготовления режущего инструмента и его износ Инструменты, как и другие детали, не могут быть изготовлены абсолютно точно, их погрешности переносятся на обрабатываемую поверхность, особенно это характерно для мерных инструментов. Такие инструменты, как сверла, зенкеры, развертки, протяжки, метчики переносят на деталь погрешность диаметра и биения режущей части. Фасонные инструменты переносят погрешности формы профиля инструмента и его настройки. Учитывая, что режущие инструменты изготавливаются на специальных заводах или в инструментальных цехах, где точность изготовления высокая, то можно считать, что доля погрешностей, связанных с изготовлением инструментов, практически мало отражается на точности обрабатываемых поверхностей. Износ инструмента. Самым быстро изнашиваемым звеном металлорежущего станка является режущий инструмент. При обработке износ инструмента, как правило, происходит по задней поверхности. При анализе точности обработки в зависимости от износа режущего инструмента принято использовать величину радиального износа «U» или его еще называют размерным износом (рис. 95). Рис. 95. Размерный износ инструмента Данный износ приводит к тому, что меняется положение режущей кромки, формирующей поверхность, вследствие этого меняется и размер обрабатываемой поверхности. Зависимость износа инструмента от пути резания L обычно выражается следующим графиком (рис. 96). Рис. 96. Изменение износа инструмента в зависимости от пути резания: I – период приработки; II – период нормального изнашивания; III – период повышенного (катастрофического) износа; Uн – величина начального износа Период приработки характеризуется интенсивным износом режущей кромки. Величина начального износа зависит от материалов режущей части инструмента и детали, от качества заточки и доводки инструмента и от режимов резания. Длина пути резания L в этом периоде может колебаться от 500 до 2000 м. Меньшие значения характерны для хорошо доведенных инструментов, большие – для обычно заточенных инструментов. Период нормального изнашивания – самый длительный период, характеризующийся наименьшей интенсивностью износа. Период повышенного износа характеризуется появлением выкрашивания на режущих кромках и поломок самого инструмента. Обычно стараются не допускать перехода в этот период работы инструмента. Расчеты точности обработки, обусловленные износом, обычно производятся применительно к условиям нормального износа. Длина пути резания может достигать, например, при обработке стали резцами, оснащенными твердым сплавом, 50000м. Величина размерного износа определяется  , (23)где Uо – относительный износ, мкм/км; L – длина пути резания, м. Длина пути резания при точении  , (24)где D – диаметр обрабатываемой поверхности, мм; l – длина обрабатываемой поверхности, мм; Sо – подача, мм/об. Длина пути резания при фрезеровании  , (25)где В – ширина обрабатываемой поверхности. С учетом начального износа инструмента размерный износ можно определить по формуле  . (26)Рассмотрим пример: обрабатывается вал D = 200мм, l = 2000мм, V= 150м/мин, S = 0,3мм/об, t = 1,5мм, Uо = 8мкм/км, Uн = 2мкм. Решение:  = =4200 (м),U=2+  =36 (мкм).Погрешность обработки от износа режущего инструмента составит  и=2U=236=72 (мкм).Таким образом, погрешность, вызванная износом инструмента, составит 0,072 мм. 3.6.4. Ошибки измерений Ошибки измерений в процессе обработки могут происходить вследствие того, что мерительный инструмент имеет погрешности (половина цены деления) и вследствие субъективного человеческого фактора. При проведении измерений должны быть соблюдены следующие условия: а) правильный выбор измерительного инструмента, погрешность измерительного инструмента должна быть не более 10 …15% от допуска контролируемого размера; б) контроль точных деталей должен проходить в помещении при температуре 20  .3.6.5. Температурные деформации деталей станка, инструмента и детали При обработке металлов резанием точность может зависеть от температурных деформаций. Они появляются вследствие:
Тепловые деформации по своей величине таковы, что проявляются только при обработке деталей, имеющих поверхности с точностью пятого-восьмого квалитетов. При изготовлении деталей с более грубой точностью температурными деформациями можно пренебречь. 1. Погрешности из-за температурных деформаций инструмента (рис. 97). Рис. 97. Погрешности из-за температурных деформаций инструмента Тепловое равновесие, при котором прекращается удлинение резца, наступает примерно через 20-24 мин работы. 2. Погрешности из-за температурных деформаций станка. Известно, что во время работы станка за счет трения кинематических пар нагревается масло, что приводит к нагреву корпуса. Нагрев корпуса ведет к изменению положения шпинделя. В среднем величины температурных деформаций шпинделя колеблются в горизонтальном направлении от 8 до 30 мкм, в вертикальной плоскости – до 0,1 мкм. 3. Погрешности из-за температурных деформаций детали. При равномерном нагреве детали изменяются ее размеры, при неравномерном нагреве – размеры и форма детали. Для того, чтобы избежать влияния температурных деформаций на точность обработки, необходимо обработку по этапам производить раздельно, т. е. приступать к последующей обработке только после охлаждения детали при обработке на предшествующем этапе.
а) б) Рис. 98. Погрешности из-за температурных деформаций детали при фрезеровании плоскости: а – в момент окончания обработки на предшествующем этапе; б – после обработки на последующем этапе без охлаждения Основное свойство температурных деформаций. Температурные деформации, как правило, через определенное время стабилизируются и обусловливаются постоянной погрешностью, которая может быть учтена при настройке. Для того, чтобы стабилизировать температурные деформации станка (особенно для высокоточных), такой станок перед началом работы прогревают на холостом ходу в течении двух-трех часов. 3.6.6. Деформации, возникающие от действия остаточных напряжений Внутренние остаточные напряжения могут появиться в материале детали в результате:
Рассмотрим деформации, возникающие от действия остаточных напряжений, при резании. При обработке некоторых металлов могут произойти фазовые превращения. Как известно, фазовые превращения связаны с объемными изменениями металла. Например, при шлифовании стали с мартенситной структурой, если происходит прижог (засаленный шлифованный круг, неправильно выбран режим обработки, недостаток СОЖ), то в месте образования прижога появляется структура тростита или сорбита, имеющего меньший удельный объем, чем структура мартенсита, в результате появляются остаточные напряжения. При резании в поверхностном слое происходит пластическая деформация, сопровождаемая упрочнением и изменением некоторых свойств металла: уменьшается плотность, удельный вес, следовательно, имеет место увеличение удельного объема. Увеличение объема происходит только на глубине деформированного слоя и не происходит в слоях, расположенных ниже зоны пластической деформации. Стремлению наружных слоев металла увеличиться в объеме будут препятствовать недеформированные внутренние слои. В результате появляются остаточные внутренние напряжения. Основное свойство остаточных внутренних напряжений. С течением времени остаточные внутренние напряжения выравниваются, но при этом деталь деформируется. Этот момент всегда учитывают при получении больших отливок и поковок, которые сразу в обработку не поступают, их сначала подвергают операции, позволяющей снять внутренние напряжения, для этого применяют обработку – старение. Старение бывает естественным и искусственным, применяют вибрационную обработку. При естественном старении деталь вылеживается в течение длительного времени (от нескольких месяцев до нескольких лет).Но этот метод неэкономичен. При искусственном старении деталь подвергается нагреву в специальных печах с выдержкой от 8 до 12 часов и дальнейшему медленному охлаждению со скоростью порядка 20°С/ч вместе с печью до 200°С, а затем деталь охлаждается на воздухе. Недостаток – сложность изготовления печей. При другом способе искусственного старения деталь подвергается вибрации, что также способствует снятию напряжений. 3.6.7. Деформация за счет недостаточной жесткости технологической системы Под жесткостью понимается способность технологической системы оказывать сопротивление действию сил, стремящихся ее деформировать. В основном жесткость системы оказывает влияние на точность обработки и на возникновение вибраций. Недостаточная жесткость технологической системы вызывает искажение формы детали при ее обработке, а возникающая при этом вибрация ведет к ухудшению шероховатости поверхности и увеличению вероятности разрушения рабочих органов. Для уменьшения этого влияния снижают режимы резания, что ведет к уменьшению производительности обработки. Определение жесткости системы Жесткость определяется отношением радиальной составляющей силы резания Ру к смещению режущей кромки инструмента, отсчитываемому в направлении действия этой силы j = Ру/у, (27) где j − жесткость системы, кг/мм, у − смещение режущей кромки инструмента, мм. Величина, обратная жесткости, называется податливостью системы (  )=  , (мм/кг). (28)Как определить жесткость технологической системы, состоящей из нескольких технологических частей? Величина деформации системы (у) будет определяться у=Ру/j=Руω, (мм). (29) Общая деформация системы (усис) равна сумме деформаций отдельных ее частей (уi) усис=у1+у2 + уn + …+ уn. (30) Подставив в формулу (30) значения уi в соответствии с формулой (29), получим ωсис=ω1+ω2+ω3+…+ ωn. (31) Учитывая значения i (28), окончательно можно записать  . (32)Жесткость детали. Определение жесткости детали сводится к определению радиальной составляющей Ру и величины деформации под действием этой силы; Ру определяют по соответствующим формулам режимов резания, а величину деформации – по формулам, известным из курса «Сопротивление материалов». Для случая обработки детали в центрах токарного станка и приложением силы по середине детали (рис. 99) величина деформации будет определяться по формуле  , (33)где l – расстояние до точки приложения силы; Е – модуль упругости; I – момент инерции. Рис. 99. Расчетная схема обработки для определения величины деформации детали при установке в центрах Для случая обработки детали в патроне и приложением силы на периферии детали (рис. 100) величина деформации будет определяться  . (34)Рис. 100. Расчетная схема обработки для определения величины деформации детали при установке в патроне Жесткость инструмента и приспособления. При определении погрешности обработки в зависимости от нежесткости технологической системы необходимо учитывать не только жесткость детали, но и жесткость инструмента и приспособления. На токарном станке при обточке деталей радиальная составляющая при точении силы резания колеблется в пределах от 20 до 200 кг. Учитывая, что вылет инструмента очень мал (рис. 101), то собственная деформация резца мала и ее можно не учитывать.
При обработке на расточном станке деформации инструмента под действием силы Ру необходимо учитывать (рис. 102). Приспособления в зависимости от их конструкций имеют различную жесткость. Например, жесткость трехкулачкового патрона – j = 500-600 кг/мм. Жесткость суппорта – от 5000 до 6000 кг/мм, жесткость конуса Морзе 4 - 6 находится в пределах 5000 – 7000 кг/мм. Определим, чему равняется жесткость станка, если она будет определяться жесткостью приспособления, деформацию инструмента будем считать достаточно малой и не учитываем. Деталь обрабатывается в центрах и положение инструмента – резца – по середине обрабатываемой детали. Рис. 103. Расчетная схема обработки для определения величины деформации при закреплении детали в патроне Жесткость технологической системы в этом случае будет определяться жесткостью суппорта, жесткостью передней и задней бабок. Общая деформация будет определяться усис = усуп + убаб; в свою очередь усуп = Ру ωсуп; уп.б. = Ру/2 ωп.б; уз.б. = Ру /2 ωз.б. Определяем деформацию передней и задней бабок убаб = ½(Ру/2 ωп.б + Ру/2 ωз.б ). Суммарная деформация определяется усист = Ру ωсуп + ¼ (Ру ωп.б + Ру ωз.б)= Ру ωсис; ωсис = ωсуп + ¼ (ωп.б + ωз.б); окончательно имеем  =  .Из анализа формулы определения жесткости видно, что жесткость зависит от радиальной составляющей Ру и деформации у. В процессе обработки точка приложения сила Ру постоянно изменяется, поэтому изменяется и величина деформации. Инструмент с течением времени подвергается износу, в связи с чем сила Ру также изменяется (рис. 104, а). Изменение величины Ру также может быть вызвано колебанием твердости обрабатываемого материала (рис. 104, б), колебанием припуска на обработку поверхности.
а) б) Рис. 104. Графики зависимости радиальной силы Ру: а – от износа инструмента; б – твердости обрабатываемого материала На основании изложенного ранее можно констатировать, что жесткость технологической системы является величиной переменной. Погрешности детали вследствие недостаточной жесткости. Под действием силы Ру возникает погрешность обработки детали ∆, которая равна ∆=2у. (35) В качестве параметра, характеризующего влияние жесткости на точность обработки, используется коэффициент уточнения  , который определяется отношением одноименных погрешностей заготовки ∆заг и обрабатываемой детали ∆дет . (36)Известна эмпирическая формула для определения жесткости оборудования  , (37)где  – постоянный коэффициент, характеризующий отношение   0.4…0.5;Ср – постоянный коэффициент, характеризующий условия обработки. Определяя из формулы (37) величину , получим  , (38)откуда видно, что жесткость влияет на точность прямо пропорционально: чем больше жесткость, тем выше точность обработки. Примеры погрешностей деталей от недостаточной жесткости технологической системы. На рис. 105 приведены примеры возникновения конусности (а), бочкообразности (б) и седлообразности (в).
а) б) в) Рис. 105. Примеры погрешностей деталей от недостаточной жесткости технологической системы: а – обработка в патроне; б – обработка в центрах: центры – жесткие, деталь – нежесткая; в – обработка в центрах: центры – нежесткие, деталь – жесткая На рис. 106. показано изменение растачиваемого отверстия в нежесткой втулке. а) б) в) г) Рис. 106. Деформации нежесткой втулки при установке в патроне: а – до обработки; б – в момент зажима; в – после обработки, деталь еще закреплена в патроне; г – после обработки, деталь раскреплена и снята Методы экспериментального определения жесткости станков До настоящего времени жесткость станков определяется эмпирическим путем. Выделяются два метода:
Сущность метода статического нагружения: узел нагружают статическими силами с помощью специальных динамометров (рис. 107). Деформация измеряется индикаторными приборами, нагрузка производится силами, аналогичными по своему направлению силам, действующим на данный узел при эксплуатации станка, однако в расчет вводятся только силы, нормальные к обрабатываемой поверхности. По результатам измерений строится график изменения жесткости станка в зависимости от силы нагружения (рис. 108).
Статическая жесткость позволяет контролировать качество новых станков и их узлов и выпускаемых из ремонта. Для расчетов точности данные статической жесткости недостаточны, они дают заниженные расчетные величины погрешностей, так как не учитывают толчки, вибрации и других конкретных условий работы станка. Производственный метод. Этот метод основан на использовании эмпирической зависимости (37)  . (39)Рис. 109. Обрабатываемая деталь Производится обточка ступенчатой заготовки за один рабочий ход (рис. 109), после обточки на обрабатываемой поверхности возникает уступ (∆дет), копирующий в уменьшенном виде погрешность заготовки. Определяются ∆заг и ∆дет ∆заг = D31 – D32; ∆дет = d1 – d2. По приведенной выше эмпирической зависимости и для заданных условий обработки ( , Ср) определяется жесткость станка. Статическая жесткость станков обычно в 1,2…1,4 раза больше, чем жесткость, определяемая производственным методом.Пути повышения жесткости технологической системы Жесткость технологической системы может быть повышена на разных стадиях существования станка. 1. Стадия конструкторской разработки. Создание жесткой конструкции оборудования: за счет улучшения конструкции подбором высокопрочных материалов, подбором размеров деталей с целью увеличения их сечений, а также за счет создания малых вылетов детали. Обеспечение жесткой конструкции приспособления. Правильный выбор посадок в соединениях деталей станка и приспособлений. 2.Стадия изготовления деталей. На стадии обеспечивается получение оптимальных величин шероховатости и волнистости соединяемых поверхностей, выбор рациональных схем установок при обработке с целью обеспечения минимальных вылетов детали, применение дополнительных опор, обеспечивающих минимальные величины погрешностей формы и расположения. 3. Стадия сборки станка. При сборке плотность соединения поверхностей должна быть вполне определенной, по данным некоторых исследований удельное давление в неподвижных соединениях с натягом после приложения нагрузки должно быть не менее 15 кг/см², а в соединениях подвижных − 1…2 кг/см². 4.Стадия эксплуатации. Выбор правильного режима эксплуатации станков. Работу на станке начинать после стабилизации условий его работы по температуре, качеству и состоянию смазки. Пример: средняя жесткость шпиндельной бабки круглошлифовального станка при нормальной температуре неработающего станка составляет 1540 кг/мм, через 30 мин разогрева на холостом ходу жесткость повышается до 2280 кг/мм, т. е. увеличивается на 44%. 3.6.8. Неточность настройки станка на размер В единичном производстве сам метод достижения точности порождает неточность обработки. В серийном, крупносерийном и массовом производстве при автоматическом методе достижения точности погрешности обработки зависят от неточности настройки инструмента. Величины погрешности настройки по результатам измерений обрабатываемых деталей  , (40)где  – погрешность настройки станка, ∆изм – погрешности измерения мерительного инструмента; ∆рег – погрешности, определяемые точностью устройства, применяемого для регулирования; К – коэффициент, учитывающий отклонение закона распределения погрешностей измерения и регулирования от нормального.При настройке по эталонам  , (41)где ∆этал – погрешность изготовления эталона,  уст.ин – погрешность установки инструмента.Разновидности способов настройки станка на размер. В различных условиях производства настройка на размер осуществляется по-разному. В мелкосерийном производстве настройка на размер производится по упорам или по нониусу, точность установки по нониусу зависит от его цены деления и составляет 0,05; 0,15;0,03 мм. Точность установки по упорам: по жесткому упору – 0,02 - 0,05 мм, по индикаторному упору – 0,01 - 0,02 мм. В серийном производстве настройка инструментального блока производится вне станка с помощью концевых мер, а установка его на станке осуществляется по эталону со щупом или без щупа. Точность установки по эталону и щупу – 0,015 - 0,045 мм, точность установки по эталону без щупа – 0,02 - 0,05 мм. В крупносерийном и массовом производстве используют три способа настройки станков:
Статическая настройка. Установка режущего инструмента по эталонам или по установам на неработающем станке. При статической настройке не обеспечивается высокой точности обработки. Настройка по пробным деталям с использованием рабочего калибра. Рабочий настраивает инструмент по обработанной ранее детали, проверка производится обработкой одной или нескольких деталей и, если размеры этих деталей находятся в пределах допусков, то настройка считается правильной. Недостаток – невозможность контролирования настроечного размера, настроечный размер получается расположенным у верхней границы поля допуска. Настройка по пробным деталям с помощью универсального мерительного инструмента. Производится установка режущих инструментов на настроечный размер Lн. Правильность этой установки проверяется обработкой некоторого количества пробных деталей (от двух до восьми). Назначение настроечного размера. В том случае, если преобладающими погрешностями являются случайные, то основным принципом назначения настроечного размера является совмещение центра рассеивания размеров и середины поля допуска (рис. 110). При этом систематические погрешности являются постоянными ∆сис=const. Рис. 110. График назначения настроечного размера Lн при ∆сис =const Настроенный размер определяется по формуле Lн=  . (42)Наиболее общим является случай, когда наряду со случайными погрешностями имеют место и значительные систематические погрешности, в основном, определяемые износом режущего инструмента (рис. 111). Если в этом случае настроечный размер будем назначать как в предыдущем варианте, то после незначительного износа инструмент потребуется перенастраивать (время t2), в то время как нижняя часть поля допуска остается неиспользованной (рис. 111), поэтому при значительном износе режущего инструмента (   const) настроечный размер назначают иначе. За основу принимают минимальный предельный размер поверхности  (рис. 111).Рис. 111. Назначение настроечного размера Lн при ≠const: t1 – время обработки партии деталей Для наружных цилиндрических поверхностей деталей типа вал Lн определяется по формуле Lн=Lmin+3σ+0,5εн. (43) 3.6.9. Определение суммарной погрешности при механической обработке Суммарная погрешность при механической обработке обусловливается действием всех ранее перечисленных первичных погрешностей и определяет величину технологического допуска на рассматриваемую поверхность. Методика расчета суммарной погрешности зависит от метода достижения точности (от типа производства) и метода расчета. При расчетно-аналитическом методе расчета и работе методом пробных рабочих ходов и замеров (в единичном производстве) суммарная погрешность определяется по формуле ∆=∆j+∆в+∆з+∆и+∆изм+∆т+∆н+∆ст, (44) где ∆j - погрешность из-за недостаточной жесткости технологической системы, ∆в – погрешность выверки, ∆з – погрешность закрепления, ∆и – погрешность от износа режущего инструмента, ∆изм – погрешность измерения, ∆т – погрешности из-за температурных деформаций, ∆н – погрешности, вызванные действием остаточных напряжений, ∆ст – погрешности из-за геометрических неточностей станка. При работе на настроенном станке при автоматическом методе достижения точности (для мелкосерийного производства) погрешность определяется по формуле ∆=∆j+εу+εн+∆и+∆изм+∆т+∆н+∆ст, (45) где εу – погрешность установки детали в приспособлении, εн – погрешность наладки на размер. Данная формула применяется в том случае, когда величина партии обрабатываемых деталей не велика. В серийном, крупносерийном и массовом производстве, когда партия обрабатываемых деталей относительно велика, расчет общей погрешности обработки производится с учетом практического рассеивания отдельных погрешностей. Как показывает практика, погрешности ∆j, εу, εн, ∆и, ∆изм подчиняются нормальному закону распределения; погрешности ∆т и ∆н − закону равной вероятности. Коэффициент, зависящий от закона распределения, называется коэффициентом относительного рассеивания Кi . Для нормального закона распределения погрешностей К1=1, для равновероятного – К2=1,73. Тогда суммарная погрешность обработки будет определяться как  . (46)При статистическом методе обработки суммарная погрешность определяется из оценки случайных и систематических погрешностей ∆=∆случ+∆сис, (47)  , (48)где εн – погрешность наладки и установки инструмента, ∆сис – погрешности вследствие износа режущего инструмента и станка. 3.6.10. Пути повышения точности обработки Для повышения точности обработки можно воздействовать на систематические и случайные погрешности, а также соблюдать этапность обработки. Рассмотрим воздействие через систематические погрешности. 1.Поднастройка режущего инструмента. Рис. 112. Повышение точности обработки путем поднастройки режущего инструмента Под влиянием переменных систематических погрешностей таких, как износ инструмента и нагрев элементов технологической системы, происходит смещение положения центра рассеивания детали из состояния I в II. Возникает опасность появления брака. Для того, чтобы брака не было, производят поднастройку станка, в результате которой восстанавливается первоначальное положение инструмента и детали (состояние III), т. е. инструмент перемещают на величину смещения центра рассеивания кривой, вызванную систематическими погрешностями (рис. 112). 2. Увеличение точности обработки можно достигнуть за счет уменьшения интенсивности износа режущего инструмента  , что определяется свойствами инструментального материала (рис. 113).Рис. 113. Повышение точности обработки за счет снижения интенсивности износа режущего инструмента(  2<1, Т2<Т1)3. Точность обработки может быть повышена путем сокращения периода работы станка между поднастройками (рис. 114). Рис. 114. Повышение точности обработки за счет сокращения периода работы станка между поднастройками (t1<t2, Т2<Т1) При данном способе повышения точности общий выпуск продукции уменьшается. С целью повышения точности и сохранения заданной производительности используется автоматизация контрольных измерений обрабатываемых деталей и автоматизация процесса наладки. Случайные погрешности можно уменьшить:
Случайные погрешности при обработке полностью устранить не предоставляется возможности, поэтому стараются их максимально уменьшить. Одним из простых способов уменьшения случайных погрешностей является непосредственное измерение размеров и твердости заготовок перед их обработкой с последующей сортировкой их на группы. При обработке каждой группы вносится необходимая поправка в размер статической настройки станка, учитывающая величину упругих отжатий технологической системы. Эта поправка может вноситься вручную или автоматически. Недостатком регулировки по данному способу является трудность осуществления малых перемещений узлов станка при его поднастройке. Другим способом повышения точности, основанном на принципе компенсаций упругих отжатий в технологической системе, является обеспечение постоянной величины отжатия. Постоянство величины отжатия системы при неизменных условиях резания (геометрии инструмента, скорости резания, СОЖ) обеспечивается за счет изменения подачи. Как известно, величина отжатия определяется силой резания, а последняя определяется в зависимости от глубины резания t и НВ по формуле  . (49)Из анализа приведенной формулы видно, что единственным параметром, который может компенсировать t и НВ является подача. Управление подачей можно осуществлять как вручную, так и автоматически. В общем случае можно уменьшить поле рассеивания обрабатываемой поверхности от трех до девяти раз. Недостатком данного способа является изменение шероховатости обрабатываемой поверхности. Данный способ противоречит нормативному подходу формирования обработки. Существенным путем увеличения точности обработки детали является соблюдение этапности обработки. 1. Соблюдение этапности обработки детали по ее основным поверхностям. Нарушение этапности способствует появлению непрогнозируемых погрешностей, приводящих к увеличению рассеивания размеров, погрешностей формы и погрешностей расположения. Соблюдение этапности при обработке одной поверхности предполагает строгое чередование этапов: Эоб; Эчр; Эпч; Эч; Эп; Эв; Эов, причем квалитетность переходов nкв не должна превышать их нормативных значений. Квалитетность технологического перехода определяется как разность квалитетов предшествующего и выполняемого переходов nкв=Ti-1-Ti . (50) |