АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЗАГОТОВКИ

Погрешности механической обработки

Анализ точности механической обработки заготовки на отдельных операциях в объеме курсового проекта должен включать в себя: 1) выявление комплекса составляющих погрешностей обработки на настроенных станках; 2) расчет или определение их величин по закономерностям, установленным путем теоретических и экспериментальных исследований; 3) выбор метода настройки станка на конкретную технологическую операцию (или переход) с расчетом настроечного размера; 4) выбор оптимальных условий выполнения операции, обеспечивающих заданную точность обработки при высокой производительности и надежности процесса.

Ввиду сложности расчета и определения отдельных составляющих суммарной погрешности обработки, а также отсутствия конкретных надежных данных по численным значениям некоторых расчетных параметров при использовании определенного станочного оборудования, в курсовом проекте рекомендуется производить анализ точности механической обработки на одну технологическую операцию, выполняемую на токарных, токарно-револьверных станках, токарных гидрокопировальных полуавтоматах или на других видах токарных станков. При выборе оборудования, режимов резания, материала режущей части и геометрии инструмента и других условий, необходимо, чтобы поле суммарной погрешности обработки было меньше производственного допуска , т.е. чтобы было справедливо неравенство

.

Приемочные границы, т.е. значения размеров, по которым производится приемочный контроль обработанных заготовок, могут устанавливаться совпадающими с предельными размерами (с границами поля допуска) или смещенными внутрь поля допуска, введением производственного допуска. При неизвестной точности технологического процесса смещение каждой из приемочной границ принимается равным половине допускаемой погрешности измерения . Тогда

,                                            (24)

где  – табличное значение допуска на обработку заготовки.

Значения  для различных интервалов размеров и квалитетов точности выбираются из справочников [19, 43]. Суммарное поле погрешностей , возникающих в процессе обработки группы из  заготовок на настроенном станке, складывается из суммарного поля рассеяния размеров , вызванного случайными погрешностями, и поля суммарной накопленной систематической погрешности обработки

.                                           (25)

Расчет отдельных составляющих суммарного

Поля рассеяния

Суммарное поле рассеяния размеров  обусловлено действием случайных факторов. Оно включает в себя несколько составляющих: поле мгновенного рассеяния , вызванное непостоянством условий обработки разных заготовок (в частности, различием в величинах припусков, шероховатости поверхности, непостоянством твердости материала заготовок); поле рассеяния, связанное с погрешностью настройки станка ; поле рассеяния, связанное с погрешностью установки заготовок на станке ; поле дополнительного рассеяния .

,

где  – коэффициент риска получения брака; , , ,  – коэффициенты относительного рассеяния случайных величин, зависящие от формы кривых распределения.

При технологических расчетах обычно принимают  (что соответствует возможности получения 0,27% брака) и одинаковые формы кривой распределения всех составляющих случайных погрешностей, т.е.

.

Тогда ,

где  в условиях массового и крупносерийного производства;  – в условиях серийного производства;  – для мелкосерийного производства.

Мгновенное рассеяние  появляется при обработке заготовок при одной неизменной настройке. Величина поля мгновенного рассеяния зависит от вида обработки. Внутри данного вида обработки значение  изменяется в зависимости от конструкции, типоразмера и состояния станка. Кроме того,  не остается постоянным в продолжении обработки партии заготовок, а изменяется в зависимости от износа режущего инструмента.

Мгновенное рассеяние определяется факторами, не зависящими от нагрузки (неравномерностью процесса резания, вызывающего колебание высоты неровностей поверхностей, зазором в подшипнике шпинделя) и факторами, оказывающими влияние на колебание величины радиальной силы резания (колебаниями припусков на обработку и твердости обрабатываемого материала).

Численное значение поля мгновенного рассеяния можно рассчитать по формулам, приведенным в литературе [15]. Для практических расчетов при анализе точности обработки в курсовом проектировании поле мгновенного рассеяния для токарных, токарно-револьверных станков и автоматов можно выбрать по статистическим данным, приведенным в табл. 22.

Таблица 22

Поле мгновенного рассеяния

Погрешность установки заготовок складывается из погрешности базирования с полем рассеяния , погрешности закрепления заготовки с полем рассеяния  и погрешности приспособления с полем рассеяния .

В общем случае поле рассеяния, связанное с погрешностью установки, определяется

.                                 (26)

Причиной возникновения погрешности установки является колебание положения измерительной базы заготовки.

Погрешность базирования  возникает вследствие несовпадения измерительной и технологической баз или вызывается особенностями формы опорных поверхностей заготовки и установочных элементов приспособления. Эту погрешность можно определить как разность предельных расстояний измерительной базы заготовки относительно установленного на размер инструмента. Погрешность базирования вычисляется исходя из геометрических соотношений и при определенных условиях может быть равна нулю. Формулы для расчета при различных условиях базирования приведены в литературе [17, 42, 45].

Погрешность закрепления  возникает в результате смещения обрабатываемых поверхностей заготовок от действия зажимной силы и определяется по таблицам (Прил. 9) [7]. В ряде случаев, особенно когда применяются пневматические, гидравлические, электромеханические и другие зажимные устройства, обеспечивающие постоянство усилий закрепления, эту погрешность можно исключить из расчетов.

Погрешность приспособления  является следствием неточности изготовления, сборки самого приспособления, износа его установочных элементов, а также погрешности установки приспособления на станке. Для различных приспособлений значения этих погрешностей изменяются в пределах 0,005-0,02 мм [23], и, суммируясь как случайные величины, образуют общую погрешность приспособления. Сюда относится также погрешность индексаций – поворота зажимных устройств при обработке заготовок на многопозиционных станках, которую для расчетов можно принять равной 0,05 мм.

В случае обработки партии заготовок при одной настройке станка или небольшом числе настроек при однократном применении одноместного приспособления (без смены позиций) погрешность приспособления вызывает систематическую погрешность обработки заготовки, которая может быть скомпенсирована при настройке станка. В этом случае в расчетах  можно не учитывать, т.е.

.

В курсовом проекте все составляющие погрешности установки заготовок должны быть рассчитаны или выбраны по таблицам с учетом вышеуказанных рекомендаций. В тех случаях, когда определение составляющих погрешности установки вызывает серьезные затруднения, связанные с громоздкими расчетами, по согласованию с преподавателем-консультантом, можно воспользоваться табличными значениями для , которые приводятся в литературе [42].

Погрешность настройки станка  – изменяется как случайная величина в результате влияния погрешности регулирования положения режущего инструмента и отдельных узлов станка относительно установленного инструмента и погрешности измерения пробных заготовок, по которым производится настройка станка.

Погрешность положения режущего инструмента на станке  определяется точностью используемых при настройке регулировочных средств (лимбов, индикаторов, упоров и др.). Величину  для резцов можно определить из справочника [42].

Погрешность измерения пробных заготовок , принимается равной предельной погрешности используемого измерительного инструмента.

Значения этих погрешностей для измерительных головок можно определить из справочника [43], для других средств измерения по таблицам [19].

Суммарная погрешность настройки в общем случае определяется выражением

.                                     (27)

При настройке станков по пробным заготовкам с помощью универсального измерительного инструмента на погрешность настройки оказывает дополнительное влияние величина смещения центра группирования групповых средних  [23].

В этом случае погрешность настройки определяется

.                              (28)

Поле дополнительного рассеяния  связано с возникновением дополнительной погрешности при обработке заготовок на токарных и токарно-револьверных станках. Эта погрешность возникает вследствие смены позиции резцедержателя или револьверной головки. Для токарных станков можно принимать  мм; для токарно-револьверных с горизонтальной осью вращения головки  мм; с вертикальной осью вращения головки  мм [15].