РОЗРАХУНКОВО-АНАЛІТИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ СУМАРНОЇ ПОХИБКИ ОБРОБКИ

Даний метод призначений для аналітичної оцінки сумарної похибки обробки.

При проектуванні технологічних процесів виготовлення деталей сумарна похибка обробки використовується для оцінки точності технологічних операцій або окремих технологічних переходів.

Найчастіше сумарна похибка обробки включає наступні складові: похибка установки заготовки (див. Параграф 3.3); похибка обробки, викликану пружними деформаціями технологічної системи від сили різання; похибка настройки технологічної системи на виконуваний розмір; похибка обробки, викликану розмірним зносом різального інструменту; похибка обробки, викликана температурними деформаціями технологічної системи; похибка обробки, викликану геометричними похибками верстата.

Як правило, перші п'ять складових сумарної похибки обробки є випадковими величинами, остання - систематичною похибкою. У цьому випадку ці похибки підсумовуються наступним чином:

(4.8)

Квадрати похибок множаться на три в зв'язку з тим, що їх значення розподілені, як правило, згідно із законом рівної ймовірності.

Для діаметральні розмірів значення , розраховані за формулою (4.8), слід збільшити в два рази.

Точність обробки забезпечується, якщо

де - допуск на виконуваний розмір, відхилення форми або розташування поверхонь і (або) осей заготовки.

Слід звернути увагу, що рівняння (4.8) не є універсальним, оскільки технологічні операції і переходи в кожному конкретному випадку мають свої особливості. При оцінці точності механічної обробки слід ретельно аналізувати всі фактори, що впливають на формування сумарної похибки обробки, і, якщо необхідно, видозмінювати ((юр- мулу (4.8) шляхом скорочення або додавання окремих складових.

Проведемо розрахунок сумарної похибки обробки на конкретних прикладах.

приклад 4.9

На токарному верстаті з ЧПУ обробляється партія заготовок типу "диск", які встановлюються в трикулачні патроні по внутрішній циліндричній поверхні (рис. 4.7). Найбільш точно в заготівлі обробляється зовнішня циліндрична поверхня 0100 016, при цьому радіальне биття даної поверхні щодо внутрішньої циліндричної поверхні не повинно бути більше 0,1 мм. Висота заготовки 40 мм, діаметр центрального отвору заготовки 50 мм. Верстат класу точності "І". Радіальне биття кінця шпинделя 0,01 мм. Жорсткість технологічної системи в місці установки заготовки jтс = 15 000 Н / мм. Радіальна складова сили різання при точінні зовнішньої циліндричної поверхні Ру = = 3000 Н. Зміна сили Ру через нерівномірність припуску на обробку в межах всієї партії заготовок становить 10%, в межах однієї заготовки - 5%. Допустимий розмірний знос різця при обробці партії заготовок становить (і] = 20 мкм. Налаштування верстата ведеться з використанням вбудованої системи контролю розмірів інструменту.

Чи можлива обробка в даних умовах зовнішньої циліндричної поверхні із заданою точністю щодо діаметральної розміру і радіального биття?

Оцінимо сумарну похибка обробки щодо діаметральної розміру.

Аналіз факторів, що впливають на точність виконання діаметрального розміру, показує, що сумарна похибка обробки буде залежати в основному від похибки, викликаної пружними деформаціями технологічної системи від сили різання, похибки , викликаної розмірним зносом різального інструменту, похибки настройки технологічної системи на виконуваний розмір, похибки позиціонування робочих органів верстата, погрітися пости , викликаної температурними деформаціями технологічної системи.

Тоді рівняння (4.8) стосовно до даної ситуації буде виглядати наступним чином:

Ескіз технологічного переходу

Мал. 4.7. Ескіз технологічного переходу

Розрахуємо окремі складові сумарної похибки обробки.

Довжина оброблюваної поверхні невелика (40 мм). Отже, жорсткість технологічної системи в межах оброблюваної поверхні можна вважати постійною і рівною 15 000 Н / мм. тоді

При зазначеної налаштування верстата з ЧПУ (див. Підпункті 4.2.7).

Похибка обробки Ді, викликана розмірним зносом різального інструменту, можна прийняти рівною допустимому розмірного зносу різця, тобто

Похибка Δπ позиціонування робочих органів верстата визначимо за формулою (4.7) і використовуючи табл. 4.1. Вважаючи, що переміщення по координатним осях ріжучого інструменту при обробці заготовки не перевищать 320 мм, отримаємо [.

Через недостатню вивченість формування похибки, викликаної температурними деформаціями технологічної системи, приймемо її рівною 15% від суми інших похибок обробки (див. Підпункті 4.2.4):

Розрахуємо сумарну похибка обробки щодо діаметральної розміру:

Так як , то точність діаметрального розміру буде забезпечена.

Оцінимо сумарну похибка обробки щодо радіального биття зовнішньої циліндричної поверхні щодо внутрішньої.

Радіальне биття є сумарним відхиленням форми і розташування поверхонь. Ця величина буде залежати від похибки установки заготовки, похибки , викликаної пружними деформаціями технологічної системи від сили різання, похибки від геометричних похибок верстата, похибки , викликаної температурними деформаціями технологічної системи. У цьому випадку формула (4.8) буде мати вигляд

Визначимо окремі складові сумарної похибки обробки.

При установці заготовки по чисто обробленої базі (отвору ) в патрон, що самоцентрує похибка установки в радіальному напрямку [17].

Внаслідок нерівномірності припуску, що знімається по колу заготовки буде змінюватися (в межах 5%) складова Ρν сили різання. тоді похибка

Радіальне биття кінця шпинделя буде систематичною похибкою від геометричної неточності верстата, тобто

Похибка, викликану температурними деформаціями технологічної системи, визначимо, як і в попередньому випадку.

Розрахуємо сумарну похибка обробки щодо радіального биття зовнішньої циліндричної поверхні щодо внутрішньої:

Отримане значення менше, ніж допуск на радіальне биття (0,1 мм). Тому можна зробити висновок про те, що на розглянутому технологічному переході може бути забезпечена необхідна точність обробки.

приклад 4.10

На круглошліфувальні верстати обробляється партія заготовок налов, які встановлюються в нерухомих центрах (рис. 4.8). У заготівлі шліфується з поздовжньою подачею протяжна ( ) зовнішня циліндрична поверхня, при цьому відхилення від циліндричної даної поверхні не повинно бути більше 0,012 мм. Прийнята наступна структура виконання технологічної операції: правка круга перед обробкою кожної заготовки; установка заготовки; підведення до оброблюваної поверхні шліфувального круга; попереднє шліфування; контроль розміру; остаточне шліфування; контроль розміру; відведення шліфувального круга; зняття заготовки. Жорсткість технологічної системи по довжині оброблюваної поверхні змінюється від 5000 до 4700 Н / мм. Радіальна складова сили різання при остаточному шліфуванні Ру = 150 Н. Відхилення від паралельності осі центрів заготовки відносно напрямних столу верстата 6 мкм на довжині 300 мм. Відхилення від обробленої на верстаті круглої поверхні - не більше 4 мкм. Чи можлива обробка в даних умовах зовнішньої циліндричної поверхні із заданою точністю щодо відхилення від циліндричної?

Ескіз установки заготовки в центрах круглошлифовального верстата

Мал. 4.8. Ескіз установки заготовки в центрах круглошлифовального верстата

Відхилення від циліндричної визначається спотворенням форми оброблюваної поверхні в поздовжньому і поперечному напрямках:

Значення (відхилення від круглості) задано як характеристика точності верстата. Величину слід розрахувати.

Аналізуючи цю технологічну операцію можна стверджувати, що величина буде залежати від похибки , викликаної пружними деформаціями технологічної системи, від сили різання при остаточному шліфуванні, похибки від температурних деформацій технологічної системи, і похибки , викликаної геометричними похибками верстата. Тоді рівняння (4.8) набуде вигляду

Визначимо окремі складові даної похибки обробки.

У нашому випадку довжина оброблюваної поверхні істотна і жорсткість технологічної системи змінюється від до

тоді

Відхилення від паралельності осі центрів заготовки відносно напрямних столу верстата формує похибка форми поверхні

Так як дана технологічна операція є фінішною, то приймемо похибка, викликану температурними деформаціями технологічної системи, що дорівнює 30% від суми інших похибок обробки:

Розрахуємо спотворення форми поверхні в поздовжньому напрямку

Тоді сумарна похибка обробки буде дорівнює

Отримане значення одно допуску відхилення від циліндричної (0,012 мм), тому необхідно підвищити точність обробки. Для зниження відхилення від циліндричної можна проводити виходжування оброблюваної поверхні в кінці циклу шліфування. В цьому випадку похибка істотно зменшується, прагне до нуля, а отже, буде менше.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >