Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Факторы, влияющие на точность обработки






В процесс обработки заготовки возникают отклонения от геометрической формы и размеров, заданных чертежами. Эти отклонения обязаны находиться в пределах допусков, определяющих наибольшие допустимые значения погрешностей. Суммарная (окончательная) погрешность складывается из целого ряда факторов, определяющих значения этих погрешностей. Рассмотрим основные из них.

ПОГРЕШНОСТЬ УСТАНОВКИ ЗАГОТОВКИ (Δ ε y)

Возникает при установке заготовки непосредственно на станке или в приспособлении и определяется как:

 

Δ ε y = Δ ε б2 + Δ ε з2 + Δ ε пр2, (корень квадратный)

 

где Δ ε б – погрешность базирования; Δ ε з – погрешность закрепления; Δ ε пр – погрешность положения заготовки в приспособлении.

Δ ε пр – возникает вследствие неточности изготовления станочного приспособления, не связана с процессом установки заготовки и поэтому часто учитывается в расчётах отдельно. Значения Δ ε пр определяют по справочникам.

Погрешность базирования Δ ε б – возникает в результате базирования заготовки по технологическим базам, несвязанным с измерительными базами. Численное значение определяют при помощи геометрических расчётов для конкретной схемы установки детали (приводится в справочной литературе).

 

Рис. 13. Погрешность закрепления тонкостенной оболочки

в трёхкулачковом патроне токарного станка

 

Погрешность закрепления Δ ε з – возникает в процессе закрепления заготовки в связи с колебаниями величины контактных деформаций стыка " заготовка–опора–приспособление" (рис. 13). Зависит от условий контакта, материала и твёрдости базовой поверхности заготовки (коэффициент С), силы, действующей на опору (Q); направления наибольшего смещения (α).

 

ПОГРЕШНОСТЬ, ВЫЗВАННАЯ НЕЖЁСТКОСТЬЮ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (Δ ОЗПИ)

Обрабатываемая заготовка, установленная на станке с приспособлениями и режущим инструментом, представляет собой замкнутую упругую систему (рис. 14).

На точность обработки влияют преимущественно те деформации, которые изменяют расстояние между режущей кромкой инструмента и обрабатываемой поверхностью, т.е. направленные нормально (перпендикулярно) к обрабатываемой поверхности (составляющая Py).

 

Рис. 14. Составляющие силы резания:

Рх – нормальная; Ру – радиальная; Рz – тангенциальная

 

Жёсткостью технологической системы ОЗПИ (оборудование, заготовка, приспособление, инструмент) называется отношение радиальной составляющей силы резания Py к смещению режущей кромки резца относительно обрабатываемой заготовки, отсчитываемое в направлении действия этой системы.

 

где J – жесткость, (н/м; кг/мм); Py – радиальная составляющая силы резания, (н; кг); y – смещение (мм).

Упругие свойства составляющего элемента технологической системы характеризуются податливостью, т.е. величиной обратной жёсткости (отношение перемещения к силе).

Жёсткость технологической системы – способность противостоять действию силы, вызывающий деформацию.

Податливость технологической системы – способность деформироваться под действием силы резания.

Жёсткость станков (нормальной точности) j = 2000…4000 кгс/мм, но есть станки с j до 10 000 кгс/мм.

Методы исследования жесткости:

а) статистический (нагружение узлов неработающего станка);

б) производственный (динамический).

Жёсткость элементов технологической системы статическим методом находится экспериментально. Для этого проводят статическое нагружение от нуля до некоторой наибольшей величины. Для каждого значения измеряется отжатие по нормали к обрабатываемой поверхности. Далее ведут ступенчатое разгружение при тех же значениях и фиксируют остаточное отжатие (рис. 16).

Рис. 16. Диаграмма " нагрузка–перемещение"

По данным при нагружении и разгрузке строят зависимости y = f (Py). Истинную жёсткость для каждого текущего момента можно найти по отношению приращения силы в данной точке кривой к приращению перемещения. В упрощённых технологических расчётах берётся средняя жёсткость (абсцисса точки А как среднее значение силы).

Повышение жесткости достигают:

1) улучшением конструкции станков и приспособлений;

2) затяжкой стыков;

3) подгонкой сопряжённых поверхностей;

4) уменьшением высоты вылета элементов технологической системы;

5) увеличением опорных поверхностей;

6) использованием дополнительных опор и другие приемы.

Все перечисленное увеличивает жёсткость, что, в свою очередь, повышает точность и производительность обработки. На практике важно не только увеличивать жёсткость отдельных элементов системы, но и выравнивать её по всем направлениям и в различных сечениях технологической системы. Необходимо учитывать не статический а динамический характер силы резания, так как она изменяется скачкообразно (по амплитуде колебаний) и точка её приложения в процессе обработки меняется. В технологических расчётах упругих отжатий значение силы резания умножают на динамический коэффициент. Его принимают при предварительной обработке K = 1, 2…1, 4; при чистовой K = 1, 0…1, 2, причём меньшие значения соответствуют безвибрционной механической обработке.

 

ПОГРЕШНОСТЬ ЗА СЧЁТ ИЗНОСА

РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА (Δ ин)

Различают три этапа износа режущего инструмента. Первый – непродолжительный – сопровождается повышенным износом, второй – (основной период) – характеризуется нормальным износом (участок прямолинеен), третий – период быстрого износа и разрушения.

Первый период характеризуется начальным износом (рис. 17) Uн, мкм. Второй – относительным (удельным) износом

где L – в метрах.

Рис. 17. Кривая износа

Для различных методов обработки эта формула видоизменяется, например:

– при протягивании деталей

 

 

где L – длина протягивания; h – количество деталей в партии;

– при строгании:

 

где l и B – длина и ширина обрабатываемой плоскости; S – подача на один двойной ход;

– при продольном точении:

где d, l – диаметр и длина обрабатываемой поверхности; S – подача на оборот.

 

 

1.8.4. ПОГРЕШНОСТЬ ЗА СЧЁТ НАСТРОЙКИ СТАНКА (Δ настр )

Величина погрешности, возникающая из-за необходимости периодической смены затупившегося инструмента, т.е. настройки и поднастройки. Зависит от методов настройки.

Таких методов два:

1. Установка режущего инструмента последовательным приближением к заданному размеру при обработке на станке пробных деталей.

2. Установка режущего инструмента по шаблону (эталону).

В расчетах принимают эту погрешность равной 2σ или 0, 1δ, где σ – среднеквадратичное отклонение; δ – допуск на размер.

 

ПОГРЕШНОСТЬ ЗА СЧЁТ ТЕПЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (Δ t)

Учёт тепловых деформаций важен. Нагреву и охлаждению подвержена вся система, т.е. станокинструмент–деталь. Тепловое состояние V различают как стационарное и нестационарное. Считают, если станок предварительно разогреют и обрабатывается небольшая заготовка, то тепловое состояние системы стационарно. Нестационарное появляется при запуске станка после длительной остановки. Влияние тепловых деформаций на точность растёт когда поглощение тепла заготовкой увеличивается, например, при обработке внутренней поверхности тонкостенной втулки. Общие тепловые деформации складываются из: а) тепловых деформаций станка, б) заготовок, в) инструмента:

а) нагрев деталей станков происходит от потерь на трение в механизмах, электроустановках, гидросистемах. Тепло может передаваться от внешней среды, например: перепад температур в корпусе передней бабки может составлять 50 °С;

б) при резании происходит передача тепла заготовке. Основная часть тепла уходит со стружкой, так при токарной обработке с большой скоростью резания со стружкой уходит свыше 90 % тепла. При принудительном

охлаждении заготовка практически не нагревается;

в) резец в целом также при активном охлаждении не перегревается, в то время как в некоторых случаях режущая кромка нагревается до 850 °С.

Величину погрешности можно определить, зная перепад температур, коэффициент линейного расширения и размеры детали.

П р и м е р: нельзя проводить чистовую обработку заготовки сразу после черновой, так как в результате обдирочной операции происходит значительный нагрев заготовки.

Меры снижения влияния Δ t:

1) предварительный прогрев станков на холостых оборотах;

2) использование СОЖ;

3) термостатирование цехов.

 

ПОГРЕШНОСТИ, ВЫЗВАННЫЕ ОСТАТОЧНЫМИ

НАПРЯЖЕНИЯМИ В МАТЕРИАЛЕ ЗАГОТОВОК (Δ ост)

Остаточные (собственные) напряжения – напряжения, существующие в заготовке или готовой детали при отсутствии внешних нагрузок. Остаточные напряжения полностью уравновешиваются и внешне не проявляются. Однако, при нарушении значительного равновесия, вызываемого сжатием материала при механической обработке, химическим или термическим воздействием, – деталь начинает деформироваться с целью восстановления стабильности внутренних напряжений. Остаточные напряжения делятся на две группы: конструктивные и технологические.

Конструктивные – возникают в деталях в процессе их эксплуатации в результате взаимодействия конструктивных элементов изделия.

Технологические – возникают на стадии изготовления детали в результате:

а) неоднородного (неравномерного) нагрева или охлаждения;

б) фазовых, структурных превращений металле;

в) диффузионных процессов в металле;

г) пластических деформаций (наклёп).

Технологические остаточные напряжения в зависимости от способа изготовления делятся на:

а) литейные;

б) сварочные;

в) термические;

г) ковочные;

д) от наклепа;

е) от холодной правки и т.д.

С целью уменьшения погрешностей, связанных с остаточным напряжением, применяют специальные методы, например: термические обработки (отжиг, нормализация и т.д.); механические обработки (вибрации, обкатка и т.д.)

ПОГРЕШНОСТЬ ОТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ НЕТОЧНОСТЕЙ СТАНКА (Δ ст)

Следующая причина возникновения погрешностей механической обработки – геометрические неточности станка. Узлы станка вместе представляют собой единую технологическую систему. Одни узлы связаны с режущим инструментом, другие – с обрабатываемой заготовкой. Погрешности взаимного положения узлов станка оказывают влияние на форму и расположение поверхностей обработки, но не влияют на размер детали.

Причиной может служить неточность сборки станка, неправильная обработка основных деталей станка, неточность его установки, неправильное крепление на фундаменте, например: биение переднего центра (эксцентричность относительно оси вращения шпинделя при обтачивании за два установа) – " двухосность детали" (рис. 19).

 

Рис. 19. Двуостность детали

Геометрические погрешности станка могут быть следствием старения, т.е. износа станка. Эти погрешности регламентированы нормами точности, указанными в соответствующих ГОСТ. Точность станка и точность обработки взаимосвязаны и первая влияет на вторую. Но надо уточнить, что возможности станка выше, т.е. нормы точности обработки всегда ниже норм точности соответствующих станков.

В этих нормах ГОСТ даются методы проверки точности, осуществляемые в ненагруженном состоянии при неподвижном положении узлов или медленном их перемещении вручную. Погрешности, указанные в ГОСТ соответствуют новым станкам, после ремонта нормы точности принимают ниже.

Величина рассматриваемых погрешностей связана с точностью станков, которые по точности делятся на 5классов:

1) нормальной

2) высокой

3) особовысокой

4) сверхточной

5) прецизионные

точность увеличивается

 

РАСЧЁТ СУММАРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ОБРАБОТКИ (Δ Σ )

Посторонние погрешности складываются алгебраически → Σ Δ пост.

Погрешности случайные Δ сл и функциональные Δ f складываются по правилу квадратного корня:

 

 

где K – коэффициент относительного рассеивания; K =1, 2 – нормальный закон распределения; K = 1, 22 – закон Симпсона; K = 1, 14 – закон Максвелла.

Суммарная погрешность определяется:






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.