- •Киров 2005
- •Введение
- •Тема 1. Применение законов распределения случайных величин
- •1.1 Типовые законы рассеивания размеров
- •1.2 Задачи
- •Тема 2. Точность обработки. Первичные погрешности, связанные с этапом установки заготовки
- •2.1 Основные понятия и определения
- •2.1.1 Базы и базирование
- •2.1.2 Типовые схемы базирования
- •2.1.3 Погрешность установки и ее составляющие. Погрешность базирования
- •2.2 Условные обозначения установочно-зажимных устройств
- •2.3 Примеры базирования некоторых деталей
- •Тема 3. Точность обработки. Первичные погрешности, связанные с непосредственной обработкой заготовок и погрешностью настройки
- •3.1 Рассеивание размеров, связанное с методом обработки
- •3.1.1. Факторы, влияющие на рассеивание размеров, связанное с методом обработки
- •3.1.2. Поле рассеивания размеров, вызванное непостоянством упругих перемещений в технологической системе
- •3.1.3. Поле рассеивания размеров, вызванное износом режущего инструмента
- •3.1.4. Поле рассеивания размеров, вызванное геометрической неточностью станка
- •3.1.5 Поле рассеивания размеров, вызванное тепловыми деформациями в технологической системе
- •3.2. Погрешность настройки
- •3.3 Задачи
- •Тема 4. Точность обработки. Суммарная погрешность механической обработки
- •4.1 Расчет суммарной погрешности механической обработки
- •4.2 Особенности расчетов точности на станках с ЧПУ
- •4.3 Задачи
39
3.1.5 Поле рассеивания размеров, вызванное тепловыми деформациями в технологической системе
Поле рассеивания размеров в этом случае обусловлено погрешностью, связанной с непостоянством теплового режима обработки.
Как правило, расчет тепловых деформаций трудоемок и в большинстве случаев из-за неполной определенности в начальных условиях не дает требуемой точности. Поэтому погрешности, вызванные тепловыми деформациями, при технологических расчетах производятся укрупненно по формуле
wтепл = Dтепл = k × (D упр + Dизн + Dст ) , |
(3.12) |
где k - коэффициент, учитывающий характер обработки; для лезвийной обработки k = 0,1 - 0,15 (меньшие значения – для прерывистой обработки, большие – для непрерывной обработки), для абразивной обработки k = 0,3 - 0,4.
3.2. Погрешность настройки |
|
|
|
|
Погрешность настройки станкаDн |
на размер изменяется как случайная |
|||
величина под влиянием трех составляющих погрешностей: |
|
|||
1) погрешности |
смещения |
центра |
группирования |
относител |
настроечного размера Dсм = wсм;
2) погрешности регулирования положения режущего инструмента на станке
Dрег = wрег; |
|
|
|
|
|
|
|
3) погрешности измерения пробных деталей, по которым производится |
|
||||||
настройка Dизм = wизм. |
|
|
|
|
|
|
|
Погрешность смещения центра группирования относительно настроечного |
|
||||||
размера подсчитывается по формуле |
|
|
|
|
|||
|
w |
см |
= wм |
|
, |
(3.13) |
|
|
m |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
где wм - поле мгновенного рассеивания размеров; |
|
|
|||||
m - количество пробных деталей (обычно m = 2 - 8 ). |
|
|
|||||
Погрешность |
регулирования |
|
положения |
режущего |
инстр |
относительно базовых поверхностей станка определяется методом настройки и точностью используемых регулировочных средств(лимбы, индикаторы, миниметры, упоры и т.п.). Значения погрешности регулирования приводятся в справочной литературе /4, 5, 6/. При упрощенных расчетах точности обработки величина может приниматься равной цене деления регулировочного устройства или предельной погрешности измерительного инструмента, с помощью которого производится регулировка положения режущего инструмента.
40
Погрешность измерения пробных деталей принимается равной предельной погрешности используемого измерительного прибора. Она не должна превышать 20% от поля допуска контролируемого размера.
Суммарная погрешность настройки будет определяться выражением
wн = Dн = 1,2 D2см + D2рег + D2изм . |
(3.14) |
3.3 Задачи
Задача 3.1
Определить пределы рассеивания диаметральных размеров партии стальных шайб, обтачиваемых за один проход на предварительно настроенном станке с минимальным припуском на диаметр5 мм; допуск на диаметр заготовки2 мм; заготовки шайб закрепляют на консольной оправке. Податливость узла
«шпиндель - оправка – заготовка» Wзаг = 200 мкм/кН, узла «резец - резец» Wр.с
= 125 мкм/кН. Коэффициенты Cmax = 0,30, Cmin = 0,20.
Примечание: коэффициенты Cmax и Cmin позволяют оценить колебание силы резания при точении. Силу резания (в килоньютонах) оценить по формуле
P = C ×t 0,9 .
Задача 3.2
Определить погрешность обработки, вызванную упругими перемещениями элементов технологической системы под действием радиальной составляющей силы резания при однопроходной токарной обработке партии валов(диаметр
заготовок d = 30-0,52) длиной l = 300 мм твердосплавным резцом при установке в
центрах. Податливости шпиндельного узла и задней |
бабки относительн |
||
инструмента, закрепленного |
в |
резцедержателе, составляют |
соответственно |
Wшп = 36 мкм/кН и Wзб = 50 мкм/кН. Силу резания (в килоньютонах) оценить по формуле P = C ×t 0,9 . Коэффициент C = 0,250.
Задача 3.3
Определить погрешность размера, вызванную размерным износом при строгании плоскости длинойL = 1200 мм и ширинойB = 600 мм с подачей 0,5 мм/дв.ход. Обрабатываемый материал - серый чугун, материал режущей части резца - ВК3. Удельный износ u0 принять 6 мкм/км.
|
|
|
|
41 |
|
|
|
|
Задача 3.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить |
вид |
и |
величину |
погрешности, возникающей |
вследствие |
|||
размерного |
износа |
инструмента |
при |
чистовом |
точении |
цилиндричес |
||
поверхности (рисунок 3.1) диаметром D = 300 мм длиной L = 600 мм с подачей S |
||||||||
= 0,05 мм/об. Обрабатываемый |
материал – сталь 30ХГСА, материал |
режущей |
||||||
части инструмента – Т30К4 (относительный износ инструмента u0 = 5 мкм/км). |
||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
d |
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
погрешность формы |
|
|
Решение. |
|
|
|
Рисунок 3.1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Размерный |
|
|
износ |
инструмента |
при |
|
точении |
дл |
|||||||
цилиндрической |
наружной |
|
поверхности |
|
вызывает |
увеличение |
диаме |
||||||||
обработанной поверхности от сечения, соответствующего началу обработки, к |
|
||||||||||||||
сечению, |
соответствующему |
окончанию |
обработки. Таким |
образом, вид |
|
||||||||||
погрешности – |
конусообразность. |
|
Это |
систематическая |
погрешность, которая |
|
|||||||||
возникает при обработке любой детали партии. Погрешность, связанная с |
|
||||||||||||||
конусообразностью, рассчитывается на диаметр как величина2Δк. Поскольку |
|
||||||||||||||
причиной |
возникновения |
|
этой |
|
погрешности |
формы |
является |
, износможно |
|
||||||
записать, |
что 2Δк = 2 и, |
где |
|
и – величина |
размерного износа. |
Величину |
|
||||||||
размерного износа можно рассчитать по формуле (3.8), тогда |
|
|
|
|
|||||||||||
Dк = Dи = u0 Lрез = u0 |
|
pDL |
и Dк |
= Dи |
= 5 |
p300 × 600 |
» 57 мкм . |
|
|||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
106 S |
|
|
106 ×0.05 |
|
|
|
||||||
Получающаяся систематическая погрешность |
сист =2 к =2×57=114 мкм. |
|
Задача 3.5
Для условий задачи 3.4 определить, по какому квалитету точности возможна надежная обработка, если влияние случайных факторов можно учесть через величину генерального среднего квадратического отклонения s=0,012 мм.
Решение. В указанном случае действует и систематическая, случайная погрешность. Поэтому общая погрешность обработки, в соответствии с правилом
суммирования систематических и случайных погрешностей определится как S
= 6s + сист = 6×0,012 + 0,014= 0,186 мм, что соответствует 10-му квалитету точности (ТIT10=210 мкм).
42
Однако для надежной обработки без брака должно выполняться условие
(1.8), принимающее вид 1,2 S £T, тогда 1,2×0,186=0,224 мм £ 0,320 мм, что соответствует 11-му квалитету точности.
Задача 3.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить |
погрешность, вызванную |
геометрической |
неточностью |
||||||
токарного станка при подрезке торца (рисунок 3.2), если диаметр обрабатываемой |
|
||||||||
поверхности |
300 |
мм, а |
паспортное |
значение |
погрешности, связанной |
с |
|||
отклонением |
от |
перпендикулярности |
|
направляющих |
поперечной |
карет |
суппорта относительно оси шпинделя станка, 0,02 мм на 100 мм длины (Сн=0,02
мм, lн=100 мм).
3 вогнутость
направляющие
Рисунок 3.2
Решение. Указанная в задании геометрическая неточность станка вызывает формирование вогнутости (по нормам точности токарных станков допустима только вогнутость!) на обработанной торцевой поверхности.
По формуле (3.11) Dст= Сн L/lн., где L=D/2, поэтому
Dст= 0,03×300/(2×100)= 0,03 мм.