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:
за счет повышения точности заготовок, т. е. уменьшения колебаний припусков на обработку;
уменьшения допуска на структурные изменения и на твердость поверхностей;
применения приспособлений с пневматическими и гидравлическими зажимами для стабилизации усилий зажима детали при обработке.
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)
Таблица 9