7. Настройка станков. Способы и погрешности настройки

1. Общие сведения о настройке и погрешностях настройки станков

Обработка деталей на предварительно настроенных станках приме­няется в условиях серийного и массового производства. Настройкой (наладкой) станка называют процесс установ­ки и закрепления режущих инструментов, приспособлений и устройств станка (упоров, установов, кулачков, сменных шестерён, перфолент и др.), определяющих взаимное расположение обрабатываемой заго­товки и инструментов, а также процесс установки режимов работы станка.

Периодическая смена затупившегося инструмента вызывает необходи­мость каждый раз настраивать станок на выполняемый размер заново. При узких технологических допусках приходится делать одну или неско­лько поднастроек за время стойкости инструмента путём регулировки положения его режущей кромки относительно баз заготовки в целях ком­пенсации размерного износа.

Задача настройки и поднастройки заключается в том, чтобы выполня­емые размеры всех деталей данной партии находились в пределах поля допуска. При каждой смене или при каждой регулировке режущего инст­румента невозможно обеспечить его установку так, чтобы он занимал совершенно одинаковое и постоянное положение на станке. Для каждой последующей партии обрабатываемых заготовок положение инструмента будет получаться отличным.

Расстояние между предельными положениями инструмента или поле рассеивания его положений называют погрешностью настройки станка, Эту величину, создающую дополнительную погрешность выдерживаемого размера при обработке нескольких партий деталей, обозначают .

В настоящее время пользуются двумя способами настройки станков:

1) по пробным деталям (динамический); 2) по эталонам (статический).

Величина зависит от метода настройки и представляет собой разность между максимальным и минимальным настроечными размерами. Величина погрешности настройки определяется квалификацией наладчи­ка, т.е. зависит от субъективного фактора, а также точностью и каче­ством изготовления применяемого измерительного инструмента и этало­нов. При динамической настройке погрешность дополнительно явля­ется функцией неточности расчёта, свойственной данному способу.

Рассмотрим оба метода подробнее.

2. Настройка станков по пробным деталям

Этот метод настройки станков распространён преимущественно в ус­ловиях единичного и мелкосерийного производства. Сущность способа за­ключается в том, что с помощью метода пробных ходов и промеров уста­навливают положение режущих инструментов и упоров станка, обеспечи­вающее получение заданных размеров детали. Последовательной обработ­кой нескольких пробных деталей, сопровождаемой необходимыми измере­ниями удаётся установить рабочие настроечные размеры, гарантирующие точность обработки деталей всей партии. Точность выполнения разме­ров (длин и диаметров), при этом способе настройки, а также располо­жение поверхностей (например, осей при расточке отверстий) зависит от тщательности установки инструментов и заготовки и определяется квалификацией и добросовестностью рабочего наладчика. На эти погреш­ности доминирующее влияние оказывает субъективный фактор - рабочий.

Погрешности формы связаны преимущественно с силовыми и температу­рными деформациями технологической системы, с размерным износом инс­трумента, с копированием погрешностей формы заготовок и их деформа­циями при закреплении. При обработке перечисленные и другие факторы нарушают кинематические связи относительных движений инструментов и заготовки. В случае образования погрешностей формы определяющим яв­ляется объективный фактор. Например, при обработке крупногабаритных валов гидротурбин и стационарных двигателей внутреннего сгорания по­грешность формы - конусность составляет до 60% поля допуска на диа­метр.

При динамической настройке станков - настройке по пробным ходам и промером с использованием универсальных измерительных средств или калибров - на расчётный настроечный размер устанавливают допуск . Одновременно самим настроечным размером учитывается, в ос­новном, влияние на точность обработки всех перечисленных выше факто­ров, т.е. силовых и температурных деформаций системы, износа инстру­мента и пр.

Для настройки станка без учета переменных систематических погреш­ностей в качестве настроечного принимают средний между предельными размерами (по чертежу) или, в целях увеличения продолжительности ра­боты станка без подналадки, близкий к наименьшему при обработке ва­лов и наибольшему при обработке отверстий (рис. 75):

,

где и - предельные размеры по чертежу. Знак перед допуском на настроечный размер зависит от обрабатываемого объекта. При растачи­вании отверстий проставляют "+", а при обтачивании валов – " – " .

Для настройки станка с учётом пере­менных систематических погрешностей в расчётную формулу вводят поправки (во­прос излагается в специальной литературе).

Величина настройки погрешности зависит от квалификации настройщика, возможности регулировки станка: цены деления по лимбу, качества сборки соединений ходовой винт – гайка, наличия люфтов, величины перемещаемых масс (инертности системы), например, каретки стола и других, точности измерительных инструментов и пр. Во всех случаях она не должна превышать допуска на настройку, т.е. должно выполняться .

О точности динамической настройки судят по результатам измерения обработанных (пробных) деталей. Обычно среднее арифметическое полученных размеров принимают за центр группирования размеров партии деталей, обрабатываемых при данной настройке. При разности между из­меренным и расчетным значениями настроечных размеров, пре­вышающей допуск на настроечный размер , выполняют поднастройку станка (корректируют или регулируют положение инструментов).

Погрешности измерения пробных заготовок и погрешности регулирования положения инструмента приводят к тому, что центр группирования кривой распределения для каждой партии заготовок смещается относительно настроечного размера. С учетом того, что зна­чения и обусловлены влиянием случайных погрешностей, величину погрешности настройки рассчитывают по правилу квадратного корня. При точении

,

где К – коэффициент, учитывающий отклонение закона распределения погрешностей измерения и регулирования от нормального закона, .

Расчёт центра группирования размеров по данным небольшой выборки (обычно n = 5…10 обработанных деталей) ненадёжен.

Если учесть, что определение величины необходимого смещения инс­трумента связано с погрешностью самого метода её расчёта, то погре­шность настойки возрастает до

.

Здесь - погрешность метода расчета смещения инструмента. Вели­чина этой погрешности определяется погрешностью вычисления среднего арифметического размера для пробных деталей. Как известно, эта по­грешность

,

где - среднее квадратическое отклонение, характеризующее точ­ность данного метода обработки. Если неизвестно, то приближённо принимают

,

где Т_d – допуск на выдерживаемый размер с учётом значений име­ем:

при n = 5 деталей ;

при n =10 – .

С ростом n погрешность вычисления среднего арифметического для пробных деталей уменьшается, а точность настройки станка (точность определения ) соответственно возрастает.

Разновидностью этого способа является способ настройки станков с применением жестких предельных и нормальных калибров. С помощью калибров также удаётся установить центр группирования , т.е. необходимый настроечный размер. Последний способ настройки более сло­жен и оказывается эффективным при большом количестве проверяемых деталей.