11. Причины, вызывающие погрешности формы и взаимного расположения поверхностей.
К основным причинам, вызывающим эти погрешности, относятся:
1) деформации упругой системы СПИД
2) неточность станка и профильного инструмента
3) упругие деформации заготовки
4) действие внутренних напряжений
5) колебания и вибрации, действующие в системе СПИД.
1. Здесь деформации влияют на точность размеров и на точность формы => это приводит к погрешностям геометрической формы в поперечном и продольном сечениях.
а) погр. формы в поперечном сечении.
ЕЕ вызывает радиальное биение самой заготовки или ее эксцентричного положения отн-но оси шпинделя. Рассм. случай, когда причина – неточная зацентровка заготовки(ось центровых отверстий и ось вращения шпинделя смещены на величину эксцентриситета).
Рис.1
Δзаг = tmax – tmin – погрешность заготовки; t- глубина резания.
Погрешности исх. заг-ки будут копироваться на деталь с некоторым уточнением, которое хар-ся коэф-том β
Β= Δзаг/Δдет за один проход. Погрешность детали – Δдет.
За несколько проходов: β=β1*β2… βi.
б) погр. формы в продольном сечении. В зависимости от способа закрепления ( в патроне, консольно, в центрах) упругие деформации СПИд по-разному вл. На погр. : бочкообразность, седлообразность, конусообразность.
Консольное закрепление. Рис.2.
Величина упругих отжатий:
Y1=Py*L1^3/3*E*I
Y2=Py*L2^3/3*E*I
Py- нормальная составляющая; Е – модуль упругости обрабатываемого материала; I- момент инерции поперечного сечения.
Жесткость: γ1=Py/Y=3*E*I/L1^3
Γ2=Py/Y=3*E*I/L2^3
L2<L1=>γ2>γ1
Т. о. за счет изменения жесткости по длине формируется конусообразность.
При закреплении в центрах погр. зависит от соотнош-я жесткости станка и жесткости заготовки. Если жесткости станка значительно превышает жесткости заготовки– получаем бочкообразность. Рис.3.
В сечениях 1:1 и 3:3 упругие отжатия заготовки = упругим отжатиям станка:
Y=Yст+Yзаг
В сечении 2:2 система СПИД менее жесткая. Следовательно: γ2=Py*L^3/48*E*I
Если жесткость заготовки больше жесткости станка. Заготовки короткие и значительные по диаметру.Рис.4.
Y1,3=Yст+Yзаг=Yст
Y2=Yст+Yзаг=Yст/2
2. а) Неточность станка. Все станки по геометрической точности разделяются на 5 групп. Наиболее грубая – группа нормальной точности. Различные погрешности станка приводят к различным погрешностям формы обрабатываемых деталей. Если у токарных станков ось центров не параллельна направляющим суппортам, то погрешность– конусообразность. Рис.5.
Износ станков приводит к увеличению систематических погрешностей
б) Неточность профильного инструмента (резцы, круги, протяжки) влияет
на точность формы и размеров инструмента. Точность профильного
инструмента должна быть на1-2 квалитета выше точности детали.
3. В процессе закрепления заготовки с помощью универсальных зажимных устройств (тисочки, 3-4кулачковые патроны) деформации возникают по всей длине заготовки или в месте приложения усилия. Рассм. обработку кольца при его закреплении в 3-4кулачковом патроне по наружному диаметру. Рис.6. Необходимо расточить внутреннее отверстие в данном кольце.
При закреплении заготовки в 3-хкулачковом патроне (рис.2) она деформируется за
счет местных деформаций и форма наружной поверхности искажается. При
распределении форма наружного кольца восстанавливается, но внутреннего
– искажается. Поэтому надо, чтобы усилие зажима распределялось равномерно
по всей наружной поверхности.
4. В процессе получения заготовок, при их мех-кой и термической обработке, при нанесении электролитических покрытий без приложения внутренних нагрузок в металле возникает внутреннее напряжение. До некоторых пор они уравновешены. При удалении слоя материала происходит перераспределение этих напряжений, что приводит к деформации. Сущ-т след. источники возникновения внутр. напряж-й:
Литейные напряжения возн. из-за неравномерного нагрева и остывания различных по сечению участков отлива. Ковочные возникают по тем же причинам. Термические – по тем же причинам и из-за структурных изменений металла. Они настолько велики, что могут приводить к образованию трещин. Сварочные из-за неравномерного нагрева и остывания на участках, близких к сварочному шву (они обладают более низкой температурой). Это приводит к погрешностям взаимного расположения поверхностей деталей или сборочных единиц.Напряжение, связанное с наклепом металла при его холодной обработке давлением: при прокатке, волочении, накатывании, поверхностно упрочняющей обработке происх. Наклеп (деформационное упрочнение) поверхн-го слоя. Возникают напряжения сжатия, которые благоприятно влияют на детали. Плохое влияние внутренних напряжений можно устранить 2 способами: 1) построение технологического процесса, уменьшающего возникновение таких напряжений (на практике это почти не осуществимо); 2) снятие внутренних напряжений (естественное и искусственное старение деталей и сборочных единиц). При естественном старении отливок их выдерживают в течение года и более на открытом воздухе. При длительном их вылеживании внутр. напряж6ения в низ значительно ослабевают. Это способ применим дя крупногабаритных деталей. Искусственное старение основано на применении термической обработки: а) полный нормальный отжиг(при литье, ковке, штамповке, сварке); б) низкий отжиг(отпуск)– после грубой механической обработки; в) искусственное старение (стабилизация структуры металла точных деталей после закалки). Схема построения тех. процесса обработки точных деталей: обдирочная (черновая) обработка– нужный отжиг (отпуск) – финишная (чистовая) – обработка.
- Оценка точности механической обработки партии заготовок.
Виды погрешностей, возникающих при механической обработке партии заготовок.
При исследовании точности обработки партии заготовок используются положения теории вероятности и математической статистики. В соответствии с этой теорией все погрешности, возникающие при изготовлении заготовок деталей и их сборке, разделяются на 3 вида:
- систематические постоянные
- систематические закономерно изменяющиеся
- случайные.
К систематическим постоянным относят погрешности, которые не изменяются при обработке всех деталей в партии или нескольких партий деталей и возникают в результате постоянно действующих факторов.
Например, неперпендикулярность оси отверстия плоскости основания из-за неперпендикулярности оси шпинделя плоскости станка; разбивка отверстий из-за радиального биения шпинделя.
Следует отметить, что этот вид погрешностей легко выявляется при обработке пробных заготовок, а также уменьшится соответствующими регулировками.
Систематические закономерно изменяющиеся погрешности могут влиять на точность обработки непрерывно или периодически. Примерами таких погрешностей могут служить износ режущего инструмента, температура деформации в системе СПИД и пр.
В этом случае на основе результатов исследований устанавливается закон действия этих погрешностей на точность обработки и применяются соответствующие меры по их уменьшению или исключению (своевременная подналадка станка).\
Случайная погрешность – такая погрешность, которая для разных заготовок в партии имеет различные значения, причем ее появление не подчиняется никакой однозначной зависимости. Дело в том, что возникают случайные погрешности в результате действия большого числа несвязанных между собой факторов. Пример: колебание твердостей обрабатываемого материала; колебание величины снимаемого припуска; возникновение колебаний и вибраций в системе СПИД.
В результате действия случайных погрешностей происходит рассеяние размеров заготовок в партии при обработке их при неизменных условиях.
13. Методы оценки точности механической обработки партии заготовок.
2 метода:
1) метод периодического построения кривых распределения действительных размеров партии обработанных заготовок;
2) метод построения точечных диаграмм.
В 1 методе по результатам измерений выборки обработанных заготовок периодически строятся кривые распределения их действительных размеров. Анализируется форма кривой , ее положение отн-но предельных размеров. Обработка бывает: обдирочная, получистовая, чистовая, финишная. От 1 к последней точность обработки возрастает.Рис.1.σ1>σ2>σ3>σ4. Периодическое построение кривых
распределения в процессе серийного или массового производства
еще при отсутствии брака может выявить тенденцию изменения
размеров обраб-х деталей отн-но настроечного размера и предельных размеров. Условие обработки партии заготовок без брака, дейст. размеры которых подчин-ся норм. закону распределения: 6σ<IT. Рис.2. Lн – настроечный размер , совпадающий
с центром группирования кривой распределения. В данном случае кривая
распределения σ1 для партии заготовок сместилась внутри поля допуска
при обработке второй партии заготовок σ2. σ1=σ2, т. е. произошло
смещение центра группирования внутри поля допуска. На точность обработки влияют систематические погрешности. Для исключения брака надо, чтобы центр группирования кривой распределения дейст-ных размеров в партии заготовок отстоял от предельных размеров не расстоянии не менее 3σ. Рис.3. Кривая распределения
стала более пологой. 6σ1<<IT.=> появление случайных погрешностей.
На практике на точность обработки партии заготовок оказ-т влияние
случайные и систематические погр-ти => происходит смещение центра
группирования и изменение формы. В данном способе – недостаток: не учтена последовательность обработки деталей. Этого недостатка нет в методе построения точечных диаграмм (анализируется точность обработки в реальном масштабе времени).Рис.4. Вместо номеров деталей могут быть номера групп деталей.
Для установления влияния связи между случайными погрешностями
и вызывающими их появление факторами могут использоваться 2 метода:
- аналитический
- статистический.
Необходимо подчеркнуть, что аналитический расчет может быть выполнен при ярко выраженной связи между случайной погрешностью и вызывающими ее факторами. Однако аналитические методы расчета погрешностей весьма трудоемки и имеют существенные ограничения по количеству рассматриваемых факторов. Поэтому на практике для определения точности корректировки и контроля действующего технологического процесса механической обработки повсеместно применяетсястатистический метод. Его целесообразно использовать в условиях изготовления значительного числа одинаковых деталей (20-50 штук) при обеспечении точности автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках. Многочисленными исследованиями, а также практическим опытом установлено, что распределение действительных размеров заготовок, обработанных по методу автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках, подчиняется чаще всего закону нормального распределения или закону Гаусса.
14. Методы обеспеч-я задан точности при мех. обработке партии заготовок.
Осн. путями обеспеч-я точности обр-ки на сегодня явл.:
1) точностные расчеты и осущ-е на их базе первонач. настройки станков, обеспеч. миним-е систематич. погр-ти, кот. связаны с настройкой, а такжереализация наиб. периода работы станков без настройки.
2) расчеты режимов резания с учетом фактич-кой жест-ти системы СПИД, при кот. обеспеч-ся требуемое уточнение заготовок в проц. их обр-ки.
3) ручное или автомат. управ-ние проц. обр-ки и своеврем. точная поднастройка станков
15. Способы настройки станков и их характеристика.
Для выполнения технологич. операции необходимо произвести предварит. наладку или настройку станка.
Настройка – процесс подготовки технологич. оборуд-я и технол. останстки к выполн-ю конкрет. техн. операции.
В условиях единич. и мелкосер.произв-ва, когда требуемаяточность достиг-ся методом пробных ходов и промеров задачами, настр-ки станков явл.: установка приспос-ний и режущ. инстр-тов в полож-е, обеспеч. выгодное условие резания, высокую произв-ть обработки, стойкость режущ. инстр-та и треб. кач-во обраб-ой поверх-ти.
Для условий крупносер. и массового пр-ва, когда исп-ся метод автомат. получ-я размеров на предвар. настр. станках к выше указан. задачам настройки добав-ся еще: обеспеч-е точности взаим. располож-я инстр-та относительно обр-ой заготовки, обеспеч-щих обр-ку деталей с задан. точностью. Это довольно сложная задача, требующая при провед. настр-ки выполнения спец. расчетов.
В наст. время для настройки станков примен-ся след. осн. методы:
– статическая настройка станков
– настройка по пробным заготовкам с пом. рабочего калибра
– настройка по пробным заготовкам с пом. универсальных измерит-ных средств