Аналітичний метод прогнозування та розрахунку точності обробки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аналітичний метод прогнозування та розрахунку точності обробки

Аналітичний метод прогнозування та розрахунку точності обробки

За цим методом точність обробки оцінюється за аналітичними або емпіричними залежностями для суворо визначених умов виконання технологічного процесу.

Переваги цього методу - можливість оцінювання точності обробки у залежності від конкретних технологічних факторів.

Недоліки методу - обмежене застосування. Тобто тільки в тих випадках де встановлено відповідні залежності.

1 Похибки, що викликаються різними технологічними факторами та методи їх розрахунку

1.1 Похибки теоретичної схеми обробки

При обробці складних профілів фасонних деталей сама схема обробки припускає певні допущення і приблизні розв'язання кінематичних задач та спрощення конструкції різальних інструментів, що викликає появу систематичних похибок (звичайно систематичних похибок форми).

Наприклад 1: при нарізанні ЗК черв'ячними фрезами, теоретична схема уявляє собою кочення ЗК по прямолінійній рейці осьового перерізу черв'ячної фрези, ця схема свідомо порушується нахиленням канавки, що створює різальні леза фрези - це призводить до появи систематичної похибки евольвентного профілю зуба.

Наприклад 2: похибка евольвентного зуба в процесі стругання довбачем виникає в результаті створення переднього кута довбача при заточуванні.

Рис. 3.31 Нарізання зубів зубчастих коліс (ЗК) дисковими або кінцевими модульними фрезами методом копіювання (ділення).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.31 Схема утворення систематичної похибки при нарізанні зубів методом копіювання

Профіль западини ЗК залежить від числа зубів Z та модулю m при однаковому куті профілю, тобто теоретично потрібно мати різні фрези для ЗК з різним числом зубів, ми ж використовуємо комплект фрез для нарізання ЗК з певним діапазоном числа зубів. Наприклад, фреза №2 комплекту з 8 -ми фрез призначена для коліс з числом зубів від 55 до 134. Розрахунок профілю фрези ведеться по колесу з .Всі інші колеса групи будуть мати заздалегідь визначені похибки обробки.

Рис. 3.32 Обробка конічних поверхонь фасонними радіальними різцями.

Рис. 3.32 Схема утворення систематичної похибки при точінні конічної поверхні радіальними різцями

Теоретично різальні радіальні фасонні різці, у яких передній кут а кут нахилу різальні кромки , повинні мати криволінійну ріжучу кромку, що технологічно важко виконати. Тому при профілюванні таких різців для обробки конусів часто визначають тільки граничні точки ріжучої кромки (A B C ' D') і з'єднують їх прямими лініями. У цьому разі виникають похибки форми конічної поверхні.

Якщо усунути похибки профілю конічної поверхні деталі за рахунок кута нахилу ріжучої кромки А'' ВСD'', тоді виникають похибки форми на її циліндричних поверхнях.

1.2 Похибки, що виникають внаслідок неточності, зношування та деформації верстатів

Похибки виготовлення та складання верстатів обмежуються нормами державних стандартів, які визначають допуски і методи перевірки геометричної точності верстатів, тобто точності верстатів у ненавантаженому стані. Дані про точність верстатів наведено у паспортах на них.

Похибка геометричної неточності верстатів повністю або частково переноситься на оброблювані заготовки.

Похибка обробки виникає внаслідок відхилення фактичної траєкторії переміщення різального інструменту (РІ) відносно обробленої поверхні від траєкторії передбаченої кінематичною схемою при виготовленні.

Із зношенням верстата його геометрична точність зменшується.

Геометричні неточності верстата викликають сталу систематичну похибку форми і взаємного розташування поверхонь оброблюваних заготовок. Величина цих системних похибок піддається попередньому аналізу і підрахунку.

Розглянути приклади

1) Рис. 3.33а - непаралельність осі шпинделя напрямку руху у горизонтальній площині (отримуємо конічну поверхню).

- відхилення осі від паралельності по відношенню до напрямних (на довжині заготовки L)

2) Рис. 3.33б - теж саме у вертикальній площині (отримуємо гіперболоїд)

в - відхилення осі шпинделя від паралельності по відношенню до напрямних у вертикальній площині (на довжині заготовки L)

Рис.3.33 Похибки форми при обточуванні циліндричних заготовок

3) Рис. 3.34 - биття шпинделів токарних та шліфувальних верстатів (залежить від підшипників) викривлює форму обробленої заготовки у поперечному перерізі.

а) биття переднього центру. Отримуємо в перерізі циліндр (заготовка оберталась навколо правильно розміщеної і постійної осі шпинделя О-О), але слід центрової лінії зміщено на величину «е»;

кут нахилу вісі циліндра;

е - ексцентриситет переднього центра.

б) обточування за два установа, отримаємо заготовку

двоосну (кут перетинання осей - 2 ).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.34 Вплив биття переднього центра на точність обробки: а - похибка при обточуванні за одне встановлення; б- похибка при обточуванні з перевстановленням заготовки

4) Зношування напрямних призводить до зміни положення окремих вузлів верстата, що викликає додаткові похибки оброблених заготовок:

- нерівномірне зношування передніх і задніх напрямних - нахил супорта;

- зміщення вершини різця у горизонтальної площині - збільшується радіус оброблювальної заготовки;

- нерівномірне зношення напрямних по їх довжині - поява систематичної похибки форми оброблюваної заготовки.

5) Рис. 3.35 - відхилення від перпендикулярності шпинделя вертикально-фрезерного верстата до поверхні столу:

а) у повздовжньому напрямку - вогнутість поверхні - ,

, з

вид А з ОСС; ОС=СD=

тоді

б) у поперечному напрямку непаралельність оброблюваної поверхні до установчої (дорівнює лінійному відхиленню від перпендикулярності на ширині заготовки).

Рис. 3.35 Вплив відхилення від перпендикулярності шпинделя вертикально-фрезерного верстата на форму оброблюваної поверхні

6) Рис. 3.36а - відхилення від перпендикулярності осі обертання фрези пазам столу - збільшує ширину паза; (Рис. 3.36в).

Рис. 3.36б

б) відхилення від паралельності осі обертання фрези робочій поверхні столу - поворот паза (рис. 3.36г).

Рис. 3.36 Вплив геометрії похибок при фрезеруванні прямокутних пазів

При одночасній дії похибок і збільшення ширини паза в його верхній частині, враховуючи малі значення кутів і для практичних цілей можна визначити за спрощеною залежністю:

t - глибина паза; діаметр фрези.

7) Рис.3.37 - відхилення від перпендикулярності напрямних шпиндельної бабки відносно столу вертикально-свердлильного верстата - відхилення від перпендикулярності оброблюваного отвору відносно бази.



Рис.3.37 Вплив геометричної неточності вертикально-свердлильного верстата на точність розташування оброблюваного отвору

Сумарна похибка , викликана геометричними неточностями верстата, може бути визначена за [11, c. 53-70].

1.3 Похибка від розмірного зношування різального інструменту (РІ)

Розмірне зношування

Рис. 3.38а - вплив зношування РІ на геометричну форму заготовки;

Рис. 3.38б - вплив зношування РІ на розташування обробленої заготовки;



Рис. 3.38 Вплив спрацювання різального інструменту на точність обробки при точінні (а) та струганні (б)

Рис. 3.39 - зношування інструмента у залежності від шляху різання.

Рис. 3.39 Зношування різального інструменту

Для другої ділянки (рис. 3.39)

Відносне зношування звичайно приймають на 1000 м шляху різання і виражають в мкм/км.

Для спрощення приймають, що зношення відбувається за законом прямої лінії.

(3.57)

L - шлях різання, м.

Величина та - табл. 12.18; 12.19 - Бондаренко, а також [11, c73-74]; [11, табл. 28].

- для фрез

[11]- для твердосплавних фрез;

15…20 мкм (км - для швидкоріжучих фрез;

- довжина шляху різання при точінні;

- довжина шляху різання при торцевому фрезеруванні;

- довжина шляху різання при циліндричному фрезеруванні.

Шляхи скороченого впливу розмірного зношування на точність обробки

- забезпечення стабільної якості інструмента;

- доведення різальних кромок;

- стабілізація сил різання;

- скорочення вібрацій в ТС;

- застосування економічних режимів;

- своєчасна заміна і переточування інструмента;

- правильний вибір МОР;

- своєчасна компенсації розмірного зношування піднастроюванням ТС.

4. Похибки обробки, що пов'язані з установленням заготовок у пристроях розглянуто в п 2.6, див. також Рис. 3.40 та [11. с 40-44]; та [11. табл. 18] - похибки базування.

Рис.3.40 Схема деформації кільця при закріплення у трикулачковому патроні

1.5 Похибки від теплових деформацій технологічної системи

Зміни положення інструменту відносно оброблюваної заготовки, що виникають у процесі нагрівання або охолодження ТС, називається похибкою обробки від теплових деформаційних системи.

Джерела теплоти:

- робота пластичних деформацій різання;

- робота тертя в механізмах системи;

- електро та гідроприводи;

- зовнішні джерела тепла.

Тепловий режим ТС безперервно змінюється: процес різання - холостий хід - зупинка, тому змінюється і положення РІ відносно оброблювальної заготовки, що в свою чергу відбивається на її розмірах і формі - рис. 3.41.

Рис. 3.41 Теплові похибки при рівномірному (а) і нерівномірному (б) режимах роботи технологічної системи

Температурні деформації можуть вийти за межі 7-8 квалітетів.

Рис. 3.42 - теплові деформації різця. Нагрівається за 15 - 25 хв. до t° 800-1000° С.



Рис. 3.42 Вплив перерв роботи різця на його теплові деформації: 1 - охолодження різця; 2 - нагрівання різця при безперервній роботі; 3 - робота в умовах різання з перервами; Дlмаш - видовження різця за машинний час; Дlпер - зменшення довжини різця при охолодженні за час перерви

Видовження різця при сталій тепловій рівновазі можна визначити за емпіричною формулою.

Похибки, які викликаються деформаціями РІ, можна практично виключити, якщо в зону різання подавати велику кількість МОР.

Рис. 3.43 - теплові деформації верстатів протікають порівняно повільно (1 - 4 години), нагрівання - до 60°С. Найбільше значення теплові деформації верстатів мають у початковий період роботи, потім вони стабілізуються (наприклад, безцентрово-шліфувальний (БШ) - зміщення шліфувального круга - до 0,12мм; 7-й кв - т - 0,01 - 0,04 мм).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.43 Горизонтальне зміщення осі передньої бабки токарного верстата від його нагрівання при роботі в центрах

Значні деформації від теплової дії перетерплює заготовка (особливо, якщо вона тонкостінна, або обробка ведеться з одного боку).

При рівномірному нагріванні змінюються тільки розміри заготовки, при нерівномірному - змінюються і розміри і форма.

При зовнішній обробці в заготовку переходить до 10% теплоти, основна кількість виноситься стружкою. Під час обробки отворів до 50% теплоти залишається в заготовці. (Приклад, чавунна втулка Ш 20мм після сверління і охолодження розмір зменшився на 0,02мм).

Стрілу прогину плоских деталей типу плит можна визначити за формулою:

Зауваження

1. Похибку обробки, пов'язану з температурними деформаціями, звичайно визначити не вдається.

Для операцій з жорстокими допусками на обробку приблизно приймають

(3.58)

причому для обробки лезовим інструментом

(3.59)

При шліфуванні складає від 30 до 40% сумарної

2. Теплові деформації системи впливають на точність при роботі на налагоджених верстатах (метод автоматичного одержання розмірів). При роботі за промірами (метод пробних ходів) і з використанням засобів активного контролю теплові деформації компенсуються підналагодженням системи при обробці кожної заготовки.

Заходи по зменшенню температурах (t°-х) деформацій:

1) застосування МОР (5 ч 10) Nквт = л/хв.

2) збільшення при обробці металевим інструментом (більше тепла уходить в стружку);

3) шліфування деталей кругами великих діаметрів;

4) закріплення заготовки з можливою компенсації їх лінійних деформацій;

5) врахування t°- х деформацій при настроюванні (вписувати в поле допуску).

6. Похибки від пружних деформацій ТС

Поняття про жорсткість та податливість ТС

ТС (ВПІД) (рис. - 3.44) - уявляє собою систему, деформації якої в процесі обробки обумовлюють виникнення систематичних та випадкових похибок розмірів і геометричної форми оброблюваних заготовок. Разом з тим, ця система є замкненою динамічною системою, здатною до збудження і підтримання вібрацій, що породжують похибки форми оброблюваних поверхонь (некруглість, хвилястість) і збільшують їх шорсткість.

Рис. 3.44 Спрощені моделі токарної (а) і фрезерної (б) пружних технологічних систем

Рис. 3.45 - пружні відтискання ТС. Показати як утворюються Уз.б., Уінстр., Уп.б., Узаг.

у - деформації, відповідно: з. б. - задньої бабки; інстр. - інструмента; п. б. - передньої бабки; заг. - заготовки.

Рис. 3.45 Пружні відтискання технологічної системи

Для перерізу АА можна записати:

В наслідок того, що відтискання ТС (крім ) змінні по довжині оброблюваної заготовки, її діаметр, а отже, і форма виявляються змінними по довжині.

Пружні відтискання «Y» визначаються Ру та жорсткістю ТС.

Жорсткістю « j » ТС називається здатність цієї системи чинити опір дії деформуючих її сил.

(по Соколовському) (3.60)

ув - деформація верстата; упр - деформація пристрою.

Податливістю «» ТС називається здатність цієї системи пружно деформувати під дією зовнішніх сил.

(3.61)

Деформації ТС складаються не тільки із власних деформацій деталей - ланок цієї системи, а й з контактних деформацій Ук в місцях стикання з'єднуваних деталей внаслідок пружності стиків:



(зазори з'єдн. + деф.стику)

Рис. 3.46 - як виникають деформації в ТС:

а) - зазори; б) - зминання місцеве; в) деформація мікронерівностей (стики); г) власні деформації (розтяг; стискування; кручення і под - див.опір матеріалів)

(3.62)

Рис. 3.46 Спрощена схема виникнення деформації технологічної обробної системи (ТОС)

· Приклади визначення :

При обробці на токарних і токарно-револьверних верстатах деформаціями різця можна знехтувати, а податливість пристрою врахувати при визначенні податливості верстата, тоді:

(3.63)

а) податливість верстата при встановленні заготовки в центрах і передачі моменту поводковим патроном.

(3.64)

- довжина заг-ки;

- відстань від торця заг -ки до місця прикладання сили Ру (рис. 3.47)

Рис. 3.47 До визначення піддатливості верстата при встановленні заготовки в центрах

Прогин на відстані «» де прикладено Ру:

(3.65)

(3.66)

І= 0,05d- для суцільного валу.

Підставимо значення і в (3.63)

У середині вала, що обертається в центрах

(3.67)

(3.68)

б) податливість системи при консольному закріпленні оброблювальних заготовок в патроні токарного верстата або цанзі револьверного верстата:

(3.69)

(3.70)

відстань від кулачків патрона до місця прикладання сили різання, мм.

Похибка , яка виникає в результаті пружних деформацій ланок ТС під дією сил різання, може бути визначена за формулою:

(3.71)

(див. також - [11c 28 - 38]) [11-2, c 282]

· Вплив j і ТС на точність розмірів і форми оброблених заготовок

Розглянемо це на прикладі Рис. 3.48

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.48 Вплив пружних відтискань на розмір оброблюваної заготовки:

а - зміщення осі заготовки із-за відтискань верстата і заготовки;

б - зміщення вершини різця від центра заготовки у зв'язку з відтискання і прогинанням різця

- теоретичний радіус обробки заготовки (так настроюється ТС)

- фактичний радіус обробки заготовки



При цьому зменшується глибина різання:

Загальне збільшення діаметра буде:

Оскільки то

похибка технологічний точність верстат

(3.72)

Аналіз формули (3.72)

а) Якщо складові правої частини рівняння (3.72) - const, то також - const (систематична постійна похибка) і її можна врахувати при настроюванні.

б) Заготовки малої жорсткості мають змінну по довжині і це обумовлює появу систематичної похибки форми заготовки.

в) Затуплення РІ призводить до:

- приросту розміру внаслідок зношування інструмента;

- зростанню Ру (рис. 3.49), що в свою черту додатково збільшує відтискання ТС.

Рис. 3.49 Залежність Ру від ширини hз площадки зношування задньої поверхні різця при точінні сталі 20Х

· Вплив на точність обробки коливання твердості заготовки та нерівномірності припусків

З формули (3.72) виходить, що коливання твердості оброблюваного матеріалу впливають на приріст діаметра заготовки.

Експериментально встановлено, що Ру знаходиться у квадратичній залежності від твердості за Бринелем.

Встановлено також приріст залежить як від номінального значення сили Ру, так і від режимів різання.

Приклад: (приріст складає 30 НВ)

S 0, 06 мм/об; 0,12; 0,20

19,6 Н; 68,5Н; 88,0Н.

На реальних заготовках НВ коливається в широких межах (розсіяння складає 30 - 40%, і навіть - до 80%).

Заходи по вирівнюванню НВ

- термічна обробка (відпалювання);

- сортування по групах в яких коливання НВ невелике, потім настроювання на кожну групу.

Коливання припусків - змінюється глибина різання t, а це згідно формули (3.72) призводить до зміни .

Рис. 3.50 - похибки геометричної форми вихідної заготовки обумовлюють появу однойменних похибок форми оброблюваних заготовок.

Рис. 3.50 Вплив похибки форми вихідної заготовки на похибку форми обробленої деталі

Таким чином похибка вихідної заготовки копіюється на обробленій заготовці у виді однойменної похибки меншої величини. Це явище має назву технологічної спадковості.

Технологічні заходи:

- підвищення точності заготовок;

- рівномірне розподілення припусків на першій операції.

· Уточнення ТС. Визначення кількості проходів для усунення похибки форми заготовки

(3.73)

 (3.74)

- похибка вихідної заготовки;

- похибка оброблювальної заготовки.

З формули (3.72) маємо:

Прийнявши в окремому випадку ,отримаємо такий приблизний вираз уточнення:

(3.75)

тобто прямо пропорційне жорсткості ТС.

Для першого ходу інструменту:



Після другого ходу:

після і - того ходу:

(3.78)

З (3.78) виходить, що після кожного ходу різця похибки заготовки зменшується зворотно пропорційно уточненню і жорсткості ТС і прямо пропорційно коефіціенту зменшення похибок.

У зв'язку з тим, що > 1, а < 1, збільшення числа ходів ін-та значно знижує похибку заготовки і підвищує точність обробки.

З ф (3.78) маємо

(3.79)

Зауваження

1. Розрахунок за (3.78) дає правильний результат тільки до певного числа ходів, коли похибка заготовки більше похибки, що вноситься впливом даної ТС.

2. У тих випадках коли < 1 кожний новий хід не тільки не підвищує точність оброблювальної заготовки, але навіть знищує її. (довгі тонкі вали)

· Методи визначення та підвищення жорсткості ТС.

Ці методи на цей час носять емпіричний характер, тому що треба враховувати багато факторів.

Рис. 3.51; 3.52 - статичний метод, застосовується для нових верстатів, дані заносяться в паспорт верстата.

Рис. 3.51 Схема визначення величини переміщення шпинделя верстата під дією сили Р



Рис. 3.52 График залежності переміщення шпиндиля від зміни навантаження

Виробничий метод - на верстаті провадять обробку ступінчастих деталей

(3.80)

(3.81)

але застосовують обидва.

Шляхи збільшення :

1. Скорочення кількості стиків (ланок).

2. Підвищення якості механічної обробки деталей верстатів.

3. Підвищення якості складання верстатів.

4. Підвищення j елементів ТС.

5. Стабілізація t°C ТС.

6. Керування j ТС шляхом її зміни в процесі обробки.

7. Розсіяння розмірів пов'язане з похибками налагодження ТС

Налагодженням ТС називають процес початкового встановлення потрібної точності відносного руху і положення виконавчих поверхонь інструменту і пристрою з метою забезпечення потрібної точності оброблюваних заготовок.

Приклад - налагодження горизонтально-фрезерного верстата:

- встановлення фрези відносно пристрою;

- перевірка правильності встановлення;

- фіксація упорів, обмежуючих хід стола;

- встановлення режиму роботи (,S,t);

Похибка налагодження - відхилення фактичного положення РІ відносно потрібного у напрямку витримуваного розміру, визначається як різниця між потрібним і фактичним положенням РІ (рис. 3.53)

Рис. 3.53 Похибка налагодження технологічної системи на обробку

Розрізняють два основних метода налагодження:

1) шляхом обробки пробних заготовок;

2) за еталоном.

Зміст 1

Викласти суть метода. Обов'язково треба обробити кілька заготовок (3-5) і за середнім значенням їх розмірів можна розв'язати цю задачу.

 повинно =

(3.82)

- величина зміщення центра групування пробних заготовок

(3.83)

- похибка методу обробки;

m - кількість пробних заготовок.

У середньому може становити 30-70 км

Недоліки 1 :

а) дуже знижується точність налагодження. при малій кількості заготовок;

б) велика трудомісткість;

в) частина пробних заготовок може піти в брак.

Зміст

Суть налагодження - рис. 3.54; 3.55. Іноді виготовляють еталони з поправкою на динаміку:

- рівень настроювання

(3.84)

- похибка еталона () мкм;

- похибка встановлення різального інструменту.

Рис. 3.54 Налагодження багаторізцевого токарного напівавтомата на обробку ступінчастого вала 1 - еталон, 2 - щуп



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.55 Приклад застосування установів і щупів при встановленні фрези: а - циліндричної за висотним установом та щупом (t - зрізуваний припуск); б - кінцевої за кутовим установом; в - фасонні за використанням циліндричних щупів

Для скорочення часу налагодження в серійному та масовому виробництвах застосовують налагодження інструмента поза верстатом - рис. 3.56



Рис. 3.56 Схема пристрою для налагодження інструменту поза верстатом

Переваги:

1) значне скорочення трудомісткісті налагодження;

2) не треба витрачати пробні заготовки;

3) універсальність метода (для автоматичних ліній, гнучких виробничих модулей тощо)

4) зниження кваліфікації наладчика.

Недоліки

2) потрібні еталони і спеціальні пристрої;

3) необхідно вносити поправку на динаміку при виготовленні еталонів.

Взагалі

2. Визначення сумарної похибки обробки розрахунково - аналітичним методом

Всі похибки, що визначають точність обробки деталей машин на металорізальних верстатах, можуть бути розділені на три категорії:

1) похибки установлення заготовок - ;

2) похибки налагодження верстата - ;

3) похибки, що викликаються безпосередньо процесом обробки, до яких відносяться:

а) похибки від розмірного спрацювання різальних інструментів - ;

б) похибки від пружних деформацій технологічної системи під впливом сили різання - ;

в) похибки обробки через геометричні неточності верстата - ;

г) похибки обробки, викликані температурними деформаціями технологічної системи - .

При обробці на верстатах з ЧПК додатково виникають похибки позиціювання елементів системи і відпрацювання програм керування.

Розрахунок точності необхідний в основному для операцій чистової обробки, виконуваних із допусками за 6 - 11 -м квалітетами.

Сумарні похибки при обробці деталей на налагоджених верстатах визначають за рівняннями:

для діаметральних розмірів

(3.85)

для лінійних розмірів

(3.86)

Після визначення сумарної похибки перевіряється перша умова обробки без браку:

Т ?

У випадку недотримання цієї умови необхідно запропонувати конкретні заходи щодо зниження .

3. Спрощений розрахунок точності обробки на налагоджених верстатах

На практиці, як правило точність обробки на налагоджених верстатах визначають за формулами:

- це при відсутності систематичних

похибок; (3.87)

- це, коли усунути повністю систематичні похибки не вдається. (3.88)

В цих формулах:

- похибка установлення заготовки ;

- похибка налагодження ТС;

- похибка методу обробки;

- систематична похибка

Похибка методу обробки -

Поле розсіяння розмірів, що відповідає різним за часом етапам обробки, має назву миттєвого розсіяння розмірів.

Усереднену похибку і називають похибкою методу.

До розрахунків беруть усереднені дані з довідників для окремих методів обробки, або для наборів технологічних переходів.

Кожному виду (методу) обробки, що виконується на певному обладнанні властива своя величина розсіяння розмірів, яка характеризується полем розсіяння . Всередині методу обробки змінюється у залежності від конструкції, типорозміру та технічного стану верстата.

Значення змінюється також і в процесі обробки партії заготовок у залежності від стану (величини зношування РІ).

Приблизно, можна вважати, що

(3.89)

4.Приклади розрахунку точності механічної обробки аналітичним методом

Приклад 1[3]

Шийки d1, d2, d3 вала (табл.. 7.7) [3] оброблюються чистовим точінням у центрах гідрокопіювального верстата мод. 1H713 з допуском ІТ10. Визначити для варіанта 1 сумарну похибку обробки шийки d2. Заготовки вала зі сталі 45 на передній операції оброблені точінням за ІТ13. Умови обробки: різець із пластиною з твердого сплаву Т15К6 має = 450, = 100; мінімальний припуск - 0,5 мм на сторону, подача S=0,15 мм/об.; швидкість різання V= 130 м/хв.

Таблиця 7.7 [3]

Вихідні дані до прикладу 1

Розв'язання

1. Визначення

= [11 с 27]

- найбільша й найменша податливість системи;

- найбільше й найменше значення складової сили різання.

а) с паспорта верстата: при Р=16кН;

уmin = 320мкм [11 с 30] [табл. 11];

уmax = 450мкм

Прогин вала, що встановлений у центрах:

7.14 [3]

- довжина вала;

Е - модуль пружності матеріалу;

І - 0,05 dпр4 - момент інерції поперечного перерізу вала;

dпр = d вала - для гладких валів;

dпр = - для валів з одностороннім зменшенням діаметру; 7.15 [3]

dпр = - для валів із двостороннім зменшенням діаметрів шийок; 7.16 [3]

Маючи на увазі, що , після відповідних перетворень отримаємо:

7.17 [3]

При консольному встановленні деталі в патроні:

7.18 [3]

Приведений діаметр оброблюваної заготовки:

б) з умов задачі коливання припуску:

,

а коливання глибини різання:

tmin =0,5 мм; tmax=0,5+0,15=0,65 мм.

2. Визначення н.

н = 7.19 [3]

- похибка регулювання положення різця;

- похибка вимірювання розміру деталі;

Кр = 1,73 і Кв = 1,0 - коефіціенти, що враховують відхилення величин і від нормального закону розподілення.

Для заданих умов обробки [11, с.71-72] = 10мкм; = 15мкм при вимірюванні d2 = 30h10мм.

Тоді н = = 19мкм

3. Визначення i [11,c.73-74]

 мкм 7.12 [3]

L - довжина шляху різання при обробці партії Nдеталей;

L - м

L0 = 1000м - додатковий шлях для початкового спрацювання вершин різця.

i0 = 6мкм/км [11, с. 74, Табл. 28].

4. Визначення в [11, с.53-55].

;

С - допустиме відхилення від паралельності осі шпинделя напрямним станини в площині виконуваного розміру на довжині L;

- довжина оброблюваної поверхні;

С = 20 мкм на L = 300 мм [11, табл. 23].

При = 50 мм мкм.

5. Визначення .

Цю похибку можна прийняти у межах 15% від суми решти похибок [11, с.76].

мкм

6. Визначення сумарної похибки обробки:

мкм

мкм

Можливі заходи по зменшенню :

· Застосування Т30К4 замість Т15К6, що майже в два рази зменшить ;

· Зменшити кількість деталей, що обробляються в міжналагоджувальний період;

· Застосувати автопідналагодження в процесі обробки.

Приклад 2 [3]

Визначити сумарну похибку розміру h при чистовому торцевому фрезеруванні партії заготовок для варіанта 1 (табл.7.14) [3].

Заготовки попередньо оброблені в розмір із точністю h13, установлюють на опорні пластини пристрою з пневматичним затискачем. Глибина різання tmin=1,2 мм; Sz=0,05 мм/зуб і =120 м/хв. Налагоджують фрезу, контролюючи положення металевим щупом товщиною 3 мм.

Таблиця 7.14 [3]

Вихідні дані до прикладу 2

Закінчення таблиці 7.14 [3]

Матеріал деталі - сталь вуглецева, = 750 мПа;

Розмір партії N, шт. - 40; h = 45h10;

Dфр - 150; В=100 мм - ширина фрезерування;

Z - 12; = 300 мм - довжина обробки;

Т15К6 - матеріал різальної частини;

6Р12 - верстат;

В, мм - ширина столу верстата - 320 мм;

Розвязання.

7.7 [3]

1. Визначення [11, табл. 14], =40 мкм

2. Визначення . Відповідно до [11, с. 32] для 6Р12 (В=320мм) Рх=12,25кН; у=500мкм, тобто мкм/кН.

Прийнявши Рх/Рz=0,5 [11-2, с.292], визначимо

[11-2, с.282] 7.24 [3]

Cp - 8,25 [11-2, табл.41]

З огляду на те, що (хв.-1) і прийнявши коефіциенти і показники степеня [11-2, с.291], визначемо Рх max і Рx min:

Оскільки показники при t=1,0, то .

Тоді



3. Визначення [11, с.70]

мкм,

де - [11, с.71]; - [11 с.72].

4. Визначення .

7.9 [3]

7.11 [3]

7.10 [3]

і В - довжина і ширина оброблювальної деталі, мм;

Dфр. - діаметр фрези, мм;

Sn - повздовжня подача, мм/об.;

N - кількість деталей в партії, шт.

I0 = 6 [21, табл. 28, с.74]

, де Sn = Sz Z

5. Визначення - це відхилення від параллельності верхньої поверхні основи на довжині 300 мм і відповідно до [11, с.59]

6. Визначення (приймаємо 10% від суми всіх інших)

7. Визначення сумарної похибки за (7.7) [3]

ІТ 1045=100мкм > = 72 мкм

Запитання для самоконтролю

1. Що розуміють під якістю промислової продукції?

2. Перелічіть основні групи показників якості машин та дайте їх коротку характеристику.

3. Що розуміють під точністю деталі?

4. Що розуміють під точністю машини?

5. Дайте визначення економічної та досяжної точності обробки. Що представляють собою «таблиці економічної точності»?

6. Охарактеризуйте методи досягнення заданої точності розміру деталі.

7. Охарактеризуйте методи досягнення точності при складанні.

8. Що розуміють під «розсіюванням характеристик якості виробів» та під «законом розподілу розмірів заготовок»?

9. Охарактеризуйте закон нормального розподілу, його основні параметри, умови прояву та застосування.

10. Викладіть етапи побудови кривої нормального розподілу та дайте їх коротку характеристику.

11. Як розраховується теоритична частота при розподілі за нормальним законом?

12. За якими критеріями перевіряється відповідність емпіричного розподілу теоретичному?

13. В яких умовах проявляється та застосовується розподіл за законом «рівної ймовірності»? Основні параметри цього закону.

14. Охарактеризуйте функцію Бородачова а(t), умови її прояву та застосування.

15. Назвіть основні параметри функції а(t).

16. Сформулюйте правила підсумовування похибок при обробці, наведіть приклад. Як при цьому змінюється розподіл?

17. Охарактеризуйте ймовірносно-статистичний метод дослідження та розрахунку точності технологічних процесів.

18. Які розрахунки можна виконати при аналізі технологічних процесів за допомогою законів розподілу розмірів?

19. Як вибирається метод обробки?

20. Для обробки без браку які умови потрібно виконувати?

21. Як визначається кількість ймовірного браку при розподілі розмірів за нормальним законом?

22. Як визначається кількість ймовірного браку при розподілі розмірів за функцією а(t)?

23. Що розуміють під настроюванням та підналагодженням технологічної обробної системи?

24. Розкрийте сутність статичного та динамічного настроювання технологічної обробної системи.

25. Назвіть методи настроювання технологічних обробних систем, дайте їх коротку характеристику, назвіть їх переваги та недоліки.

26. В чому полягає суть настроювання технологічної обробної системи за пробними заготовками та за допомогою універсального вимірювального інструмента? Його переваги та недоліки.

27. Що таке рівень настроювання? Як він визначається? Дайте характеристику складових формули рівня настроювання.

28. Що є мірою точності виготовлення деталі?

29. Як визначаються випадкові похибки за величиною та напрямком?

30. Які методи використовуються для дослідження точності механічної обробки? Наведіть коротку характеристику цих методів.

31. Наведіть приклади похибок обробки внаслідок геометричної неточності верстатів. Як ці похибки можна класифікувати? Як впливають вони на форму кривої розподілу розмірів? Як їх зменшити чи усунути?

32. Як впливає на точність обробки розмірне зношування різального інструменту? Як визначається похибка обробки з цієї причини? Якими заходами можна зменшити чи усунути ці похибки?

33. Як впливають теплові деформації технологічної системи на точність обробки? Якими заходами їх можна зменшити чи усунути?

34. Що розуміють під жорсткістю та піддатливістю технологічної системи? Як вони визначаються?

35. Як жорсткість та піддатливість технологічної системи впливають на точність розмірів і форми оброблюваних заготовок?

36. Як впливають на точність обробки коливання твердості оброблюваного матеріалу та нерівномірність припуску? Якими заходами можна зменшити чи усунити похибки з цих причин?

37. Що розуміють під похибкою методу обробки та митєвим розсіюванням розмірів?

38. Як визначаються похибки налагодження технологічної системи? Якими заходами можна зменшити чи усунути ці похибки?

39. Який існує порядок розрахунку сумарної похибки обробки?

40. Як визначається сумарна похибку обробки за наявності тільки випадкових похибок?

41. Як визначається сумарна похибка обробці за наявності систематичних і випадкових похибок?

42. Як спрощено визначається сумарна похибка при роботі на налагоджених верстатах?

Размещено на Allbest.ru

...