Загальна теорія точності механічної обробки (стр. 7 из 9)
Методи визначення та підвищенняжорсткості технологічної системи
Методи визначення жорсткості верстатів по цей час носять емпіричний характер, оскільки потрібно враховувати багато факторів.
Принципова схема визначення величини переміщення однієї деталі вузла верстата відносно іншої під дією прикладеної статичної сили показана на рис. 21. В міру збільшення ваги вантажу, що навішується на кінці каната, зростає сила Р, яка прикладається до кінця шпинделя коробки швидкостей. За показами індикатора, розташованого проти прикладання сили Р у напрямку її дії, роблять висновки про величину переміщення кінця шпинделя відносно станини верстата. При кожному збільшенні вантажу, тобто сили Р, за показами індикатора записують величину переміщення кінця шпинделя. Після того, як навантаження досягне розрахункової величини, його поступово зменшують, записуючи одночасно покази індикатора.
Рис. 21. Схема визначення величини переміщення шпинделя коробки швидкостей під дією сили Р (по К.В. Ватинову)
Всі одержанні дані наносять у вигляді точок на графік з координатами сила Р – переміщення у. З’єднуючи точки, одержують криві залежності переміщення від зміни сили Р, як це показано на рис. 22. Дві гілки побудованої таким чином кривої одержали назву: перша – навантажувальної, друга – розвантажувальної. Характер кривих говорить про те, що вузли верстатів є не зовсім пружними ланками системи ВПІД.
Описаним методом, який називається статичним, встановлюють нормативи жорсткості верстатів різних типорозмірів, але ці дані не достатньо точні, тому застосовують також виробничий метод.
Виробничий метод – це метод, коли на верстаті в робочому режимі проводять обробку ступінчастої заготовки чи заготовки, яка має биття.
За величинами уточнення
,за формулою (19) підраховують
, (23)де λ =Ру / Рz.
Рис. 22. Графік залежності переміщення шпинделя від зміни навантаження
Різниця в j, визначеній цими методами, складає
, але застосовують обидва методи: перший – для нових верстатів, другий – безпосередньо у виробництві.Раніше було показано, що збільшення жорсткості технологічної системи є одним із способів зменшення частини похибки динамічного настроювання і збільшення продуктивності обробки.
Основними шляхами збільшення жорсткості технологічної системи є:
1) скорочення кількості стиків і ланок в розмірних і кінематичних ланцюгах, тобто використання принципу найкоротшого шляху;
2) підвищення якості механічної обробки деталей для скорочення контактних деформацій;
3) підвищення якості складання шляхом належного регулювання та припасування сполучуваних деталей;
4) підвищення власної жорсткості деталей технологічної системи, у тому числі і оброблюваної деталі;
5) стабілізація температури технологічної системи і дія ряду інших факторів чи внесення в технологічну систему поправок, що компенсують вплив температурних та інших деформацій;
6) керування жорсткістю технологічної системи шляхом її зміни в процесі обробки деталей.
6. Складові загального поля розсіяння розмірів заготовок від випадкових похибок
Розсіяння розмірів викликають численні випадкові фактори різноманітного характеру. За своїм походженням ці фактори мажна об’єднати в декілька окремих груп.
6.1 Розсіяння розмірів, пов’язане з видом обробки (похибка методу)
Кожному виду (методу) обробки, що виконується на певному обладнанні, властива своя величина розсіяння розмірів, яка характеризується полем розсіяння Δм. В середині методу обробки Δм змінюється в залежності від конструкції, типорозміру та технічного стану верстата.
Значення Δм змінюється також і в процесі обробки партії заготовок в залежності від стану (величини зношування) різального інструменту (рис. 9).
Поле розсіяння розмірів, що відповідає різним за часом етапам обробки, називається миттєвим розсіянням розмірів. Усереднену похибку Δм називають похибкою методу.
До розрахунків беруть усереднені дані з довідників для окремих методів обробки, або для наборів технологічних переходів.
6.2 Розсіяння розмірів, пов’язане з похибками встановлення заготовок та точністю пристроїв
При встановленні заготовки в пристрій похибка встановлення може бути визначена за формулою:
,де εб– похибка базування;
εз – похибка закріплення;
εпр – похибка пристрою.
Для розрахунку очікуваної точності інженеру-технологу необхідно вміти визначати:
· похибки базування в залежності від прийнятої схеми встановлення заготовки у пристрої;
· похибки закріплення в залежності від несталості сил затискання, неоднорідності шорсткості поверхонь заготовок, спрацювання установчих елементів пристроїв;
· похибки через спрацювання установчих елементів.
Похибка базування, її суть, причини виникнення, методи визначення розглянуті вище (див. тему 4).
Закріплення – це прикладання сил і пар сил до заготовки для забезпечення сталості її положення.
При встановленні заготовки з вивіренням її положення:
,де εвив– похибка вивірення.
Вивірення – процес надання заготовці потрібного положення відносно вибраної системи координат.
Точність вивірення в цілому залежить від досвіду і кваліфікації робітника та від прийнятого методу вивірення. Вивірення може проводитись за поверхнями і за розмітковими штрихами.
Щоб встановлена на столі верстата чи пристрої заготовка не змістилась під дією сил різання, до заготовки прикладають сили, які б були більші від сил різання і забезпечили б постійний контакт заготовки з установчими елементами.
Таке затискання заготовки прийнято називати силовим замиканням.
Під похибкою закріплення εз розуміють величину зсуву заготовки в напрямку витримуваного розміру відносно різального інструменту під дією затискних сил.
Похибка закріплення виникає в результаті пружних деформацій бази заготовки і установчих елементів пристрою під дією сил закріплення.
Похибку закріплення можна розрахувати за формулою:
εз = (уmax – ymin)cosα,
де y– контактна деформація стику заготовка – установчий елемент;
α– кут між напрямками одержаного розміру і прикладання силизатискання.
Похибка закріплення εз– випадкова величина, оскільки зміна сили затискання Q для партії заготовок випадкова.
У загальному випадку контактна деформація стику заготовка – установчий елемент виражається залежністю:y = Cqm,
де C – коефіцієнт, що залежить від матеріалу та якості поверхні заготовки;q– питомий тиск у місцях контакту;m– показник степеня (визначається експериментально).
Контактні деформації залежать від величини і сталості питомого тиску на стику і від шорсткості цих поверхонь. Так, якщо технологічна база – необроблене литво, εз =0,1…0,15 мм, після чорнової обробки εз = 0,05…0,075 мм, після чистової обробки εз = 0,010…0,015 мм [2].
При закріпленні в призмі заготовок діаметром до 100 мм з шорсткістю поверхні 5…0,32 мкм і твердістю НВ120–250 контактні деформації, які зміщують вісь заготовки, можна визначити за залежністю [2]:
Δ = (0,017 + 3/HB + 0,001Rz + 1,7D)P0,7,
де Rz– висота мікронерівностей заготовки, мкм;
D – діаметр заготовки, мм;
Р – сила закріплення на 10 мм довжини твірної, по якій відбувається контакт із призмою, Н.
При розрахунку деформацій затискання використовують положення опору матеріалів і теорії пружності.
Обробляючи партії заготовок, похибки затискання можна звести до мінімуму, застосовуючи затискні механізми, які забезпечують сталу силу затискання (пневматичні, гідравлічні механізми), а також скеровуючи відповідним чином сили затискання та обробляючи базуючі поверхні для збільшення площі контакту. Наприклад, змінюючи точкові опори на плоскі, можна досягти зменшення контактних деформацій.
Похибку закріплення при розрахунках наведено в [2].
Зменшити похибку закріплення можна також такими шляхами:
1) правильний вибір точок прикладання затискних сил (навпроти опор);
2) додержання послідовності прикладання сил;
3) застосування особливих заходів при обробці нежорстких та тонкостінних деталей.
Шляхи зменшення похибок пристроїв:
1) обгрунтоване призначення допусків на розташування опорних поверхонь установчих елементів;
2) дотримання потрібної точності при виготовленні пристрою;
3) періодичний контроль точності пристрою та своєчасна зміна зношених елементів.
Шляхи зменшення похибки вивірення:
1) правильний вибір засобів і методів вивірення;
2) підвищення точності вимірювальних засобів, які застосовують при вивіренні;
3) підвищення кваліфікації робітника.
Похибка виготовлення пристрою εпрбезпосередньо входить у похибку встановлення. В процесі експлуатації пристрою відбувається спрацювання його установчих елементів, а також елементів для спрямування різального інструменту.
В залежності від ступеня точності оброблюваної заготовки встановлюють гранично допустиме спрацювання установчих елементів. Наприклад, при обробці заготовок середніх розмірів за 6–9 квалітетами точності допустиме спрацювання не повинно перебільшувати 0,015 мм.