Забезпечення точності механічної обробки шляхом настроювання технологічних систем (стр. 1 из 3)

Забезпечення точності механічної обробки шляхом настроювання технологічних систем

1. Методи настроювання технологічних систем

Сучасний стан розвитку теорії технології машинобудування дає можливість при розробці технологічного процесу заздалегідь розрахувати очікувану точність та ймовірну кількість браку при різних варіантах технологічного процесу, розв’язати задачу керування точністю, тобто знизити похибки до рівня лімітованого креслення та ТУ.

Задача керування точністю обробки і зниження її похибок розв’язується за декількома напрямками:

1)точнісні розрахунки і здійснення первісного настроювання верстатів, які забезпечують мінімальні систематичні похибки, що пов’язані з настроюванням, а також реалізація найбільшого періоду роботи верстатів без піднастроювання;

2)розрахунки режимів різання із врахуванням фактичної жорсткості технологічної системи, при яких забезпечується потрібне уточнення заготовок в процесі їх обробки;

3)точне керування (ручне, автоматичне) процесом обробки та своєчасне піднастроювання верстатів.

В цей же час застосовуються такі методи настроювання верстатів:

· статичне настроювання;

· настроювання за пробними заготовками за допомогою робочого калібру;

· настроювання за пробними заготовками за допомогою універсального вимірювального інструмента.

2. Статичне настроювання

Метод статичного настроювання полягає у встановленні різальних інструментів по різних калібрах і еталонах на нерухомому верстаті.

Для скорочення часу настроювання встановлюється інструмент по деталі – еталонові або спеціальному калібру, які розташовуються на верстаті на місці оброблюваної заготовки. Інструмент доводиться до стикання з поверхнею калібра і закріплюється. Одночасно встановлюються відповідні упори. При настроюванні верстата для обробки площин заготовок з точними розмірами за установчого калібр часто використовується набір мірних плиток. У ряді випадків для встановлення інструмента застосовуються спеціальні установчі пристрої з індикаторними пристосуваннями.

При статичному настроюванні верстата у зв’язку з деформаціями в пружній технологічній системі, які залежать від дії сил різання, температурного режиму системи та інших факторів, розміри оброблюваної заготовки виявляються більшими (для охоплюваних поверхонь) чи меншими (для охоплюючих поверхонь) від потрібних, тому при виготовленні калібрів на їх розміри вводяться поправки.

При настроюванні за еталоном настроювальний розмір визначається за формулою:

,

розмір заготовки, який повинен бути фактично отриманий після обробки;

Δпопр = Δ1 + Δ2 + Δ3

поправки на розмір еталона (див. вище).

Як показує досвід, похибки визначення самої поправки досягає 50 % її значення. Це не дає можливості настроювати розміри з точністю вище 8–9-го квалітетів.

Незважаючи на врахування поправки на практиці доводиться вводити ще поправку на динаміку процесу. Це – недолік цього методу. Але, незважаючи на це, він все ж таки широко застосовується при налагодженні багаторізцевих автоматів та верстатів з ЧПК завдяки таким його перевагам, як:

· значне скорочення часу налагодження технологічної системи;

· можливість проводити настроювання поза верстатом та ін.

3. Настроювання за пробними заготовками та за допомогою робочого калібру

При настроюванні технологічної системи за допомогою робочого калібру вважається, що якщо розмір знаходиться в межах допуску, передбаченого робочим калібром, то настроювання виконане вірно. Це не зовсім так, оскільки крива розсіювання, до якої належить розмір пробної заготовки, може займати в середині поля допуску різні положення, і при виготовленні однієї пробної заготовки неможна визначити, якій ділянці поля розсіювання вона відповідає.

Так, наприклад, точки А і В (рис. 1) можуть належати кривим 1 і 2, розташування яких виключає можливість появи браку, але можуть також належати і кривим 1а і 2а, які виходять за межі допуску і зв’язані з появою великої кількості браку (заштриховані ділянки).

Рис. 1 Можливі положення кривих розподілу розмірів відносно поля допуску при 6σ ≤ Т

При збільшенні кількості пробних заготовок ймовірність появи значного браку знижується.

Для виключення небезпеки появи браку у випадку, коли поле допуску перевищує поле розсіювання, тобто Δр < Т, необхідно за допомогою настроювання забезпечити розташування кривої фактичного розподілу розмірів в середині поля допуску таким чином, щоб її центр групування (математичне очікування М(х)) був віддалений від граничних розмірів не менше, ніж на 3δ (рис.1).

Методом настроювання верстатів за робочим калібром при невеликій кількості пробних заготовок цю задачу розв’язати не можна.

Більш раціональним є метод настроювання верстатів за допомогою універсальних вимірювальних інструментів за звуженими допусками.

4. Настроювання за пробними заготовками та за допомогою універсального вимірювального інструменту

Сутність цього методу настроювання верстатів полягає в тому, що встановлення різальних інструментів і упорів верстата проводиться на певний робочий налагоджувальний розмір Ан, а правильність настроювання встановлюється обробкою якоїсь кількості пробних заготовок. Настроювання признається правильним, якщо середнє арифметичне розмірів пробних заготовок знаходиться в межах якогось допуску Тн на настроювання.

Задачею розрахунку настроювання в цьому випадку є визначення поля допуску настроювання Тн.

Теоретичними передумовами цього методу настроювання, запропонованого професором А.Б.Яхіним, є наступні положення теорії ймовірності.

Якщо є якась сукупність (партія) заготовок, розподіл розмірів яких підкоряється закону нормального розподілу Гаусса із середнім квадратичним σ, і якщо цю сукупність заготовок поділити на групи по m штук і визначити середнє арифметичне значення розмірів в середині кожної з цих груп, то розподіл розмірів групових середніх Агр.сер. теж буде підкорятись закону Гаусса із середнім квадратичним:

(1)

При цьому центр групування групових середніх збігається з центром групування розмірів усієї партії заготовок (рис. 2).

Рис. 2 Розподіл розмірів партії заготовок з середнім квадратичним σ і розподіл групових середніх з середнім квадратичним σ1 =

Нехтуючи зношуванням інструмента, можна вважати, що середнє арифметичне розмірів m пробних заготовок може відрізнятись від середнього арифметичного усієї сукупності (партії) заготовок не більше ніж на

Розрахунок настроювання без врахування змінних систематичних похибок.

Якщо центр групування розмірів пробних заготовок розташовується по відношенню до граничних розмірів партії заготовок ближче, ніж на відстані 3σ (точка М на рис. 3, а), то частина загальної кривої розсіювання розмірів обробленої партії заготовок може вийти за межі допуску і виникає небезпека появи браку. Навіть якщо ця відстань трохи більша 3σ (точка М на рис. 3, б), то брак оброблених заготовок можливий, оскільки точка М може належати кривій групових середніх, центр групування яких (а отже, і центр групування розмірів усієї партії заготовок) зміщений на величину Р вліво (рис. 3, б) від потрібного положення кривої, яке виключає можливість браку.

Рис. 3 Випадки можливого браку при 6σ < T(можливий брак показаний штриховою лінією)

Брак неможливий тільки в тому випадку, коли мінімальний розмір групових середніх пробних заготовок, який визначає положення точки М (рис.4) задовольняє умові:

(2)

Рис. 6.10 Вірне настроювання верстата, яке виключає можливість браку

Очевидно, що при такій умові навіть в тому випадку, коли центр групування групових середніх розташовується на відстані

лівіше точки М, він лежить на відстані від границі найменшого граничного розміру заготовки на величину 3σ і брак неможливий.

Аналогічно сказаному:

(3)

Різниця граничних значень групових середніх розмірів визначає величину допуску настроювання, тобто:

Очевидно, що допуск настроювання Тн виражається формулою:

(4)

і залежить від загального допуску на обробку партії заготовок та від кількості m пробних заготовок.

Збільшення кількості пробних заготовок дозволяє розширити допуск настроювання Тн і полегшити процес настроювання, але це веде до зростання часу обробки.

У загальному випадку:

m > [6σ/(T – 6σ)]2(5)

За даними професора А.Б.Яхіна, кількість пробних заготовок може бути прийнята від двох до восьми. Подальше їх збільшення неефективне.

Умову обробки заготовок без браку за відсутності впливу систематичних похибок із врахуванням рівняння (4) можна представити у вигляді формули: