Порядок выполнения работы. 4.1. Изучить основные мероприятия по снижению суммарной погрешности обработки на металлообрабатывающих станках обычной точности и станках с ЧПУ;

4.1. Изучить основные мероприятия по снижению суммарной погрешности обработки на металлообрабатывающих станках обычной точности и станках с ЧПУ;

4.2. Изучить методику расчета суммарной погрешности обработки деталей (заготовок);

4.3. Составить отчет о работе.

Пример. Ступени d₁, d₂, d₃ вала обрабатываются чистовым точением в центрах гидрокопировального станка 1Н713 с допуском IT10. Определить суммарную погрешность обработки ступени d₂. Заготовки вала из стали 45 (σ_в = 750Мпа) на предшествующей операции обработаны черновым точением по IT13. Условия обработки: резец с пластинкой из твердого сплава Т15К6 имеет φ = 45^о, φ₁ = 10^о; минимальный припуск 0,5мм на сторону, подача S = 0,15 мм /об; скорость резания v = 130 м/мин. Для сплава Т15К6 интенсивность изнашивания u_о = 6мкм/ км. Для станка 1Н713 нормальной точности наибольшее и наименьшее допустимые перемещения продольного суппорта под нагрузкой 16кН, составляют соответственно 450 и 320мкм.

Решение 1. Величину погрешности ∆_и (на радиус), вызванную размерным износом резца определим по формуле:

∆_и = , (5.4)

где u_о – интенсивность изнашивания резца с пластинкой из твердого сплава Т15К6, мкм ∕ км;

L – длина пути резания при обработке партии N деталей определяется по уравнению:

. (5.5)

2. Колебание отжатий системы ∆_у,вследствие изменения силы P_y, из-за непостоянных глубины резания и податливости системы при обработке, определяются из уравнения:

∆_у = W_maxP_Ymax - W_minP_Ymin, (5.6)

где W_max и W_min – наибольшая и наименьшая податливости системы; P_Ymax и P_Ymin – наибольшее и наименьшее значения составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера.

При установке вала в центрах минимальная податливость системы будет при положении резца в конце обработки, т.е. у передней бабки станка. Исходя из этого, можно принять:

W_min = .

Приближенно можно считать, что максимальную податливость система имеет при расположении резца посередине вала, когда его прогиб под действием силы P_y достигает наибольшей величины. Поэтому:

W_max = W _ст.max + W _{заг. max}, (5.7)

где W _ст.max = - наибольшая податливость станка (по данным для станка 1Н713), W_{заг. max} – наибольшая податливость заготовки.

Вал в центрах можно представить как балку на двух опорах, нагруженную сосредоточенной силой, а наибольший прогиб в середине вала:

у_д.max = , (5.8)

где l_д – длина вала; Е – модуль упругости материала; J = 0,05d ⁴_пр - момент инерции поперечного сечения вала; для ступенчатых валов с односторонним уменьшением диаметров ступеней

d_пр = ; (5.9)

Имея в виду, что W = y/P_Y, после соответствующих преобразований получим:

W _{заг. max} = ; (5.10)

Приведенный диаметр обрабатываемой заготовки равен:

d_пр =

а величина ее наибольшей податливости:

W _{заг. max} =

тогда максимальная податливость технологической системы:

W_max = 24 + 30 = 54мкм / кН.

Наибольшая P_{Y max} и наименьшая P_{Y min} нормальные составляющие силы резания исходя из условий задачи. На предшествующей операции (черновом точении) заготовка обработана с допуском по IT13, т.е. возможно колебание припуска на величину IT13, что для диаметра 33мм составит 0,4 / 2 = 0,2мм, а колебание глубины резания t _min = Z _min = 0,5мм; t _max = Z _max = 0,5 + = 0,7мм.

В этом случае:

P_{Y max} = ^-0,3 = 0,144 кН

P_{Y min} = = 0,095 кН.

Изменение обрабатываемого размера вследствие упругих деформаций определим в соответствии с (5.6):

∆_у = ;

3. Погрешность, вызванную геометрическими неточностями станка ∑∆_ст. определяют по формуле:

∑∆_ст. = , (5.11)

где С – допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя направляющим станины в плоскости выдерживаемого размера на длине L; l – длина обрабатываемой поверхности.

Для токарных станков нормальной точности при наибольшем диаметре обрабатываемой поверхности до 250мм. С = 20мкм на длине l = 300мм, при длине обработки l = 50мм.

∑∆_ст. =

4. В предположении, что настройка резца на выполняемый размер производится по эталону с контролем положения резца с помощью металлического щупа, определим погрешность настройки по формуле:

∆_н = (5.12)

где ∆_р – погрешность регулирования положения резца; К_р = 1,73 и К_и = 1,0 – коэффициенты, учитывающие отклонения закона распределения величин ∆_р и ∆_изм от нормального закона распределения; ∆_изм – погрешность измерения размера детали.

Для заданных условий обработки ∆_р = 10мкм и ∆_изм = 20мкм (при измерении d₂ = 30h10мм). Тогда погрешность настройки будет равна:

∆_н = 20мкм.

5. Определим температурные деформации технологической системы, приняв их равными 15% от суммы остальных погрешностей:

∑∆_t = 0,15(28 + 6 + 4 + 20) = 9мкм.

6. Определим суммарную погрешность обработки по уравнению (5.1):

∆_∑ = 2 =110мкм.

Она превышает заданную величину допуска (на d = 35 мм), т.к. T_d35 = 100 мкм.

Если чистовое точение является операцией, предшествующей шлифованию поверхности диаметром 35мм, превышением поля рассеяния в сравнении с полем допуска операционного размера чистового точения очевидно можно пренебречь, так как это превышение вызовет только колебания припуска на шлифование в пределах ±0,008мм, т.е. ±2%.

Если же операция чистового точения является окончательной, то необходимо выполнение работы без брака, т.е. обеспечение ∆_∑ ≤ IT _d2.

Анализ элементарных погрешностей показывает, что наиболее действенным мероприятием для уменьшения суммарной погрешности размера d₂ является снижение погрешности от размерного износа резца ∆_и. Этого можно достигнуть:

- применением более износостойкого твердого сплава (например, вместо Т15К6 применить сплав Т30К4, имеющий почти в 2 раза меньший относительный износ) или соответствующим снижением режимов резания при использовании сплава Т15К6;

- уменьшением размера партии деталей, обрабатываемых за межнастроечный период (сокращение длины пути резания);

- использованием автоподналадчиков, позволяющих периодически или непрерывно корректировать положение вершины резца при его износе.