Погрешность мгновенного рассеяния размеров, связанные с видом, точностью и жесткостью металлорежущих станков

В последние годы механообрабатывающее производство оснащается все большим объемом весьма жестким и точным оборудованием (станками) с ЧПУ,

что обеспечивает минимизацию мгновенного рассеивания размеров обработки заготовок. Для практических расчетов можно воспользоваться значениями мгновенного рассеивания размеров металлорежущих станков e_м, приведенных в табл.2.1.

2.1.Мгновенное рассеяние размеров металлорежущих станков отечественного производства.

eм, мкм для станков

токарных точностью

фрезерных точностью

шлифовальных точностью

Н

П

В

А

С

Н

П

В

А

С

Н

П

В

А

С

2,5

1,5

2,5

3,5

1,5

Примечание. Класс точности станков:

Н - нормальной точности (Н)

П - повышенная точности (0,6Н)

В – высокой точности (0,4Н)

А – особо высокой точности (0,25Н)

С – особо точные станки (0,16 Н)

2.Погрешность базирования заготовок в приспособлениях.

Погрешности базирования заготовок в станочных приспособлениях (e_б) за-висят от типа приспособления и схемы базирования и будут рассмотрены нес-колько дальше (раздел 5).

3. Погрешность закрепления заготовки в приспособлении (e_з)

При закреплении заготовки в приспособлении нередко зажимной элемент сдвигает или смещает заготовку относительно опорных элементов приспособ-ления. Величина смещения зависит от ряда факторов: величины силы крепле-ния, ее вектора, неплоскостности базовой поверхности и ее непараллельности опорным элементам приспособления, учет которых крайне сложен. Поэтому погрешность закрепления определяют либо опытным путем, либо им прене-брегают. В последнее время на станках с ЧПУ (особенно типа «Обрабатыва-ющий центр») используют метод определения базовых поверхностей закреп-ленной заготовки (по 3 ^м осям координат) в приспособлении, уже установ-ленном на станке. Эти координаты фиксируются в управляющей программе

обработки заготовки, что полностью компенсирует погрешности закрепления, износа элементов приспособления и неточности установки приспособления на станке.

Для упрощенных расчетов погрешность закрепления принимают при закреплении в:

-тисках (e_з =0,05…0,20 мм(в зависимости от точности и износа тисков);

-прихватами (e_з =0,01..0,20 мм);

-в 3-х - 4-х – кулачковых патронах e_з =0,04…0,10 мм;

-в кулачковых, цанговых, гидропластовых, мембранных патронах и оправках (e_з =0,005…0,08 мм.

Погрешность взаимного расположения установочных и присоединитель-ных поверхностей станочных приспособлений устанавливаются разработчиком и составляет, как правило, e_пр = 0,003…0,02 мм.

Погрешности, обусловленные неточностью мерительного инструмента, указаны, как правило, в паспорте или технических условиях (ТУ) мерительного инструмента (серийно выпускаемого) или в обозначении поля допуска измеря-емой поверхности (на мерительный инструмент, изготавливаемый на конкретно измеряемую поверхность – скобы, пробки).

В упрощенных расчетах часто принимают погрешность измерения мери-тельным инструментом 2 ^го класса точности e_изм =(1,8-2,2) цены деления, 1 ^го класса точности e_изм = (1,3-1,8) цены деления.

Погрешности, обусловленные неточностью регулирования размера обрабаты-

ваемой поверхности заготовки рабочими органами металлорежущих станков,

зависят от дискреты регулирования и настройки станка на размер обработки.

При обработке заготовок на металлорежущих станках настройка на требуемый размер обработки поверхности производится:

а. Методом пробных проходов (обработка части поверхности – измерение по-

лученной поверхности; если размер недостаточен, подвигается режущей инструмент регулировочным устройством станка (суппортом с инструментом) или режущего инструмента – снова обработка….и до тех пор, когда размер поверхности будет соответствовать требованиям. В этом случае погрешность обусловлена погрешностью регулировочного устройства станка (лимба станка или дискреты системы ЧПУ станка) и составляет от e_рег » 0,01…0,10 мм и до e_рег =0,01…0,001 мм. Если используется регулировочное устройство режущего инструмента (например, расточная головка), то e_рег» 0,010…0,002 мм.

б. Посредством наладки станка по эталонной детали. Погрешность регу-лировки станка в этом случае составляет e_рег = 0,05…0,13 мм.

в. Посредством наладки режущего инструмента на заданный размер вне станка с ЧПУ или на самом станке с ЧПУ погрешность регулировки режущего инструмента на размер обработки e_рег = 0,010…0,001 мм.

Примечание. При обработке заготовок в кондукторах погрешности регу- лировки станка на размер отсутствуют.

При наличии кроме случайных погрешностей и систематических кривая нормального распределения размеров обработанных поверхностей заготовок смещается на величину систематической погрешности e_см = e_сист (рис.2.4)

Величина смещения центра групповых средних размеров может быть определена по формуле:

e_см = e _м / m, (2.9)

где m – число пробных заготовок, по которым производят настройку станка (m = 4-6 заготовок).

Итак, мы рассмотрели причины, оказывающие дискретное влияние на систе-

матические и случайные погрешности обработки поверхностей заготовок.

Суммарная погрешность обработки поверхностей заготовок в общем виде может быть выражена формулой:

e = 1,2 Ö e_м ² + e_см ² + e_б ² + e_з ² + e_пр ² + e_изм ² + e_{ре г}² + e_изн ² + e_ст ². (2.10)

Рис.2.4.Форма кривой нормального

распределения размеров заготовки

при отсутствии (а) и наличии (б)

систематической погрешности

Следует указать, что приведенная методика расчета суммарной погреш-ности обработки поверхностей заготовок используется на стадии проектирова-ния технологических процессов, например, механической обработки, чтобы еще на этапе моделирования ТП можно было бы сравнить варианты разраба-тываемых ТП и выбрать наиболее приемлемый с точки зрения обеспечения на-илучшей точности обработки наиболее точных поверхностей детали.

Для обработки заготовок без брака (по рассматриваемой поверхности) необ-ходимо выполнить условие

e < б, (2.11)

где б – допуск на размер поверхности.

Если же условие (2.11) не выполняется, то необходимо в разрабатываемом ТП рассмотреть:

· применение более точного мерительного инструмента;

· применение режущего инструмента большей износостойкостью (т.е. меньшей величиной погрешности от износа e_изн);

· применение металлорежущего станка большей точности и жесткости (что снизит величину e_ст, e_м и e_см);

· рассмотреть более удачную схему базирования заготовки в приспособ-лении (чтобы e_б min);

· ужесточить параметры точности станочного приспособления (чтобы

e_пр min);

· компенсировать погрешность от закрепления заготовки в приспособле-

нии поднастройкой станка при установке и креплении каждой заготовки.

Весьма важным в работе технических заводских служб являются использо-вание методов математической статистики с целью анализа результатов уже реализованных операционных ТП – с точки зрения расчета и оценки обработки заготовок без брака, расчета вероятного брака и др.

Так, по результатам измерения наиболее точных поверхностей заготовки можно рассчитать среднее квадратичное отклонение суммарной погрешности обработки, рассчитать вероятный брак и разработать мероприятие по рациона-лизации технологического процесса обработки заготовок, что весьма важно в условиях изготовления деталей крупными партиями.

На практике часто распределение размеров изготавливаемой поверхности заготовок подчиняется закону нормального распределения (закону Гаусса):

1 – (L_i - L_cp)²/2σ

у = е (2.12)

σ·Ö2π

здесь σ = Ö1/n (S(L_i - L_cp)²· m_i, (2.13)

σ -среднее квадратичное отклонение размера обработанной поверхности заготовки;

е =2,72 – основание натуральных логарифмов;

L_i – текущий размер поверхности заготовок;

L_ср – среднее значение размера поверхности заготовок;

mi – частота появления размера поверхности обработанной заготовки в каком-либо диапазоне размеров;

n – количество обработанных заготовок.

Кривая нормального распределения действительных размеров обработан-ных поверхностей заготовок приведена на рис.2.5.

Рис.2.5.Кривая нормального распределения

действительных размеров поверхностей

обработанных заготовок

При нормальном законе распределения размеров поверхности суммарная погрешность обработки поверхности

e = 6 σ+e _сист, (2.14)

где σ – среднее квадратичное отклонение размеров обработанной поверхности, рассчитанное по формуле (13);

e _сист – систематическая погрешность размера (e _изн + e_ст).

Примечание. Случайная погрешность размера обработанной поверхности заготовок e_сл =6σ = L_{мах факт} – L_{мин факт}.

Условие обработки заготовок без брака б > 6σ + e _сист, (2.15)

где б – допуск на размер поверхности.

Если же б <6 + e_сист, то при обработке заготовок появится определенная доля бракованных деталей.

Коэффициент риска брака заготовок малого размера

t_м = (L_i - L_cp)/σ = x_м/σ = (б/2 + e_сист)/σ, (2.16)

где x_м – доля годных заготовок с размером L_i меньше максимального раз-

мера, т.е. x_м = (б/2 + e_сист).

Коэффициент риска брака заготовок большего размера

t_б = (L_i - L_cp)/σ = x_б/σ = (б/2 – e_сист)/σ. (2.17)

Подставив коэффициент риска брака в уравнение Лапласа, описывающей половину площади ограниченной кривой Гаусса и допуском б, можно найти долю годных заготовок из 50% всех обработанных заготовок:

1 t

Ф_(t) = ò е^t/2 ·dt. (2.18)

Ö2π 0

Примечание. Подставляя в формулу (18) значение tм, определяется доля годных заготовок размером меньше среднего размера, а подставляя tб, определяется доля годных заготовок размером больше среднего размера.

Значение уравнения Лапласа приведены в табл.2.2.

Дата добавления: 2014-11-29