Похибки від геометричних неточностей конструкції верстатів та їх кінематичних схем. Похибки, викликані спрацюванням верстатів за період їх експлуатації.

Похибки виготовлення і складання верстатів обмежуються нормами Держстандартів, що визначають допуски і методи перевірки геометричної точності верстатів, тобто, точності верстатів у ненавантаженому стані.

Похибки геометричної точності верстатів цілком або частково переносяться на оброблювані заготовки у виді систематичних похибок. Розмір цих систематичних похибок піддається попередньому аналізу і розрахунку. Наприклад, при непаралельності осі шпинделя токарного верстата напрямку руху супорта в горизонтальній площині циліндрична поверхня оброблюваної заготовки, закріпленої в патроні верстата, перетворюється в конічну. При цьому зміна радіуса r заготовки дорівнює лінійному відхиленню а осі від рівнобіжності (паралельності) по відношенню до напрямних на довжині заготовки, тобто .

При непаралельності осі шпинделя щодо напрямних у вертикальній площині оброблювана поверхня набуває форми гіперболоїда обертання, найбільший радіус якого , де b - лінійне відхилення осі шпинделя від паралельності по відношенню до напрямних у вертикальній площині на довжині L оброблюваної заготовки.

Неперпендикулярність осі шпинделя вертикально-фрезерного верстата відносно площини його столу в поперечному напрямку викликає непаралельність обробленої площини по відношенню до установочної, яка чисельно рівна лінійному відхиленню від перпендикулярності на ширині заготовки. При неперпендикулярності осі шпинделя вертикально-фрезерного верстата по відношенню до площини його столу в подовжньому напрямку виникає увігнутість обробленої поверхні, що залежить від кута нахилу шпинделя, діаметра фрези і ширини оброблюваної поверхні. Увігнутість можна підрахувати аналітично або визначити експериментально.

Биття шпинделів токарних і круглошліфувальних верстатів, що викликається овальністю підшипників і опорних шийок шпинделів, спотворює форму оброблюваної заготовки в поперечному перетині. Овальність шийок шпинделів у цьому випадку переноситься на заготовку, оскільки при її обробленні шийки шпинделів увесь час притискаються до визначених ділянок поверхонь підшипників.

Биття передніх центрів токарних і круглошліфувальних верстатів при правильному положенні осі шпинделя викликає перекіс осі оброблюваної поверхні при збереженні правильного кола в поперечному перетині заготовки.

Причинами биття переднього центру в цьому випадку можуть бути:

- биття осі конічного отвору шпинделя;

- биття осі переднього центру по відношенню до осі його хвостовика;

- неточність посадки переднього центру в конічному отворі шпинделя.

На рис. 8.5, а показано, що при битті переднього центру центрова лінія в процесі оброблення описує конус із вершиною в задньому центру. Основа цього конуса дорівнює биттю переднього центру, а віссю конуса є вісь обертання шпинделя верстата. У результаті обточування в поперечному перетині заготовки (перетин А - А) утворюється правильне коло заданого радіусу (обертання заготовки відбувається навколо правильно розташованої і постійної осі обертання ОО шпинделя), але слід центрової лінії, що з'єднує центрові отвори заготовки, є зміщеним від центру перетину на відстань Е. Після оброблення заготовка набуває форми циліндра, вісь якого нахилена стосовно лінії центрових отворів на кут a. При цьому , де L - довжина заготовки; Е - ексцентриситет переднього центру.

 

Рис. 8.5. Вплив биття переднього центру на точність оброблення: а - похибка при обточуванні за один установ; б - похибка при обточуванні з перевертанням заготовки.

 

В окремому випадку при обточуванні за дві установки (з перевертанням для переустановлення повідкового хомутика) оброблена заготовка утворюється двовісною з найбільшим кутом перетину осей, рівним 2a (мал. 8.5, б).

Биття осі конуса отвору шпинделя вертикально-свердлильного верстата по відношенню до осі обертання шпинделя викликає зростання свердленого діаметра отвору в зв'язку з його «розбивкою».

Зношування верстатів обумовлює збільшення систематичних похибок оброблюваних заготовок. Це пов'язано в першу чергу з тим, що Зношення робочих поверхонь верстатів відбувається нерівномірно. Ця обставина призводить до зміни взаємного розташування окремих вузлів верстатів, що викликає виникнення додаткових похибок оброблюваних заготовок.

Однієї з важливих причин втрати точності верстатів є зношування їх напрямних. За рік експлуатації токарних верстатів при двозмінній роботі в умовах одиничного і серійного виробництва (в умовах масового виробництва зношення втроє більше) при середньому діаметрі оброблюваних заготовок 100 мм і їх довжині 150... 200 мм зношення U в середньому склало:

- при чистовому обробленні 0,04-0,05 мм

- при частково чистовому і частково обдирному обробленні сталі (80 %) і чавуну (20 %) - 0,06...0,08 мм;

- при обдирці сталі (90 %) і чавуну (10 %) - 0,10 - 0,12 мм

Зношування напрямних при цьому виявився в п'ять разів меншим. Зношення напрямних по довжині також не є рівномірним. В обстежених верстатів ділянка найбільшого зношення напрямних знаходилася на відстані 400 мм від торця шпинделя.

Нерівномірне зношення передньої і задньої напрямних викликає нахил суппорта і зсув вершини різця в горизонтальній площині, що безпосередньо збільшує радіус оброблюваної поверхні. Нерівномірність зношення напрямних по їх довжині призводить до появи систематичної похибки форми оброблюваних заготовок.

Деформації верстатів при їх неправильному монтажі, а також під дією маси при осіданні фундаментів (скривлення станин і столів, скрученість напрямних) викликають додаткові систематичні похибки оброблення заготовок.

Осідання фундаментів поздовжньо-стругальних і поздовжньо-фрезерних верстатів призводить до виникнення відхилень від прямолінійності напрямних станин довжиною 8...11 м, що досягають 3 - 4 мм (по існуючих нормах для нових верстатів відхилення від прямолінійності напрямних верстатів на всій довжині не повинно перевищувати 0,08 мм). Скривлення направляючої станини передається оброблюваній заготовці, викликаючи непрямолінійність і неплощинність обробленої поверхні.