Погрешности обработки, зависящие от режимов резания

Погрешности настройки станка

Станок может настраиваться двумя способами:

1) по пробным деталям (более трудоемкая);

2) по эталонам (менее трудоемкая).

Если пробные детали проверяют измерительным инструментом, то погрешность настройки определяются по формуле

,

где D_изм – погрешность измерения пробных деталей, D_регул – погрешность регулирования положения инструмента, D_расч – погрешность метода расчета смещения инструмента, которая определяется из следующего выражения

,

где s – среднее квадратическое отклонение, характеризующее точность данного метода обработки, n – количество пробных деталей.

Другой способ настройки станка по пробным деталям основан на использовании жестких предельных и нормальных калибров.

Погрешность настройки в этом случае определяется по формуле

В приближенных расчетах можно брать DH = s.

2) погрешность настройки по эталону определяется по формуле

,

где D_изг.эт. – погрешность изготовления эталона, D_{уст.инстр.} – погрешность установки инструмента.

В некоторых случаях необходимо отводить инструмент от обрабатываемой заготовки и затем вновь ставить его в прежнее положение, что производиться при помощи жестких или индикаторных упоров. Для обычных условий погрешность установки по жесткому упору составляет 20…50 мкм. При малой жесткости упора и низкой квалификации рабочего погрешность установки может возрасти до 100…130 мкм. Погрешность установки по индикаторным упорам значительно меньше и лежит в пределах 10…20 мкм.

Выводы:

Настройка по пробным деталям обеспечивает высокую точность, но трудоемка. В условиях массового производства при обработке на автоматах и многоинструментных станках на настройку затрачивается до 20% общего фонда времени. Недостаток – брак деталей, что неприемлемо для крупных и дорогих изделий. Метод настройки по пробным деталям находит применение для станков с относительно простой наладкой и при небольших размерах обрабатываемых деталей.

Настройка по эталонам менее трудоемка, что обеспечивает более полное использование оборудования во времени. Она дает надежные и стабильные результаты в отношении точности и исключает расход пробных деталей. Особенно целесообразна для операций обработки с многоинструментым оснащением, т.к. настройка по эталону не связана с использованием наладчиков высокой квалификации и может производиться вне станка при наличии сменных инструментальных блоков, суппортов и револьверных головок.

Износ инструмента

В процессе работы инструмент изнашивается, как по передней, так и по задней граням.

Износ протекает следующим образом. По передней поверхности износ в основном связан со стойкостью инструмента, а по задней и с точностью обработки. Резец, изношенный по задней грани на 0,1 мм продолжает работать, хотя получаемые размеры существенно отличаются от заданного. При обработке детали значительного размера, износ инструмента сказывается и на точности формы. Наибольшее влияние на величину размерного износа инструмента оказывает скорость резания, подача, глубина резания и задний угол. Величина износа, влияющая на точность обработки, определяется по формуле

где L – длина пути резания, в м; L_доп – дополнительный путь в м (для доведенного инструмента 500 м.; для заточенного инструмента 1500 м.; если работа идет на участке нормального износа режущего инструмента (ab) (рис. 5.33) то L_доп =0); U_o – величина относительного (удельного) износа.

При обработке детали методом пробных проходов и промеров размерный износ инструмента не оказывает влияния на точность размеров.

Рис. 5.33 График зависимости износа от времени

Основными путями сокращения влияния размерного износа на величину погрешности настройки и на точность обработки являются:

1 Повышение стабильности качества изготовления инструмента.

2 Повышение доводки его режущих кромок для сокращения величины первоначального износа (участок O-a).

3 Стабилизация сил резания.

4 Сокращение вибрации в системе СПИД, если это не виброрезание.

5 Выбор наиболее экономичных режимов обработки.

6 Своевременная смена инструмента для его переточки.

7 Правильный подбор применяемой СОЖ.

8 Своевременная компенсация размерного износа инструмента путем поднастройки размерных цепей системы СПИД.

9 Правильная установка и закрепление инструмента с учетом изменения его геометрии при возникновении силы резания и упругих перемещений.

Несколько иные условия возникают при работе абразивным инструментом, т.к. в этом случае износ может быть как положительным, так и отрицательным явлением и, следовательно, износ должен учитываться, как один из основных технологических факторов.

Износ инструмента оказывает на точность и косвенное влияние т.к. по мере увеличения износа увеличивается сила Р_v, следовательно, возрастают деформации технологической системы СПИД. В процессе работы температурный режим системы СПИД меняется, происходит нагрев станка, режущего инструмента, обрабатываемой детали, нагрев связанный с измерениями.

Температурные деформации

В процессе работы температурный режим системы СПИД меняется. Нагревание станка вызвано в основном действиям трения в подшипниках и направляющих, а также теплотой, идущей от встроенных электродвигателей, от охлаждающей жидкости и гидросистемы. Нагревание станины, корпусных деталей и других частей станка происходит неравномерно. Так, разность температур отдельных элементов станицы может быть до 10°С, в различных точках корпуса бабки – от 10 до 50°С, температура валов и шпинделей на 30-40% выше средней температуры корпусных деталей, в которых они смонтированы.

Относительно сильный нагрев шпиндельных бабок влечет за собой изменение положения оси шпинделя. Большое влияние на точность обработки оказывают тепловые деформации винтов подач. Поэтому винты делают по возможности меньшей длины (для перемещения бабки шлифовальных станков).

Нагревание режущего инструмента, при резании в некоторых случаях может иметь существенное значение. При обработке крупной заготовки тепловые деформации резца могут вызвать погрешность формы обрабатываемой поверхности. Тепловые деформации влияют на точность размеров при обработке на предварительно настроенных станках по методу автоматического получения размеров, но могут быть учтены рабочим при обработке методом пробных проходов и промеров.

Наибольшее значение обычно имеет нагревание самой обрабатываемой детали вследствие теплоты резания. Деформации этого рода особенно заметны при снятии больших припусков с тонкостенных деталей. При равномерном нагревании изменяются размеры детали, форма же остается постоянной. При неравномерном распределении температуры изменяется и форма детали (коробление).

Под действием тепловых напряжений при достаточной жесткости изделия и высокой жесткости станка обрабатываемый вал прогибается и опытный токарь перед чистовым проходом слегка отжимает, а затем снова поджимает деталь центром задней бабки. На настроенных станках компенсация удлинения обеспечивается установкой упругого центра. При обильном охлаждении детали ее тепловые деформации незначительны и их влиянием на точность можно пренебречь.

Локальный нагрев при шлифовании вызывает появление структурных изменений в поверхностном слое шлифуемой детали, и, как следствие, образование прижогов металла и появление шлифовочных трещин.

Температурные колебания оказывают влияние на точность измерений.

Внутренние напряжения

Внутренние напряжения оказывают наибольшее влияние на точность обработки нежестких тонкостенных заготовок, а также крупных точных деталей (рамы, станины). Внутренними остаточными называют напряжения, которые существуют в заготовке или готовой детали при отсутствии внешних нагрузок. Остаточные напряжения полностью уравновешиваются и их действие на деталь с внешней стороны ничем не проявляется. По причине образования остаточные напряжения делятся на две группы:

1 Конструкционные – вызываются процессами, происходящими в конструкции.

2 Технологические – возникающие в процессе изготовления.

В зависимости от применяемого технологического метода остаточные напряжения бывают:

1 литейные – возникающие при остывании отливок;

2 ковочные – образуются в поковках и горячих штамповках;

3 термические;

4 сварочные;

5 от наклепа, возникающие при прокатке, холодной штамповке, чеканке и т.д.