Методи досягнення точності при механічному обробленні.

Існують два принципово різних методи досягнення точності розмірів при механічному обробленні:

· метод пробних ходів і промірів;

· метод автоматичного досягнення точності на попередньо налагодженому верстаті.

Метод пробних ходів і промірів полягає в тому, що до оброблюваної поверхні підводять інструмент та з невеликої ділянки заготовки знімають стружку. Після цього верстат зупиняють, роблять пробний промір отриманого розміру, визначають величину його відхилення від необхідного на даній операції і вносять виправлення в положення інструмента. Після цього знову роблять пробний хід і промір. Після досягнення необхідного розміру виконують обробку всієї поверхні. Позитивні риси методу: - висока кваліфікація робітника, що застосовує такий метод, дозволяє досягати високої точності обробки, тому що робітник може врахувати неточності верстата, інструмента, заготовки та інші фактори. Недоліки методу: - можливість появи браку через неуважність робітника; - низька продуктивність через витрати часу на пробні ходи; - висока собівартість через високу кваліфікацію робітника і значну трудомісткість. Сфера застосування - дрібносерійне, одиничне і дослідне виробництво. Метод автоматичного досягнення точності на налагодженому верстаті Сутність методу полягає в тому, що попередньо наладчик чи сам робітник встановлює інструменти у положення, що забезпечує одержання заданого розміру за однопрохідною схемою. Після цього обробка партії заготовок полягає в установці заготовки на верстат, ввімкненні верстата і здійсненні за необхідності допоміжних переміщень (підведення інструмента до заготовки, відведення його та ін.). Метод досить точний, продуктивний, забезпечує стабільність розмірів для партії заготовок, але при високій точності вимагає досить частого підналагодження і постійного контролю параметрів обробки. У цьому випадку на точність обробки впливають u1103 як суб'єктивні фактори - кваліфікація наладчика, так і об'єктивні - стан Т-системи, похибка установки та ін. Метод знаходить застосування практично у всіх типах виробництва. Обробка заготовок на верстатах з ЧПК, використання методу досягнення точності за допомогою лімбів, застосування упорів на універсальних верстатах, застосування верстатів напівавтоматів і автоматів, копіювальних верстатів – усе це приклади реалізації даного способу досягнення точності. Налагодження положення інструментів верстата на виконання необхідного розміру може бути виконано наступними способами. За допомогою лімбів верстата Сутність даного методу полягає у такому: при обробці першої заготовки робітник, застосовуючи раніше розглянутий метод пробних ходів і промірів, визначає при обробці першої заготовки положення лімбів переміщення робочих органів верстата, при яких досягається точність розмірів. Обробка наступних заготовок виконується при тих же положеннях лімбів верстата, чим і забезпечується досягнення операційних розмірів. Попередня установка лімбів на розмір може бути виконана також за допомогою еталонів чи за шаблонами. Метод застосовується в дрібносерійному і середньосерійному виробництві. Точність залежить від об'єктивних і суб'єктивних факторів: об’єктивні - залежать від верстата (точності лімба, ступеня зносу верстата, люфтів в гвинтових парах та ін.); - суб'єктивні - похибки первісного визначення показань лімба (гострота зору робітника, кут нахилу погляду стосовно розподілів лімба, похибки повторного встановлення лімба в початкове положення і інші фактори). Шляхом установки інструментів у процесі обробки пробної партії заготовок Сутність даного методу полягає в тому, що необхідне положення інструментів досягається шляхом коректування їх положення за результатами обробки чергової заготовки з пробної партії (5 – 10 штук). Даний метод установки інструментів нагадує метод пробних ходів і вимірів. Метод застосовується в середньосерійному, великосерійному та масовому виробництві при налогодженні револьверних верстатів та верстатів автоматів і напівавтоматів.

Шляхом використання еталонів Сутність даного методу полягає у такому: наладчик встановлює інструменти за допомогою еталона. Еталон являє собою копію заготовки, що пройшла обробку на даній операції. В розмірах еталона передбачається товщина щупів, через які інструмент торкається еталона. Товщина щупа враховує також пружні деформації елементів станка, що виникають під час роботи від сил різання. Метод підналагодження Сутність методу полягає в тому, що в Т- систему вбудовують датчики, які контролюють параметри поверхонь, що обробляють. Сигнали датчиків передаються на пристрої, що аналізують їх. Ці пристрої установлюють відповідність дійсних розмірів заданим і у випадку їх розбіжності виробляють керуючі сигнали на корекцію положення інструментів. Цей метод іноді називають методом активного контролю досягнення точності, що дозволяє попередити появу браку, на відміну від пасивного контролю, що тільки його реєструє. Точність розмірів у цьому випадку залежить від точності налагодження керуючого пристрою і точності верстата. Даний метод найбільш поширений у великосерійному та масовому виробництві, тому що має високу продуктивність, точність, знижує час контрольних операцій, але вимагає додаткових витрат для реалізації.

2 .3.2 Методи досягнення точності замикальної ланки при складанні (ще: Корсаков, ст.. 53).

Однією з задач, що виникає при проектуванні технологічних процесів складання, є вибір чи призначення способу досягнення заданої конструктором точності замикаючої ланки (ЗЛ). Під замикаючою ланкою у даному випадку потрібно розуміти параметр складальної одиниці, необхідний для її нормального функціонування, що виходить у готовому виробі останнім, як результат установки складових елементів (наприклад, розмір зазору між корпусом і торцем вала в редукторі). Розв’язання цієї задачі проводиться з урахуванням типу виробництва, кількості складових ланок, що формують замикаючу ланку, допусків на розмір самої ЗЛ (Т∑) і розмірів складових ланок. На першому етапі необхідно розрахувати очікувану похибку ЗЛ - [Т∑] на основі розмірів і допусків складових ланок, зазначених у складальному кресленні виробу (розв’язати перевірну задачу для конструкторського розмірного ланцюга). Розмірним ланцюгом називається сукупність розмірів, розташованих по замкнутому контуру, що беруть участь у розв’язанні визначеної задачі.

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Конструкторський розмірний ланцюг визначає відстані або відносний поворот між поверхнями чи осями поверхонь у виробі (складальній одиниці, машині і т. ін.). Кожен розмірний ланцюг має одну замикаючу ланку (та, що формується останньою при складанні) і безліч складових ланок. Складовими ланками складального розмірного ланцюга реально можуть бути розміри деталей (лінійні чи діаметральні), які формують параметри ЗЛ. Складові ланки поділяються на такі, що збільшують (зі збільшенням розміру яких розмір ЗЛ збільшується), і такі, що зменшують (зі збільшенням розміру яких розмір ЗЛ зменшується). При зображенні і розрахунку розмірних ланцюгів застосовують такі позначення: - ЗЛ - А∑; - ланки, що збільшують -; ланки, що зменшують -. iАr iА ← Приклад конструкторського розмірного ланцюга наведений на рисунку 3.10. При перевірному визначенні параметрів ЗЛ (номінальний розмір, очікувана похибка, верхнє і нижнє відхилення та ін.) можуть бути використані методи максимуму-мінімуму та імовірнісний метод. Розглянемо основні положення цих методів. A 1 A 2 A 3 A Σ Рисунок 3.10 - Конструкторський розмірний ланцюг

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Очікувана похибка ЗЛ (Т∑) при заданих конструктором допусках складових ланок визначається за формулами: а) для методу максимуму - мінімуму: Т∑ =, (3.1) ∑−11 miTA де TAi - допуск i - ї складової ланки; Верхнє (ES ∑) і нижнє (EI ∑) відхилення допуску ЗЛ визначаються за формулами: ES ∑ =, (3.2) imnniAEIAES ←−+→∑∑−111 EI ∑ =∑, (3.3) iniAESAEI ←→−1 де n - число ланок, що збільшують, РЛ; m - загальне число ланок РЛ; б) для імовірнісного u1084 методу: Т∑ = ∑ iAT 2λ t, (3.4) де t - коефіцієнт, що визначає ступінь ризику появи браку (дивися таблицю 3.1); λ - коефіцієнт, що враховує закон розподілу дійсних значень розмірів складових ланок (для закону Гаусса λ = 1/9). Таблиця 3.1- Залежність відсотка браку від ступеня ризику t (ступінь ризику) 1 2 3 Відсоток браку 32 4.5 0.27 При цьому у залежності від співвідношення між допуском ЗЛ [T∑ ] і його очікуваною похибкою T∑ можливі такі варіанти: Т∑ ≤ [T∑]; (3.5) Т∑ = (1,1,..., 1,3) [T∑ ]; (3.6) Т∑ > 1,5 [T∑ ]. (3.7)

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

З урахуванням цих співвідношень, типу виробництва і кількості ланок розмірного ланцюга можна запропонувати такі методи досягнення точності розміру замикаючої ланки. Метод повної взаємозамінності Сутність методу полягає в тому, що необхідна точність замикаючої ланки (ЗЛ) розмірного ланцюга (РЛ) досягається у всіх виробах шляхом включення в РЛ складових ланок без вибору, підбору чи зміни їх розмірів. Це можливо при дотриманні умови 3.5. Іншими словами, при складанні робітник складає виріб зі складових елементів без їх вибору з множини наявних відповідно до специфікації і обсягу партії складання. Цей метод раціональний при малому числі складових ланок РЛ (3 –4) у великосерійному і масовому виробництві. Він заснований на розрахунку параметрів РЛ за методом max-min. Недолік методу - необхідність зменшення допусків на розміри складових ланок, а також у зв'язку з цим деяке збільшення собівартості виробів. Метод неповної взаємозамінності Сутність методу полягає у тому, що точність 3Л досягається в заздалегідь обумовленій частині виробів шляхом включення в них складових ланок без підбору, сортування чи зміни розміру. Тобто принцип складання залишається таким самим, як і в попередньому методі, але визначений відсоток виробів, що враховується коефіцієнтом ризику t (див. таблицю 3.1), може мати розмір замикаючої ланки, який виходить за межі заданого конструктором поля допуску (такі вироби будуть браком). Метод раціональний при багатоланкових ланцюгах (до 10 ланок). При цьому застосовується імовірнісний метод розрахунку очікуваної похибки ЗЛ, що дозволяє розширити допуски на розміри складових ланок при встановленні допустимого для даних умов виробництва ступеня ризику і виконанні умови 3.6:,T2∑=∑ iATt λ де t – коефіцієнт ризику; λ - коефіцієнт, що враховує закон розподілу дійсних розмірів складових ланок; для закону Гаусса λ =1/9; Т - допуск розміру Аi – ї складової ланки. Область застосування - великосерійне і масове виробництво.

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Метод групової взаємозамінності Сутність методу полягає в тому, що точність ЗЛ досягається шляхом включення в РЛ складових ланок, що належать до однієї групи попередньо обміряних і розсортованих виробів. Застосовують для РЛ із малим числом ланок (циліндр, поршень, зазор) підшипники та ін. Таке складання ще називається селективним складанням. При цьому усередині групи складання ведеться за методом повної взаємозамінності. Метод вимагає застосування додаткових заходів і тому застосовується у великосерійному і масовому виробництві. Застосування методу дозволяє істотно розширити допуски складових ланок без порушення вимог до точності ЗЛ (див. рисунок 3.11). S гр S max TA2 TA1 Група 3 Група 2 Група 1 Група 3 Група 2 Група 1 Рисунок 3.11 - Схема реалізації методу групової взаємозамінності: ТА1 – допуск розміру 1-ї ланки; ТА2 – допуск 2-ї ланки; S max – максимальний зазор; S гр – зазор для визначеної групи (на рисунку 3.11 для групи 1) Як бачимо, зазор для окремих груп S гр залежить від їх кількості, визначається необхідною точністю ЗЛ і завжди менший, ніж S max. Метод регулювання Сутність методу - точність ЗЛ досягається шляхом зміни розміру (наприклад, за рахунок набору кількості дистанційних шайб тощо) чи положення однієї з раніше намічених складових ланок без зняття з неї шару матеріалу. Складова ланка, за рахунок якої досягається точність ЗЛ, називається такою, що компенсує. При цьому методі висока точність виготовлення складових ланок не потрібна. Позитивні якості методу - можливе досягнення високої точності ЗЛ у багатоланкових РЛ, а також наявність можливості відновлювати необхідну точність ЗЛ при ремонті машини. Метод знаходить застосування практично у всіх типах виробництва. Його використання не потребує виконання умов 3.5 або 3.6. Метод пригону Cутність методу - точність ЗЛ досягається шляхом зміни розміру однієї із заздалегідь наміченої складової ланки (компенсатора) шляхом зняття з неї необхідного шару матеріалу. При використанні методу пригону на всі складові ланки встановлюють допуски згідно з економічною точністю способу обробки. Пригінні роботи складаються з двох стадій: визначення величини необхідного для видалення шару матеріалу і самого процесу видалення вручну чи за допомогою механічної обробки. Метод має підвищену трудомісткість і вимагає для реалізації працівника високої кваліфікації. Застосовується в умовах одиничного і дрібносерійного виробництв. Кількість ланок розмірного ланцюга не обмежується.

Метод пробних ходів і промірів для оброблення однієї деталі. Суть методу полягає в тому, що до оброблюваної поверхні заготовки, встановленої на верстаті, підводять різальний інструмент у будь-яку точку і з короткої ділянки заготовки знімають спробну стружку. Після цього верстат зупиняють, роблять пробний вимір отриманого розміру (), визначають величину його відхилення від конструкторського () і вносять виправлення в положення інструмента, що відраховують по поділках лімбу верстата. Потім знову роблять пробне оброблення («хід») ділянки заготовки, новий пробний вимір отриманого розміру і при необхідності вносять нове виправлення в положення інструменту. Таким чином, шляхом пробних ходів і промірів встановлюють правильне положення інструмента щодо заготовки, при якому забезпечується необхідний розмір. Після цього виконують обробку заготовки по всій її довжині. При обробці наступної заготовки всю процедуру установки інструменту пробними ходами і промірами повторюють.

При використанні методу пробних ходів і промірів часто застосовують розмітку. У цьому випадку на поверхню вихідної заготовки спеціальним інструментом (штангенрейсмусом) наносять тонкі лінії, що показують контур майбутньої деталі, положення центрів майбутніх отворів чи контури виїмок і вікон. При наступній обробці робітник старається сполучити траєкторію переміщення леза різального інструмента з лінією розмітки заготовки і забезпечити тим самим необхідну форму оброблюваної поверхні.

Метод пробних ходів і промірів має такі переваги:

- на неточному устаткуванні дозволяє отримати високу точність обробки; робітник високої кваліфікації шляхом пробних промірів і ходів може визначити й усунути похибку заготовки, що виникла при її обробці па неточному верстаті;

- при обробці партії дрібних заготовок виключається вплив зносу різального інструмента на точність розмірів, що витримуються при обробці, шляхом визначення і внесення необхідних поправок у положення інструмента

- при неточній заготовки дозволяє правильно розподілити припуск і запобігти появі браку; з маломірної заготовки при розмітці часто вдасться викроїти контур оброблюваної заготовки й одержати придатний виріб;

- звільняє від необхідності виготовлення складних і дорогих пристроїв типу кондукторів, поворотних і ділильних пристосувань тощо; положення центрів отворів і взаємне розташування оброблювані поверхні визначається розміткою.

Разом з тим метод пробних ходів і промірів має ряд серйозних недоліків:

- залежність точності обробки, що досягається, від мінімальної товщини стружки, що знімається; при токарній обробці доведеними різцями ця товщина не менше 0,005 мкм, а при точінні звикло загостреними різцями вона складає 0,02 мм (при деякому затупленні різця навіть 0,05 мм); очевидно, що при роботі пробними ходами робітник не може внести в розмір заготовки виправлення, менші за товщину стружки, що знімається, а отже, і гарантувати одержання розміру з похибкою, меншою за цю товщину;

- поява браку з вини робітника, від уваги якого в значній мірі залежить точність обробки, що досягається;

- низьку продуктивність обробки через великі витрати часу па пробні ходи, проміри і розмітку;

- високу собівартість обробки деталі внаслідок низької продуктивності обробки в сполученні з високою кваліфікацією робітника, що вимагає підвищеної оплати праці.

У зв'язку з перерахованими недоліками метод пробних промірів і ходів використовується, як правило, при одиничному чи дрібносерійному виробництві виробів, у дослідному виробництві, а також у ремонтних і інструментальних цехах. Особливо часто цей метод застосовується у важкому машинобудуванні. При серійному виробництві цей метод знаходить застосування для одержання придатних деталей з неповноцінних вихідних заготовок («відновлення» браку по литву і штампуванню).

В умовах великосерійного і масового виробництва метод пробних ходів і промірів використовується головним чином при шліфуванні, тому що дозволяє компенсувати знос абразивних інструментів при ТП, який часто протікає нерівномірно з втратою точності обробки. При підвищенні якості абразивів і при досягненні їх однорідності, а також при створенні систем автоматичної компенсації зношення кругів метод пробних ходів і промірів витісняється також і зі шліфувальних операцій.