Визначення похибки статистичного настроювання системи впід на розмір.

Кожний з розглянутих методів досягнення заданої точності неминуче супроводжується похибками оброблення, які викликаються різними причинами систематичного і випадкового характеру.

У загальному випадку налагодження системи ВПІД складається з угодженого встановлення різального інструменту, робочих органів верстату та пристрою, відносно положень яких і з врахуванням явищ, що супроводжують технологічний процес оброблення, отримують заданий розмір у межах поля допуску.

Взаємне розташування усіх елементів системи ВПІД неможливо забезпечити однаковим при кожному підналагодженні.

Похибки статичного настроювання складаються з похибок виготовлення еталону, похибок на поправки до розміру статичного настроювання верстата та похибок встановлення інструменту за еталоном.

Похибки виготовлення еталону визначаються звичайним шляхом як для виготовлення окремої деталі чи комплекту деталей.

При статичному настроюванні верстата настроювання повинно відбуватися не на робочий настройковий розмір А_р., а на розмір статичного настроювання А_с., який повинен врахувати пружні відтиски інструменту під дією сил різанняD₁, зазори у підшипниках шпинделя D₂ та висоту нерівностей обробленої деталі (похибка вимірювання) D₃. З цими поправками розмір статичного настроювання дорівнюватиме:

- для валів ;

- для отворів .

Поле розсіювання положення інструменту ω_с при його статичному налагодженні називається похибкою налагодження інструменту на розмір А_с. Ця похибка наближено може бути визначена як різниця між граничними значеннями установочного (робочого) розміру. У загальному випадку похибка ω_с залежить від похибки регулювання положення інструменту ω_р та похибки вимірювання розміру деталі ω_в:

- для діаметральних розмірів

- для лінійних розмірів (розмірів площин)

,

де k_р = 1,14... 1,73; k_в = 1,0 – коефіцієнти, які враховують відхилення закону розподілу елементарних величин ω_р та ω_в від нормального.

Похибки вимірювання ω_в залежать від квалітетів точності виконавчих розмірів та засобів вимірювання. Граничне значення похибок вимірювання повинно знаходитися у певному співвідношенні з допуском вимірювального розміру. У звичайних виробничих умовах методи і засоби вимірювання вибираються так, щоб випадкові похибки вимірювання на перевищували однієї десятої частини допуску на вимірювальну величину. Якщо ця вимога не задовольняється, то виготовлення деталей проводять з так званим виробничим, чи гарантійним допуском δ_г., який рівний:

,

де δ_з.– заданий допуск на вимірюваний розмір; D_S - сумарна величина випадкових похибок вимірювання.

Значення похибок ω_р та ω_в встановлюють за довідниками (наприклад, А.Косілової та Р.Мєщєрякова). Наприклад, при встановленні різця по лімбу з ціною поділки 0,01 мм значення похибки регулювання ω_р = 5... 10 мкм; з ціною поділки 0,02 мм – 10... 15 мкм; при встановленні по індикаторному упору з ціною поділки 0,01 мм ω_р = 10... 15 мкм; з ціною поділки 0,002 мм – 3... 15 мкм. Значення похибки вимірювання ω_в при вимірюванні мікрометром (точність – 0,01 мм) деталей в діапазоні розмірів 30... 50 мм, виконаних за 8 квалітетом, становить 10 мкм. Значення цих похибок у загальній структурі допуску на виготовлення деталі складають від 20 (грубі квалітету) до35 %.

Похибки динамічного настроювання технологічної системи.

 

Жорсткість технологічної системи та її податливість. Вплив жорсткості технологічної системи на точність розмірів, форми при обробленні заготовок на настроєних верстатах. Основні шляхи підвищення жорсткості технологічної системи.

Під дією сил різання, які виникають в процесі механічного оброблення, всі навантажені деталі і вузли системи ВПІД деформуються. Окремі деталі піддаються, як правило, лише пружнім деформаціям, а вузли (наприклад, супорт, передня і задня бабки токарного верстата чи стіл свердлильного верстату) – змішаним (пружнім і непружнім деформаціям). Джерелом непружніх деформацій є люфти і стики з’єднань деталей у вузлах.

Величину деформації y будь-якої деталі чи вузла, віднесеної до діючої на неї сили Р називають податливістю ω цієї деталі чи вузла в напрямку дії сили Р. Величину, обернену до податливості, називають жорсткістю j:

Чим більша податливість (менша жорсткість) системи ВПІД, тим більші похибки виникають в процесі оброблення (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Спотворення циліндричної деталі при її точінні: а) при жорстких задній і передній бабаках і малій жорсткості заготовки; б) при жорсткій заготовці і недостатній жорсткості бабок; в) при недостатній жорсткості консольно затисненій заготовки.

 

Мірою жорсткості j_c. системи ВПІД можна вважати сумарну y_c. відносну деформацію інструмента y_i. і деталі y_д. під дією сили різання Р. Величина цієї деформації:

При обробленні у центрах (рис. 8.3) сумарна деформація інструмента і деталі в процесі обточування є перемінною. На початку роботи (поз. І), коли різець перебуває біля центру задньої бабаки, на деформацію деталі впливає тільки жорсткість задньої бабки j_з.б., і тоді сумарна деформація складається з деформації супорта y_суп. та задньої бабки y_з.б. Пружні деформації деталі й інструмента, які в даному випадку рівні лише деформаціям стиску, настільки малі, що ними можна знехтувати.

Рис. 8.2. Визначення сумарного відхилення токарного різця під дією сили різання.

В кінці обточування, коли різець наближається до центру передньої бабки (поз.ІІ):

У проміжному положенні різця (поз. ІІІ), коли його вершина пройшла вздовж деталі довжиною l відрізок а, деформація інструменту залишається попередньою, а деформація деталі складається з деформацій обох бабок та пружньої деформації (згину) самої деталі. Оскільки при проміжному положенні інструменту сила різання розкладається на передню та задню бабки пропорційно до відрізків а та l-a, то результуюче переміщення обох бабок дорівнюватиме середньому значенню їх переміщень:

В окремому випадку, коли різець перебуває на середині деталі (а=l/2)

Деформація деталі дорівнюватиме стрілі її прогину під дією сили Р. Для середнього положення різця, коли розглядати вал як балку на двох опорах, віддаль між якими рівна l, величина стріли прогину:

,

де Е – модуль пружності; – момент інерції поперечного перерізу вала діаметром d. Звідси жорсткість вала при середньому положенні різця:

,

а жорсткість системи ВПІД:

Шляхи підвищення жорсткості системи ВПІД:

- скорочення кількості стиків і ланок у системі (вирішується в процесі розроблення верстатів та пристроїв);

- забезпечення більшої визначеності базування шляхом створення попереднього натягу у вузлах верстата (підпружинені чи гідравлічні задні бабки);

- підвищення жорсткості верстатів (в процесі виготовлення та експлуатації – шляхом регулювання відповідних пристроїв (клини, планки));

- підвищення жорсткості оброблюваної заготовки;

- управління жорсткістю за рахунок адаптивного керування процесом оброблення (P_y = const).