Погрешности оборудования
Каждый металлообрабатывающий станок состоит из ряда конструктивных узлов, представляющих отдельные звенья единой технологической системы. Оборудование, на котором реализуется ТП, всегда имеет собственные погрешности изготовления, которые частично или полностью переносятся, в виде отклонения формы и расположения обрабатываемых поверхностей, на заготовки, но не оказывают непосредственного влияния на их размеры.
Так, отклонение от перпендикулярности оси шпинделя вертикально-фрезерного станка к поверхности стола проявится в виде вогнутости на обработанной поверхности, а также в виде отклонения от параллельности технологической базы и обработанной поверхности. Такие отклонения будут одинаковыми для всей партии деталей, т.е. представляют собой систематические постоянные погрешности. На рисунке 1.3 показаны погрешности обработки вала на токарном станке. Если отклонение оси вращения вала в горизонтальной плоскости на длине L составляет а, то конусообразность обработанной поверхностиi = 2а/ L.
При отклонении оси вращения вала только в вертикальной плоскости обтачиваемая поверхность принимает форму гиперболоида (рис.1.3,в). Погрешность (приращение) радиуса обтачиваемой поверхности
, (2.2)
где r0 – радиус поверхности у базового левого торца вала;
х – расстояние рассматриваемого сечения от торца;
b– отклонение оси вращения в вертикальной плоскости на длинеL;
L – длина вала.
При шлифовании конических поверхностей смещение оси круга по высоте также приводит к искажению формы шлифуемой поверхности; образующая этой поверхности получается не прямолинейной, а выпуклой. В процессе изготовления колец подшипников такую поверхность, называемую бомбиной или квазигиперболоидом, часто создают искусственно для повышения долговечности подшипников.
Неперпендикулярность оси шпинделя к направляющим ползуна каретки в горизонтальной плоскости при точении торцовых поверхностей приводит к образованию вогнутых или выпуклых конических поверхностей. Установка резца выше или ниже оси вращения приводит к образованию гиперболической поверхности. Если ось шпинделя наклонена в вертикальной плоскости, то торец заготовки во всех случаях получается плоским. Смещение резца по высоте не искажает форму торцевой поверхности.
Геометрические погрешности возникают также в результате кривизны направляющих элементов станков. Так, если суппорт перемещается по криволинейным направляющим, то траектория перемещения инструмента также будет криволинейной.
Биение шпинделей станков является типичной геометрической погрешностью. Оно связано, чаще всего, с износом шеек шпинделя и опор, что приводит к некруглости обточенных поверхностей.
Обычно погрешности формы ∑Δф деталей формируются под действием нескольких геометрических погрешностей оборудования.
Анализируя в каждом конкретном случае технологическую схему обработки, можно расчетно-аналитическим методом определить величину погрешности обработки поверхности, вызванную геометрической неточностью оборудования.
Возможны и кинематические погрешности станка при замене точной схемы обработки приближенной. Например, при нарезании модульной резьбы с модулем т = 2,5 мм на токарно-винторезном станке, шаг ходового винта у которогоtх.в. = 6 мм,передаточное отношение цепи подачи
.
Заменяя иррациональное число π дробью 22/7, при настройке станка, получим нарезаемый винт с погрешностью шага 0,04%. При нарезании резьбы групповой фрезой и при шлифовании резьбы многониточным кругом возникает погрешность профиля резьбы.
Геометрические погрешности станков различного типа регламентированы нормами точности на их приемку. В этих же нормах указаны методы проверки точности. Для станков, после их ремонта, нормы точности принимают несколько ниже. Геометрические погрешности станков одного и того же назначения зависят от класса точности. Принято пять классов точности: нормальной точности (Н), повышенной точности (П), высокой точности (В), особо высокой точности (К), особо точные станки (С). Если принять погрешность станка нормальной точности за 100%, то погрешность такого же типа станков для 2…5 классов точности может быть определена умножением на коэффициенты 0,6; 0,4; 0,25; 0,16, соответственно.