Погрешности как результат воздействия теплового поля

В процессе резания, в результате сил трения, сил резания и т.п. происходит изменение температуры отдельных частей оборудования. Это приводит к изменению взаимного расположения отдельных частей механизмов оборудования, что может привести к погрешности обработки. Так, например, если L=800мм, t=10С и =1210^-6 град^-1, то L=Lt=0,1, т.е. при нагревании лишь на 10С, размер увеличится на 0,1мм (много).

Погрешности как результат действия внутренних напряжений

При силовом воздействии инструмента на заготовку происходит пластическое деформирование поверхностного слоя, местный нагрев, что приводит к появлению внутренних напряжений определённого знака и величины в зависимости от условий обработки. С течением времени эти напряжения релаксируются (изменяются), могут даже измениться по знаку, что приводит к изменению взаимного расположения отдельных поверхностей детали. Особенно это характерно для тонкостенных ажурных конструкций.

Припуски на механическую обработку

Припуск – слой материала, который необходимо удалить с поверхности заготовки, чтобы обеспечить заданное качество (размеры и шероховатость) детали.

Припуски бывают операционные и общие.

Операционный припуск удаляется на конкретной операции.

Общий припуск равен сумме операционных припусков и представляет собой разность размеров заготовки и детали.

Назначение величины припуска предполагает выбор размера заготовки. Желательно, чтобы они были оптимальными. Так, при больших припусках увеличивается расход материала, удлиняется производственный цикл, увеличивается трудоёмкость и т.д. Малые припуски могут не обеспечить возможность получения детали с заданным качеством.

Величина припуска зависит от следующих факторов:

1. Материал заготовки;

2. Конфигурация и размеры заготовки;

3. Вид заготовки и способ её получения;

4. Требования рабочего чертежа детали относительно механообработки;

5. Требования рабочего чертежа детали относительно качества обрабатываемой поверхности.

Чем выше требования по точности и качеству, тем больше должен быть припуск, так как для обеспечения качества необходимо большее количество операций.

Методы определения припусков

На практике используют два метода:

1. Опытно-статистический (величина припуска устанавливается суммарно, без определения операционных припусков, он основан на статистических данных обработки подобных деталей; как правило, величина припуска получается слегка завышенной, так как, не учитывая конкретных условий обработки, исходят из наихудших)

2. Расчётно-аналитический (базируется на анализе факторов, влияющих на припуск; для него помимо статистических данных учитываются конкретные условия обработки)

Общий припуск определяется как сумма операционных.

Если A_max и A_min принять за максимальный и минимальный размеры заготовки в пределах допуска, то допуск на размер заготовки T_A=A_max-A_min.

B_max и B_min-размеры детали в пределах допуска, а допуск на размер детали T_B=B_max-B_min.

С учётом копирования погрешности мы можем записать:

Z_max=A_max-B_max

Z_min=A_min-B_min. Z_max=T_A+A_min-T_B-B_min

Z_max=Z_min+T_A-T_B

T_Z=Z_max–Z_min=T_A-T_B

Минимальная величина припуска определяется шероховатостью поверхности, полученной на предшествующей обработке R_Zi-1, глубиной дефектного T_i-1, также полученной на предшествующей обработке и погрешностью установки на данной операции _i.

При расчётах припуска исходят из того, что шероховатость поверхности и дефекты поверхностного слоя, сформированные на предшествующем переходе, должны быть удалены на выполняемом переходе. При этом необходимо стремиться оставить поверхностный слой – более износостойкий, чем нижележащие слои исходной структуры, а также способствующий получению меньшей шероховатости поверхности при её обработке в зоне этого слоя.

Кроме того, при расчёте минимальной величины припуска, необходимо учесть пространственные отклонения, погрешности формы в результате предшествующей обработки.

При расчёте припусков отклонения формы поверхности отдельно не учитывают, полагая, что эти отклонения (бочкообразность, седловидность, конусность и т.д.) не должны превышать допуска на размер и, как правило, должны составлять некоторую его часть.

Таким образом, Z _min=R_Zi-1+T_i-1+_i-1+_i

Если обрабатывается наружная или внутренняя цилиндрическая поверхность, то припуск задаётся на каждую из сторон, поэтому формула принимает вид

Отклонение _k=_kl, где  _k-коробление.

Для различных видов заготовок различают различные виды погрешностей, например коробление или несовпадение осей. Погрешность для сверления (пространственное отклонение) определяется так

, где

y – увод сверла

l – глубина сверления

l₀ – смещение оси

Погрешность установки суммируется из погрешности базирования, которая при правильно выбранной базе равна нулю, погрешности закрепления и погрешности, определяемой схемой установки

Расчёт припусков позволяет обоснованно назначить размеры заготовок.

════════════════════════════════════

В числе составляющих

а) погрешность настройки (возникает, например, при смене оборудования).

2 метода настройки:

1. пробных проходов – многошаговая обработка поверхности и измерения (метод обладает высокой точностью – ≈0,1^.Т, но большой трудоемкостью, зависит от квалификации и точности станка и инструмента)

2. настройка по эталону – применяется при выполнении токарных и фрезерных работ для определения положения инструмента его перемещают до соприкосновения с эталоном через специальный щуп (зависит от точности настройки станка, погрешность представляется как ; метод обладает высокой производительностью, но малой точностью)

б) тепловые явления влекут за собой изменение взаимного расположения частей оборудования

пример

L=800мкм

Δt=10^оС

α=12^.10^-6

тогда ΔL=L^.Δt^.α

Точность обработки и параметры шероховатости поверхностей, соответствующие различным видам обработки резанием.

Вид обработки		Квалитет	Параметр шероховатости		Класс шерохо-ватости
			RZ	Ra
Обтачивание на токарном станке	Черновое	13-12	8-40	20-10	3
	Черновое	8-7	20-10	2,5	5
	Тонкое точение	7-6	6,3-3,2	1,25-0,63	7
Шлифование	Черновое	9-8	10-6,3	2,5-1,25	6
	Чистовое	7-6	1,6	0,32	8
	Тонкое шлифование	6-5	0,4	0,08	10
	Притирка	6-5	0,1	0,04-0,02	12
Подрезка торцевым резцом		12-11	40-20	10-5	4
Сверление		12-11	40-20	10-5	4
Зенкерование	Черновое	12-11	40-20	10-5	4
	Чистовое	10-9	10	2,5	5
Развёртывание	Черновое	9-8	10-6,3	2,5-1,25	6
	Чистовое	7-6	3,2-1,6	0,63-0,32	8
	Тонкое развёртывание	6	0,8	0,16	9
Фрезерование	Черновое	12-11	20	5	4
	Чистовое	11-9	10-6,3	2,5	5