5. Расчет станочных приспособлений

НА ТОЧНОСТЬ

5.1. Методика точностного расчета

Имеется два вида расчета станочного приспособления на точность: поверочный и проектный.

Поверочный метод позволяет оценить возможность обеспечения допуска заданного исходного размера при определенных производственных условиях (оборудование, схема наладки, степени износа установочных поверхностей и направление втулок, центрирующих поясков и т.п.) реально существующим станочным приспособлением [3].

Проектный расчет выполняется при разработке конструкции нового приспособления, когда необходимо: определить какая часть суммарной погрешности обработки отводится на приспособление и обеспечивается путем подбора соответствующих зазоров, посадок, расположения установочных и зажимных элементов, уточнить допустимое значение погрешностей других составляющих технологической системы (оборудования, инструмента, способа наладки и т.п.).

Точность обработки оценивается сопоставлением ожидаемой (расчетной) погрешности с заданной (допустимой).

, (5.1)

где: – величина допустимого отклонения исходного размера от номинала, – суммарная производственная погрешность.

Погрешности исходных размеров, возникающие при обработке, можно разделить на две группы: статические и динамические составляющие производственной погрешности.

, (5.2)

где: – статическая составляющая погрешности, – динамическая составляющая погрешности.

Если статические составляющие (неточности станка, приспособления, режущего инструмента, базирования заготовки) могут быть определены расчетом, то динамические (деформации компонентов технологической системы от сил резания, изменения температур, перераспределения внутренних напряжений, износа режущего инструмента) рассчитать весьма затруднительно, а в большинстве случаев и невозможно.

Учитывая это, предложено [12], [4] определить ожидаемую производственную погрешность расчетом суммарной статической составляющей, оценивая влияние динамических факторов коэффициентом k_c.

Методика расчета основывается на анализе модели, показывающей размерные пространственные взаимосвязи структурных компонентов технологической системы (заготовка, приспособление, станок, инструмент), обусловленных наладкой (рис. 5.1). В общем случае, равна сумме погрешностей всех составляющих компонентов и погрешностей их взаимного расположения .

Где: – погрешность заготовки (погрешность положения исходной базы относительно механической).

– погрешность приспособления (отклонение положения установочных элементов от номинального, определенного относительно элемента для базирования приспособления на станке).

При назначении допусков на размеры и величину отклонения положения элементов приспособления от номинального используем соотношение:

, (5.3)

где – предельное отклонение размера приспособления,– предельное отклонение размера детали, соответствующего рассматриваемому.

– погрешность станка (в зависимости от направления исходного размера это отклонения базового элемента для установки приспособления от оси координат станка – или–погрешность позиционирование инструмента). Для токарного станка– биение шпинделя, а– погрешность поперечной или продольной подачи суппорта.

Рис. 5.1. Взаимосвязи структурных компонентов

технологической системы

–погрешность установки заготовки по установочному элементу (величина смещения заготовки от номинальных положений, определенного установочным элементом) имеет место при установке с зазором на жесткие оправки. При использовании самоцентрирующих установочно-зажимных механизмов (цанговые, гидропластовые, мембранные, клиновые, пружинные) является характеристикой погрешности центрирования.

–погрешность установки приспособления (величина отклонения положения приспособления от номинального, определяемого элементами станка для базирования СП).

–отклонения положения инструмента от номинального, определенного элементами станка для установки инструмента.

С целью уменьшение погрешности исходного размера при наладке операции применяют выверку по поверхностям заготовки (технологической или исходной базам), по поверхности установочного элемента, по элементу базирования приспособления на станке, по элементу настройки инструмента на приспособлении (установы).

Рис. 5.2. Размерные связи при различных схемах наладки

На рис. 5.2 показана модель структурных компонентов технологической системы с обозначением статической погрешности при выверке по каждому возможному варианту:

1. Выверка поверхности исходной базы

2. Выверка по технологической базе

3. Выверка по установочному элементу

4. Выверка по выверочной поверхности приспособления (выверочный поясок на токарном патроне и т.п.) _.

Величины Δ_в(исх), Δ_в(т), Δ_в(у), Δ_в(п), Δ_в(и) представляют собой погрешности положения (базирования) заготовки, приспособления по соответствующим элементам инструмента относительно системы координат станка.

Каждая из рассмотренных погрешностей представляет сумму случайных составляющих, поэтому законы распределения суммарных и слагаемых можно считать гауссовыми, и расчетная формула примет вид:

, (5.5)

где: – составляющие статической части производственной погрешности; К_с – коэффициент, учитывающий долю статической составляющей в суммарной производственной погрешности. Определяем влияние динамических факторов на погрешность выполняемого исходного размера.

Ориентировочно значение К_с для различных видов обработки следующие:

Сверление в кондукторе 0,8 – 1,0;

Шлифование круглое 0,7 – 0,9;

Точение и фрезерование чистое 0,6 – 0,8;

Точение и фрезерование черновое 0,4 – 0,6;

Сверление без кондуктора 0,4 – 0,6.