Лабораторная работа. Точность механической обработки. Методичка

точность механической обработки

Цель работы

Приобретение практических навыков исследования техноло­гической точности механической обработки.

Задачи работы

Ознакомиться с основными группами погрешностей обработ­ки и средствами их устранения, компенсации и учета.

Исследовать геометрические погрешности металлорежущего

станка.

Исследовать погрешности от упругой деформации элементов технологической системы.

Оценить пригодность станка для обеспечения заданной точно­сти детали и назначить мероприятия, направленные на ее достижение.

Средства для проведения работ

Токарный (фрезерный) станок.

Комплекты средств для проверки станка на соответствие нормам его геометрической точности и жесткости. Бланки отчета.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с целью, задачами, и средствами проведения работы. Получить у преподавателя задание на выполнение работы.

1.1. По исходным данным, соответствующим варианту задания табл. 31 и рис. 43 оформить эскиз детали на бланке отчета, указав на нем параметры, требования к точности размеров, формы (расположе­ния), шероховатость, пользуясь данными табл. 32.

1.2.Определить вид окончательной обработки заданной по­верхности: черновая, получистовая, чистовая, приняв параметры ре­жима резания по табл. 31 и 33.

2.Провести исследование станка на соответствие норме жестко­сти по заданному показателю жесткости j,изучив предварительно методику его измерения по табл. 34.

2.1. Изучить методику измерения заданного показателя жестко­сти и изобразить в бланке отчета схему его измерения.

2.2. Собрать наладку в соответствии со схемой измерения пока­зателя и определить значения j пб и j зб

2.3. Сравнить измеренные значения с допустимыми Тст j, (см.табл. 34) и дать заключения о соответствии или несоответствии норме жесткости.

2.4. Указать в бланке отчета мероприятия направленные на достижение норм жесткости.

3. Провести исследование влияния жесткости технологической системы по показателю k на точность изготовления.

Для случая ручного счета

3.1. Выписать из табл. 35 формулы для расчета значений усилия резания Ру, деформации станка Уст и заготовки Узаг.

3.1.1. Рассчитать значение Ру.

3.2. Для заданного способа установки заготовки в приспособле­нии нагрузить ТС «станок-заготовка» силой, соответствующей рассчи­танному значению Ру и определить значения Усуп, Упб и Узб.

3.2.1. Рассчитать значения податливости элементов

3.3. Определить значения Уст и Узаг, приняв Хр равным: 0; 0,25L₃; 0,5L₃; 0,75 L₃, L₃, где L₃ - длина обрабатываемой заготовки.

3.4. Рассчитать значение Утс для принятых значений Хр и определить составляющую от деформации элементов ТС

Для случая расчета на ЭВМ

Выполнить предварительно гг. 3.2.

4. Исследовать влияние погрешности базирования заготовки на точность детали.

4.1. Измерить диаметр цилиндров у партии деталей микромет­ром с точностью 0,01 мм и занести в табл. бланка отчета отклонения ±

D от номинального размера D.

4.2. Установить цилиндрическую деталь на плоскости стола го­ризонтально-фрезерного станка и закрепить с помощью прижимов.

4.3. Настроить фрезу на заданный размер h₀ с помощью плоско­параллельных концевых мер длины (плитки Иогансона) (рис. 44, а).

4.4. Фрезеровать площадку у партии деталей (рис. 44, б и 46).

4.5. Измерить отклонения ho размера ho с помощью индикато­ра часового типа ИКГ с точностью 0,01 мм (рис. 44, в и 46). Результа­ты измерения занести в табл. 0 бланка отчета.

4.6. Для исследования влияния угла призмы на погрешность ба­зирования цилиндрическую деталь с предварительно измеренным диаметром установить последовательно в призмы, имеющие углы 2α=60°, 2α =90°, 2α =120° и закрепить с помощью прижимов.

4.7. Выполнить пункты 4.3 ... 4.5.

4.8. Определить поле рассеивания размеров D и ho как разность между максимальным и минимальным значениями измеренных пара­метров D и ho.

4.9. Определить погрешности базирования Е_б для трех случаев установки цилиндров в призмах.

4.10. Построить в бланке отчета графические зависимости Е₆ от угла призмы 2а.

4.11. Проанализировать результаты, сделать выводы и дать ре­комендации.

Таблица 31 Исходные данные

Номер бригады	Вариант	Размеры, ква-литет точно­сти		Допуски формы (располо­жения), ше­рохова­тости		Спо­соб обра­бот­ки и ин­стру­мент	Глу­бина реза­ния t, мм	Показа­тели		Схема установки заго­товки	Нx мм2
								точности	жёсткости
		L3 мм	d, В, мм	Td мм	Ra, мм
1.	а б в г д	450 470 500 550 570	35hl2 40h9 30hl4 35h8 30h10	0,3 Td	6.3 2.5 6.3 1.25 2.5	Точение, прямой проходной ре­зец	2.0 0,4 3.0 0.1 0.4			В центрах передней и задней бабок	1,4 7 4,3 2 0,8
2.	а б в г д	600 450 490 220 235	45hl2 40h9 50hl0 35hl0 40h8		6,3 2.5 2.5 2.5 1.25		2,5 0,3 0,4 0,3 0,2				4,5 1 4,3 2 5,2
3.	а. б в г д	250 275 285 300 225	30h10 35р12 30h9 45h14 40h9	0,3 Td	2,5 6,3 2.5 6,3 2,5		0,4 2,5 0,3 2,5 0,4			В токарном патроне	0,81 1,47 0,81 4,51 4,32

Продолжение табл. 31

Номер бригады	Вариант	Размеры, ква-литет точно­сти		Допуски формы (располо­жения), ше­рохова­тости		Спо­соб обра­бот­ки и ин­стру­мент	Глу­бина реза­ния t, мм	Показа­тели		Схема установки заго­товки	Нx мм2
								точности	жёсткости
		L3 мм	d, В, мм	Td мм	Ra, мм
4.	а б в г д	245 150 200 180 190	50hl0 30h12 40h10 35hll 45h14	0,3 Td	2,5 12,5 1,6 3,2 12,5	Фрезерование цилиндрическая фреза (z=16)	0,3 3,0 0,7 0,5 3,0			В токарном патроне	5,25 0,81 4,32 1,47 4,51
5.	а б в г д	160  150  180  200  150	40hll 35h14 40h10 30h14 25h12	0,3 Tв	2.5 12.5 1.6 12.5 12.5		0,7 5.0 0.5 3.0 2,5			В патроне универсальной дели­тельной головки	5,22
6.	а. б в г д	130 170 150 160 155	30hl 1 20hll 40hl4 30hl2		3.2 1.6 16.0 12.5 2,5		0,5 0,5 3,5 3,0 0,4

Рис. 43. Эскизы деталей для обработки на металлорежущих станках

Таблица 32 Требования к точности

Интервал размеров, им	Поля допусков
	h8	h9	h10	h11	h12	h14
	Предельные отклонения, мкм
Свыше 18 до 30	0 -33	0 -52	0 -84	0 -130	0 -210	0 -520
Свыше 30 до 60	0 -39	0 -62	0 -100	0 -160	0 -250	0 -620

_{Таблица 33 Параметры режима резания}

Пара­метр	Вид обра­ботки	Станки
		токарно-винторезный							консольный фрезерный
Пода­ча S, мм/об	черновая	t, мм	2.0	2.5		3.0		3,5	t, мм	3	5	6
		So, мм/об	0.4	0.5		0.6		0.7	So, мм/об	2.5	2.0	1.6
	Получис­товая, чистовая	Ra, мкм	1.25		2.5		6.3		Ra, мкм	1.6	3,2	6.3
		So, мм/об	0,17		0,25		0,42		So, мм/об	0,6	1,0	1,5

^{Таблица 34}

Схемы нагружения и измерения показателей жёсткости станков

	Показатели жесткости станков
Группы и типы станков		Схема измерения	Методика измерения	Нагружающая сила P, H	Допуск перемещения Тст j,мм
	jш и перемещение под нагрузкой относительно оправки, закрепленной в горизонтальном шпинделе		1. В отверстие шпин­деля (или пиноли) 1 вставляют оправку 2. 2. Устанавливают в заданное положение устройство 3 для соз­дания нагружающей силы Р и индикатор часового типа 4 на стойке. 3. Между шпинделем (пинолыо) и резце-держателем иод углом 60° к направлению поперечной подачи создают плавно до заданного предела силу Р. 4. Одновременно при помощи индикатора измеряют jnб1 или jзб1. 5. Разгружают и вновь повторяют п.п.З и 4 с получением jпб2 или jзб2.	12500	0,500

Продолжение таблицы 34

	Показатели жесткости станков
Группы и типы станков		Схема измерения	Методика измерения	Нагружающая сила P, H	Допуск перемещения Тст j,мм
	jзб и перемещение под нагрузкой резцедержателя и оправки, установленной в пиноли задней бабки			2800	0,160

Окончание таблицы 34

	Показатели жесткости станков
Группы и типы станков		Схема измерения	Методика измерения	Нагружающая сила P, H	Допуск перемещения Тст j,мм
	jш и перемещение под нагрузкой относительно оправки, закрепленной в горизонтальном шпинделе		1. В отверстие шпинделя вставля­ют оправку 2. (В станке с горизон­тальным шпинделем на свободный конец оправки надевают серьгу и закрепляют на хоботе). 2. Устанавливают в заданное положение устройство 3 для создания Р и инди­катор 4 на стойке. 3. Между столом и оправкой создают плавно Р. 4. Одновременно при помощи инди­катора измеряют jш1. 5. Разгружают и вновь повторяют п.п.З и 4 с получе­нием jш2.	12500	0,500

Таблица 35

Схемы нагружения и формулы для расчёта деформаций

Спо­соб уста­нов­ки заго­тов­ки j	Эскиз	Формула для расчёта деформации заготовки	" Формула для расчёта деформации станка
В патроне			Для токарного станка Для фрезерного станка
В центрах			Для токарного станка Для фрезерного станка

Рис. 44. Схема настройки (а) на заданный размер h₀, обработки (б) и измерения (в) отклонения h₀ при базировании заготов­ки на плоскость

Рис. 45. Схема обработки (а) заданного размера ho и измерения (б) ве­личин отклонения h₀ при базировании заготовки на призму

5. Исследовать влияние погрешности закрепления заготовки на точность детали.

5.1. По варианту задания табл. 36 оформить эскиз втулки, указав размеры и требования к точности в бланке отчета.

5.2. Для выполнения эксперимента установить втулку в трехкулачковом патроне и закрепить усилием, достаточным для того, чтобы втулка была неподвижной.

5.3. Установить на стойках 3 индикатора ИКГ в соответствии с рис. 47 и настроить их шкалы на ноль.

5.4. Определить допускаемое усилие резания Pz по прочности закрепления из условия не вырывания из кулачков при работе без зад­него центра или с ним. Отсюда найти усилие зажима на кулачке.

5.5. Создать с помощью патронного ключа усилие зажима на

кулачке, достаточное для обеспечения резания.

5.6. Снять показания индикаторов и записать.

5.7. Определить средние значения и и занести в бланк отче­та.

5.8. Вычислить значение

5.9. Рассчитать теоретическое значение о, используя найденное К, и определить .

5.10. Определить погрешность формы втулки ф.

5.11. Сравнить значение ф. с допустимым отклонением формы, дать заключение о годности и наметить мероприятия по исправлению.

Контрольные вопросы

1. Что является качественным критерием точности и чем он рег­ламентируется?

2. Что понимают под технологической точностью и как она про­является при производстве деталей?

3. Как подразделяют погрешности обработки деталей?

4. Какие составляющие погрешности определяют суммарную погрешность обработки деталей?

5. Какие виды воздействий на погрешности обработки деталей?

6. Какие средства воздействия при компенсации погрешностей заготовки требуют минимальных затрат средств и времени?

7. Какие средства воздействия при компенсации погрешностей станка требуют наибольших затрат средств и времени?

8. Какие показатели точности станков отнесены к основным?

9. Какие показатели жесткости станков отнесены к основным?

10. Что понимают под жесткостью технологической системы?

11 .Что понимают под податливостью технологической систе­мы?

12. От каких параметров зависит деформация заготовки?

13. От каких параметров зависит деформация элементов иссле­дованного станка?

14. От каких параметров зависит радиальная составляющая си­лы резания?

15. К какому виду отклонений формы детали приводит дефор­мация заготовки?

16. К какому виду отклонений формы детали приводит дефор­мация элементов станка (и приспособлений)?

17. К какому виду отклонений формы детали приводят геомет­рические погрешности исследованного станка?

18. Что называется базированием и базой в машиностроении?

19. В чем сущность основного правила базирования?

20. Расскажите о классификации баз по назначению?

21. Что называется опорной точкой и схемой базирования?

22. Как составляется схема базирования?

23. Расскажите о классификации баз но лишаемым степеням свободы.

24. В чем сущность принципов постоянства и совмещения баз?

25. Каковы правила выборы черновых и чистовых баз?

26. Какие приспособления используются на токарном станке для установки и закрепления заг отовок?

27. Что называется погрешностью установки и из каких элемен­тов она складывается?

28. Какие приспособления используются для установки и закре­пления заготовок на сверлильных станках?

29. Какие приспособления используются для установки и закре­пления заготовок на фрезерных станках?

30. Что называется установом?

Справочная информация

Свойством основной функции изделия. Формирование и под­держание которой вызывает наибольшие трудности, является точ­ность. Под точностью понимают свойство, характеризуемое степенью соответствия реальных объектов их идеальным прототипам, аналогам. Количественным критерием точности является погрешность . Разре­шенные погрешности регламентируют допуском Т: <T.

Точность бывает конструкторская, технологическая и эксплутационная. Технологическую точность, которую рассматривают в производ­стве изделий, определяют погрешности:

- установки заготовок;

- настройки станкам;

- процесса обработки.

Погрешности процесса обработки зависят от большого числа факторов, делятся на систематические, случайные и грубые (промахи).

При этом для всех металлорежущих станков эти погрешности приводят к непостоянству взаимного расположения заготовки и режу­щего инструмента.

Они вызываются:

- размерным износом режущего инструмента;

- упругими деформациями технологической системы (ТС) под влиянием силы резания;

№ вар	l,мм	R,мм	h,мм	P,Н	Допуск ци- линд-ричнос­ти, мм	Допуск профиля продольного сече­ния, мм
1	20	100	3	2,60	1.5	0.876 0.46 0.41 0,4 0,1 0.618 0,42
2	40	100	2,5	2.43	1.5	0,38 0,26 0,5 0.348 0.40 0,36 0,13
3	60	100	2	1,48	1.5	0,3 0,134 0,28 0.34 0,05 0.2
4	80	100	3	5.32	1.5	-0.021 0.36 0.32-0,007 0,2
5	100	too	2,5	3.15	1.5	-0,132 0,32 0.28 -0,04 0.4
6	120	100	2	1,92	1.5	-0.211 0,3 0,26 -0,06 0.5
7	140	100	3	6,46	1	-0.268 0,28 0.24 -0.08 0,4
8	160	100	2,5	3,70	1	-0.311 0,26 0.22-0,08 0,3
9	180	100	2	1.86	1	-0.343 0,24 0,21 -0,08 0.2
10	200	100	3	2.43	1	-0,367 0.22 0,22 -0,08 0.1
11	220	100	2,5	1,77	0,8	-0.387 0,2 0,18 -0,08 0.5
12	240	100	2	3.33	0,8	-0.402 0.18 0,16-0,07 0,4
13	260	100	3	1.82	0.6	-0.415 0,16 0.14-0,07 0,3
14	280	100	2,5	1,53	0.6	-0.426 0,12 0,1 -0,05 0.2 0.876 0,4
15	300	100	2	2.33	0.6	0,36 0,35 0.1 0.618 0,38 0.34 0,24
16	40	200	3	5,78	1.5	0,5 0,348 0.36 0,32 0,13 0.4 0.134
17	80	200	2 5	2.82	1,5	0,32 0,28 0.04 0.3
18	120	200	2	6.5	1.5	-0.021 0,3 0,26-0.006 0.2
19	160	200	3	11.20	1.5	-0,132 0,28 0,24-0,04 0.1
20	200	200	2,5	3.36	1	: -0,211 0,26 0,22 -0,056 0,5
21	240	200	2	6.51	1	J -0,268 0.24 0,21 -0.064 0,4
22	280	200	3	11.09	1	-0,311 0,22 0,2 -0,068 0,3
23	320	200	2,5	3,22	1	-0,343 0,2 0.18-0,07 0.2
24	360	200	2	6,1	0,8
25	400	200	3	10,15	0.8