Тема 9.

9.1.Точність обробки на металорізних верстатах

Точність обробки є найважливішим показником якості деталей машин, а її підвищення – першочерговим завданням. Точність деталей залежить від багатьох факторів і визначається:

1. Відхилення дійсних розмірів деталей від номінальних (точність розмірів)

2. Відхилення форми поверхні деталі від правильної геометричної форми (точністю форми)

3. Відхилення взаємного положення осей та поверхонь деталі, тобто точністю взаємного положення.

Точна поверхня - поверхня, в якої всі відхилення розміру, форми та взаємного розміщення знаходяться в межах допуску (рис. 9.1). Точність площини після обробки вважається забезпеченою, якщо А_-б<А_ф<А. Якщо точність форми окремо не обумовлена, то вона повинна знаходитись в межах допуску.

При виготовленні деталей виникають похибки обробки. Їх розділяють на випадкові та систематичні. Випадкові – похибки, величина яких при обробці кожної деталі в партії може приймати будь-яке значення наперед не відоме. Їх поява викликана дією факторів, які практично не піддаються контролю та керуванню (коливання припуску на обробку в межах допуску, коливанням твердості в різних частинах заготовки, утворенням та зриванням наросту на різці). Систематичні похибки в свою чергу розділяють на постійні та такі, які закономірно змінюються (функціональні). Постійні – похибки обробки, величина яких не змінна при обробці кожної нової заготовки в партії деталі. Найчастіше вони викликані неточністю верстатів, пристроїв мірного та міряльного інструментів. Функціональні – похибки величини яких закономірно змінюються при обробці кожної нової заготовки в партії (похибки, викликані зносом різця, які закономірно збільшуються). Ці похибки викликані тепловими деформаціями системи в перехідному режимі. Застосовують 2 методи дослідження точності:

• Розрахунково-аналітичний

• Дослідно-статистичний

9.2.Розрахунково-аналітичний метод дослідження точності обробки. Економічна та досяжна точність обробки.

Суть методу в тому, що ми спочатку досліджуємо вплив різних факторів на точність обробки, а після свідомо керуючи цими факторами підвищуємо точність обробки. Він придатний для дослідження тільки для систематичних похибок. В свою чергу систематичні похибки розділяються на такі, що не залежать від навантаження і такі що залежать від роботи верстата.

До похибок, що залежать від роботи верстата відносять:

1. Похибки методичного характеру - це похибки величина яких наперед закладена в кінематичній схемі верстата або схемі різання. Наприклад: похибки кроку нарізування різьби або зубів, викликані недосконалістю коробок подач, різьбо-зубонарізних верстатів. На схемі рис. 9.2 . показана схема обробки, схема шліфування плоских поверхонь чашковими кругами, коли для поліпшення процесів різання вісь круга нахиляють під малим кутом. При цьому отримують замість плоскої поверхні хвилясту в межах допуску. Методичні похибки легко визначити і мінімізувати.

2. Похибки викликані неточністю верстатів, наприклад, не співвісність осей передньої і задньої бабки, осей шпинделя верстата до направляючих, радіальне і торцеве биття шпинделя і верстата.

За точністю всі верстати розділяють на 5 класів:

Н - нормальні 1

П – підвищені 1/16

В – високі 1/16²

А – особливо високі 1/16³

С – особливо точні 1/16⁴

Вони відрізняються тим, що якщо n=1 то наступні зменшуються в геометричній прогресії в 1/16. Точність верстатів обумовлюна в ГОСТ наприклад биття шпинделів токарних та фрезерних верстатів в межах 0,010-0,015 мм. Не паралельність направляючих до 0,02 мм на довжині 1м…

Неточність верстатів є основним джерелом похибок форми та взаємного положення.

3. Похибки викликані неточністю пристроїв. Ці похибки найлегше визначити і зменшити їх наприклад рис. 9.3. Замірявши різницю у висоті опор h та відстань між ними L можна визначити непаралельність між базою та оброблюваною поверхнями

4. Похибки викликані не точністю мірного та вимірювального інструмента. Ці похибки виправляють правильним підбором інструмента.

Похибки, що залежать від навантаження

1. Це похибки викликані пружними деформаціями технологічної системи ВПІД(верстат-пристрій-інструмент-деталь), які сягають 20-80% від загальних похибок обробки. Ці похибки в основному залежать від радіальної складової сили різання(Р_у) та шорсткості системи ВПІД. Під жорсткістю системи ВПІД розуміють відношення приросту радіальної сили до відповідного зміщення леза інструмента

j=

Визначивши Р_уі знаючи j (за паспортом верстата) не важковирахуватизміщення різця , а похибка

2. Похибки викликанірозмірним зносом інструмента (різця). Для простоти розглянемо різець з Y=0⁰ (рис.9.5)

h_з=h_з* tgα

При зносі різця по задній поверхні на h_з, його вершина стане коротшою, яка =h_з* tgα ,

а Dзростає

3. Похибки викликані деформаціями системи ВПІД від нагрівання в перехідному періоді. Ці похибки дуже важко виявити і проаналізувати їх вплив Для цих похибок верстати спочатку прогріваються на холостих

4. Похибки, викликані жолобленням заготовки при зрізанні великих припусків, тобто при чорновій обробці.

Ці похибки зменшують застосовуючи штучне та природнє старіння для зменшення внутрішньої напруги.

Сумуючі окремі похибки (вектори визначають загальну похибку обробки)

δ_заг= δ₁ + δ₂ +….+ δ_n+..

Для просторових поверхонь можна записати

δ_заг=

Для плоских

δ_заг= δ₁ + δ₂ +….+ δ_n

Розрахунково-аналітичний метод дозволяє вивірити джерело похибок, проаналізувати їх вплив та активно впливати на точність обробки, але ним досліджують тільки систематичні похибки.

Дослідно - статичний метод призначенийдля вивчення впливу випадкових похибок на точність обробки, а також впливу систематичних похибок при різних способах обробки. Він не дозволяє виявити джерело похибок і їх конкретний вплив на точність обробки. Він тільки дозволяє визначити точність обробки в партії деталей, а також визначити який з декількох способів обробки найточніший.

Економічна точність обробки

Це та точність обробки і методи її досягнення, що забезпечують найвищу економічність процесу. Розрізняють ще і досягнену точність – це так звана точність, яка може бути забезпечена при найсприятливіших умовах обробки, не рахуючи з економічними затратами. З графіка залежності вартості обробки від допуску (рис. 9.8) видно, що вартість обробки зростає мірі спадання допусків на розміри оброблюваної поверхні, особливо різко в зоні малих допусків

Однакову точність можна забезпечити різними способами:

отвори 6-8 квалітету точності можна отримати тонким розточуванням розверстуванням, шліфуванням, протягуванням;

У таких випадках враховують економічність процесу наприклад рис.9.9.

Якщо точіння і шліфування забезпечує однакову точність обробки то в зоні великих допусків більш економічними є точіння в критичній точці К однакові.

Далі при вивчення обробки на МРВ ми будемо враховувати економічну точність.