12.2. Погрешности, вызываемые неточностью оборудования

Неточности во взаимном расположении узлов станка (непараллельность, неперпендикулярность, биение) переносятся в ходе операции на обрабатываемую поверхность. Так, на токарном станке неперпендикулярность направляющих суппорта к оси вращения шпинделя приводит к появлению неплоскостности (конусности) номинально плоской поверхности торца к оси заготовки. Смещение заднего центра относительно оси переднего в горизонтальной плоскости – к появлению конуса вместо цилиндра, а то же смещение в вертикальной плоскости – к образованию гиперболоида вместо цилиндра.

На вертикально-фрезерном станке при обработке плоскости неперпендикулярность оси шпинделя с фрезой к направлению продольной подачи стола возникает вогнутость – погрешность формы, а при наличии неперпендикулярности стола станка к оси шпинделя образуется непараллельность обработанной поверхности с базовой плоскостью.

Существенное влияние на точность зубчатых поверхностей и резьб по шагам и профилю оказывают погрешности в кинематических цепях станков. Например, на резьботокарном станке при нарезании червячной модульной резьбы невозможно при настройке цепи подач резца точно воспроизвести число π (шаг резьбы t_p=mπ), что делает погрешность шага t_p неизбежной.

На станках с ЧПУ, хотя они и отличаются особо высокой точностью, все же имеют место ошибки программы, положения инструментов, исполнения программы системами станка, погрешности позиционирования.

12.3. Погрешности, возникающие в связи с износом инструмента

В процессе резания всегда происходит износ режущего инструмента, что и отражается на погрешности ω_м.о. Причина износа – трение режущей кромки резца об обрабатываемую поверхность, нагрев и вибрации, возможные при резании. Из теории резания известно, что износ имеет зависимость, показанную на рисунке 15, где участок 1 называют начальным износом, участок 2 – нормальным, а участок 3 – катастрофическим износом, здесь инструмент требует замены. В зависимости от пары материал заготовки и материал резца соотношения длин указанных участков различны.

С точки зрения точности обработки имеет значение износ по нормали к обрабатываемой поверхности. Этот износ называют размерным - И_р. Этот износ и представлен на графике рисунке 24.

И з графика видно, что участок нормального износа много больше начального (в действительности – на 3…4 порядка, составляя десятки тысяч м), и зависимость

И_р=f(L)- линейная. Поэтому интенсивность износа характеризуют величиной удельного или относительного износа

И_о=1000И_р/L, мкм/км,

где L – путь резания, км.

Рис. 24

Путь резания L для расчета И_о в случае токарной обработки партии заготовок на настроенном станке определяется так:

, м, где

Д – диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

l - длина заготовки, мм;

п– количество заготовок в партии;

S – подача, мм/об.

Величина И_о – есть функция материалов заготовки и резца, скорости резания: при точении легированной стали твердосплавным резцом (V_рез=140 м/мин) – в среднем составляет 6 мкм/км, а при обработке алюминиевого сплава (V_рез=1000м/мин) И_о=0,0005 мкм/км.

Ясно, что при точении износ И_р влияет на точность обработки удвоенной величиной: ω_ф=2И_р. При точении длинномерных цилиндров ω_ф проявится в виде конуса: на валах Д_нач.>Д_кон., а на отверстиях – наоборот. При обработке партии заготовок – валов диаметры первых деталей будут больше, чем последних (для отверстий – наоборот).

Износ И_р растет с ростом подачи, но при этом сокращается и путь резания, компенсируя первый фактор. Износ резца увеличивается и в условиях вибрации, поэтому в более жесткой ТС он меньше.