3 Необходимые материалы и данные

3.1 Пояснения к работе (теоретическая часть)

Расчет суммарной погрешности обработки

Все погрешности, определяющие точность обработки деталей машин на металлорежущих станках, могут быть разделены на три категории:

1. погрешности установки заготовок ε_у;

2. погрешности настройки станка Δ_н;

3. погрешности на стадии процесса обработки, которые вызываются:

а) размерным износом режущих инструментов –Δ_и;

б) упругими деформациями технологической системы под влиянием силы резания – Δ_у;

в) геометрическими неточностями станка –∑Δ_СТ;

г) температурными деформациями технологической системы – Δ_Т.

При обработке на станках с ЧПУ дополнительно возникают погрешности позиционирования элементов системы и отработки программ управления.

Расчет точности необходим в основном для операций чистовой обработки, выполняемых с допуском по 6 – 11-му квалитетам.

Суммарные погрешности обработки деталей на настроенных станках определяют по уравнениям:

для диаметральных размеров

Δ_∑ = 2 ∙ ; (1)

для линейных размеров

Δ_∑ = 2 ∙ (2)

Расчет погрешности диаметральных размеров при однорезцовом точении может быть выполнен по методике, изложенной в [1].

После определения суммарной погрешности Δ_∑ проверяется возможность обработки без брака:

Δ_∑ ≤ Т_d, (3)

где T_d– допуск на операционный размер.

В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретные мероприятия по снижению Δ_∑.

Погрешность обработки на фрезерных станках рассчитывается с учетом погрешности установкиε_у, которая может быть определена по [1] или приложению таблица 1 данных методических указаний.

При обработке плоскостей на фрезерных станках погрешность Δ_у, вызванная упругими деформациями технологической системы, зависит в основном от колебания величины припуска и податливости системы «шпиндель – стол». В связи с тем, что подача при обработке осуществляется столом станка, податливость системы Wне изменяется при изменении относительного положения заготовки и фрезы (т.е. W = const). В то же время податливость фрезерных оправок и заготовок при чистовой обработке сравнительно мала. Поэтому податливость технологической системы Wпри расчетах принимается постоянной и равной податливости системы «шпиндель – стол» величину которой можно определить, например, по [1]или приложениюА таблица А4. Максимальное (P_zmax)и минимальное (P_zmin)касательные составляющие усилия фрезерования определяются по [1] при максимально и минимально возможных глубинах резания /, ширинеВи принятых условиях фрезерования.

Суммарная погрешность ∑Δ_СТ, вызванная геометрическими неточностями станка, может быть определена по[1] или приложениюА таблица А6. ПогрешностьΔ_И, вызванная размерным износом фрез, необходимо найти по [1] или приложению А таблица А3. В связи с прерывистым характером процесса резания при фрезеровании величина относительного износабольше, чем при точении; ее определяют по уравнению

И_{о фр} = (4)

где В– ширина фрезерования, мм;

и₀– относительный износ, мкм/км.

П р и м е ч а н и е – Для твердосплавных фрез и₀выбирается по [1] или приложению таблица 3; для быстрорежущих фрез и₀ принимают равным 15 … 20 мкм/км.

Длина пути резания L_Т.фр, км, партии деталей:

при торцовом фрезеровании

L_{Т фр}= ; (5)

при цилиндрическом фрезеровании

L_{ц фр}= ; (6)

где l_Д,B – длина и ширина обрабатываемой поверхности детали, мм;

N – число деталей в обрабатываемой партии, шт.;

S_пр –продольная подача инструмента или детали, мм/об;

D_фр – диаметр фрезы, мм. Погрешности Δ_ниΔ_Топределяются так же, как при обработке на токарных станках.

Методика расчёта элементарных и суммарной погрешностей на станках с ЧПУ принципиально не отличается от методики расчёта точности обработки на станках обычного типа. Однако суммарная погрешность состоит из большего числа элементарных погрешностей. К дополнительным погрешностям, как известно, можно отнести:

Δ_п.с – погрешность позиционирования суппорта; по величине она может быть принята равной двум дискретам привода подач по соответствующей координате;

Δ_п.р– погрешность позиционирования резцедержателя (инструментальной головки или блока); в современных станках с ЧПУ она не превышает 6...8 мкм;

Δ_кор– погрешность отработки коррекции (в случае работы с корректорами), численно равная двум дискретам привода подач по соответствующей координате.

Вместе с тем при работе с корректором из расчета Δ_∑можно исключить систематическую погрешность от размерного износа инструментаΔ_И(так как в программу можно ввести периодическую коррекцию положения инструмента), а из расчета погрешности размерной настройки Δ_н– составляющую Δ_per(так как эта составляющая учитывается погрешностью коррек­ции Δ _кор).

В связи с более жесткой конструкцией податливость станков с ЧПУ может быть принята в 2...4 раза меньшей, чем у аналогичных станков с ручным управлением, т.е.

W_СТ.ЧПУ = 0,33 ∙ W_{СТ. ручн.упр}. (7)

Алгоритм расчёта погрешности обработки при фрезеровании

1. Погрешности установки заготовкиε_у,мкм,(согласно [1] или приложенияАтаблица А1)

2. Погрешность настройки фрезыΔ_И,мкм,на размер hсогласно [1] по формуле

₍₈₎

где Δ_Р – погрешность регулирования фрезы по эталону с контролем металлическим щупом, мкм (принимается равной Δ_Р = 10 мкм);

Δ_изм – допускаемая предельная погрешность измерения заданного размера …, мкм(таблица 2);

К_р, К_И – коэффициенты, учитывающие отклонения закона нормального распределения величинΔ_Р и Δ_измот нормального. ПринимаемК_р = 1,73, К_И= 1.

3. Размерный износ инструментаΔ_И,мкм,при торцовом фрезеровании единичной детали, принимая уравнение (4)

₍₉₎

где S_пр = S_Z∙Z – продольная подача стола станка, мм/об;

и_о – относительный износ при точении, мкм/км(см. [1] или приложениеА таблицу А3);

l_д. – длина детали (обработки).

Размерный износ инструментаΔ_И,мкм,при торцовом фрезеровании партии деталей Nопределится по формуле

_(9’)

4. Упругая деформация технологической системы под влиянием силы резания Δ_у, мкм

Δ_у = W ∙ (Р_{Xmax -} Р_Xmin) (10)

Податливость технологической системы W,мкм / кН,определится формулой

W = у / Р_х (11)

где у – относительное смещение инструмента, мкм (согласно приложенияА таблица А4);

Р_х – осевая составляющая силы резания, кН (согласно приложенияА таблица А4).

Между составляющими силы резания при фрезеровании существует следующая зависимость Р_х/ Р_Z = 0,5.

Тогда сила резания Р_Xmin,кН, определится по формуле

Р_Xmin = 0,5 Р_Z = 0,5 (12)

где D– диаметр фрезы, мм;

n – частота вращения шпинделя, мин^-1;

С – коэффициент (см. приложение таблицу 5);

х, у, и, q, w– показатели степени.

Частота вращения шпинделяп, мин^-1 определится формулой

п =

Сила резания Р_Xmax, кН

Р_Xmax = (13)

Упругая деформация технологической системы под влиянием силы резания Δ_у,мкм,(см. формулу (10))

Δ_у = W ∙ (Р_Xmax– Р_Xmin).

5. Погрешность, вызванная геометрическими неточностями фрезерного станка ∑Δ_СТ,мкм,нормальной точности, представляет собой отклонение от параллельности верхней поверхности основания на заданной длине мм (согласно [1] или приложенияАтаблица А6).

6. Погрешность∑Δ_Т, мкм от температурных деформаций системы принимается в размере 10% от суммы остальных погрешностей, т.е.

∑Δ_Т =0,1 ∙ (ε_у + Δ_Н + Δ_И + Δ_у).

7. Суммарная погрешность Δ_∑,мкм,согласно формуле (2).

Вывод: заданная точность обеспечивается, т.к. Δ_∑ ≤ Т_d, (см. формулу (3)).