3. Общая погрешность обработки заготовок

При изготовлении деталей на каждой из операций технологического процесса неиз­бежны погрешности обработки, обусловленные рядом факторов. И одна из основных задач технологов - прогнозировать эти погрешности при разработке технологических процессов, чтобы гарантировать получение требуемой точности обработки.

Общая погрешность обработки на каждой технологической операции в общем слу­чае определяется ее систематической составляющей ∆_сист и случайной - ∆_сл. Система­тической называется такая погрешность, которая для всех деталей рассматриваемой партии остается постоянной или же закономерно изменяется при переходе от одной об­работанной детали к другой, и ее изменение может быть определенно расчетным путем.

Случайной называется такая погрешность, которая для различных деталей рас­сматриваемой партии имеет различные случайные значения, и закон их распределения может быть установлен только опытным путем.

Так как величина и направление случайной погрешности при обработке детали на каждой из операции ∆_слi неизвестны, то ее сложение с систематической погрешностью

на той же операции ∆_систi при определении общей погрешности обработки на i-ой опе­рации ∆_обi осуществляется по определенным законам, которые будут рассмотрены ниже.

Причем, определенная общая погрешность обработки ω_i, должна быть меньше до­пуска на размер детали Т_i, получаемого на данной операции. Это обеспечивается выбо­ром технологических условий, оказывающих влияние на погрешность обработки.

На систематическую составляющую погрешности обработки в общем случае ока­зывают влияние:

1. погрешность установки заготовки на данной операции – ε_усi,

2. погрешность, обусловленная самим процессом обработки - ∆_i.

Так как вектор погрешности установки для каждой детали может изменяться, то его сложение с ∆_i осуществляется по закону случайных величин

Для обработки заготовки на любой из технологических операций требуется придать ей определенное положение относительно обрабатываемого инструмента. Это обеспечи­вается ее установкой в приспособлении, на стол или планшайбу станка. При этом возни­кает определенная погрешность, которая в общем виде рассчитывается по формуле

где ε_бi - погрешность базирования заготовки на i-ой операции;ε_зi - погрешность закрепления на той же операции; ε_npi - погрешность приспособления на той же операции.

Систематическая погрешность, обусловленная процессом обработки, в общем слу­чае определяется по формуле:

где ∆_ин,, ∆_т, ∆_упр, ∆_ст - систематическая погрешность обработки, обусловленная, соответ­ственно, неточностью обрабатывающего инструмента, температурными деформациями технологической системы, упругими деформациями технологической системы, геомет­рической неточностью станка.

4. Погрешности базирования, закрепления и приспособления

Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний от изме­рительной базы заготовки до установленного на размер инструмента.

Погрешность базирования возникает при несовмещении измерительной и техноло­гической баз заготовки. Она определяется для конкретного выполняемого размера при данной схеме установки. Например, при установке призматической заготовки по схеме (рис. 2.3) погрешность базирования при выполнении размеровА и D равна нулю, так как измерительная и технологическая базы совмещены. Погрешность базирования при вы­полнении размераВ равна допуску на размер С, так как измерительная и технологиче­ская базы не совпадают.

Рис. 2.3. Установка призматической заготовки при фрезеровании

Установка цилиндрической заготовки в призму (рис. 2.4). При выполнении разме­ра h₁ погрешность базирования определяется разностью предельных размеров

СА₁ и CA₂определяются геометрически.

Рис. 2.4. Установка цилиндрической заготовки в призму

Подставляя (2.14) и (2.15) в равенство (2.13), получим

При установке цилиндрической детали на плоскость (α = 180°): ε_σh1= TD .

При выполнении размера h₂ погрешность базирования определяется из равенства

СВ₁и СВ₂ определяются геометрически.

Подставляя (2.18) и (2.19) в равенство (2.17), получим

При установке цилиндрической заготовки на плоскость (α = 180°):ε_σh2=0.

При выполнении размера hз погрешность базирования определяется:

СО₁ и СО₂ определяются геометрически.

Подставляя (2.22) и (2.23) в (2.21), получим

При установке на плоскость (α = 180°): ε_σh3=TD/2

Погрешность базирования изменяется при изменении схемы установки (рис. 2.5):

Рис. 2.5. Базирование цилиндрической заготовки при боковом расположении призмы

При базировании заготовки по отверстию (рис. 2.6) погрешность базирования при выполнении размераА равна допуску на это отверстие: ε_σ =TD.

Погрешностью закрепления называется разность предельных расстояний от изме­рительной базы до установленного на размер инструмента, возникающая под действием сил закрепления.

Каждая заготовка при обработке должна быть не только сбазирована, но и закреп­лена, Силы закрепления воздействуют на заготовку и опорные элементы приспособле­ний, вызывая их собственные и контактные деформации. В результате этих деформаций измерительная база заготовки смещена и возникает погрешность закрепления –ε_з (рис. 2.7). Причем эта погрешность закрепления оказывает влияние на размер Н, так как изме­рительная поверхность под действием сия закрепления Q переместится на величину ε_з из положения 1-1 в положение 2—2. В то же время на размерА погрешность закрепления не оказывает влияние.

В большинстве случаев, так как фактиче­ская площадь контакта заготовки с опорными элементами приспособлений на один-два по­рядка меньше их геометрических размеров, погрешности закрепления будут определяться контактными деформациями, которые с успе­хом могут быть рассчитаны по формулам (1.8), (1.9) и (1.11).

В технологии машиностроения для таких расчетов достаточно часто используют эмпирическоеуравнение

где С и т - коэффициенты, зависящие от формы опорных элементов приспособления, твердости материала заготовки и качества ееустановочной измерительной поверхности. Их значения приведены в справочной литературе.

Рис. 2.6. Базирование заготовки по отверстию

Рис. 2.7. Схема образования погрешности закрепления

Для закрепления заготовки в призме (см, рис, 2.4) при выполнении размеров h₁–h₂ наточных операциях при определении погрешности закрепления следует учитывать как контактные деформации в месте соприкосновения заготовки с опорными поверхностями призмы, так и ее собственные упругие деформации, приводящие к увеличению угла α.

Силы закрепления могут вызывать отклонение формы получаемой поверхности (рис. 2.8). Тонкостенная втулка (рис. 2.8, а) при ее закреплении в трехкулачковом патро­не в результате упругих деформаций примет форму (рис. 2.8, б). При обработке отвер­стия она приобретет форму (рис. 2.8, в), а после раскрепления форму, приведенную на (рис 2.8, г).

Третьей составляющей погрешности установки является погрешность приспособ­ленияε_пр. Эта погрешность зависит от точности изготовления приспособлений - ε_изг.пр, износа их опорных элементов - ε_изнпр и от погрешности установки приспособ­лений на станках –

ε_{уст пр}. Так погрешность изготовления базировочного пальца (см.рис. 2.6) приведет к дополнительной погрешности при выполнении размераА на вели­чину допуска пальца. Особенно ярко проявляется влияние погрешности приспособления на точности межосевого расстоянияА, обрабатываемых отверстий заготовки 1 при сверлении по кондукторным втулкам 2 (рис. 2,9).

Рис. 2.8. Погрешность формы обработанной поверхности заготовки, вызываемая ее закреплением

Рис. 2.9. Схема установки заготовки при сверлении отверстий по кондуктору

В данном случае погрешность приспособления полностью переносится на деталь.Погрешность износа элементов приспособления может быть продемонстрирована на тех же примерах. Износ базировочного пальца (см. рис. 2.6) при многократных установах и съемах заготовки приведет к дополнительному зазору по посадочному отверстию заго­товки, а следовательно, возможному ее смешению при установке и увеличению погреш­ности размера А.

Износ направляющих кондукторных втулок при многократной обработке приведет к увеличению их размера, а следовательно, к увеличению погрешности размераА(см. рис. 2.9). Износ опорных поверхностей призмы (см. рис. 2.4) при неоднократном закреплении заготовок одного диаметра приведет к дополнительной погрешности раз­меров h₁, h₂ и h₃.

На столе станка или в рабочей позиции автоматической линии приспособления, как правило, базируются по направляющим шпонкам или пальцам. При этом, так же, как и при установке заготовки, возникают погрешности, которые, как правило, сказываются на точности получаемых размеров при обработке.

Суммирование составляющих погрешностей приспособления осуществляется как для случайных величин:

Все погрешности, связанные с базированием, закреплением и приспособлением, определяются из справочников по приспособлениям.