3.4 Основні фактори, що впливають на точність обробки

На сумарну ∆Σ точність обробки впливає велика кількість факторів найбільш важливими серед яких є наступні:

∆Σ = f(εу, ∆верст, ∆н, ∆t, ∆зн, ∆пр) (3.9)

де εу – похибка установки заготовки перед обробкою;

∆верст – геометричні похибки верстата;

∆н – похибка налагодження верстата;

∆t – похибка від температурних деформацій елементів Т- системи;

∆зн – похибка від зносу різального інструменту;

∆пр – похибка від пружних деформацій елементів Т – системи.

Розглянемо причини виникнення та наслідки впливу на точність обробки цих факторів.

3.4.1 εу – похибка установки заготовки перед обробкою

Ця похибка є наслідком декількох первісних складових до яких належать похибка базування εб, похибка закріплення ε_з та похибка пристосування ε_пр. Похибка базування εб є наслідком невиконання принципу суміщення баз, тобто якщо технологічна база не співпадає з основною конструкторською обо вимірювальною. Тому, при розробці схеми базування технолог повинен знати, що найвища точність досягається якщо технологічна та вимірювальна бази співпадають (дивись рисунок 3.12). Для розміру А цей принцип виконується, а для розміру Б – ні.

Рисунок 3.12 Приклад виникнення похибки базування

Сумарне зачення похибки установки можна визначити для різних умов обробки з таблиць, що містятиься в багатьох довідниках з ТМБ.

3.4.2 ∆Верст – геометричні похибки верстата

Ці похибки пов’язані з неточністю, що виникає під час виготовлення окремих елементів верстата та його складання. Тому зовсім новий верстат вже має ці похибки, вплив яких переноситься на точність розмірів та форми поверхонь, що обробляють на ньому. До таких похибок відносяться відхилення від точності взаємного розміщення окремих елементів верстата, наприклад, відхилення від співвісності передньої та задньої бабок токарного верстата, торцеве та радіальне биття шпинделів токарних, свердлувальних, розточувальних та інших верстатів, тощо. Допустиме значення цих похибок залежить від класу точності верстата (Н – нормальна, П – підвищена и так далі) і записане в паспорті верстата. Там же викладені схеми вимірювання значення цих похибок в процесі експлуатації верстата. За станом верстата в виробничих умовах слідкує служба головного механіка, яка за спеціальним графіком ППР (планово - попереджувального ремонту) виконує періодичні огляди, а при потребі і ремонти верстата. Вимірювання дійсних значень геометричних похибок верстатів виконують на непрацюючому верстаті, тобто в ненавантаженому режимі.

3.4.3 ∆н – похибка налагодження верстата

При використанні методу досягнення точності розмірів на заздалегідь налагодженому верстаті існує два основних засоби налагодження інструментів в необхідне положення – статичний і динамічний.

При статичному засобі налагодження використовують еталони (копії виробів за формою і розмірами у відповідності з цими ж параметрами обробки на данні операції), а також за допомогою вимірювальних приладів (індикатори, тощо) або різноманітних за конструкцією упорів, які обмежують переміщення вузлів верстата. Точність такого виду налагодження коливається в межах 0,03 – 0,1 мм.

При динамічному налагодженні необхідне положення інструментів досягається шляхом поступового знаходження їх необхідного положення при обробці пробної партії заготовок (8-12 штук). Точність такого виду налагодження коливається в межах 0,02 – 0,05 мм.

3.4.4 ∆t – похибка від температурних деформацій елементів Т- системи

При механічній обробці виникає певна кількість теплової енергії джерелами якої є зона різання, двигуни, агрегати, пари тертя тощо. Для різних засобів обробки ця теплова енергія в різних пропорціях розподіляється в окремих елементах Т-системи (сам верстат, різальний інструмент, заготовка, охолоджувальна рідина, довколишнє середовище, тощо).

Температурні деформації верстата, як правило, підвищують його геометричні похибки і таким чином зменшують точність обробки.

Температурні деформації різального інструменту впливають на точність обробки в залежності від виду інструмента (мірний, немірний). Для мірного інструмента (свердло, розгортка, шпоночна фреза, тощо) ці деформації безпосередньо переходять на розмір поверхні, що підлягає обробці. Для немірного інструмента (різці, торцеві фрези і тому подібні інструменти) температурні деформації можна компенсувати шляхом урахування цих деформацій в налагоджувальному розмірі. Значення цих деформацій для інструментів можна визначити дослідним шляхом для конкретних умов обробки.

Температурні деформації заготовки можна зменшити шляхом інтенсивного охолодження зони різання, також за шляхом використання оптимальних режимів різання.

3.4.5 ∆зн – похибка від зносу різального інструменту.

В процесі різання спостерігається знос ріжучого інструмента який в різні часи роботи змінюється від прироби (зменшення шорсткості ріжучої частини) на пропорційний нормальний знос який в певний час переходить в катастрофічний знос. Раціональним є використовування інструменту до початку катастрофічного зносу. Після цього інструмент треба змінювати або переточувати. Для мірного інструменту, за умови коли поле допуску розміру, що обробляє інструмент, менше ніж допустимий його знос, заміна інструменту може бути потрібна раніш точки його катастрофічного зносу. Для немірного інструменту його знос в межах допуску на розмір поверхні, що їм обробляється, може бути врахованим в розмірі настройки. В загальному випадку на знос ріжучого інструменту впливають матеріал та стан поверхні заготовки, матеріал ріжучою частини інструменту, режими обробки, тощо. Як правило, розмірний знос інструментів вимірюється в мкм на км шляху різання.

3.4.6 ∆пр – похибка від пружних деформацій елементів Т – системи

При обробці верстат, пристосування, заготовка, різальний інструмент виявляють з себе замкнуту пружну систему в елементах якої мають місце пружні деформації викликані дією сил різання. Для оцінки здатності елементів Т-системи до опору зовнішнім навантаженням проф.. А.П.Соколовський ввів поняття жорсткості. Жорсткість оцінюються коефіцієнтом жорсткості j який уявляє собою відношення сили Р, що прикладена до елементу Т-системи, до його переміщення – у.

Р

J = ---- (кН./мм, Н/мкм)

у

Для визначення жорсткості використовують два засоби: статичний і динамічний. При статичному засобі на верстат, що знаходиться в виключеному стані накладають за допомогою динамометру зовнішнє навантаження і за допомогою точних приладів, наприклад, індикаторів вимірюють переміщення робочих органів верстата. Для токарного верстата це переміщення передньої та задньої бабки, супорта, деформація самої заготовки. Навантаження здійснюють поступово з деяким кроком (5-10 Н), що дозволяє для кожного кроку зафіксувати переміщення окремих елементів верстата і потім визначити для кожного з них коефіцієнт жорсткості. Цей засіб дозволяє розробити заходи щодо підвищення жорсткості окремих елементів Т-системи, але не дає уяви про її сукупну жорсткість в процесі роботи.

При динамічному засобі, жорсткість Т-системи визначають при обробці на верстаті заготовки спеціальної форми, що дозволяє на різних ділянках обробки знімати різні за товщиною шари матеріалу, а це в свою чергу викликає різні сили обробки і як наслідок різні дійсні розміри оброблених поверхонь. Розрахувавши діючи сили обробки та визначивши за результатами вимірів різницю дійсних розмірів поверхонь можна зробити розрахунок коефіцієнту жорсткості всієї Т-системи в цілому.

Недоліки в жорсткості елементів Т-системи приводять до похибок, як правило, форми і взаємного розташування поверхонь, що підлягали обробці. Наприклад, недостатня жорсткість заготовки при обробці в центрах приводить до появи бочкоподібності поверхні, а недостатня жорсткість передньої та задньої бабок – до сідлоподібності.

Досвідчений технолог повинен знати вплив різних складових сумарної похибки обробки на точність і знати засоби усунення чи зменшення їх впливу.