книги из ГПНТБ / Степанян А.Г. Изготовление малогабаритных корпусных деталей

Если через точку О проходит ось первого шпинделя, то ось второго шпинделя должна проходить через любую точку квадра­ та со стороной, равной удвоенному допуску на «центральное не­ совпадение» (Д= Дг= Дв). Расположение шпинделей удовлетво­ рит требованиям второй проверки, если они будут находиться з

пространстве, заключенном объемами равнобоких пирамид ABCDOi и A lBlClDl0 2 с утлом при вершине 2Дср4. Условно при­

нято, ЧТО Дф4 г = Дф4 в=Дф4 -

На рис. 27,г показаны два сечения «пирамид допусков» в торцовых поверхностях корпуса, симметрично расположенного относительно головок в осевом направлении. В рассматриваемом случае берем максимальное «центральное несовпадение» Аа0—

= Д І/Т .

Так как любая точка каждого квадрата при соответствующем расположении осей шпинделей может стать центром обрабаты­ ваемого отверстия, то эксцентриситет двух отверстий может быть расстоянием между двумя произвольными точками двух квадра­

104

где X], Уі и Х2, У2 — координаты точек М и N.

Выберем координатную систему с центром Оі, тогда получим:

ски являющегося «центральным несовпадением* в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Таким образом, зная для конкретного случая точностные ха­ рактеристики станка и длину корпуса, можно определить эксцен­ триситет отверстий обрабатываемого корпуса вследствие геомет­ рической неточности станка по выражениям (55) — (57).

Пример. Относительно левого шпинделя станка правый имеет центральное

-+ = — 0,01 ■60 = — 0,006 мм,

100

— 0,005 ■60

= — 0,003 мм,

100

105

Ао — -0,008-60 + 0,005 = + 0,0002 мм

Yn— + 0,005-60 +0,01 = +0,013 мм.

Величина эксцентриситета обрабаты ваем ы х отверстий

е = Ѵ (— 6— 0,2)3 + (— 3— 13)2 мкм,

е = V 38,44 + 256 = Ѵ ш ,44 мкм,

а= 17,2 мкм.

Максимальный эксцентриситет можно определить как сумму

<гп,ах= Аа 0 + 2 І / + „ А?*.

С целью уменьшения погрешности обрабатываемого корпуса можно рекомендовать изменение проверки непараллельное™ шпинделей. Непараллельность шпинделя относительно базовой поверхности следует ограничивать направлением в обеих плос­ костях. Следует отметить, что такое требование предъявляется к шпинделям всех токарных станков.

Направление допустимой непараллельное™ можно рекомен­ довать только после анализа других факторов (например, тем­ пературные деформации), порождающих аналогичную погреш­ ность, с учетом их взаимной компенсации для каждого конкрет­ ного типа стайка.

Если оба шпинделя имеют одинаковый допустимый наклон в обеих плоскостях (от торца шпинделя к концу оправки), область взаимного расположения осей ограничивается четвертой частью пирамид (соответствующие сечения заштрихованы на рис. 27, г). Тогда несоосности обрабатываемых отверстий от непараллель­ ное™ осей шпинделей относительно базовой поверхности стола

А Х, = ОК] Д Х 3= ОМ;

106

Отсюда можно получить иепересечение общих осей отверстий, обработанных двумя противоположными шпинделями. Принимая

Эта погрешность рассматривается только в плоскости, прохо­ дящей через ось одного шпинделя и одну из точек другой оси, В другой плоскости (перпендикулярной указанной) погрешность несоизмеримо мала.

1—6. Непараллельность направления подачи относительно базовых поверхностей Атібг и Ат]бв является основной погреш­ ностью, вызывающей угловое отклонение обрабатываемых по­ верхностей.

Перекос осей номинально соосных отверстий при их обработ­ ке двумя шпинделями алгебраически складывается из непарал­ лельностей перемещения двух головок в вертикальной и горизон­ тальной плоскостях.

Если корпус обрабатывается на станке с подачей суппорта (схема 2 ), то эта погрешность вызывает параллельное смещение

(эксцентриситет) осей обрабатываемых отверстий на величину

где Дг)бс.г и Аг)бс.п— непараллельность направления переме­ щения суппорта относительно базовых по-, верхностей стола.

При расчете принимается, что непараллельность направления перемещения имеет одинаковое направление при перемещении в обе стороны. Такое допущение справедливо для малых переме­ щений суппорта, когда величина этого перемещения меньше ба­ зовой длины направляющих суппорта.

Если номинально соосные отверстия растачиваются одним шпинделем с поворотом корпуса на 180°, то несоосность опреде­ ляется аналогично схеме обработки на координатно-расточном станке.

107

Непересечение осей двух отверстий определяется расстоянием от торцовых поверхностей до точки их номинального пересече­ ния. Принимая, что корпус расположен симметрично относитель­ но шпинделей, можно написать:

д х ^ ^ - д ^ , д х 2= - |- д ч вм:

Для двух пар поминально соосных отверстий непересечение общих осей мало зависит от непараллельности направления по­ дачи относительно базовой поверхности стола. Смещение общих осей отверстий от номинального расположения определяется рас­ стоянием от точки крепления инструмента до торцовой поверх­ ности обрабатываемого корпуса

Неперпеидикулярность общих осей при обработке двух пар номинально соосных отверстий двумя шпинделями рассчиты­ вается как разность двух отклонений:

Зная величину Дссц, можно непосредственно рассчитать неко­ торые отклонения.

Неперпендикулярность торцовой поверхности к оси отвер­ стия, которые обрабатываются от одного шпинделя, определяют­ ся неперпендикулярностью направления подачи к оси вращения шпинделя.

I—S. Непараллельность направления подачи двух шпинделей

Дѵ)8 для противоположных головок является зависимой погреш­ ностью

Имея величину Дцз, непосредственно (точно) можно опреде­ лить величину перекоса для номинально соосных отверстий об­ рабатываемого корпуса.

При обработке двух отверстий с параллельными осями двумя номинально параллельными шпинделями непараллельность их подачи вызывает непараллельность осей отверстий на эту же ве­ личину. Аналогично этому, если двумя параллельными шпииде-

108

лями растачиваются два отверстия с взаимно перпендикулярны­ ми осями (с поворотом детали на 90°), то непараллельность по­ дачи шпинделей Aps вызывает неперпендикулярность осей обра­ батываемых отверстий.

1—9. Неперпендикулярность направления подачи двух смеж­ ных шпинделей Лад вызывает угловое отклонение поверхностей, обрабатываемых ими. При обработке двух отверстий или двух пар отверстий двумя шпинделями, эта погрешность вызывает неперпендикулярность осей отверстий или общих осей. А при работе четырьмя самостоятельными шпинделями для обработки двух пар номинально соосных отверстий, неперпендикулярность направления подачи двух смежных шпинделей не вызывает от­ дельной погрешности.

При последовательной обработке отверстия и торцовой по­ верхности указанная погрешность вызывает неперпендикулярность этой поверхности относительно оси отверстия.

1—10. Отклонение межосевого расстояния двух шпинделей Аа0 вызывает смещение осей обрабатываемых отверстий корпуса от номинального расположения.

1—11. Неперпендикулярность движения поперечного суппор­ та оси шпинделя Афф вызывает погрешность только при обработ­ ке поперечной подачей (фрезерование).

1—12. Непараллельность перемещения стола с одной пози­ ции в другую Дфс вызывает соответствующие погрешности в го­ ризонтальной и вертикальной плоскостях при обработке детали в двух позициях. Если в разных позициях растачиваются отвер­ стия с параллельными осями, то указанная погрешность прояв­ ляется непосредственно как неточность параллельности. При об­ работке двух отверстий или двух пар отверстий с перемещением и поворотом детали непараллельность перемещений стола вызы­ вает неперпендикулярность двух осей или общих осей двух пар отверстий. При обработке торцовой поверхности и посадоч­ ной поверхности отверстия на разных позициях указанная по­ грешность вызывает неперпендикулярность торцовой поверх­ ности к оси отверстия.

Непараллельность перемещения стола в вертикальной плос­ кости вызывает непересечение осей отверстий (или общих осей двух пар отверстий), обрабатываемых в разных 'позициях стола.

1—13. Неперпендикулярность оси вращения планшайбы по­ воротного стола относительно оси шпинделя Дфп вызывает несо­ осность (перекос осей) и непараллельность общей оси к базовой поверхности детали при обработке двух номинально соосных отверстий одним шпинделем с поворотом детали. Эта погреш­ ность может вызвать также непересечение двух осей или общих осей двух пар отверстий.

При последовательной обработке отверстия и его торцовой поверхности с поворотом детали возникает неперпендикуляр-

1Q9

ность этой поверхности к оси отверстия в вертикальной плос­ кости.

1 14. Неточность угла поворота стола Aßr вызывает несоос­ ность (перекос осей), неперпендикулярность общих осей двух пар номинально соосных отверстий и неперпендикулярность тор­ цовой поверхности оси отверстия при соответствующих схемах обработки с поворотом детали на поворотном столе.

1—15. Неточность линейного перемещения стола Лс в основ­ ном вызывает отклонение межосевого расстояния (смещение осей) отверстий, обработанных в разных позициях стола. В от­ дельных случаях эта погрешность может вызвать также непересечение осей (или общих осей) отверстий и непараллельность об­ щих осей к базовой поверхности детали, если перемещения сто­ ла имеют погрешность в вертикальной плоскости.

1—16. Неперпендикулярность плоскости кронштейна к оси шпинделя Дуг и Аув в двух плоскостях является одним из основ­ ных источников погрешностей при обработке деталей с закреп­ лением на кронштейне. Такая схема обработки имеет ограничен­ ное применение.

1—17. Непараллельность опорной а базовой поверхностей приспособления Дуо по характеру приводит к таким же погреш­ ностям, что и непараллельность оси шпинделя относительно ба­ зовой поверхности стола.

1— 18. Осевое биение шпинделя Д50 вызывает биение обраб тываемой торцовой поверхности относительно оси отверстия на такую же величину.

Неточности координатной установки зажимного приспособле­ ния приводят к неравномерности припуска, но не вызывают от­ клонения расположения. В этих случаях неравномерность при­ пуска имеет одинаковую величину для двух шпинделей и, следо­ вательно, при их одинаковой жесткости не может привести к от­ клонению поверхностей. В других случаях неравномерность при­ пуска вследствие неточности установки вызывает только откло­ нение геометрической формы поверхностей, что нами не рас­ сматривается.

Поворот зажимного приспособления вокруг вертикальной оси приводит к неравномерности припуска на длине обрабатываемой поверхности корпуса и вызывает отклонения аналогично поворо­ ту корпусу (см. стр. 114). Вследствие малой длины обрабаты­ ваемых отверстий в малогабаритных корпусах величина такой погрешности незначительна.

Нестабильности установки и фиксации стола.

2— 1. Нестабильность угла поворота и фиксации стола Aß вызывает перекос или неперпендикулярность осей отверстий при

обработке корпуса с поворотом стола.

2—2. Нестабильности установки и фиксации Дн при попереч­ ном или вертикальном перемещении стола с одной позиции в

110

другую вызывает смещение осей обрабатываемых отверстий от номинального расположения.

Температурные деформации. Влияние температурных дефор­ маций на отклонения расположения поверхностей корпуса при обработке на агрегатно-расточном станке по своему характеру аналогично обработке на координатно-расточном станке.

Для станков, у которых подача осуществляется корпусом го­ ловки или суппортом, тепло, выделяемое в шпиндельном узле, не может вызвать заметных отклонений направления подачи. Следовательно, здесь отсутствуют погрешности, связанные с на­ правлением подачи. Температурные деформации шпиндельного узла можно представить двумя параметрами: смещением конца шпинделя (в центральной точке) от исходного расположения и изменением угла наклона оси шпинделя относительно базовых поверхностей. Естественно, что эти два параметра взаимосвяза­ ны и при их исследовании следует учитывать зависимость вели­ чины смещения конца шпинделя от изменения угла наклона его оси. Смещение конца шпинделя (в центральной точке) от ис­ ходного расположения вызывает отклонения обрабатываемых поверхностей аналогично погрешностям іАь Л2 и іД3 для соответ­ ствующих схем обработки (эти отклонения не указаны в табл. 9).

Температурные деформации, вызывающие изменение угла на­ клона оси шпинделя, ДѲТ.Ги ДѲТ.Ввызывают отклонения анало­ гично непараллельности оси шпинделя относительно базовых поверхностей. Все расчеты приведены в табл. 9.

Жесткость технологической системы. Недостаточная жест­ кость агрегатных станков, в ряде случаев, является одним из основных источников погрешностей обработки. Для агрегатных станков вследствие их конструктивных особенностей жесткость системы СПИД следует рассматривать по отдельным позициям, так как отдельные силовые головки, из которых скомпонован аг­ регатный станок, могут иметь разную жесткость. Кроме того, характер обработки на разных позициях станка различен, что обуславливает возникновение неодинаковых сил резания как по величине, так и по направлению.

Основными узлами агрегатно-расточных станков являются силовые головки и столы, их нежесткость оказывает влияние на точность взаимного расположения обрабатываемых поверхно­ стей.

Нежесткость силовой головки по абсолютной величине, как и при обработке на координатно-расточном станке, не вызывает отклонений взаимного расположения поверхностей. Такие откло­ нения вызываются либо неравномерностью жесткости при вра­ щении шпинделя, либо неравномерностью действующих сил.

Влияние неравномерности жесткости шпинделя при вращении в радиальном и в осевом направлениях аналогично случаям, рас­ смотренным для координатно-расточного станка (см. стр. 89).

Источником возникновения неравномерных сил может быть

■111

неравномерность припуска, снимаемого на данной операции. При обработке на агрегатно-расточных станках неравномерность при­ пуска вследствие неточности предыдущей операции вызывает от­ клонение поверхностей обрабатываемого корпуса.

Рис. 30, Образование неравномерности припуска из-за неточ­

ности предыдущей операции

На рис. 30, а представлена схема обработки номинально со­ осных отверстий. Смещение оси правого шпинделя определяет величину эксцентриситета обрабатываемых отверстий из-за не­ равномерности припуска. Эта величина определяется из выра­ жения

Величину £/тах и (/тщ определяются соответствующими глуби­ нами резания. Подставляя соответствующие значения для у в выражение (65), получим

где бщ) — неточность (эксцентриситет) от предыдущей операции, следовательно,

При обработке двух отверстий корпуса с номинально взаимно перпендикулярными осями погрешность предыдущей операции

112

(неперпендикулярность осей) ДссПр приводит к неравномерности припуска (рис. 30, б).

В начале отверстия неравномерность припуска определяется

Ось растачиваемого отверстия имеет отклонение от номиналь­

Величины других отклонений из-за неравномерности припу­ ска, вызванной неточностью предыдущей операции, определяют­ ся аналогично указанным и приведены в табл. 9.

Неравномерность припуска и, следовательно, неравномерность деформаций возникают также и в результате погрешности в уста­ новке заготовки.

При обработке на агрегатно-расточном станке погрешности установки, имеющие характер параллельного смещения корпуса по трем координатным направлениям, не вызывают дополнитель­ ных отклонений обрабатываемых поверхностей, так как эти по­ грешности имеют одинаковое значение и направление для двух обрабатываемых поверхностей (схемы 1-^8, табл. 9) или не изме­ няют направление осей обрабатываемых поверхностей (схема 9).

Погрешности установки, имеющие характер углового смеще­ ния заготовки, вызывают отклонения расположения поверхно­ стей, связанные с изменением сил резания на длине обрабаты­ ваемой поверхности корпуса.

Так как любое положение корпуса можно представить как па­ раллельное смещение от номинального расположения и поворот вокруг любой его точки, то для простоты будем рассматривать погрешность установки как поворот детали вокруг трех коорди­ натных осей относительно центра геометрической симметрии об­ рабатываемых поверхностей.