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

где S6" — отклонение поперечины по высоте от 'контрольного по­ ложения, при котором установлен универсальный стол.

1—10, 1—11. Непараллельность рабочей поверхности стола направлению его перемещения в продольном направлении (Аас) и непараллельность направления перемещения шпиндельной бабки рабочей поверхности стола (Ааб) 'вызывают смещение осей обрабатываемых отверстий от поминального расположения, если обрабатываемый корпус 'крепится на рабочем столе или приспособлении, которые при установке выверяются соответст­ вующими перемещениями стола или шпиндельной бабки. Эти неточности вызывают отклонение от перпендикулярности направ­ ления-перемещения гильзы шпинделя к рабочей поверхности ра­ бочего стола и, следовательно, соответствующие погрешности:

При обработке двух отверстий с взаимно перпендикулярны­ ми осями с поворотом универсального -поворотного стола (схе­ ма 7 в табл. 7) непараллельность рабочей поверхности стола станка направлению его перемещения в продольном направлении вызывает неперпеидикулярность осей отверстий обрабатываемо­ го корпуса, равную величине погрешности А<ас.

1—12. Непараллельность оси конического отверстия шпинде­ ля (Асо) направлению перемещения гильзы приводит ік неперпен­ дикулярности торцовой поверхности относительно оси отверстия обрабатываемого корпуса (схема 10 в табл. 7).

Погрешность геометрической формы торцовой поверхности (конусность), возникающая при отклонении от перпендикуляр­ ности режущей кромки подрезного резца относительно оси вра­ щения шпинделя (рис. 23, а) или от неперпендикулярности на­

правления радиальной пода­ чи (при обработке специаль­ ной державкой) (рис. 23, б)

пуса относительно базовой. Эту неточность станка можно учесть при соответствующих расчетах других отклонений, заме­ няя ею непараллельность рабочей поверхности стола относи­ тельно направления его перемещений.

79

1—14. Осевое биение шпинделя (AS0) вызывает биение обра­ батываемой торцовой поверхности такого же значения при обра­ ботке однолезвийным инструментом, установленным непосредст­ венно в расточной оправке или в оправке расточной головки. Значение этой погрешности в таблице условно не включено, так как ее величина постоянна для всех случаев обработки торцовой поверхности.

Неточности универсального поворотного стола, рабочих приспособлений и неточность их установки.

2—1, 2—2. Непараллельность рабочей поверхности универ­ сального стола (в горизонтальном положении) направлению про­ дольного перемещения (Аагх) и направлению поперечного пере­ мещения (Лагу) вызывает погрешности, аналогичные погрешно­ стям Дао и Лае-

2—S. Непараллельность рабочей поверхности планшайбы универсального поворотного стола (Ау3х) (в вертикальном поло­ жении стола) направлению перемещения гильзы шпинделя вызы­ вает смещение и перекос осей обрабатываемых отверстий, кото­ рые соответственно равны:

2—4. Непараллельность рабочей поверхности планшайбы

универсального поворотного стола (Ду4я:) (в вертикальном поло­ жении) направлению поперечного перемещения вызывает несоос­ ность в обрабатываемом корпусе, если ось обрабатываемых от­ верстий не совмещена с осью поворота планшайбы универсаль­ ного стола (рис. 24, а):

Непересечение осей отверстий, обрабатываемых с поворотом планшайбы универсального стола (рис. 24,6), равно:.

При обработке двух отверстий с поворотом универсального стола расчет погрешностей аналогичен приведенному.

Непересечение общих осей двух -пар номинально соосных от­ верстий в корпусе, когда точка номинального пересечения не сов­ мещена с осью поворота планшайбы универсального стола (рис. 24, е), можно рассчитать как

Л * п = AB ± MN;

AB — If k&nm’

80

Рис. 24. Погрешности, возникающие вследствие непараллель­ ности рабочей поверхности стола направлению координатно­ го перемещения

где Actnm — угол между общей осью отверстий п и т и пло­ скостью планшайбы;

а о;,с = /„ дт„ .

Отсюда

АВ = ^ --ІтДТ4„

А

аналогично

k іхЪх.

‘ 2

Окончательно величина непересечения общих осей отверстий корпуса равна

Следует отметить, что корпуса с требованиями точности пе­ ресечения общих осей (детали типа рам) обычно являются сим­ метричными по одной оси и закрепляются относительно центра вращения планшайбы универсального стола симметрично.

2—5. Непараллельность базовой поверхности приспособления

(типа угольник) относительно направления поперечного переме­ щения (Аузі,) включается в расчеты точности корпуса, обрабаты­ ваемого на этом приспособлении.

Рис. 25. Погрешности, возникающие вследствие неперпендикулярности оси вращения планшайбы поворотного стола

2—6. Неперпендикулярность оси вращения, планшайбы .пово­ ротного стола к ее рабочей поверхности (Дфб.-ѵ) вызывает пере­ кос осей номинально соосных отверстий корпуса

и непараллельность их общей оси относительно базовой плоско­ сти корпуса (рис. 25, а)

стий корпуса (при обработке с поворотом планшайбы), если точ­ ка номинального пересечения этих осей не совмещена с осью по­ ворота планшайбы универсального стола.

82

Если первое отверстие в корпусе растачивается прй контроль­ ном положении планшайбы универсального стола, когда ее ра­ бочая поверхность параллельна направлению перемещения гиль­ зы шпинделя, величина непересечения осей двух отверстий в кор­ пусе зависит от нѳперпѳндикулярности оси вращения планшайбы стола к ее рабочей поверхности только в плоскости второго обра­ батываемого отверстия (рис. 25, б и в ).

Непересечение общих осей двух взаимно перпендикулярных пар номинально соосных отверстий в корпусе зависит от положе­ ния точки номинального пересечения этих осей относительно центра поворота планшайбы универсального стола и от последо­ вательности обработки отверстий в каждой паре. Для простоты решения принимаем, что точка номинального пересечения этих осей совмещена с центром поворота планшайбы универсального стола (рис. 26), тогда величина непересечения этих осей опре­ деляется:

Ä * n = Ä * f + Д

(35)

Д * п= і ( / 5 Дс?ед- + h Д?бу)-

2—8. Несовмещение оси поворота пЛаніиайбы (Л8г/) универ­ сального поворотного стола с координатным центром станка вы­ зывает эксцентриситет осей номинально соосных отверстий, рав­ ный удвоенной .величине — 2 Д8у (см. рис. 22, в).

Неперпендикуляртюсть общих осей обрабатываемого корпуса (ем. рис. 17) определяется как

2—9, 2—10. Непараллельность (Д-уэ) и неперпендикуляр­ ность (Дую) базовой и опорной поверхностей рабочих приспособ­ лений вызывают погрешности, аналогичные тем, которые вызы­ вают непараллельность направления перемещения гильзы шпин­ деля относительно поверхности планшайбы универсального сто­ ла (вертикальное положение) и непараллелыюсть рабочей по­ верхности стола станка относительно координатных перемеще­ ний (горизонтальное положение).

Как показывает анализ геометрических параметров, для по­ вышения точности расположения поверхностей при обработке на координатно-расточном станке обрабатываемые поверхности должны располагаться возможно ближе к центру координатной системы, а плоскость, в которой расположены отверстия, — бли­ же к средней линии высоты рабочего объема станка. Перемеще­ ния же шпиндельной бабки и гильзы при переходе от одной об­ рабатываемой поверхности к другой должны быть минималь­ ными.

При известных характеристиках геометрических параметров станка можно добиться уменьшения погрешности отдельных па­ раметров взаимного расположения поверхностей обрабатывае­ мого корпуса соответствующим координатным (коррекционным) перемещением, направленным на компенсацию одних погрешно­ стей другими.

На координатно-расточном станке настройку станка — вы­ верку стола и рабочего приспособления, следует производить в соответствии с требованием взаимного расположения поверхно­ стей обрабатываемой детали. Если при одной настройке обес­ печивается точность нескольких параметров взаимного располо­ жения, то настройка должна быть назначена в зависимости от параметра, имеющего наивысшую точность.

подачи.

При разработке технологии изготовления корпусов с высоки­ ми требованиями точности взаимного расположения поверхно­ стей необходимо рассчитывать ожидаемую погрешность при об-

84

работке на данном станке и выбрать лучшую схему обработки, обеспечивающую заданную точность.

Нестабильности координатных перемещений стола и салазок станка и нестабильности угла поворота универсального поворот­ ного стола. Нестабильность установки координат в двух на­ правлениях (АХп и ДУп) вызывает такие же отклонения обраба­ тываемых поверхностей, как и неточность установки координат. Нестабильность установки нулевого положения в поперечном на­ правлении при обработке номинально соосных отверстий в кор­ пусе вызывает несоосность, равную удвоенной величине ДУ„. Ес­ ли ось обрабатываемых отверстий совмещена с центром поворо­ та планшайбы универсального стола (для обработки номиналь­ но соосных отверстий не требуется координатного перемещения, но при выполнении других переходов—подрезка торца, поворот универсального стола, замена инструмента и т. п. — шпиндель­ ная бабка перемещается в поперечном направлении, а после по­ ворота снова возвращается в нулевое положение), то несоос­ ность будет равна -сумме двух независимых случайных величин.

Нестабильность поворота планшайбы (AßH) универсального поворотного стола (поворот по нониусу лимба) и поворота сто­ ла (Ау„) из вертикального положения в горизонтальное (по упо­ рам) вызывают погрешности, аналогичные неточности угла пово­ рота планшайбы и неточности положений стола в двух направ­ лениях. На практике для удобства крепления обрабатываемого корпуса при работе в вертикальном положении стола, последний поворачивается в горизонтальное положение; этим вызывается погрешность от нестабильности установки стола в вертикальное рабочее положение. Эти погрешности непосредственно не связа­ ны с выполнением технологического процесса и в табл. 7 услов­ но упущены.

На основании анализа причины возникновения нестабильно­ сти установки координат и поворота стола можно свести к сле­ дующим двум группам.

1.Нестабильность установки и перемещений подвижных ча­ стей станка, определяемая конструкцией, качеством изготовле­ ния и регулировкой станков.

2.Ошибки рабочего.

Ошибки, вызванные нестабильностью, могут быть системати­ ческими переменного характера и случайными. Ошибки рабоче­ го имеют характер случайных погрешностей и, в большинстве случаев, подчиняются закону нормального распределения.

Температурные деформации системы СПИД. Координатнорасточные станки, как правило, устанавливаются в помещениях с температурой, постоянно выдерживаемой в пределах, близких температуре аттестации, которая указывается в паспорте станка. Поэтому основным источником температурных деформаций яв­ ляется теплота, выделяемая при работе станка. Естественно, что теплота, выделяемая в одной части станка, вызывает деформа-

85

ции всех его элементов и изменяет начальные'параметры геомет­ рической точности. Однако, практическое значение имеют только деформации шпиндельного узла. Деформации других элементов станка, а также приспособлений несоизмеримо малы, и при рас­ чете ими можно пренебречь.

Деформации шпиндельного узла определяются двумя пара­ метрами: смещением шпинделя &ХѴ, ,ДУТ относительно стола и углом поворота ДѲтж, ЛѲту шпинделя относительно стола.

Определение величины деформаций шпиндельного узла про­ изводится методом обкатки торцовой и цилиндрической поверх­ ностей точно шлифованного и доведенного диска двумя индика­ торами, установленными на шпинделе станка. Для разогрева станка шпиндель вращается на холостом ходу в режиме, близ­ ком к рабочему режиму станка.

Испытания показывают, что деформации шпиндельного узла (смещение шпинделя и его поворот относительно стола) имеют значительные величины.

Таблица 8

Величина температурных деформаций координатно-расточных станков

В табл. 8 приведены величины максимальных температурных

деформаций для ряда станков при работе в течение 4 ч на холо­ стом режиме, предусматривающим остановы для измерений на 10— 15 мин. через каждые 20—30 мин. работы станка.

Влияние температурных деформаций шпиндельного узла станка на точность взаимного расположения поверхностей обра­ батываемого корпуса двоякое. В первом случае, отклонения по­ верхностей от номинального расположения зависит от разности деформаций при обработке двух поверхностей, следовательно, при обработке двух поверхностей в одном температурном режи­ ме станка можно исключить погрешности от этих деформаций. Значения таких погрешностей в табл. 7 условно выделены. Во втором случае погрешности зависят от абсолютной величины де­ формации вследствие изменения температуры против аттестаци­ онного значения. В расчетах при рассмотрении этих деформаций

86

условно принято, что обработка двух рассматриваемых поверх­ ностей корпуса производится в постоянном температурном ре­ жиме.

Влияние координатного смещения шпинделя относительно стола аналогично неточности установки координат в соответст­ вующих направлениях.

Если принимать, что угловое смещение оси шпинделя отно­ сительно стола соответствует угловому смещению гильзы, то эта деформация приводит к изменению направления перемещения гильзы. Такая погрешность приводит к угловому отклонению оси обрабатываемых поверхностей.

Остальные значения погрешностей взаимного расположения обрабатываемых поверхностей приведены в табл. 7.

Помимо температурных деформаций станка, на точность об­ работки на металлорежущих станках влияют температурные де­ формации обрабатываемой детали. Нагревание детали происхо­ дит в результате выделяемой в процессе резания теплоты. В про­ цессах растачивания и подрезания, которые являются основными видами обработки на координатно-расточном станке, основное количество теплоты концентрируется и удаляется со стружкой. С другой стороны, обработка на координатно-расточном станке (особенно точных корпусов) производится с небольшими глуби­ нами резания (0,05—0,1 мм на сторону) и подачи (0,02— 0,08 мм/об) при скоростях для стали порядка 8—15 м/мин. Учи­ тывая, что длина обработки в отверстиях малогабаритных корпу­ сов незначительна, становится очевидным, что температурные деформации от теплоты, выделяемой в процессе резания, малы.

Однако для строгого расчета необходимо иметь величины из­ менения всех геометрических параметров станка от температур­ ных деформаций в результате нагрева всеми источниками тепло­ ты. Расчет отклонений расположения поверхностей упростится,

где Ру — сила, направленная по нормали к обрабатываемой по­

87

Если величина у постоянна при обработке рассматриваемой поверхности ,то она не вызывает отклонения обрабатываемой по­ верхности. Следовательно, для определения отклонения располо­ жения поверхностей обрабатываемого корпуса мы рассматрива­ ем условия, когда величина у изменяется при обработке рассмат­ риваемой поверхности.

1. Неравномерность припуска. Глубина резания t изменяется вследствие неравномерности припуска как по углу поворота, так ипо длине обрабатываемой поверхности. При обработке корпуса на координатно-расточном станке неравномерность припуска не может привести к значительным отклонениям расположения по­ верхностей, так как на этих станках обработка ведется, как пра­ вило, в несколько проходов и неравномерность припуска снима­ ется при первом проходе.

Фактически в этом случае погрешность взаимного располо­ жения поверхностей проявляется только через «наследствен­ ность» технологического процесса и для практических расчётов после 2 —3-го проходов этой погрешностью можно пренебречь.

2 . Неравномерная жесткость шпинделя в радиальном и осе­

вом направлениях по углу поворота может вызвать отклонения обрабатываемых поверхностей корпуса. Величины отклонений поверхностей от номинального расположения вследствие нерав­ номерной жесткости шпинделя в радиальном .направлении могут быть значительными, так как упругие деформации в радиальном направлении вызываются не только силами резания, но и центро­ бежными силами, которые при несбалансированных оправках и высоких оборотах достигают значительных величин.

При обработке номинально соосных отверстий на координат­ но-расточном станке эксцентриситет от этой погрешности в попе­ речном направлении определяется из выражения

речном направлении.

88