6 Аналіз та розрахунки похибок обробки на окремих операціях

6.1 Загальний аналіз факторів, які впливають на точність розмірів, форми, взаємного розташування поверхонь та якість поверхневого шару

Розрахунок похибки обробки полягає в розрахунках співвідношення, оцінки точності параметра, що встановлюють шляхом підсумовування чинників, що враховують при аналізі даного параметра (розміру, відхилення форми, розташування отворів).

Розраховуємо похибку обробки для токарної операції поверхні ,

За таблицями допусків та посадок знаходимо замість полів допусків відхилення: d₁==16мкм.

Визначимо вихідні данні для розрахунку сумарної похибки:

Приймаємо токарно-гвинторізний верстат моделі 1А616, найбільший діаметр обробляйомої заготовки над супортом180мм, відстань між центрами710 мм.

Вибираємо прохідний прямий різець з кутом у плані =90,=10,=0[2], перетин держака bh=2025 мм, матеріал ріжучої частини Р18 [2].

Приймаємо, що тонке точіння виконується за один прохід. Тоді глибина різання

Визначимо подачу у залежності від діаметра деталі (d1=35 мм), глибини різання (=0,039 мм) та перетину держака bh=2025 мм S=0,2 мм/об. Враховуючи, що тонка обробка виконується після чистового точіння та що в якості заготовки прийнятий прокат, тобто малоймовірність різання з ударами, приймаємо остаточно робочу подачу S=0,2 мм/об.

6.2 Розрахунок та вибір окремих похибок обробки

Швидкість різання:

, (4)

де =350 - розрахунковий коефіцієнт;

m=0,2; x=0,15; y=0,35- показник ступені;

- розрахунковий емпіричний коефіцієнт,

Т - стійкість різця, хв. Т=60 хв. при одноінструментальній обробці.

де - коефіцієнт, враховуючий вплив фізико-механічних властивостей обраблюємого матеріалу на швидкість різання;

- коефіцієнт впливу стану поверхні заготовки;

- коефіцієнт впливу інструментального матеріалу;

, (5)

Тоді

k_v= 111,25=1,25

Швидкість різання:

Сила різання

P_z=10С_pt^xs^yV^hk_p, (6)

де значення коефіцієнтів та показники ступенів приймаємо за довідником [2]: x=1,0; y=0,75; h= -0,15; k_p=0,652.

Визначаємо силу різання

P_уmax=10С_pmaxt_max^xs^y^hk_p, (7)

P_уmin=10С_pmint_min^xs^y^hk_p, (8)

Приймаємо С_pmax=1,1С_p=1,1243=267; С_pmіn=0.9С_p=1,1243=218,7.

Загальний поправочний коефіцієнт на силу різання визначаємо за формулою k_р= k_рk_λрk_γрk_rр. де

, (9)

k_р=0,5; k_λр=1; k_γр=1 [2], k_rр при обробці твердосплавними інструментами не враховуємо. Тоді k_р=1.280,5=0,64.

P_уmax=102670,038¹0,2^0,75648.8^-0,150,64=54 Н

P_уmin=10218,70,028¹0,2^0,75648.8^-0,150,64=12,6 Н

6.3 Розрахунки сумарних похибок та визначення коефіцієнтів запасу точності

Визначаємо похибки, які залежать від податливості системи ВПІД

Визначаємо похибки верстата в перетині 2 за формулою

, (10)

Рис. 7 Технологічна наладка токарної операції

де Х=92 мм – відстань від місця закріплення деталі патроном до розташування різця в перетині 2;

Значення находимо за нормами точності та жорсткістю для прийнятого токарного верстата [1].

ω_п.б.=у_п.б./P_у, (11)

ω_суп.=у_суп/P_у, (12)

ω_з.б.=у_з.б./P_у, (13)

ω_п.б.=у_п.б./P_у=100/1960=0,051 мкм/Н;

ω_суп.=у_суп/P_у=100/1960=0,051 мкм/Н;

ω_з.б.=у_з.б./P_у=130/1960=0,066 мкм/Н.

Тоді

мкм/Н

мкм/Н

Визначаємо похибки від пружних деформацій верстата

у_в(2)max= P_уmax ω_в(2)max , (14)

у_в(2)min= P_уmin ω_в(2)min, (15)

у_в(1)max= P_уmax ω_в(1)max, (16)

у_в(1)min= P_уmin ω_в(1)min, (17)

у_в(2)max= P_уmax ω_в(2)max =54 0,07= 3,8 мкм;

у_в(2)min= P_уmin ω_в(2)min =12,60,07= 0,9 мкм;

у_в(1)max= P_уmax ω_в(1)max =54 0,167= 6,1 мкм;

у_в(1)min= P_уmin ω_в(1)min =12,60,167=2,1 мкм.

Визначаємо похибки від прогину заготовки

, (18)

де Е = 2,1·10⁵ – модуль пружності для сталі, І=0,05·d⁴– момент інерції перетину вала, d – наведений діаметр вала, мм.

Наведений діаметр вала визначаємо за формулою:

І =0,0519,6⁴=78215 мм⁴

Похибки від пружних деформацій токарного різця на декілька порядків менші та їх можна не враховувати.

Таким чином, сумарні похибки від пружних деформацій заготовки визначаємо за формулою

мкм

мкм

Визначаємо сумарні значення похибок від пружних деформацій системи ВПІД та їх коливання:

, (19)

Відповідно в перетинах похибки будуть:

, (20)

, (21)

, (22)

, (23)

2(3,8+0,52)= 3,9 мкм

2(0,9 +0,12)= 2 мкм

26,1=12,2 мкм

2 2,1=4,2 мкм

Визначаємо коливання похибок від пружних деформацій в перетинах і на всій оброблюваній поверхні:

, (24)

, (25)

, (26)

3,9-2 =1,9 мкм;

12,2-4,2 =8 мкм;

4,2-3,9 =0,3 мкм.

В розрахунках сумарної похибки на обробку використовуємо максимальне значення коливання похибки від пружних деформацій системи ВПІД на всій оброблюваній поверхні 8 мкм.

Розрахунки похибок налагодження верстата

Для поверхонь обертання з урахуванням того, що похибка регулювання р та похибка налагодження технологічної системи н належать до радіусу, а похибка вимірювання розміру деталі вим – до діаметру, похибка налагодження визначається за формулою

, (27)

де коефіцієнти =1,2 та =1, похибка регулювання р=10 мкм при ціні поділки лімбу 0,01 мм [1] похибка вимірювання вим=10 мкм [1].

Похибка налагодження

2,5 мкм

Розрахунок похибки від розмірного спрацювання різального інструменту

Довжина шляху різання

, (28)

де D-діаметр оброблюваної поверхні, мм

м;

Приймаємо відносне спрацювання різця =6мкм/км для матеріалу ріжучої крайки Р18 [1];

Тоді похибка від розмірного спрацювання різального інструменту

, (29)

мкм

Розрахунок похибки від теплових деформацій

Приблизно похибка від теплових деформацій заготовки у напрямку заданого розміру

, (30)

де  - коефіцієнт лінійного розширення матеріалу заготовки, мм/град, для сталі =1,210^-5 мм/град;

L – розмір заготовки, мм;

_т⁰ – підвищення температури за час обробки деталі, _т⁰ =1.

Таким чином

т=1,210^-5182110³= 0,2 мкм.

Розрахунок похибки від геометричних неточностей верстата

Похибка форми заготовки в подовжньому перетині складає

r_k =мкм

Похибку в поперечному перетині не враховуємо, бо вона менша ніж у подовжньому перетині.

Похибка від геометричних неточностей верстата

_r.в.=2r_k=2 1= 2 мкм.

Розрахунок сумарних похибок обробки та визначення коефіцієнтів запасу точності

Сумарна похибка обробки:

, (31)

Розмір оброблюваної поверхні d₁=_. має допуск Td=16 мкм. Тоді коефіцієнт запасу точності буде

Розрахована похибка не перевищує допуск на розмір, тому отримати розмір оброблюваної поверхні з заданою точністю можливо.