6.1.3. Наладочный размер при подрезке торца

Определим значение размера L_н (звено z_Δ, см. рис. 6.1) для настройки станка при обработке серии деталей на станке на «упор» таким, чтобы можно было обработать наибольшее количество деталей в течение стойкости режущего инструмента. Кроме того, допуск настройки инструмента Т_н по величине должен быть максимально возможным, чтобы облегчить настройку режущего инструмента. Поэтому важно до начала настройки станка определить допуск и размеры настройки, принимая во внимание систематические и случайные погрешности, связанные с износом режущего инструмента, с погрешностью станка и измерений при настройке.

Рассмотрим пример расчета настройки на примере подрезного резца (рис. 6.7).

Рисунок 6.7 – Схема регулирования подрезного резца

На наладочный размер оказывают влияние следующие факторы:

• рассеяние случайной погрешности R;

• образование систематической погрешности [38], связанной с износом инструмента;

• геометрические погрешности станка R_c .

В случае, когда [u] = 0 и R_c = 0, влияние R на наладочный размер можно представить схемой (рис. 6.8).

Рисунок 6.8 – Размеры для настройки L_{н min} и L_{н max} при [u] = 0 и R_c = 0

При R = 0 и R_c = 0 и систематической погрешности [u] ≠ 0 наладочный размер L_{н max} можно показать схемой, представленной на рис. 6.9.

Рисунок 6.9 – Наладочный размер инструмента при условии, что R = 0 и R_c = 0

Действие погрешности станка R_c на наладочный размер можно представить схемой (рис. 6.10):

Рисунок 6.10 – Предельные размеры детали и геометрическая погрешность

станка R_c при [u] = 0 и R = 0; T_f – производственный допуск

Совместное влияние рассмотренных геометрических погрешностей при обработке серии деталей на регулировочный размер, который должен быть как можно ближе к наименьшему предельному размеру детали (L_min), можно представить следующими схемами (рис. 6.11 а, б).

Для случая (рис. 6.11 а) настроечные размеры можно рассчитать по формулам:

(6.11)

(6.12)

Для случая (рис. 6.11 б), когда износ режущего инструмента уменьшает размеры детали:

(6.13)

(6.14)

а б

Рисунок 6.11 – Настроечные размеры L_{н min} и L_{н max} подрезного резца

при направлении подачи S к коробке скоростей (а) и к задней бабке (б)

6.2. Размерная цепь сверлильно-фрезерно-расточных станков с чпу

На станках этой группы обрабатывают преимущественно корпусные детали (станины, корпуса, коробки, крышки и т. п.). Основными операциями являются сверление (25 %), зенкерование и растачивание (25 %), фрезерование (30 %) и другие виды обработки (20 %).

Точность отверстий основной группы (75 %) соответствует 7–9-му квалитетам. Основной предпосылкой, обеспечивающей достижимую точность обработки на этих станках, является точность предварительной настройки инструмента вне станка по одной или нескольким координатам. Размеры для настройки инструментальных блоков вне станка для многоцелевых станков получают путем анализа размерной цепи системы СПИД (рис. 6.12).

Рисунок 6.12 – Технологическая размерная цепь настройки

станка с ЧПУ типа «обрабатывающий центр»:

1 – шпиндель станка; 2 – державка инструментального блока;3 – фреза; 4 – деталь; 5 – приспособление

Составляющие звенья размерной цепи принадлежат элементам станочной технологической системы:

z₁ – координата поверхности стола в системе ЧПУ станка (паспорт станка);

z₂ – размер приспособления от основания до базовой поверхности;

z₃ – программное перемещение режущего инструмента в направлении, перпендикулярном поверхности стола;

z₄ – размер инструментального блока, настраиваемый вне станка.

Замыкающим звеном размерной цепи является звено z_Δ. Его величина зависит от номинального размера и предельных отклонений исполнительного размера на анализируемом технологическом переходе, а также от величины систематических и случайных погрешностей и допуска на размерную настройку инструмента вне станка.

Наиболее рентабельное использование поля допуска на изготовление при известных погрешностях технологической системы происходит при на­стройке инструмента на размер, близкий к безопасной зоне. В этом случае имеется запас на изменение действительного размера детали в связи с износом режущего инструмента (рис. 6.13).

Рисунок 6.13 – Схема расчета размера замыкающего звена

в размерной цепи (см. рис. 6.12)

Размер z₄ в данном примере является размером охватываемой поверхности и задается на чертежах деталей с предельными отклонениями как на основной вал (es = 0; ei – величина отрицательная). Поэтому расчет размера для настройки станка (замыкающее звено размерной цепи) может быть выполнен по формуле

, (6.15)

где z_н – замыкающее звено (z_Δ) технологической размерной цепи (см. рис. 6.12); z_min = z + ei – наименьший предельный размер детали на анализируемом технологическом переходе; z – номинальный размер на чертеже детали (заготовки); – среднее арифметическое отклонение, определённое по выборочной партии или принятое с учетом характера обработки и состояния технологической системы; Т_н – допуск настройки инструментального блока.

Допуск Т_н размерной настройки инструментального блока можно рассчитать с учетом погрешности перемещения измерительного устройства, прибора при измерениях ; погрешности совмещения визирных линий прибора с режущими кромками инструмента ; установки на станке . Погрешности бесподналадочной смены инструментального блока суммируют как случайные величины с введением коэффициента k = 1, 2.

, (6.16)

где Δ_н – погрешность размерной настройки инструмента.

Погрешность бесподналадочной смены инструмента не всегда гарантирует точность обработки, которая зависит от жесткости технологической системы, условий резания и др. Обработка деталей приводит к изменению действительного размера в связи с износом инструмента. Поэтому фирмы («De Vlieg» – США, «Bakuer» – Италия и др.) создают расточные оправки с автоматической подналадкой положения режущей кромки расточного инструмента по результатам измерения действительного размера детали. Выдвижение режущего элемента на обрабатываемую поверхность осуществляется по команде устройства ЧПУ с помощью подвижных деталей расточных оправок.