ДОСТИЖЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

Для обеспечения заданной точности деталь обрабатывается на металлорежущих станках. При обработке деталь включается в размерные цепи системы СПИД в качестве замыкающего звена. Процесс достижения точности, при этом, состоит из трех этапов: установка заготовки на станке, статическая и динамическая настройка системы СПИД. Соответственно, погрешность обработки детали складывается из погрешностей установки, статической и динамической настройки:

Эти погрешности состоят из большого количества составляющих, которые можно разделить на три группы: случайные, систематические постоянные и систематические переменные. Случайными называются такие погрешности, момент появления и степень воздействия которых на процесс получения размера предсказать невозможно. Систематические постоянные погрешности остаются постоянными в течение времени обработки всей партии деталей. Систематические переменные погрешности изменяются по мере обработки деталей партии в соответствии с законами, которые могут быть теоретически или экспериментально выявлены. Если при образовании размера доминируют случайные погрешности, то кривая распределения размеров в партии получается близкой к кривой Гаусса (нормальный закон распределения). При появлении в процессе обработки партии деталей постоянных систематических погрешностей кривая нормального распределения искажается и приобретает многовершинный характер. При одновременном действии случайных и систематических переменных погрешностей - искажается и становится либо плосковершинной, либо асимметричной. Наличие таких связей позволяет по форме кривых распределения анализировать структуру погрешностей, действующих в конкретном исследуемом случае.

Установкой называется процесс базирования и закрепления заготовки. При этом образуется размер установки А_у, равный расстоянию между технологической базой детали (ТБ) и установочными элементами (УЭ) приспособления. В ряде случаев номинальных размер А_у может быть равным нулю. Отклонение фактически достигнутого положения заготовки от требуемого называется погрешностью установки. Погрешность установки состоит из погрешности базирования и погрешности закрепления заготовки.

Погрешность базирования складывается из нескольких составляющих:

Погрешности технологических баз деталей образуются в процессе обработки поверхности детали, выбранной в качестве ТБ, и носят случайный характер.

Погрешности установочных элементов приспособления образуются в процессе изготовления приспособления (систематическая постоянная погрешность), а также в результате износа УЭ при эксплуатации (систематическая переменная погрешность).

Рис. 1 - Схема образования размера детали А_д при обработке на станке

Погрешность, вызванная неопределенностью базирования, заключается в том, что детали партии при неизменной схеме базирования занимают различное положение относительно УЭ приспособления из-за попадания стружки на УЭ, а также из-за наличия зазоров между базирующими отверстиями и жесткими пальцами, оправками и т.д. Погрешность случайная.

Погрешность закрепления складывается из следующих составляющих:

Объемные деформации детали и приспособления под влиянием сил закрепления. На данную погрешность оказывают влияние как систематические факторы (например, жесткость элементов системы СПИД), так и случайные (например, выборка зазоров в стыках деталей приспособления);

Контактные деформации ТБ детали и УЭ приспособления. На данную погрешность оказывают влияние как систематические факторы (например, упругость материала детали и УЭ), так и случайные (например, смятие шероховатостей ТБ детали).

Случайная смена баз под влиянием сил закрепления может иметь место только при существенных ошибках при конструировании приспособления, поэтому на стадии проектирования должны быть приняты меры к недопущению этой погрешности.

Статической настройкой системы СПИД называется подведение без рабочих нагрузок исполнительных поверхностей (ИП) инструмента в такое положение относительно УЭ приспособления, которое было установлено при наладке (первоначальной настройке) системы СПИД. Расстояние между ИП и УЭ является размером статической настройки А_сн. Статическая настройка системы СПИД повторяется при обработке деталей и в большинстве случаев производится относительно направляющих станка и описывается размерной цепью «В» (рис.1).

Погрешность статической настройки складывается из следующих составляющих:

Погрешность наладки системы СПИД – это погрешность первоначальной настройки, которая выполняется один раз перед началом обработки партии деталей. При применении приспособлений с кондукторными втулками функция наладки выполняется изготовлением приспособления. Погрешность систематическая постоянная, образуется в сечении I-I и остается постоянной по величине как для всех сечений данной детали, так и для всех деталей партии.

Погрешность процесса статической настройки. Статическая настройка повторяется столько раз, сколько деталей надо обработать, и может выполняться по лимбу, по упору, по индикатору, по копиру, с помощью автоматических остановов, с помощью кондукторных втулок приспособления. В последнем случае точность статической настройки повышается, так как она выполняется непосредственно относительно УЭ. Погрешность образуется в сечении I-I, остается постоянной о величине для всех сечений данной детали, но случайно изменяется для деталей партии. Имеет наибольший удельный вес в погрешности статической настройки, так как остальные составляющие являются систематическими и лучше поддаются управлению.

Смещение в направлении получаемого размера ИП инструмента из-за накопленных погрешностей. Такими погрешностями являются размерный износ инструмента и температурные деформации системы СПИД, накопленные за время предыдущей обработки, то есть к моменту выполнения статической настройки на данную деталь. Погрешность систематическая переменная, образуется в сечении I-I, остается постоянной для всех сечений данной детали, но закономерно изменяется для деталей партии. Может быть уменьшена путем своевременного выполнения подналадки.

Смещение в направлении получаемого размера УЭ приспособления (ИП инструмента) при перемещении приспособления (инструмента) в направлении подачи. Погрешность является переменной в пределах обработки одной детали, так как ее величина различна для каждого I–го сечения. Однако в партии деталей величина этой погрешности и характер изменения остаются неизменными, так как вызываются такими факторами, как погрешность установки приспособления и инструмента на станке, деформации и износ направляющих и т.д.

Динамической настройкой системы СПИД называется выполнение обработки со всеми присущими ей явлениями.

Силы резания, возникающие при этом, вызывают упругое отжатие детали и инструмента на величину А_дн, которую называют размером динамической настройки. При номинальных значениях твердости материала, величины припуска, нормальной заточке инструмента и т.д. образуется номинальное значение А_дн. Изменения А_дн в процессе обработки представляют погрешность динамической настройки системы СПИД.

Погрешность динамической настройки системы СПИД складывается из следующих составляющих:

Размерный износ инструмента. Систематическая переменная погрешность, влияющая на размеры данной детали. Особенностью размерного износа является то, что он не исчезает при прерывании процесса резания. И, таким образом, накопленный за время обработки «n» деталей размерный износ превращается в погрешность статической настройки для (n+1) детали, оказывая таким образом влияние и на размеры деталей в партии.

Изменения температурных деформаций системы СПИД. Систематическая переменная погрешность, аналогично размерному износу, накапливается в процессе обработки и превращается в погрешность статической настройки для (n+1) детали.

Изменение упругих деформаций системы СПИД. Погрешность, вызываемая как случайными причинами - изменением усилия резания из-за неравномерной твердости материала заготовки и неравномерного припуска, так и систематическими - неравномерной жесткостью системы СПИД и изменением усилия резания из-за затупления инструмента.

Деформация детали в результате перераспределения внутренних напряжений. Случайная погрешность, в большой степени зависит от величины снимаемого на черновых операциях припуска.

Погрешности, вызываемые вибрациями системы СПИД, обусловлены большим количеством причин, в комплексе придающих случайный характер данной погрешности.