Метод автоматического получения размеров на настроенных станках

При обработке заготовок по методу автоматического получения размеров станок предварительно настраивается таким образом, чтобы требуемая от заготовок точность достигалась автоматически, т.е. почти независимо от квалификации и внимания рабочего.

Рис. 1. Обработка заготовок по методу автоматического получения размеров.

При фрезеровании заготовки 2 на размеры a и b, стол фрезерного станка предварительно устанавливают по высоте таким образом, чтобы опорная поверхность неподвижной губки 1 тисков отстояла от оси вращения фрезы на расстоянии K = Dфр/2 + a. При этом боковую поверхность фрезы 3 удаляют (поперечным перемещением стола) от вертикальной поверхности неподвижной губки на расстояние b. Эту предварительную настройку станка производят по методу пробных ходов и промеров.

Так как в процессе обработки размеры K и b остаются неизменными, то и точность размеров a и b обрабатываемой заготовки сохраняется одинаковой для всех заготовок, обработанных с данной настойкой станка.

Следовательно, при использовании метода автоматического получения размеров на настроенных станках задача обеспечения требуемой точности обработки переносится с рабочего-оператора на настройщика, выполняющего предварительную настойку станка; на инструментальщика, изготовляющего специальные приспособления, и на технолога, назначающего технологические базы и размеры заготовки, а также определяющего метод ее установки и крепления и конструкцию необходимого приспособления.

К преимуществам метода автоматического получения размеров относятся:

1. Повышение точности обработки и снижение брака;

2. Рост производительности обработки за счет устранения потерь времени на предварительную разметку заготовки и осуществление пробных ходов и промеров;

3. Снижение требований квалификации рабочих;

4. Более высокая производительность обработки в сравнении с предыдущем методом, снижение себестоимости.

5. Практически исключен брак.

Недостатки:

1. Затраты времени на предварительную настройку станка.

2. Необходимость в получении однородной и точной заготовки;

3. Необходимость более тщательной подготовки производства (регламентация технологического процесса).

Область применения: серийное, крупносерийное и массовое производство.

СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ ОБРАБОТКИ.

Систематическая погрешность — это такая погрешность, которая для всех заготовок рассматриваемой партии остается постоянного или же закономерно изменяется при переходе от каждой обрабатываемой заготовки к следующей.

Принято обозначать:

сист. - постоянная систематическая погрешность

п.с. - переменная систематическая погрешность

Причинами, возникновения систематических и переменных систематических погрешностей обработки заготовок являются:

1. неточность, износ и деформация станков, приспособлений и инструментов;

2. деформация обрабатываемых заготовок; тепловые явления, происходящие в технологической системе и в смазочно-охлаждающей жидкости,

1. погрешности теоретической схемы обработки заготовки.

Погрешности, возникающие вследствие неточности, износа и деформации станков

При изготовлении станков нормальной точности допускается (в мм):

- радиальное биение шпинделей токарных и фрезерных станков (на конце шпинделя) (0,01-0,015)

- торцевое (осевое) биение - (0,01-0,02)

- прямолинейность продольных направляющих и столов фрезерных станков на длине 1000 мм - (0,03-0,04)

- перпендикулярность осей шпинделя вертикально-сверлильных станков относительно плоскости стола на длине 300 мм - (0,06-0,1)

Погрешности геометрической точности станков полностью или частично переносятся на обрабатываемые заготовки в виде систематических погрешностей.

Погрешность связанная с износом станка.

Например, направляющие токарного станка:

1. треугольная.

2. плоская направляющая, в 5 раз изнашивается меньше, чем треугольная.

Одной из важных причин потери точности станков является износ их направляющих. За год эксплуатации токарных станков при двухсменной работе в условиях единичного и серийного производства при среднем диаметре обрабатываемых заготовок 100 мм и их длине 150-200 мм износ U (мм) передней от рабочего грани несимметричной треугольной направляющей в среднем составил:

При чистовой обработке 0,04-0,05

При частично чистовой и частично обдирочной

обработке стали (80 %) и чугуна (20 %) 0,06-0,08

При обдирке стали (90%) и чугуна (10%) 0,10-0,12

Износ второй (плоской) направляющей при этом оказался в пять раз меньше. Износ направляющих по длине также не является равномерным. У обследованных станков участок наибольшего износа направляющих находился на расстоянии 400 мм от торца шпинделя. Износ приводит к тому, что смещается или наклоняется суппорт станка. В этом случае имеет место переменная систематическая погрешность.

Деформации станков при их неправильном монтаже, а также под действием массы при оседании фундаментов (искривление станин и столов, извернутость направляющих) вызывают дополнительные систематические погрешности обработки заготовок. При длине направляющих 8 - 11 м, отклонение от прямолинейности достигает 3 - 4 мм (по нормам точность 0,08 мм) постоянная систематическая погрешность.

ПОГРЕШНОСТИ, СВЯЗАННЫЕ С НЕТОЧНОСТЬЮ И ИЗНОСОМ

РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Неточность режущего инструмента (особенно мерного инструмента типа разверток, зенкеров, протяжек, концевых пазовых фрез и фасонного инструмента) во многих случаях непосредственно переносится на обрабатываемые заготовки, обусловливая появление систематических погрешностей формы и размеров обрабатываемых поверхностей.

Рис. 2 Зависимость износа инструмента U от длины пути резания

Погрешность связанная с износом режущего инструмента приводит к возникновению переменной систематической погрешности.

В соответствии с общими закономерностями износа при трении скольжения в начальный период работы инструмента, называемый периодом начального износа (участок I на рис. 2), износ наиболее интенсивен. В период начального износа происходит приработка режущего лезвия инструмента, сопровождающаяся выкрашиванием отдельных неровностей и заглаживанием штрихов — следов заточки режущих граней. В этот период шероховатость обработанной поверхности обычно постепенно уменьшается. Начальный износ U_н и его продолжительность L_h (т. е. продолжительность приработки инструмента) зависят от материалов режущего инструмента и изделия, качества заточки, а также от доводки инструмента и режимов резания. Обычно продолжительность начального износа, выраженная длиной L_h пути резания, находится в пределах 500-2000 м(первая цифра соответствует хорошо доведенным инструментам, вторая – заточенным инструментам).

Второй период износа (участок II) характеризуется нормальным износом инструмента, прямо пропорциональным пути резания. Интенсивность этого периода износа принято оценивать относительным (удельным) износом Uo (мкм/км), определяемым формулой U_o = U/L, где U — размерный износ в микрометрах на пути резания L; L — путь резания в зоне нормального износа в километрах.

Третий период износа (участок III) соответствует наиболее интенсивному катастрофическому износу, сопровождающемуся значительным выкрашиванием и поломками инструмента, недопустимыми при нормальной эксплуатации инструмента.

Расчет износа режущего инструмента, влияющего на точность обработки, применительно к условиям нормального износа, протекающего в зоне II, обычно производят по формуле

U = UoL/1000

где U - размерный износ режущего инструмента, мкм; L - длина пути резания, м.

Применительно к точению длина пути резания

L = Dl/ ( 1000s)

где D - диаметр обрабатываемой заготовки, мм; l - длина обрабатываемой заготовки (длина обработки), мм; s - подача, мм/об.

При торцевом фрезеровании длину L пути резания можно приближенно определить по формулам:

;

где l - длина хода, мм; В - ширина фрезеруемой площадки, мм; So - подача фрезы, мм/об; z - число зубьев фрезы; Sz - подача фрезы, мм/зуб.

При фрезеровании износ режущего инструмента происходит интенсивнее, чем при точении, в связи с неблагоприятными условиями работы инструмента, многократно врезающегося в обрабатываемую заготовку, Относительный износ U_офр инструмента при фрезеровании больше относительного износа Uo, применительно к условиям точения, т. е.

U_Офр =(1 + 100/ B)Uo

Величина 100/В учитывает число врезаний зуба фрезы при фрезеровании заготовки шириной В.

Для того чтобы, учесть начальный износ инструмента, принято расчетную длину L пути резания, увеличивать на некоторую дополнительную величину L_доп. В этом случае получается вид

U = Uo(L + L_доп)/1000

Для доведенных инструментов дополнительный путь резания L_доп = 500 м, для заточенных — L_доп ⁼ 1500 м и в среднем L_доп = 1000м.

Относительный (удельный) износ U_o режущего инструмента зависит от материала режущего инструмента и режима резания, материала обрабатываемого изделия и жесткости технологической системы станок — приспособление — заготовка— инструмент.

При повышении жесткости технологической системы, способствующем уменьшению вибраций, износ режущего инструмента заметно снижается.

Относительный износ резцов при растачивании жаропрочных материалов в 1,5— 6 раз больше относительного износа резцов при наружном обтачивании тех же материалов, что объясняется менее благоприятными условиями резания при обработке отверстий.

В связи с тем, что общий размерный износ инструмента обратно пропорционален подаче, в ряде увеличение подачи повышает общую размерную стойкость инструмента и при достаточной жесткости технологической системы повышает точность обработки. Применение широких резцов и других инструментов с выглаживающими фасками, позволяющих повысить подачу, способствует росту точности обработки при одновременном повышении ее производительности.

Изменение глубины резания незначительно влияет на относительный износ инструмента.

Заметное влияние на относительный износ оказывает задний угол резца.

Это объясняется ослаблением режущей кромки и ухудшением условий отвода теплоты.

Приведенные расчеты показывают, что погрешность размеров и формы обрабатываемых заготовок может быть существенно понижена путем рационального назначения материала и конструкции режущего инструмента и соответствующих режимов резания.