22 Анализ влияния первичных погрешностей на размеры,

форму и расположение поверхностей. Определение суммарной по- грешности обработки при установке заготовки в приспособлении на

предварительно настроенном станке

Суммарная погрешность (поле рассеивания) выполняемого раз-

мера, в общем виде определяется по формуле

∆=f(∆_у,e,∆_н,∆_и,∆_т,S∆_ф),

где∆_у - погрешность (поле рассеивания) выполняемого размера в

данном сечении, которая возникает в результате упругих отжатий

звеньев технологической системы под влиянием нестабильности сил

резания;e - это погрешность, связанная с установкой заготовки на

станке;∆_н - погрешность, связанная с настройкой станка на заданный

размер;∆_и - погрешность, связанная с размерным износом режущего инструмента;∆_т - погрешность, связанная с температурными дефор- мациями технологической системы СПИД;S∆_ф - погрешность формы

обрабатываемой поверхности, вызываемая упругими деформациями

системы СПИД, геометрическими неточностями станка, неравномер- ностью припуска, глубины резания, неоднородности физико- механических свойств материала и др.

Каждая из стоящих в скобках величин не зависит одна от другой и для конкретного случая определяется условиями построения техно- логической операции.

Величину∆_у находят по тому сечению, где эта величина получа-

ется наибольшей. В обычных условиях таким сечением является то,

где жесткость технологической системы достигает минимального зна-

чения. Если∆_у как разность предельных значений для заданных усло-

вий можно считать вполне постоянной, то текущее значение∆_у при

обработке каждой индивидуальной заготовки представляет собой ве-

личину случайную.

Составляющие∆_у,e,∆_н подчиняются закону нормального рас-

пределения. Составляющая∆_и подчиняется закону равной вероятно- сти. Закон распределения составляющей∆_т мало изучен.

Суммарная погрешность (поле рассеивания) выполняемого раз-

мера может рассчитываться методами полной и неполной взаимоза- меняемости.

Для метода полной взаимозаменяемости используется следую-

щая зависимость

∆=∆_у +e +∆_н +∆_и +∆_т +S∆_ф

Для метода неполной взаимозаменяемости используется зави-

симость

∆ tl₁∆²уl_2e²l₃∆²нl₄∆²иl₅∆²т_å∆_ф

где t - коэффициент, определяющий процент риска получения брака

при обработке (при t=1 риск составляет 32%, при *=2 - 4,*%, при t=3 -

*,27%, обычно t=3); l₁, l₂, l₃, l₄, l₅ - коэффициенты, зависящие от

формы кривых распределения: l=1/9 - для нормально распределения

(l₁=l₂=l₃=1/9); l=1/3 - для кривой равной вероятности и в случае, ко-

гда форма кривой распределения мало изучена (l₄=l₅=1/3); l=1/6, если

кривая распределения близко к треугольнику.

Выполнив подстановку численных значений следующих пара-

метров: *=3, l₁=l₂=l₃=1/9, l₄=l₅=1/3 в формулу для определения сум-

марной погрешности при использовании метода неполной взаимоза-

меняемости, получим

∆∆^*уe²∆²н 3∆²и 3∆²т_å∆_ф

Определение суммарной погрешности индивидуально обрабатываемой заготовки методом пробных проходов и промеров

Эта погрешность определяется по формуле

∆=∆_у +e_в +e_з +∆_и +∆_т +∆_ст

где∆_у - погрешность (поле рассеивания) выполняемого размера в данном сечении, которое возникает в результате упругих отжатий звеньев технологической системы под влиянием нестабильности сил резания;e_в - погрешность установки режущего инструмента, которая зависит от квалификации рабочего и вида применяемого измерительного инструмента;e_з - погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате деформации технологической системы, вызываемой силами закрепления заготовки;∆_и - погрешность, связанная с размерным износом режущего инструмента;∆_т - погрешность, связанная с температурными деформациями технологической системы СПИД;∆_ст - погрешность формы обрабатываемой поверхности возникающая из-за геометрических неточностей станка.

Определение суммарной погрешности обработки при статистическом методе исследования точности

Если обработке подвергается партия заготовок при одной на стройке станка и при этом погрешность установки отсутствует, то суммарную погрешность обработки можно определить по следующей формуле

∆ 6s_å∆ф ,

гдеs - среднее квадратическое отклонение, характеризующее точность данного метода обработки_,å∆ф - систематическая погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате влияния гео- метрических неточностей станка и других факторов, с учетом этой погрешности получаем поле рассеивания размеров при измерении их в различных сечениях.

В случае несоблюдения принципа совмещения баз и нерацио- нальной схемы закрепления дополнительно возникает погрешность установкиe, которая представляет собой случайную величину, тогда

суммарную погрешность обработки можно определить по следующей формуле

∆ К₁²(*s)² К_*^2e2å∆ф ,

где К_* и К₂ - коэффициенты, характеризующие отклонение действительных кривых распределения от кривых нормального распределения. При незначительном отклонении К=1,2.

Если же обработка нескольких партий заготовок будет произво- диться при разных настройках и при наличии погрешности установки, тогда суммарную погрешность обработки можно определить по сле-

дующей формуле

∆ *,2 (6s)²e²∆²Н_å∆ф

Следует иметь ввиду, что если данная операция выполняется на

нескольких станках, после чего обработанные детали перемешивают- ся в одной большой партии, то постоянная систематическая величина

å∆ф превращается в случайную, поэтому при расчете общей по-

грешности обработки любым методом ее квадратå∆ф² вводится в

виде слагаемого под знак радикала (квадратного корня).

Методы снижения величин погрешностей и пути повышения точности обработки

Повышение точности необходимо на всех этапах производства

от выполнения заготовок до сборки машин. Повышение точности за- готовок снижает трудоемкость механической обработки в результате устранения предварительной и сокращения объема чистовой обработ-

ки. Повышение точности отделочной обработки способствует ликви-

дации пригоночных работ и выполнению сборки по принципу полной взаимозаменяемости.

На всех этапах производственного процесса точность должна повышаться так, чтобы трудоемкость и себестоимость изготовления машин снижались без ухудшения их качества. Затраты на повышение точности изготовления заготовок должны быть меньше той экономии, которая получается в результате соответствующего снижения трудо- емкости механической обработки, а дополнительные затраты на по- вышение точности изготовления деталей должны перекрываться сни- жением себестоимости узловой и общей сборки.

Задачи повышения точности можно разбить на общую и част- ные.

Общая задача повышения точности одновременно решается для всех отраслей машиностроения вследствие непрерывного развития производственной техники и технологии машиностроения в целом. Результаты научных исследований и достижений передовых заводов используют остальные предприятия машиностроения.

Частные задачи носят конкретный характер. Они решаются в каждом отдельном случае при проектировании технологических про- цессов, их внедрении и отладке. Эти задачи всегда актуальны, но их постановка, содержание и методы решения видоизменяются в зави- симости от условий производства. Задачи повышения и технологиче- ского обеспечения точности более актуальны в поточно-массовом, нежели в единичном и серийном производстве. Еще большее значе- ние они имеют в автоматизированном производстве, где заданная точность должна обеспечиваться надежной и устойчивой работой технологического оборудования. Актуальна задача управления точно- стью. Она должна решаться выполнением расчетов точности при про- ектировании технологических процессов, установлением регламентов на оборудование и оснастку и определением условий работы с мини- мальной подналадкой станков. Целесообразна разработка адаптивных систем, повышающих точность, производительность и экономичность обработки.

Погрешности, вызываемые размерным износом режущего инст- румента с пластинками из твердых сплавов, сравнительно невелики; их величина для чистовой и предварительной обработки находится в пределах 1*-*0% суммарной погрешности. Погрешности настройки станка составляют 30-40% при чистовой обработке, 20-30% при пред- варительной обработке. Погрешности обработки, возникающие в ре- зультате геометрических неточностей станка, достигают 10-3*%. Для заводов, изготовляющих станочное оборудование, устанавливают до- пустимую геометрическую погрешность станков в пределах 1*-15% заданного допуска на обработку. Для изношенных станков эта по- грешность несколько возрастает.

Погрешности, возникающие из-за тепловых деформаций техно- логической системы, достигают в отдельных случаях 10-15% суммар- ной погрешности. При обработке тонкостенных и маложестких заго- товок погрешности в результате действия остаточных напряжений достигают 40%. При нерациональных схемах базирования и закреп- ления заготовок в приспособлениях погрешности установки могут достигать 20-30% суммарной погрешности.

Для каждой конкретной технологической операции целесооб- разно выявлять наиболее эффективные возможности повышения точ- ности. Подобный анализ может носить комплексный характер, если исследованию подвергают не отдельные операции, а процесс в целом. Проектируемый процесс рассчитывают в несколько этапов.

На первом этапе подробно анализируют технологический про- цесс по всем основным операциям и переходам для выявления пер- вичных погрешностей, вызываемых отдельными технологическими факторами.

На втором этапе устанавливают первичные погрешности и их влияние на точность выдерживаемых размеров и другие точностные характеристики обрабатываемой заготовки.

На третьем этапе суммируют первичные погрешности для опре-

деления общей (результативной) погрешности обработки по каждой операции.

На четвертом этапе выявляют возможности устранения, умень- шения или взаимной компенсации первичных погрешностей. В ре- зультате этого намечают конкретные мероприятия по повышению точности выполнения отдельных промежуточных или финишных операций.

В технологии машиностроения расчеты точности нередко за- трудняются из-за отсутствия явно выраженной связи между отдель- ными погрешностями, носящих случайный характер и возникающих на смежных технологических переходах. В этом случае для решения частных задач применяют корреляционный анализ технологических процессов. Он позволяет выявить наличие и связь исследуемых по- грешностей. Установив эту связь, путем воздействия на предыдущую операцию можно повысить точность обработки на данной операции. В каждом случае эта связь носит конкретный частный характер. При незначительном изменении условий обработки изменяется и связь между погрешностями обработки. Корреляционный анализ нельзя применять там, где нет физической взаимосвязи исследуемых явле- ний; формально установленная связь между исследуемыми величи- нами в этом случае не имеет практического смысла.