94 Производственные методы определения жесткости токарного и плоскошлифовального станка

Жесткость технологических систем механической обработки и их элементов регламентируется для оценки их качества. Она обычно определяется экспериментально. Наиболее объективные результаты дают методы определения жесткости, которые в качестве источника деформирующей силы используют процесс резания. Такие методы называют производственными. Некоторые из них основаны на ис­пользовании элемента с известной жесткостью.

Производственный метод определения жесткости токарного стан­ка (рис. 4.38) осуществляется в три этапа. На первом этапе за 5...7 проходов без изменения размера настройки А_н обтачивается участок заготовки, после чего можно считать, что А_н = d_H/2. На втором этапе без изменения размера настройки обрабатывается оставшаяся часть заготовки. На последнем этапе с помощью инди­каторного устройства в нескольких сечениях с разными вылетами измеряются отклонения радиуса d_i/2 от А_н. Причиной этих отклонений является упругая деформация технологической системы, т. е. в любом сечении = . Эта деформация складывается из деформации станка у_ст и обрабатываемого образца у_{обр i} , податли­вость которого, как известно из курса «Сопротивление материалов», пропорциональна вылету обработки L_i в кубе. Для любого сечения можно записать:

где — податливость стан­ка; — податливость об­рабатываемого образца в i-м сечении. Отсюда с учетом известной зависимости по­датливости образца от его вылета и на основании того, что податливость системы из последовательно соединен­ных элементов равна сумме податливостей этих элементов, по­лучаем

Где ,

Для определения жесткости плоскошлифовального станка можно использовать двухопорную балку 1, на которой закреплены три образца 2...4 (рис. 4.39). На первом этапе путем длительного вы­хаживания добиваются, чтобы прошлифованные поверхности образ­цов находились в одной плоскости. Затем, после выполнения верти­кальной подачи круга S, осуществляется один проход, во время которого шлифуются только образцы 3 и 4. При шлифовании образ­ца 4 податливость системы равна податливости станка р_ст, а при шлифовании образца 3 — сумме податливостей станка и балки (p1).

И в данном случае легко получаем выражение для вычисления жесткости станка j_ст, если известны жесткость балки j₁ и припуски П₁ и П₂, снятые соответственно с образцов 4 и 3:

Рис. 4.39 Схема производственного метода определения жесткости плоскошлифовального станка

Более точные результаты оценки жесткости получаются, если есть возможность в процессе обработки измерять силу резания и упругую деформацию.

95 Погрешности сборки и механической обработки

Погрешности, возникающие при сборке и механической об­работке, проявляются как систематические или случайные величи­ны. Источником систематических погрешностей является определенная причина или процесс, знание которых позволяет прогно­зировать уровень погрешности в любой момент времени протекания технологического процесса. Случайные погрешности возникают в результате действия большого количества не связанных между собой факторов. Прогнозировать уровень случайной погрешности для кон­кретной сборочной единицы или обработанной детали невозможно.

В зависимости от характера влияния времени г протекания технологического процесса (или порядкового номера i обрабатыва­емой заготовки) погрешности проявляются как стационарные или нестационарные.

Наиболее полно случайная погрешность характеризуется законом распределения (его параметрами). Установлено, что погрешности размеров подчиняются нормальному закону распределения (рис. 4.41, а), который имеет место, когда случайная величина зависит от действия большого числа различных факторов, причем интен­сивность влияния всех факторов примерно одинакова. Нормальному закону, кроме размеров деталей, обработанных на настроенных станках, подчиняются и масса заготовок, погрешности измерений, твердость заготовок.

Параметры нормального закона: математическое ожидание М(А) и стандартное отклонение о можно оценить на основании резуль­татов измерения размера Л_; деталей выборки объемом т из партии

или потока. Оценкой М(А) является среднее значения А:

а оценкой стандартного отклонения - величина S, определяемая из выражения

Рис 4.41. Законы распределения погрешностей обработки

Источниками сборочных погрешностей являются: 1) погрешности деталей, из которых собирается машина или сборочная единица; 2) силовое замыкание, необходимое для сохранения определенности базирования. Силовое замыкание вызывает не только полезные, преднамеренно создаваемые упругие деформации деталей, но и вредные, которые искажают форму, полученную деталью после механической обработки. Последние возникают из-за неравномер­ного распределения внутренних напряжений в деформируемой де­тали, вызываемых силовым замыканием. Это возможно либо из-за неравномерного распределения точек приложения замыкающих сил, заложенного в конструкции сборочной единицы, либо из-за погреш­ностей деталей сборочной единицы.

Погрешности:

1. Не зависящие от режима резания

- геометрические (станка, инструмента, приспособления)

- кинематические

- установки (базирование, схемы базирования, закрепления)

2) Зависящие от режима резания

- размера заготовок

- износа инструмента

3) Прочие

- температурные

- релаксационные