Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. - Точность обработки заготовки и припуски в машиностроении, страница 6

а=! Возможность рассмотрения технологической системы как линейной позволяет разработать наглядную и логичную теорию точности, основанную на дифференцированном анализе простейших элементов технологического процесса или операции. При этом полностью раскрывается физическая сущность указанных цаементов. Обязательным условием является возможность описания простейших элементов аналитически. При обработке деталей на станке протекает несколько рабочих процессов: резание, трение, процессы в двигателе. Зти процессы воздействуют на упругую систему, вызывая смещение ее деталей, образующих подвижное соединение, в кото. ром протекает рабочий процесс.

Но наблюдается и обратное воздействие. Например, при смещении инструмента и заготовки изменяются глубина и усилие резания. Это заставляет рассматривать динамическую систему как замкнутую систему с отрицательной обратной связью. В замкнутой системе усилия резания являются внутренними воздействиями. Анализируем влияние на систему внешних воздействий. На систему действуют периодические силы, возникающие из-за погрешностей зубчатых, шлицевых и других передач, неуравновешенности вращающихся деталей, передаваемые фун. даменту станка от другого оборудования и т.

п.; внешние воздействия на процесс резания связаны с переменностью: сечения среэаемого слоя (при фрезеровании, следы Предшествующей обработки, при обработке эксцентрично расположенных заготовок), снорости резания при обтачивании торцов и т. п. Введение пбнятия о замкнутости системы является основным при анализе виброустойчивости и других вопросов. В ряде случаев обратную связь не учитывают.

Тогда усилие резания считают внешним' силовым фактором. Математические методы, применяемые при анализе, существенно зависят от вида системы. Систему, которая на одно и то же входное воздействие всегда отвечает определенным выходным воздействием, называют детерминированной. В том случае, когда свойства оператора не зависят от времени, такой оператор и систему называют стационарными. В стационарной системе при любом сдвиге во времени входного возмущения без изменения его формы выходное воздействие претерпевает такой же сдвиг во времени без изменения своей формы. Если мсе при одном входном воздействии выходное воздействие различно, то систему называют недетерминированной; если это выходное воздействие подчи""ется явно выраженным статистическим (вероятностным) закономерностям, то систему называют стохастической. Точлосгаь обрабоглки деталеб лишим Цели расчета. При расчетах точности обработки можно: оценить величину возможного рассеивания заданного параметра (вычислить суммарную погрешность обработии); установить удельный вас элементарных погрешностей, разработать мероприятия, снижающие влияние доминирующих погрешностей на точность обработки (например, принимают другие варианты базирования, закрепления деталей; вместо многорезцовой обработки нежестких деталей вводят обработку на гидро- копировальных станках и т.

и,); регламентировать продолжительность обработии деталей до принудительной подрегулировки или смены режущего инструмента, наиболее изнашивающихся деталей приспособления и т. п. Наиболее сложным является вычисление суммарной погрешности обработки. Это объясняется недостаточным количеством данных по элементарным погрешностям обработки, отсутствием частных методик по расчету технологических прог цессов на точность.

Поэтому технолегу в ряде случаев приходится самостоятельно разрабатывать план, анализировать результаты теоретических и эксперименталь. ных исследований. Обычно ограничиваются решением двух последних задач, так как уже это дает большой эффект в повышении точности обработки, особенно для автоматизированного производства.

Для ряда операций, производимых на токарных и рас. точных станках, расчет может быть выполнен в полном объеме. В наиболее сложных случаях для снижения трудоемкости целесообразно расчет выполнять на вычислительных машинах. Основные элементарные погрешности обработки. При обработке детали кроке необходвмого для формирования поверхности движения инструмента происходят относительные смещения детали (заготовки) и инструмента.

В результате элементарная обработанная поверхность будет иметь размер, форму и расположение, отличные от заданных. Смещения отсчитывают от определенной базы — так называемой поверхности отсчета — в установленном направлении. Обычно систему отсчета связывают с номинальной обрабатываемой поверхностью. Для удобства за поверхность отсчета можно принимать и поверхность, эквидистантно распологкенную относительно номинальной. Например, при анализе погрешностей обработки поверхностей вращения в ряде случаев за поверхность отсчета принимают идеально расположенную ось детали. Применяют два варианта определения ошибок.

По первому варианту ошибка равна модулю радиуса-вехтора, связывающего точки на реальном н заданном контурах, полученных в один и тот же момент времени. Такое соответствие называют кинематичаским или синхронным. При втором варианте ошибка по модулю равна радиусу наиыеньшей из сфер с центром в точке на реальном профиле, имеющей, по крайней мере, одну общую точку с заданной поверхностью и не пересе. кающейся с ней. Данная система выбора соответственных точек называется естественной. Ошибку или отклонение в естественной систекге называют действующей ошибкой. Появление дополнительных смещений элементов технологичеакой системы станок — приспособление — инструмент — деталь (далее СПИД) связано с действием на систему различных тепловых, силовых н иных факторов. Элементарные погрешности обработки характеризуют смещения одного или нескольких элекентов системы СПИД под влиянием одного нли нескольких факторов.

Различают следующие основные погрешности: Ьзт — погрешность установ«н заготввок в приспособлениях с учетом колебания размеров базовой поверхности, контактных деформаций установочных баз заготовки и приспособления, точности изготовления и износа приспособления; Ь вЂ” колебание упругих деформаций системы СПИД под влиянием нестабильности нагрузок (усилий резания, сил инерции и др.), действующих в системе переменной жесткости; Расчет «ючлослш абрабошки 37 б„— погрешность настройки станка на выдерживаемый размер с учетом точ»остной характеристики применяемого метода настройки; ба — погРешность от РазмеРного износа РежУщего инстРУмента; В Аст — геометРические погРешности станка, влиающие на выдеРживаемый параметр с учетом износа станка за период эксплуатации; В А — колебание упругих объемных и контактных деформаций элементов технологической системы от нагрева за счет тепла, выделяющегося при резании, от трения подвижных элементов системы, колебания температуры в цехе. Такое представление об элел1ентарных пвгрешностях является условным и обосновано главным образом удобством их расчета.

В некоторых случаях можно определять отдельно погрешиостн, влияющие на точность обработки. Например, смешения, связанные деформациями в сопряжениях деталей, могут быть отнесены к йх или Лат, но расчет этих смещений ведут пв единой методике, изложенной ниже. Погрешность измерения в общем случае учитывают в составе погрешности настройки йю Иногда погрешность измерения очень влияет на общую погрешвость, и поэтому она также рассматривается отдельно. На суммарную погрешность обработки могут влиять остаточные напряже ния от предшествующей обработки или характерные дли заданной операции факторы, например скорость и продолжительность съема при доводочных операциях.

расчет суммарной погрешности обработки. Расчет суммарной погрешности обработки детали по данному параметру (размеру, отклонению формы и т, п.) состоит из трех этапов. На первом этапе проводят схематизацию реальной операции. Далее выполняют теоретический анализ операции, в результате которого устанавливают соотношения элементарных и суммарной погрешностей. На третьем этапе экспериментально проверяют полученные соотношенйя. Анализ точности с полным учетом всех факторов невозможен, поэтому прн схематизации операции (выборе расчетной схемы, модели) обосновывают возможность учета факторов, котоуые наиболее заметно влияют на точность обработки. При схематизации объекта правильный выбор схемы, оправданность решения того, какой фактор существенно или незначительно влияет на результаты операции, — весьма сложный вопрос, связанный и со степенью изученности проблемы, и с возмозкностью существующих теорий, и с задачами расчета.

Так, прк расчете погрешности базирования обычно пренебрегают отклонениями формы базовой поверхности заготовок. Такая схематизация часто оправдана, но не для всех операций. Например, при обработке валов, устанавливаемыв в люнете, погрешности формы базовой поверхности копируются на обработанном профиле детали, поэтому схема расчета должна быть иной. Соотношения по точности параметра устанавливают суммированием фанторов, учитываемых при анализе данного параметра (размера, отклонения формы, располохгения поверхностей). Закон суммирования определяется природой этих погрешностей. Примем, что на основе анализа системы получено, что исследуемый параметр дшали )' представляет собой функцию нескольких переменных Х„: )' = — ) (Х,; Хз' Хз ° ° ., Х„). Для идеальных условий соответственно имеем Уэ = = 7 (Х,., Х,,,..., Х„,).