Необходимые материалы и данные

Министерство образования и науки

Российской Федерации

 

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

 

 

Практическая работа № 2

По дисциплине “Основы технологии машиностроения”

Тема “Расчёт суммарной погрешности обработки”

”

 

Волгодонск – 2011 г.

практическая работа № 3 – 4 часа

 

Тема

1.1 Расчёт суммарной погрешности обработки

Цель

2.1 Приобретение навыков определения суммарной погрешности обработки

2.2 Приобретение навыков работы со справочной литературой

Необходимые материалы и данные

3.1 Пояснения к работе (теоретическая часть)

 

Расчет суммарной погрешности обработки

 

Все погрешности, определяющие точность обработки деталей машин на металлорежущих станках, могут быть разделены на три категории:

1 погрешности установки заготовок ε _у;

2 погрешности настройки станка Δ _н;

3 погрешности на стадии процесса обработки, которые вызываются:

а) размерным износом режущих инструментов — Δ _и;

б) упругими деформациями технологической системы под влиянием силы резания – Δ _у;

в) геометрическими неточностями станка — ∑ Δ _СТ;

г) температурными деформациями технологической системы — Δ _Т.

При обработке на станках с ЧПУ дополнительно возникают погрешности позиционирования элементов системы и отработки программ управления.

Расчет точности необходим в основном для операций чистовой обработки, выполняемых с допуском по 6 – 11-му квалитетам.

Суммарные погрешности обработки деталей на настроенных станках определяют по уравнениям:

для диаметральных размеров

 

Δ_∑ = 2 ∙ ; (1)

для линейных размеров

 

Δ_∑ = 2 ∙ (2)

 

Расчет погрешности диаметральных размеров при однорезцовом точении может быть выполнен по методике, изложенной в [1].

После определения суммарной погрешности Δ _∑ проверяется возможность обработки без брака:

 

Δ_∑ ≤ Т_d, (3)

 

где T_d – допуск на операционный размер.

В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретные мероприятия по снижению Δ _∑.

Погрешность обработки на фрезерных станках рассчитывается с учетом погрешности установки ε _у, которая может быть определена по [1] или приложению А таблица А1 данных методических указаний.

При обработке плоскостей на фрезерных станках погрешность Δ _у, вызванная упругими деформациями технологической системы, зависит в основном от колебания величины припуска и податливости системы «шпиндель – стол». В связи с тем, что подача при обработке осуществляется столом станка, податливость системы W не изменяется при изменении относительного положения заготовки и фрезы (т.е. W = const). В то же время податливость фрезерных оправок и заготовок при чистовой обработке сравнительно мала. Поэтому податливость технологической системы W при расчетах принимается постоянной и равной податливости системы «шпиндель – стол» величину которой можно определить, например, по [1]или приложению А таблица А4. Максимальное (P_{z max}) и минимальное (P_{z min}) касательные составляющие усилия фрезерования определяются по [1] при максимально и минимально возможных глубинах резания /, ширине В и принятых условиях фрезерования.

Суммарная погрешность ∑ Δ _СТ, вызванная геометрическими неточностями станка, может быть определена по[1] или приложению А таблица А 6. Погрешность Δ _И, вызванная размерным износом фрез, необходимо найти по [1] или приложению А таблица А 3. В связи с прерывистым характером процесса резания при фрезеровании величина относительного износа больше, чем при точении; ее определяют по уравнению

 

И _{о фр} = (4)

 

где В – ширина фрезерования, мм;

и₀ – относительный износ, мкм/км.

П р и м е ч а н и е – Для твердосплавных фрез и₀ выбирается по [1] или приложению А таблица А 3; для быстрорежущих фрез и₀ принимают равным 15 … 20 мкм/км.

 

Длина пути резания L_Т.фр, км, партии деталей:

при торцовом фрезеровании

 

L _{Т фр} = ; (5)

 

при цилиндрическом фрезеровании

 

L _{ц фр} = ; (6)

 

где l _Д, B – длина и ширина обрабатываемой поверхности детали, мм;

N – число деталей в обрабатываемой партии, шт.;

S_пр ^— продольная подача инструмента или детали, мм/об;

D _фр —диаметр фрезы, мм.

Погрешности Δ_н и Δ_Т определяются так же, как при обработке на токарных станках.

Методика расчёта элементарных и суммарной погрешностей на станках с ЧПУ принципиально не отличается от методики расчёта точности обработки на станках обычного типа. Однако суммарная погрешность состоит из большего числа элементарных погрешностей. К дополнительным погрешностям, как известно, можно отнести:

Δ_п.с – погрешность позиционирования суппорта; по величине она может быть принята равной двум дискретам привода подач по соответствующей координате;

Δ_п.р – погрешность позиционирования резцедержателя (инструментальной головки или блока); в современных станках с ЧПУ она не превышает 6...8 мкм;

Δ_кор – погрешность отработки коррекции (в случае работы с корректорами), численно равная двум дискретам привода подач по соответствующей координате.

Вместе с тем при работе с корректором из расчета Δ_∑ можно исключить систематическую погрешность от размерного износа инструмента Δ_И (так как в программу можно ввести периодическую коррекцию положения инструмента), а из расчета погрешности размерной настройки Δ_н – составляющую Δ_per (так как эта составляющая учитывается погрешностью коррек­ции Δ _кор).

В связи с более жесткой конструкцией податливость станков с ЧПУ может быть принята в 2...4 раза меньшей, чем у аналогичных станков с ручным управлением, т.е.

W _{СТ. ЧПУ} = 0,33 ∙ W _{СТ. ручн.упр}. (7)

 

 

Алгоритм расчёта погрешности обработки при фрезеровании;

1 Погрешности установки заготовки ε _у,мкм, (согласно [1] или приложения А таблица А1)

2 Погрешность настройки фрезы Δ _И,мкм,на размер h согласно [1] по формуле

 

(8)

где Δ _Р – погрешность регулирования фрезы по эталону с контролем металлическим щупом, мкм (принимается равной Δ _Р = 10 мкм);

Δ _изм – допускаемая предельная погрешность измерения заданного размера …, мкм (таблица 2);

К _р, К _И – коэффициенты, учитывающие отклонения закона нормального распределения величин Δ _Р и Δ _изм от нормального. Принимаем К _р = 1,73, К _И = 1.

3 Размерный износ инструмента Δ _И,мкм,при торцовом фрезеровании, принимая уравнение (4) на одну деталь

(9)

 

на партию деталей N, шт

 

(10)

 

где S _пр = S _Z ∙ Z – продольная подача стола станка, мм/об;

Z число зубьев фрезы (из задания);

S _Z подача на зуб фрезы, мм/зуб (из задания);

и _о – относительный износ при точении, мкм/км (см. [1] или приложение А таблицу А3);

l _д. – длина детали (обработки).

4 Упругая деформация технологической системы под влиянием силы резания Δ _у, мкм

 

Δ_у = W ∙ (Р _{X max -} Р _{X min}) (11)

 

Податливость технологической системы W,мкм / кН,определится формулой

 

W = у / Р_х (12)

 

где у – относительное смещение инструмента, мкм (согласно приложения А таблица А4);

Р _х – осевая составляющая силы резания, кН (согласно приложения А таблица А4).

П р и м е ч а н и е – Следует Р _х в кг из таблицы А4 перевести в кН.

 

 

Между составляющими силы резания при фрезеровании существует следующая зависимость Р _х / Р _Z = 0,5.

Тогда сила резания Р _{X min}, кН, определится по формуле

Р _{X min} = 0,5 Р_Z = 0,5 (13)

где D – диаметр фрезы, мм;

n – частота вращения шпинделя, мин^-1;

С – коэффициент (см. приложение А таблицу А5);

х, у, и, q, w – показатели степени.

Частота вращения шпинделя п, мин^-1 определится формулой

 

п =

 

Сила резания Р _{X max}, кН

Р_{X max} = (14)

Упругая деформация технологической системы под влиянием силы резания Δ _у,мкм, (см. формулу (11))

Δ_у = W ∙ (Р_{X max -} Р _{X min}).

 

5 Погрешность, вызванная геометрическими неточностями фрезерного станка ∑ Δ _СТ,мкм,нормальной точности, представляет собой отклонение от параллельности верхней поверхности основания на заданной длине мм (согласно [1] или приложения А таблица А6).

6 Погрешность ∑ Δ _Т, мкм от температурных деформаций системы принимается в размере 10% от суммы остальных погрешностей, т.е.

 

∑ Δ _Т = 0,1 ∙ (ε_у + Δ_Н + Δ_И + Δ_у). (15)

7 Суммарная погрешность Δ _∑,мкм,согласно формуле (2).

Вывод: заданная точность обеспечивается, т.к. Δ_∑ ≤ Т_d, (см. формулу (3)). В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретные мероприятия по снижению Δ _∑.