Классификация погрешностей механической обработки

Для снижения общей погрешности размера обработанной детали нужно уменьшить входящие в нее первичные погрешности.

Сначала нужно классифицировать эти погрешности, а затем искать пути их снижения или компенсации.

Погрешности механической обработки заготовок разделяют на систематические и случайные:

1. Систематические погрешности – это погрешности, которые для всех заготовок рассматриваемой партии остаются постоянными или закономерно изменяются при переходе от каждой обрабатываемой заготовки к следующей:

а) погрешности, вызванные геометрическими неточностями станков. Норма геометрической точности указаны в индексе модели станка. Например, в шлифовальном станке модели 3А110В последняя буква В указывает на высокую точность. Существуют стандарты, в которых оговорены погрешности изготовления и сборки станков, например, прямолинейность и параллельность направляющих станков – 0, 05–0, 08 мм и др.

Геометрические неточности станков являются одной группой причин появления погрешностей не только размеров детали, но и формы и взаимного расположения ее поверхностей.

Для определения этих погрешностей нужно оценить геометрическую неточность станка по предложенной в соответствующем стандарте методике.

Если погрешности изготовления и сборки станков превышают допустимые, то снизить их можно двумя способами:

1. Заменить этот станок на новый с лучшими показателями точности.

2. Отремонтировать этот станок.

б) погрешность, вызванная геометрической неточностью инструмента. Эти погрешности в основном проявляются при использовании мерного инструмента (сверл, протяжек, разверток, фасонного инструмента). Например, если диаметр сверла отличается от заданного по чертежу, то при сверлении диаметра отверстия появляется погрешность.

Для определения этой погрешности нужно измерить размеры первого инструмента. Если размеры инструмента не попадают в допустимые пределы, то нужно заменить инструмент на новый.

в) погрешность, вызванная размерным износом инструмента

Схему образования погрешности, вызванной размерным износом инструмента можно рассмотреть на примере токарного технологического перехода (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Схема образования погрешности, вызванной размерным износом инструмента

 

На рис. 1.15 приняты следующие обозначения:

И – размерный износ резца;

d _з – диаметр заготовки;

d _д – диаметр детали;

d ₀ – диаметр детали без износа резца;

t – глубина резания;

S – подача;

V – скорость резания.

При точении под действием сил и температур резания вершинка резца износится на величину размерного износа И в радиальном (по отношению к детали) направлению. При этом размер детали увеличится, а ее форма станет конической.

Погрешность размера детали Δ _ри, вызванная размерным износом резца И определяется по формуле (1.42).

 

(1.42)

Существуют формулы и нормативные длины для расчета этой погрешности.

Размерный износ резца И можно измерить в специальном измерительном приспособлении.

Уменьшить эту погрешность можно тремя способами:

1) снизить интенсивность процесса резания для уменьшения сил и температур резания, например, уменьшив скорость резания, но это приведет к увеличению трудоемкости обработки;

2) снизить интенсивность износа инструмента без снижения производительности, применив соответствующую смазочно-охлаждающую жидкость;

3) заменить режущую пластинку на резце на более износостойкую, заменив ее материал, например, твердый сплав Т15К6 на Т30К4.

Вопросы теории резания для выпускников по управлению качеством рассмотрены в ранее изученной дисциплине «Физико-химические основы технологических процессов производства изделий».

г) погрешность, вызванная температурной деформацией резца

Рассмотрим схему образования погрешности вызванной температурной деформацией инструмента можно рассмотреть на примере токарного техноподчиненного перехода (Δ _тд)(рис. 1.16).

При точении под влиянием температур резания происходит нагрев резца, который линейно расширяется в радиальном (по отношению к детали) направлении на величину температурной деформации Δ _т, приводя к погрешности размера детали, вызванной температурными деформациями резца Δ _тд (1.52).

Рис. 1.16. Схема образования погрешности, вызванной температурной

деформацией резца

 

При этом размер детали уменьшится, а форма детали станет конической.

(1.43)

Эта погрешность рассчитывается по определенным формулам и действует периодически.

Температурную деформацию резца можно измерить по специальной схеме.

Уменьшить эту погрешность можно тремя способами:

1) снизить температуру в зоне резания, например, уменьшив скорость резания, но при этом уменьшится производительность обработки;

2) снизить температуру в зоне резания без снижения производительности, применив необходимую смазочно-охлаждающую жидкость;

3) заменить режущую пластинку на резце на более температуростойкую заменив ее материал, например, твердый сплав ВК8 на ВК 2.

д) погрешности, вызванные температурными деформациями станка и детали. Эти погрешности рассчитываются по определенным формулам. Для их уменьшения нужно снижать температуру резания, подавая в зону обработки смазочно-охлаждающую жидкость.

е) погрешности, вызванные упругими деформациями технологической системы.

Схему образования погрешности, вызванной упругими отжатиями технологической системы можно рассмотреть на примере токарного технологического перехода (рис. 1.17). Под действием радиальной составляющей силы резания Р _у происходит упругое отжатие резцу, вызванное нежесткостью технологической системы относительно заготовки, что приводит к появлению погрешности D_у (1.44).

Рис. 1.17. Схема образования погрешности, вызванной упругими

деформациями технологической системы

 

, (1.44)

где j – жесткость технологической системы.

Жесткость технологической системы можно измерить разными способами, а составляющую силы резания Р _у – рассчитать по формулам теории резания.

Уменьшить эту погрешность можно следующими способами:

1) снизить силы резания, изменив режимы обработки, например, уменьшив подачу S, но это приведет к снижению производительности;

2) снизить силы резания, подав нужным способом необходимую СОЖ в зону резания;

3) отремонтировать станок, повысив его жесткость;

4) заменить нежесткий станок на новый более жесткий.

ж) погрешность установки, заготовки, в приспособлении.

Погрешность установки заготовки в приспособлении возникает из-за того, что заготовка после ее закрепления в приспособлении занимает положение, отличное от заданного.

Погрешность установки e_у заготовки в приспособлении рассчитывается по формуле (1.45)

, (1.45)

где e_б, e_з м e_пр –погрешности базирования, закрепленная заготовка в приспособлении и погрешность приспособления, соответственно.

Значения погрешностей установки различных заготовок в различных приспособлениях, а также формулы для расчета погрешностей базирования и закрепления для разных схем установки приводятся в технологических справочниках.

Для ликвидации погрешности базирования необходимо совмещать технологические базы заготовки с конструкторскими и измерительными.

Для выпускников по управлению качеством погрешность установки заготовки в приспособлении подробно рассматривается в дисциплине «Средства технологического оснащения».

В процессе обработки партии заготовок на настроенных станках, размеры заготовок непрерывно колеблется в определенных границах, отличаясь друг от друга и от настроенного размера на величину случайной погрешности.

2. Случайная погрешность – это такая погрешность, которая для разных заготовок рассматриваемой партии имеет различные значения, причины ее появления не подчинены никакой видимой закономерности.

В результате возникновения случайных погрешностей происходит рассеяние размеров заготовок w_тр (1.17), обработанных при одних и тех же условиях. Рассеяние размеров вызывается совокупностью многих причин случайного характера, не поддающихся точному предварительному определению и проявляющих свое действие одновременно и независимо друг от друга. К таким причинам относятся колебания:

· твердости обрабатываемого материала и величины снимаемого припуска,

· усилия закрепления заготовки в приспособлении.

Для уменьшения случайной погрешности нужно ликвидировать причины, приводящие к появлению рассеяния размеров деталей:

1) для уменьшения колебания твердости обрабатываемого материала необходимо стабилизировать режимы термообработки (нагрева и охлаждения);

2) для снижения величины снимаемого припуска нужно стабилизировать технологический процесс получения заготовки, например, при горячей объемной штамповке ввести калибрование заготовки;

3) для снижения колебаний усилия закрепление заготовки в приспособлении нужно стабилизировать величину прикладываемого усилия, например, применяя тарированный ключ.

Эти мероприятия позволят стабилизировать температурный режим и силы резания.

В условиях производства большого числа деталей для выявления и анализа закономерностей распределения размеров заготовок при их рассеянии успешно применяются методы математической статистики: кривых распределения, точечных и точностных диаграмм.