Погрешности установки. Точность обработки

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.……………………………………………………………….………3

1. Погрешность установки  заготовки…………………………………….……...4

1.1. Погрешность базирования……………………………………….………..5

1.2. Погрешность закрепления……………………………………….………11

1.3. Погрешность приспособления……………………………………….….12

2. Точность обработки, общие  положения………………………………….….14

2.1. Классификация погрешностей  обработки.………………………….…..15

2.2. Сведения о технологическом  процессе обработки 

деталей (заготовок)…………………………………………………….………...16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….……….20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………….21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Качество полученной после обработки детали характеризуется точностью обработки. От того, насколько точно будет выдержан размер и форма детали при обработке, зависит правильность сопряжения деталей в изделии и, как следствие, надежность изделия в целом. Так как обеспечить абсолютное соответствие геометрических размеров детали после обработки требуемым значениям невозможно, вводят допуски на возможные отклонения.

Технологическую систему характеризуют следующие основные погрешности:

- Установки заготовок  в приспособлении с учетом  колебания размеров баз, контактных  деформаций установочных баз  заготовки и приспособления, точности  изготовления и износа приспособления.

- Колебания упругих деформаций  технологической системы под влиянием нестабильных нагрузок, действующих в системе переменной жесткости.

- Наладки технологической  системы на выдерживаемый размер.

- Износа режущего инстумента.

- Износа станка.

- Колебания упругих обьемных  и контактных деформаций элементов технологической системы вследствие их нагрева при резании, трения подвижных элементов системы, изменения температуры в цехе.

В данной работе наиболее подробно рассмотрены виды погрешности установки заготовки, а также указаны общие положения о точности обработки детали (заготовки).

 

 

1. Погрешность установки  заготовки

 

При механической обработке на заготовку действуют силы резания, поэтому ее необходимо надежно закрепить.

Под установкой заготовок понимается процесс базирования и закрепления заготовок в приспособлении для её обработки, сборки или контроля.

При установке заготовки в приспособлении возникает погрешность установки. Под погрешностью установки понимается отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого.

Погрешность установки определяется по формуле:

εу = εб + εЗ + εпр

Формула представляет собой векторное выражение, которое значит, что отдельные составляющие (погрешности базирования, закрепления и приспособления) могут как увеличивать погрешность установки, так и уменьшать её. Это зависит от знака этих погрешностей.

Значение погрешности установки в таком случае определяется по следующей формуле:

 

 

 

1.1 Погрешность базирования

 

Погрешность базирования - это отклонение фактически достигнутого положения заготовки при базировании от заданного, или требуемого.

Погрешность базирования возникает в следующих случаях:

1. При несовпадении измерительной  и технологической баз (пример 1.1 и 1.3);

2. При смещении измерительной  базы, вызываемом смещением технологической базы (пример 1.2).

Пример 1.1: Фрезерование паза призматической детали в размеры A и B с использованием концевой фрезы (рис. 1.1.1).

Рисунок 1.1.1. Фрезерование паза призматической детали: 1, 2 - обрабатываемые поверхности; A, B - размеры обработки; C, D - габаритные размеры заготовки; 3, 4 - свободные поверхности; 5, 6, 7 - базовые поверхности.

Перед механической обработкой заготовки на настроенном станке (С, Кс, М производства), режущий инструмент (на рис. 1.1.1 - концевая фреза) настраивается на размеры обработки (на рис. 1.1.1 - размеры A и B), а затем проводится обработка всей партии заготовок (n > 2 шт.). В результате такой "массовой" обработки погрешность базирования входит в допуск на выполняемый размер. Поэтому важно исключить погрешность базирования из процесса обработки.

При нахождении погрешностей базирования необходимо учитывать выбранную схему базирования.

Комплект технологических баз (рис. 1.1.1):

     - установочная  технологическая база (опорные точки 1, 2, 3);

     - направляющая технологическая база (опорные точки 4, 5);

     - опорная технологическая  база(точка 6).

Анализ погрешностей базирования проводится для всех размеров обработки.

В данном случае (рис. 1.1.1) проводится фрезерование паза в размеры A и B.

Анализ погрешностей базирования (рис. 1.1.1):

1. Погрешность базирования  размера A равняется нулю, т.к. измерительная база (поверхность 6) совпадает с технологической базой (поверхность 6). Краткая форма записи этого выражения:

Размер A измеряется между поверхностями 6 и 2, при этом положение поверхности 6 не изменяется, а положение поверхности 2 изменяется при обработке и определяется допуском ITA на размер A.

Поверхность 6 - технологическая база, т.е. поверхность, по которой деталь устанавливается в приспособление.

Поверхность 6 - измерительная база, т.е. поверхность, от которой измеряется полученный размер.

 

2. Погрешность базирования  размера B не равняется нулю, т.к. измерительная база (поверхность 3) не совпадает с технологической базой (поверхность 5):

Положение поверхности 5 остаётся неизменным, а положение измерительной базы (поверхности 3) зависит от размера D и формирует погрешность базирования на размер B:

Вывод: погрешность базирования равна сумме допусков размеров, связывающих измерительную базу с технологической базой.

Чтобы исключить погрешность базирования на размер необходимо при выборе схемы базирования устанавливать опорные точки на измерительные базы.

Так на рисунке 1.1.2 показаны два варианта назначения схемы базирования: в одном случае погрешность базирования возникает, а в другом нет.

Рисунок 1.1.2. Фрезерование паза призматической детали: а - погрешность базирования возникает; б - погрешность базирования отсутствует

Погрешность базирования может быть допущена технологом (рис. 1.1.2, а - "допустимо"), если в итоге погрешность установки меньше допуска на выполняемый размер. При этом нужно учитывать то, что на допуск выполняемого размера влияет набор факторов помимо погрешности установки: погрешности оборудования, наладки, режущего инструмента и т.д. Поэтому необходимо исключить погрешности базирования на стадии проектирования технологического процесса.

Пример 1. 2: Фрезерование паза цилиндрической детали в размер A с использованием концевой фрезы. Установка детали производится в призме (рис. 1.1.3).

Рисунок 1.1.3 Фрезерование паза цилиндрической детали

При фрезеровании цилиндрической заготовки (рис. 1.1.3) диаметром Dmin, положение технологической базы определяется точкой b, а при фрезеровании заготовки диаметром Dmax, положение технологической базы переходит в точку b1.

При настройке режущего инструмента на размер A проводилось фрезерование заготовки диаметром Dmax, и положение измерительной базы определялось точкой a1.

При фрезеровании заготовки диаметром Dmin измерительной базой становится точка a.

В конкретном примере, погрешность базирования размера A возникает за счет изменения положения измерительной базы:

Глубина паза A цилиндрической детали, показанной на рисунке 1.1.3, задаётся конструктором от нижней точки, но возможны и другие варианты проставки этого размера: от верхней точки B или от оси детали C. При этом погрешности базирования этих размеров, когда деталь устанавливается в призму по схеме рисунка 1.1.3, будут различаться (рис. 1.1.4).

Рисунок 1.1.4. Варианты простановки размеров на глубину паза, отверстия,

лыски

 

Из рисунка 1.1.4 видно, что максимальная погрешность базирования возникает в случае простановки глубины паза от верхней точки.

Пример 1.3 : Сверление отверстия ступицы в размер A. Установка детали производится на плоскость и цилиндрический палец (рис. 1.1.5).

Рисунок 1.1.5 Сверление отверстия ступицы: а - зазор распределен равномерно; б - зазор распределен с одной стороны; A, Aн - размер наладки сверла; Aф - фактический размер, получаемый при сверлении; d - диаметр цилиндрического пальца; D - диаметр отверстия заготовки

 

На рисунке 1.1.5 два крайних варианта установки заготовки типа "ступица" на плоскость и цилиндрический палец по посадке с зазором:

1. Случай 1 (рис. 1.1.5, а): заготовка  была установлена рабочим ровно по своей оси, при этом погрешность базирования размера A равняется нулю:

2. Случай 2 (рис. 1.1.5, б): заготовка  была сдвинута рабочим к установочной  поверхности пальца, при этом  возникла погрешность базирования, которая характеризуется несовпадением осей заготовки и пальца при установке:

 

1.2. Погрешность закрепления.

Погрешность закрепления - это отклонение фактически достигнутого положения заготовки при закреплении от заданного.

Погрешность закрепления возникает при совпадении направления выполняемого размера с направлением действия силы закрепления за счет упругих и пластических деформаций в местах контакта заготовки с опорой приспособления.

Каждая заготовка при обработке должна быть не только сбазирована, но и закреплена. Силы закрепления воздействуют на заготовку и опорные элементы приспособлений вызывая их собственные и контактные деформации. В результате этих деформаций измерительная база заготовки смещена и возникает погрешность закрепления - εЗ (рис. 1.2.1).

Рисунок 1.2.1. Схема образования погрешности закрепления

Причем эта погрешность закрепления оказывает влияние на размер Н, т.к. измерительная поверхность под действием сил закрепления Q переместится на величину εЗ  из положения 1-1 в положение 2-2. В то же время на размер А погрешность закрепления не оказывает влияние.

В большинстве случаев, т.к. фактическая площадь контакта заготовки с опорными элементами приспособлений на один-два порядка меньше их геометрических размеров, погрешности закрепления будут определяться контактными деформациями.

В технологии машиностроения для таких расчетов достаточно часто используют эмпирическое уравнение

εЗ = CQm,

где С и m - коэффициенты, зависящие от формы опорных элементов приспособления, твердости материала заготовки и качества ее установочной измерительной поверхности. Их значения приведены в справочной литературе.

Силы закрепления могут вызывать отклонение формы получаемой поверхности (рис. 1.2.2)

 

Рисунок 1.2.2. Погрешность формы обработанной поверхности заготовки, вызываемая её закреплением: а) - заготовка до установки на станке, б) - после закрепления в трехкулачковом патроне, в) - после обработки, г) - после снятия со станка.

1.3. Погрешность приспособления.

Третьей составляющей погрешности установки является погрешность приспособления  εпр. Эта погрешность зависит от точности изготовления приспособлений, износа их опорных элементов и от погрешности установки приспособлений на станках, и определяется следующим выражением:

Особенно ярко проявляется влияние погрешности приспособления на точности межосевого расстояния А, обрабатываемых отверстий заготовки 1 при сверлении по кондукторным втулкам 2 (рис. 1.3.1). В данном случае погрешность приспособления полностью переносится на деталь.

Рисунок 1.3.1. Схема установки заготовки при сверлении отверстий по кондуктору

 

2. Точность обработки. Общие  положения

 

Качество машин в значительной мере определяется точностью их изготовления.

Под точностью обработки понимают соответствие размеров, формы и взаимного расположения поверхности, шероховатости требованиям чертежа и техническим условиям.

По ряду причин при любых методах обработки полученное значение параметра отличается от заданного, и разность этих значений называется погрешностью обработки.

Абсолютная погрешность обработки выражается в единицах рассматриваемого параметра и определяется разностью между действительным размером, полученным значением и его начальным или заданным значением:

∆X = Xдейств - Xнач

Отношение (∆X/ Xнач) · 100% называется относительной погрешностью.

2.1. Классификация погрешностей  обработки.

 

Классификацию погрешностей обработки можно условно представить в следующем виде:

- погрешность размеров  ∆d;

- погрешность расположения  ∆р;

- погрешность формы ∆ф;

- шероховатость поверхности  ∆ш;

- волнистость формы ∆в;

Заданные чертежом допуски, ограничивающие отклонения геометрических поверхностей деталей должны обеспечить служебное назначение машины. Эти допуски устанавливаются в соответствии со стандартами. Стандарты единой системы допусков и посадок (ЕСДП) распространяются на гладкие сопрягаемые и несопрягаемые поверхности и т.д.