Файл: Степанян А.Г. Изготовление малогабаритных корпусных деталей.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 72
Скачиваний: 0
Влияние неточности параметров приспособлении аналогично геометрическим параметрам станков, можно рассчитать двумя методами — определить ожидаемую (максимальную или вероят ностную) погрешность от неточности изготовления приспособле ния и конкретное значение погрешности при известных характе ристиках.
Соответствующей наладкой приспособления па станке (уста новка и выверка) можно частично компенсировать не только неточности самого приспособления, но неточности станка, вызывающие погрешности взаимного расположения поверхно стей.
Неточности установки обрабатываемой заготовки в приспо соблении пли на столе станка могут вызвать погрешности взаим ного расположения поверхностей двоякого характера. В первом случае неточности установки заготовки вызывают погрешности взаимного расположения поверхностен непосредственно. Этот случай имеет место при взаимном расположении поверхностей, обрабатываемых при данной установке, относительно поверхно стен, служащих установочными или контрольными базами. При мером таких погрешностей могут быть: несоосиость обрабаты ваемой цилиндрической поверхности другой цилиндрической по верхности, служащей установочной базой (крепление в цанго вом или трехкулачковом патроне, установка на разжимной или гладкой оправке и т. п.); непараллельность или неперпендику лярность оси обрабатываемой цилиндрической поверхности от носительно базовой плоской поверхности; непараллельиость или неперпендикулярность обрабатываемой плоской поверхности от носительно базовой и т. п. Погрешности взаимного расположения поверхностей, имеющих такой характер, определяются непосред ственно соответствующим расчетом погрешности базирования и крепления по общеизвестной методике.
Неточности установки заготовки вызывают погрешности вза имного расположения поверхностей косвенного характера. В этом случае неточность установки вызывает погрешность обработки вследствие образования неравномерности припуска и, следова тельно, за счет неравномерности упругих деформаций системы СПИД при обработке различных поверхностей. Величины по грешностей этой группы непосредственно зависят от абсолютной величины жесткости системы СПИД.
Неточности режущих инструментов влияют на точность взаимного расположения корпусных деталей только при обра ботке мерными инструментами (сверлами, зенкерами, развертка ми, дисковыми и пальцевыми фрезами и т. п.). Наиболее ответ ственными при этом являются операции сверления, зеикерования и развертывания, т. е. операции, связанные с обработкой поса дочных отверстий. Основными погрешностями обработки вслед ствие неточности сверла являются увод сверла и несимметрич ная «разбивка» отверстия. Сверление отверстий по кондуктор-
54
иым втулкам уменьшает, но не исключает эти погрешности. Это обусловлено прежде всего наличием минимально необходимого зазора между втулкой и сверлом, который увеличивается по ме ре износа и заточки сверла, и с другой стороны, наличием обрат ной конусности у сверл, влияние которой тем больше, чем боль ше глубина сверления. Величина обратной конусности для спи ральных сверл регламентируется ГОСТом 2034—64. Первая из этих погрешностей непосредственно является отклонением оси отверстия от номинального расположения. Вторая погрешность является отклонением от точности геометрической формы отвер стия. Основные посадочные отверстия обрабатываются в несколь ко переходов, причем, последующие переходы в большинстве случаев производятся немерными инструментами. Следователь но, погрешности взаимного расположения поверхностей, вызван ные неточностью сверла, непосредственно не определяют оконча тельной точности обрабатываемой детали. Влияние этих погреш ностей проявляется косвенно вследствие «наследственности» технологического процесса.
Характер влияния неточностей других типов мерных инстру ментов на точность взаимного расположения поверхностей ана логичен характеру указанного для сверления.
Источниками температурных деформаций системы СПИД при обработке на металлорежущих станках могут быть: теплота, вы деляемая в процессе резания и от трущихся частей станка, и теп лота от различных источников окружающей среды.
Состояние технологической системы в зависимости от тепло вого баланса может быть переменным и уравновешенным. Теп ловой баланс, в общем случае, может быть переменным: если температура окружающей среды непостоянна, и режим работы стайка неравномерный — рабочий цикл станка прерывается от носительно длительными или неодинаковыми по времени оста новками. Тепловой баланс считается уравновешенным, если при постоянной температуре окружающей среды выделяемая от внут ренних источников теплота уравновешивается общим количест вом теплоты, отводимым от системы. Соблюдение уравновешен ного теплового баланса очень сложная задача и практически не разрешимая, в особенности для процессов обработки малогаба ритных корпусных деталей на металлорежущих станках. Это обусловлено прерывистым характером технологического процес са обработки этих деталей.
На производстве оборудование, предназначенное для обработ ки прецизионных деталей, устанавливается в помещениях с ав томатически регулируемой постоянной температурой. При этом, температура с определенными допусками отклонений, совпадает с температурой аттестации станка, так что изменение темпера туры окружающей среды происходит в небольшом диапазоне, следовательно, погрешности, вызываемые деформациями от этих изменений, малы. Кроме того, при обработке прецизионных дета-
55
лей обязателен разогрев станка в холостом режиме до достиже ния состояния уравновешенного (условно) теплового баланса, после чего только начинается обработка деталей.
Следует отметить, что даже в состоянии уравновешенного теплового баланса не все детали станка нагреваются одинаково, т. е. имеется неравномерное температурное поле, характерное для каждого типа станков. Это явление, по сути, является источ ником неравномерных деформаций. Температурные погрешности имеют общий характер для различных тйпов станков и в то же
время отражают влияние конструкции |
каждого станка, так |
как зависят от распределения масс, |
от компоновки станка |
и т. д. |
|
Жесткость технологической системы СПИД является одной из наиболее важных ее характеристик. Любая технологическая система не является абсолютно жесткой и деформируется под действием сил, связанных с установкой заготовки и процессом резания. Деформации технологической системы под действием сил резания имеют особенно большое значение при черновых об работках, когда снимается большой слой припуска. Несмотря на меньшие значения погрешностей от деформаций системы под действием сил резания при чистовых проходах, погрешности от первых операций передаются окончательно обработанной детали. Поэтому анализ и расчет этих погрешностей — весьма важные задачи.
При расчете этих погрешностей прежде всего следует выявить те деформации, которые вызывают изменение точности интере сующего нас параметра. Как будет показано ниже, на точность взаимного расположения поверхностей влияет в основном не аб солютная величина жесткости, а только неравномерность жестко сти. На точность обработки влияют жесткости всех звеньев тех нологической системы станка, приспособления, инструмента и де тали. Аналитический расчет погрешностей обработки от нежест кости корпусной детали, за редкими исключениями, не представ ляется возможным из-за сложности этих деталей. Эта погреш ность для каждой конкретной детали определяется эксперимен тально.
Износ режущего инструмента оказывает двоякое влияние на точность обрабатываемых поверхностей — косвенное и непосред ственное. Затупление режущего инструмента вызывает изменение сил резания по величине и по направлению и, вследствие измене ния упругих деформаций в системе СПИД, вызывает отклонение расположения обрабатываемых поверхностей. Однако влияние этой погрешности незначительно для одного корпуса, а в партии она не вызывает отклонения расположения поверхностей. С дру гой стороны, с износом изменяется тепловой режим процесса ре зания, следовательно, и количество выделяемой теплоты и тем самым создаются препятствия установлению уравновешенного теплового баланса. .
56
Такой же характер имеет и влияние нароста на рабочей по верхности инструмента, учет которого осложняется особенно тем, что его образование не подчиняется никаким закономерно стям.
Непосредственное влияние на точность взаимного расположе ния поверхностей оказывает в отдельных случаях только размер ный износ режущего инструмента.
Одним из основных вопросов производства точных приборов и машин является сохранение размеров и других геометрических параметров, полученных при обработке, в течение времени. При чинами изменения этих параметров могут быть остаточные внут ренние напряжения. На изменение точностных параметров по взаимному расположению поверхностей могут влиять только ос таточные напряжения первого рода, т. е. напряжения, уравнове шенные в объемах, соизмеримых с размерами деталей. Напряже ния второго и третьего родов, уравновешенные соответственно в микроскопических и ультрамикроскопических объемах, влияют в основном только на качество поверхностей.
Остаточные внутренние напряжения, находящиеся в уравно вешенном состоянии, вызывают деформацию детали с наруше нием этого состояния вследствие изменения объема детали, тем пературы, силовых воздействий и других причин. В процессе этих изменений происходит перегруппировка внутренних напряжений, пока не достигается новое уравновешенное состояние в соответ ствии с новыми условиями. При этой перегруппировке внутрен них напряжений деталь переходит из одного уравновешенного состояния в другое с более низкой энергией, т. е. происходит ре лаксация напряжений. Этот процесс постоянно сопровождается деформацией детали, приводящей к изменению первоначаль ных параметров точности взаимного расположения поверхно стей.
В зависимости от источника возникновения остаточные внут ренние напряжения разделяются на: а) напряжения, возникшие в детали при заготовительных операциях (литье, ковка, сварка, штамповка и т. д.); б) напряжения, связанные с операциями тер мической обработки деталей и в) напряжения, связанные с про цессом обработки на металлорежущих станках.
Обработка на станках порождает значительные внутренние напряжения, в основном, при выполнении черновых операций, т. е. когда процесс сопровождается возникновением значитель ных сил резания, усилий зажима в приспособлении и температур. Чистовые же операции вызывают только напряжения второго и третьего рода.
Следовательно, главной задачей технологического процесса для уменьшения влияния остаточных напряжений на точность взаимного расположения поверхностей является снятие или уменьшение этих напряжений после черновой или получистовой обработки детали.
57
К корпусам приборов предъявляются особенно высокие тре бования по стабильности размеров. Для обеспечения этого тре бования корпуса с допусками по 1 и 2-му классам точности и особо высокими требованиями к стабильности размеров подвер гаются стабилизирующей обработке различными методами в за висимости от характеристик детали, вида заготовки и материала. Такими методами могут служить: естественное старение, стаби лизирующий нагрев, обработка холодом, термоциклическая ста билизирующая обработка, механическое воздействие (песко струйное), вибрационная обработка, ультразвуковое воздействие, воздействие магнитных полей и т. п. В ряде случаев обработка с целью снятия внутренних напряжений производится в несколько этапов.
Как показывают исследования, при правильном выборе ста билизирующей обработки технологический процесс изготовления корпусов обеспечивает достаточно высокую стабильность разме ров, и при имитации длительного хранения в различных условиях отдельные детали претерпевают незначительные деформации (О— 1 мм), соответствующие точности измерения.
Расчет точности возможен только на основе подробного ана лиза всех технологических факторов, вызывающих первичные по грешности. Только такой расчет позволяет правильно выбрать схему обработки особенно для получения высокой точности вза имного расположения поверхностей. Так, обработка корпусов с высокими требованиями по взаимному расположению поверхно стей на координатно-расточном станке, несмотря на относитель но высокую точность отдельных параметров, может оказаться сложной задачей. Это объясняется тем, что количество геометри ческих параметров, неточности которых вызывают отклонение взаимного расположения поверхностей от номинального располо жения при обработке на координатно-расточных станках боль ше, чем, например, на агрегатно-расточных станках, что являет ся следствием широкой универсальности первых.
АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ НА КООРДИНАТНО-РАСТОЧНЫХ СТАНКАХ
Основные погрешности, вызывающие отклонения взаимного расположения поверхностей в корпусных деталях, обрабатывае мых на координатно-'р неточных станках, можно разделить на следующие группы.
1.Неточности геометрических параметров станка.
2.Неточности рабочего стола станка, приспособлений и не точности установки последних на столе (далее рассматривается обработка корпусных деталей с использованием универсального поворотного стола).
3.Нестабильности координатных перемещений стола и сала
зок станка или шпиндельной бабки (у двухстоечных станков) и
58