Оценка различных методов. 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√ Δ²_у + Δ²_н +(1,73Δ_и)² +(1,73∑Δ_ст)² + (1,73∑Δ_т)²

для линейных размеров

Δ_∑ = √ ε²_у + Δ²_у + Δ²_н +(1,73Δ_и)² +(1,73∑Δ_ст)² + (1,73∑Δ_т)²

Расчет погрешности диаметральных размеров при однорезцовом точении может быть выполнен по методике, изложенной в [22].

После определения суммарной погрешности Δ_∑ проверяется возможность обработки без брака:

Δ_∑ ≤ Т_d,

где Т_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 [22] или прил. 15—18.

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 = соnst). 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» W_ш-с, величину которой можно опреде­лить, например, по [22] или прил. 53.

Максимальное (Р_z max) и минимальное (Р_z min) касательные со­ставляющие усилия фрезерования определяются по [23] при мак­симально и минимально возможных глубинах резания t, шири­не В и принятых условиях фрезерования.

Суммарная погрешность ∑Δ_ст, вызванная геометрическими не­точностями станка, может быть определена по [22] или прил. 55. Погрешность Δ_и, вызванная размерным износом фрез, найдена по [22] или прил. 56. В связи с прерывистым характером процесса ре­зания при фрезеровании величина относительного износа больше, чем при точении; ее определяют по уравнению

где В —ширина фрезерования, мм;

и₀ — относительный износ, мкм/км.

Для твердосплавных фрез u₀ выбирается по [22] или прил. 56; для быстрорежущих фрез и₀ принимают равным 15...20 мкм/км.

Длина пути резания L _{т. фр} км, партии деталей:

при торцовом фрезеровании

при цилиндрическом фрезеровании

где l _д, В - длина и ширина обрабатываемой поверхности, мм;

N - число деталей в обрабатываемой партии, шт.;

S_пр - продольная подача инструмента или детали, мм/об;

D_фр - диаметр фрезы, мм.

Погрешности Δ_и и Δ_т определяются так же, как при обработке на токарных станках.

Методика расчета элементарных и суммарной погрешностей на станках с ЧПУ принципиально не отличается от методики рас­чета 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_рег (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.руч._упр.