Формы деталей координатным методом

 

получают механическим воздействием на материал путем резания, гнуть или прессования. Для этого материал необходимо распологать рациональным образом относительно режущего инструмента образующего форму и размеры детали.

 

 

шроооооо

Для ориентации материала при выполнении технологиче­ских операций используют реальные поверхности заготовок, которые являются технологическими базами. Процесс установки заготовок для их обработки при этом называют технологическим базированием.

К технологическим базам относятся также поверхности, которые используют при кон­трольных измерениях для оценки точности выполнения техно­логических операций. Поверхности и линии, от которых произ­водят начало отсчета при контроле размеров и формы измерением детали, называют измерительными базами. При контроле размеров ножки стола, показанной на рис. 40, измерительной базой будут линии, от которых указаны размеры и уровни, отмеченные цифрами от 1 до 14 от конца ножки

При формировании изделия или его сборочных единиц об­разующие их детали ориентируют относительно друг друга, используя у каждой из сборке детали ориентируются в пространстве, являются основными базами. Поверхно­сти, ориентирующие присоединяемые детали них определенные поверхности. Такие по­верхности у деталей называют сборочными базами. Поверхно­сти, с помощью которых при относительно ос­новной базы, являются вспомогательными. Технологиче­ские базы в зависимости от их использования в процессе изго­товления детали и изделия можно разделить на три группы: установочные, используемые при установке заготовки на станке; измерительные, применяемые для контроля; сборочные используемые при сборке изделия.

Погрешности, имеющиеся при использовании технологиче­ских баз, оказывают свое прямое влияние на точность изготов­ляемых изделий. При определенных условиях эти погрешности могут суммироваться таким образом, что погрешность в изготовлении изделий будет значительно больше погрешностей, которые имеются при изготовлении деталей и составных частей изделий. При базировании заготовки на станке для механической обработки совмещают ее базирующие поверхности с опор-

 

 

 

 

ными точками или базирующими поверхностями станка, кото­рые обеспечивают полную определенность получения после об­работки нужных размеров и формы детали. Определенность базирования необходимо сохранить на весь период выполнения операции механической обработки. Это достигается обеспече­нием постоянного контакта заготовки с опорными точками, по которым произведено базирование. Постоянство контакта заго­товки с опорными точками при базировании достигается сило­вым замыканием. Силовое замыкание при базировании может обеспечиваться силами трения, упругими силами материала, специальными зажимами и т. д. При силовом замыкании воз­никают контактные напряжения, при этом возможны некоторые деформации заготовки, которые могут повлиять на точность обработки. Для устранения влияния этих факторов необходимо установить удобное место приложения сил и рациональную по­следовательность их действия, исключающую изменение поло­жения и формы заготовки при базировании. Если жесткость заготовки или ее форма не обеспечивает надежного предела силового замыкания, при базировании используют приемы, сни­жающие усилие закрепления, или приспособления, повышаю­щие жесткость заготовок. Например, раскрой шпона произво­дят в пачке, прижимаемой к столу прижимом. Необходимое совмещение базирующих поверхностей станка и заготовки воз­можно, если они имеют совпадающие правильные геометриче­ские формы (плоскости, цилиндры и т. п.). Это обусловливает необходимость обязательной обработки базовых поверхностей заготовки с обеспечением надлежащей геометрической точно­сти их по форме.

В процессе всего комплекса технологических операций ме­ханической обработки заготовок могут изменяться их базовые поверхности. Изменение может быть преднамеренным, вызван­ным условиями обработки, или непреднамеренным. Изменение технологических баз в процессе механической обработки заго­товки обычно снижает точность ее формы и размеров. На всех технологических операциях следует стремиться использовать одни и те же технологические базы. Это обеспечит макси­мально возможную точность обработки заготовок без повыше­ния требований к точности исполнения отдельных операций.

Базирование заготовок может быть подвижным, неподвиж­ным и в центрах. При подвижном базировании заготовка пере­мещается по неподвижному базирующему элементу станка (столу, линейке, шинам и т. п.). При неподвижном базирова­нии заготовка закрепляется на подвижном элементе станка (конвейер, каретка и т. п.). Более высокая точность обработки детали достигается при неподвижном базировании заготовки, которое используется при позиционном и позиционно-проход-ном методе обработки. Подвижное базирование применяют на

 

проходных операциях при продольном фрезеровании заготовок, имеющих грубо обработанные поверхности, для получения чи­стых, определенно ориентированных поверхностей, которые в дальнейшей обработке используют при неподвижном и по­движном базировании и обеспечивают высокую точность полу­чаемой детали. Базирование в центрах используют при объем­ной обработке заготовок точением и копированием. В качестве технологических баз необходимо выбрать те поверхности или оси детали, относительно которых должны занимать опреде­ленное положение другие ее поверхности, подлежащие форми­рованию на данном переходе или операции. Для требуемой точ­ности безразлично, какая из двух поверхностей, ограничиваю­щих данный размер, будет принята за базу. В первую очередь следует выбирать базы, обеспечивающие наибольшую точность поворотов заготовки, а затем — обеспечивающие ее линейные размеры.

Для достижения наибольшей точности положения заготовки при ее повороте в качестве технологической базы следует ис­пользовать поверхность с наибольшими размерами. В качестве измерительных баз рационально выбирать такую поверхность, с которой связаны другие поверхности детали в процессе ее ис­пользования. Обычно измерительные и сборочные базы совпа­дают. Это условие повышает точность сборочных единиц, ис­ключает необходимость их дополнительной обработки.

При взаимодействии резца и заготовки возникают силы ре­зания и препятствующие им силы внутреннего сопротивления. Если процесс резания осуществляется перемещением заготовки, то возникают силы трения и преодолевающие их силы подачи. Названные силы в комплексе непостоянны во времени, что обусловливает возможность проявления в процессе резания ди­намических погрешностей. Величины динамических погрешно­стей при обработке резанием заготовок зависят от неоднород­ности материала, неравномерности припусков, жесткости си­стемы крепления детали и резца, вибрации, размерного износа, инструмента, деформации заготовки из-за перераспределения внутренних напряжений и квалификации рабочего, устраняю­щего некоторые из этих причин. Неоднородность материала яв­ляется природным фактором свойства древесины. Оказывать влияние на нее в процессе обработки не представляется воз­можным. Неравномерность припусков влияет на неравномер­ность толщины срезаемого слоя древесины и соответственно на усилие резания и шероховатость поверхности. Вероятность исключить эту причину путем повышения точности формирова­ния припуска в пределах одной заготовки гораздо меньше, чем у разных заготовок. Поэтому разница погрешности в пределах одной заготовки меньше, чем разница погрешностей у разных заготовок, одновременно обработанных.

 

Жесткость системы крепления детали и резца определяется как отношение приращения силы к приращению деформации в направлении действия этой силы:

F = ∂ Р/∂ε, Н/мм. (32)

Жесткость системы, т. е. ее деформация, проявляется в ме­сте формирования размера, а сила проявляется в месте ее действия. При этом учитывается и пругая деформация заготовки, обусловленная особенностью ее закрепления. Увеличение жест­кости системы крепления резца и заготовки способствует умень­шению погрешности обработки. Это достигается путем сокра­щения числа звеньев в этой системе, увеличением усилий за­крепления и площадей контактов при базировании.

Динамическая неуравновешенность системы резец — деталь порождает вынужденную вибрацию. Кроме вынужденной виб­рации, в системе резец — деталь возникают автоколебания, пер­востепенная причина которых пока не выяснена. Считается, что частота колебаний в системе резец — деталь соответствует собственной частоте колебаний всего станка как сложной колеба­тельной системы. Если частота изменения силы резания совпа­дает с собственной частотой системы, возникает явление авто­резонанса. Результатом авторезонанса и является резкое возра­стание величины погрешности.

Для устранения влияния вибрации на точность размеров используют демпфирование или увеличивают жесткость си­стемы с целью повышения собственных частот и уменьшения амплитуды, которая является непосредственной причиной про­явления погрешности.

При износе инструмента постоянно изменяется во времени расстояние режущих граней от поверхности базирования. Износ зависит от стойкости инструмента, его геометрии, режимов резания, вида материала и времени. В начальный период износ инструмента резко увеличивается, что отражается на точности обработки заготовок. Интенсивность начального износа зависит от качества заточки инструмента. В дальнейшем наступает фаза нормального износа, в которой величина износа инстру­мента изменяется пропорционально времени его работы, точность при этом стабилизируется. В третьей фазе работы происходит выход инструмента, точность резко падает, требуется его замена.

Деформация заготовок из-за перераспределения внутренних напряжений обычно проявляется после удаления поверхност­ных слоев с заготовки при выполнении операции со снятием слоя. При одностороннем фрезеровании прессованных и клееных материалов происходит нарушение равновесия внутренних сил и напряжений. Это приводит к короблению заготовок и резкому снижению точности их формы. Для устранения этого же-

 

 

лательно перед обработкой заготовок снизить эти внутренние напряжения. Снижение внутренних напряжений в клееных де­талях путем локального их перераспределения возможно тер­мической обработкой или с помощью ультразвукового воздей­ствия. Высокая частота (до 40 кГц) знакопеременного силового воздействия ультразвуковых колебаний на напряженные внут­ренние слои клееных деталей определяет перераспределение в них внутренних напряжений. Ультразвуковые колебания способствуют протеканию процесса пластификации материала в микрообъемах со снижением внутренних напряжений, вызы­вающих коробление заготовок.

В обеспечении точности деталей одним из важнейших фак­торов является настройка оборудования, которую осущест­вляет рабочий до проведения технологической операции. Квалификация рабочего, условия работы и применяемые методы настройки должны исключать ошибки. Настройка, как и вся­кий процесс, характеризуется точностью. При этом погрешности в настройке по своей величине могут перекрывать все остальные погрешности. Настройку оборудования следует производить с максимально возможной точностью к предписанному параметру обработки.

 

Точность размеров деталей

 

В современном производстве одноименные детали изготав­ливают партиями. Точность каждого параметра детали можно оценить величиной его погрешности, которая является результатом влияния на процесс формирования деталей множества различных факторов (см. рис. 39), каждый из которых опреде­ляет свою элементарную погрешность. Элементарные погреш­ности, возникающие при изготовлении деталей партиями, при­нято делить на две группы в зависимости от характера по­рождающих их причин: случайные и систематические. Если погрешность вызвана случайным сочетанием многих факторов, каждый из которых выявить и учесть не представляется воз­можным, ее считают случайной. Различие входных параметров заготовки вызывает в совокупности проявление случайных по­грешностей. Систематические погрешности порождаются при­чинами, которые можно проконтролировать. Они могут быть во времени постоянными или переменными, но их можно учесть и принять меры к устранению, чтобы повысить точность изго­товления.

Сочетание случайных и систематических погрешностей при изготовлении партии деталей одного назначения приводит к яв­лению рассеяния размеров. Это проявляется в том, что изготов­ленные в одной партии детали отличаются друг от друга, но среди изготовленных в этой партии деталей всегда имеются две характерные только для этой партии: деталь с наименьшим и

 

 

наибольшим действительными размерами. Все другие детали этой партии будут иметь размеры между этими предельными значениями. Такой подход упрощает оценку точности изготов­ления всей партии деталей одного назначения. Точность изго­товления всей партии деталей можно охарактеризовать двумя предельными для этой партии погрешностями деталей, имею­щих наибольший и наименьший действительные размеры.

При ограничении точности изготовления партии деталей по­грешность детали с наибольшим размером называют верхним отклонением размера данной партии, а с наименьшим — нижним отклонением. Однородность размеров всех де­талей в этой партии можно охарактеризовать разностью между верхним и нижним отклонениями. Чем меньше эта разность, тем ближе размеры у всех деталей, тем точнее изготовлена партия деталей.

Погрешность каждой детали в партии является результатом суммирования элементарных погрешностей, вызванных соответ­ствующими причинами при ее изготовлении. Задача суммиро­вания элементарных погрешностей является основой для оценки точности изготовления деталей. Погрешности могут быть зависи­мыми от номинального размера — мультипликативными и независимыми — аддитивными. При суммировании эле­ментарных погрешностей используют определенные положения: систематические погрешности суммируют алгебраически, слу­чайные— с учетом их среднеквадратических значений.

Отдельные элементарные составляющие погрешностей мо­гут быть коррелированы между собой. Корреляционные связи при суммировании элементарных погрешностей следует учиты­вать, чтобы уменьшить ошибку суммирования. При суммиро­вании элементарных погрешностей систематические составляю­щие, закономерность проявления которых не изучена, отно­сятся к случайным. При этом считают, что случайные погреш­ности независимы друг от друга. Имея данные о точности каждой детали, изготовленной без изменения технологии и ре­жимов, можно графически представить зависимость между ве­личиной погрешности и вероятностью ее появления. Такая зави­симость устанавливает частную закономерность распределения погрешностей для конкретной партии изготовленных деталей.

' Изучая распределения случайных величин, Гаусс установил и мате'матически описал закон нормального распределения слу­чайных величин. Если к случайным погрешностям приобща­ются невыявленные систематические, то установленная Гауссом закономерность изменяется, проявляются другие —законы рас­пределения. В ГОСТ 16467—70 представлены графически формы кривых распределения погрешностей некоторых наибо­лее часто встречающихся законов по оценке точности изготовле­ния деталей. Важной характеристикой любого закона распре-

 

 

деления погрешностей является поле рассеяния, которое равно разности между возможными с определенной вероятностью максимальной и минимальной погрешностями. Суммирование случайных погрешностей проводится согласно положениям тео­рии вероятности с учетом их среднеквадратических значений. Поле рассеяния случайных погрешностей во всех законах рас­пределения определяется в зависимости от среднеквадратиче-ского отклонения погрешности, которое определяется по формуле

(33)

 

 

где 5 — среднеквадратическое отклонение погрешности кон­тролируемой партии деталей; XI — конкретный размер 1-й_де-тали; щ — число деталей в партии, имеющих размеры Хс, X — средний размер деталей в данной партии, определяемый из со­отношения

Х = ∑Х_in_i/ ∑ n_i. (34)

Отношение /г,-/Е/гг характеризует вероятность погрешности 1-й детали относительно всего объема партии. Если случайная величина Х_г- представляет собой сумму большого числа вза­имно независимых величин, влияние каждой из которых на эту величину мало, то Х₁ имеет распределение, близкое к нормаль­ному. Практикой доказано, что в деревообработке при устой­чивом технологическом процессе изготовления деталей на стан­ках рассеяние их размеров преимущественно подчиняется закону нормального распределения. Закон нормального рас­пределения случайных величин описывается уравнением

(35)

Р_i = exp [ - (Xi – Х)²/2S²]/ √2πS,

 

где Р — вероятность появления текущего значения размера; π = 3,14; 5 — среднеквадратическое отклонение процесса фор­мирования погрешностей; X — среднее значение размера.

Учитывая, что Р_i=n_i,-/∑n _I, заменяя значение 1/√2π S=0,4 и обозначая (Xi—Х)²/S ²=Z ², получим п_i/ ∑n_i = (0,4/S)е – ^Z/2 или

 

п_i = (0,4 ∑n_i/S) exp (- Z²/2). (36)

Для удобства графического построения кривой закона нор­мального распределения, зная 5 при 2=0, находят максимум функции как

n_max = 0,4∑n_i/S.

(37)

 

 

Рис. 41. Кривая нормального распределения размеров в од­ной партии деталей

Как видно из этой формулы, значение мак­симальной ординаты за­висит от объема партии деталей и среднеквадра-тического отклонения их погрешностей. Если мак­симальную ординату кри­вой нормального распре­деления рассматривать

как вероятность в процентном отношении,получим

 

 

n_max/∑n_i = P_max = 40/S, %. (38)

 

Эта зависимость свидетельствует, что кривые закона нор­мального распределения при среднем значении погрешности имеют максимальную вероятность, величина которой обратно пропорциональна среднеквадратическому отклонению. Поле рассеяния случайных величин, распределяемых по закону нор­мального распределения, ограничено практическими пределами

Л"±35. В этом пределе находится 99,73 % всего количества рас­пределяемых величин. При оценке точности изготовления дета­лей необходимо учитывать явление рассеяния их размеров в большинстве случаев по закону нормального распределения. Точность изготовления деталей в конкретной партии с ха­рактеристикой значения среднего размера X и среднеквадрэти­ческого отклонения 5 можно оценить количеством деталей, не соответствующих предписанным пределам. Для закона нор­мального распределения это количество определяется следую­щим образом. Для наглядности построим кривую нормального распределения для изготовленной 1-й партии деталей со значе­нием X и 5,-. Ординаты теоретической кривой чаще всего сим­метричны относительно Х_{ и определяются в зависимости от значения п_тах:

 

n_s=Y_sn_max (39)

 

где Y₃ — коэффициент, табулированный для закона нормаль­ного распределения в зависимости от абсциссы, выраженной в долях S. Поскольку практические границы закона нормаль­ного распределения лежат в пределах ±3S от среднего значе­ния X, то при графическом построении кривой нормального

 

 

7. ЗНАЧЕНИЯ Ф, ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ г, %

 

1	фг	2.	фг	2:	фг	2.	фг
		0,70	25,800	1,60	44,520	2,60	49,530
0,01	0,400	0,75	27,300	1,70	45,540	2,70	49,650
0,02	0,800	0,80	28,810	1,75	45,990	2,80	49,740
0,03	1,200	0,85	30,200	1,80	46,610	2,90	49,810
0,04	1,600	0,90	31,590	1,85	46,780	3,00	49,865
0,05	1,990	1,00	34,120	1,90	47,130	3,20	49,931
0,10	3,980	1,10	36,430	2,00	47,720	3,40	49,966
0,20	7,930	1,20	38,490	2,10	48,210	3,60	49,984
0,30	1 1,790	1,25	39,440	2,20	48,610	3,80	49,883
0,40	15,540	1,30	40,320	2,30	48,930	4,00	49,997
0,50	19,150	1,40	41,920	2,40	49,180	4,50	49,9997
0,60	22,570	1,50	43,320	2,50	49,320	5,00	49,9999

 

распределения по шести точкам значения величины Y_s берут только для абсцисс относительно Х±S; Х±2S; Х±3S. Эти зна­чения соответственно равны для Y_±3=0,607; Y_±2з=0,135 и Y_±3s= 0,011. В справочниках имеются даннные значений Ys для про­межуточных точек.

На рис. 41 показана кривая нормального распределения де­талей, изготовленных в одной партии. Закон нормального рас­пределения позволяет определять количество деталей, ограни­ченных определенными предельными значениями размера. Для вычисления количества деталей, имеющих ограничение в пре­делах XI — Х₂, необходимо определить значения 2₁= (X — Х₁)/S и Z₂= (Х₂ — Х)/S, по которым с помощью таблиц найти значе­ния Ф_z1 и Ф_z2, площади кривой нормального распределения, ог­раниченные между X₁ и X и X — Х₂. Значения Ф_z табулированы по величине Z. Общая площадь и соответственно общее количе­ство деталей в пределах Z₁—Z₂ будут равны, %:

 

Nx₁x₂ = (Фz₁ +Фz₂) 100.

Для учебных целей в табл. 7 приведены некоторые значе­ния Ф_z в зависимости от Z..

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: