 |
Каким образом можно управлять точностью обработки поверхностей заготовки?
|
|
|
|
Что является объектом производства приборостроительного предприятия?
Объектом является деталь, производимая на этом предприятии.
Что понимают под точностью обработки детали к-либо устройства?
Под точностью детали понимают соответствие фактических пара-метров точности размеров, формы и взаимного расположения обработанных поверхностей требованиям чертежа.
Практика механической обработки свидетельствует, что, обработав партию заготовок в одинаковых условиях (при одной и той же наладке станка, одним и тем же режущим инструментом, на неизменных режимах и т.д.) размеры отдельных поверхностей деталей чаще всего неодинаковы, т.е. обработка сопровождается погрешностями, вызываемыми различными причинами систе-матического и случайного характера. Эти погрешности называют системати-ческие и случайные.
Какие погрешности размеров поверхностей детали относят к случайным погрешностям?
Случайная погрешность – погрешность, появление которой в партии обра-ботанных поверхностей заготовок не подчиняется никакой видимой закономерности.
К факторам, вызывающих случайные погрешности обработки относят сово-купность случайных факторов, которые не поддаются (или поддаются с боль-шим трудом) предварительной оценке и действуют на процесс обработки одновременно и независимо друг от друга: колебание твердости обрабатыва-емых поверхностей заготовок, неточности базирования и закрепления заготовок в приспособлении, погрешности приспособления, мерительного инструмента, регулирующих размер обработки устройств станка, погрешность, связанная с видом обработки заготовки (токарная, шлифовальная, фрезерная и др.), точностью и жесткостью станков (эту погрешность часто называют мгно-венным рассеиванием размеров).
|
|
|
Какие погрешности размеров поверхностей детали относят к системати-ческим погрешностям?
Систематическая погрешность – погрешность, которая для всех заготовок обработанной партии остается постоянной (или меняется весьма незначитель-но) или закономерно изменяется от одной обработанной заготовки к другой.
Погрешности, постоянные для всей партии обработанных заготовок, назы-
вают постоянными систематическими погрешностями – обозначим их εпост.с.
Причины возникновения постоянных систематических погрешностей - неточ-
ность, износ и деформации элементов станка, деформация режущих инструмен-
тов, нагрев элементов технологической системы (ТС) и др.
Назовите разновидности методов термической обработки заготовок.
Отжиг
Отжиг — термическая обработка (термообработка) металла, при которой производится нагревание металла, а затем медленное охлаждение. Эта термообработка (т. е. отжиг) бывает разных видов (вид отжига зависит от температуры нагрева, скорости охлаждения металла).
Закалка
Закалка — термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, основанная на перекристаллизации стали (сплавов) при нагреве до температуры выше критической; после достаточной выдержки при критической температуре для завершения термической обработки следует быстрое охлаждение. Закаленная сталь (сплав) имеет неравновесную структуру, поэтому применим другой вид термообработки — отпуск.
Отпуск
Отпуск — термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, проводимая после закалки для уменьшения или снятия остаточных напряжений в стали и сплавах, повышающая вязкость, уменьшающая твердость и хрупкость металла.
Нормализация
Нормализация — термическая обработка (термообработка), схожая с отжигом. Различия этих термообработок (нормализации и отжига) состоит в том, что при нормализации сталь охлаждается на воздухе (при отжиге — в печи).
|
|
|
Нагрев заготовки
Нагрев заготовки — ответственная операция. От правильности ее проведения зависят качество изделия, производительность труда. Необходимо знать, что в процессе нагрева металл меняет свою структуру, свойства и характеристику поверхностного слоя и в результате от взаимодействия металла с воздухом атмосферы, и на поверхности образуется окалина, толщина слоя окалины зависит от температуры и продолжительности нагрева, химического состава металла. Стали окисляются наиболее интенсивно при нагреве больше 900°С, при нагреве в 1000°С окисляемость увеличивается в 2 раза, а при 1200°С — в 5 раз.
Составьте техпроцесс изготовления детали (чертеж прилагается).
Каким образом можно управлять точностью обработки поверхностей заготовки?
В настоящее время весьма важным направлением в повышении эффек-тивности производства является моделирование процессов управления точ-
ностью и снижения погрешностей механической обработки заготовок.
Эта задача решается по трем основным направлениям:
1.Выбором метода обработки и настройки станков и проведением точностных расчетов, обеспечивающих минимизацию систематических пог-решностей;
2.Выбором (расчетом) оптимальных режимов обработки с учетом жесткости ТС, скоростных характеристик станков, оптимизацией размеров заготовок и методов их получения;
3.Применением станков с числовым программным управлением (ЧПУ) осо-бенно типа «обрабатывающий центр», обеспечивающих возможность резкого
повышения производительности обработки и мобильности наладки и подна-
ладки станков в реальных условиях производства.
Для реализации технологической операции необходимо:
1. Разработать технологически процесс изготовления детали и программное обеспечение станочного парка;
2. Обеспечить ТП необходимым составом станочных приспособлений, режущего и мерительного инструмента, объемом заготовок;
3. Произвести предварительную наладку (настройку) станка с соответст-вующими эксплуатационными характеристиками (особенно в условиях круп-носерийного и массового производства) – обеспечение точности взаимного расположения режущих инструментов, приспособлений и др.
|
|
|
Наладкой (настройкой) называют процесс подготовки технологического обо-рудования и оснастки (приспособлений, режущего и мерительного инструмен-та) к выполнению определенной технологической операции.
Применяемые методы настройки ТС:
– статическая настройка по калибрам, копир-пластинам, эталон-деталям, настройка режущего инструмента (резцовых блоков) вне станка, настройка режущего (вернее, фиксация и ввод координат инструмента в управляющую программу) на станках с числовым программным управлением;
– настройка по пробным заготовкам с помощью рабочих калибров (меритель-
ные пробки, скобы и др.);
– настройка по пробным заготовкам с помощью универсального мерительного инструмента (штангенциркули – глубиномеры, микрометры, нутромеры и др.)
Сделаем краткий анализ методов настройки ТС.
1. Методы статической настройки заключается в установке режущих инст-рументов на станке по калибрам или эталон - деталям, которые, в свою очередь, устанавливаются вместо обрабатываемой заготовки в станке.
Закрепив калибр (пробка с размером поверхностей будущей детали, набор мерных плиток, копир) либо эталон-деталь (деталь, изготовленная по чертежу с точными размерами и закаленными поверхностями) в станке, подводят к поверхностям соответствующий режущий инструмент (которым будет обраба-тываться поверхности заготовок) до соприкосновения с этой поверхностью и режущий инструмент закрепляется (при этом часто используются дополни-тельные индикаторные устройства для точной координаты касания режущего инструмента).
Следует отметить, что при механической обработке возникают погрешности размеров заготовки из-за температурных деформаций, колебания сил резания и других факторов. Поэтому для компенсации этих погрешностей (частично) по-верхности установочных калибров или эталон – деталей изготавливаются с не-которой поправкой на размер.
Расчетный настроечный размер поверхности калибра или эталон – детали чаще всего принимают:
|
|
|
L н. расч = L пов. мах – 
· 
, (2.23)
где L пов. мах – максимальный размер поверхности детали по чертежу;
– максимальная величина допуска на размер поверхности по
чертежу;
– коэффициент доли допуска (для охватываемых поверхностей
= 0,75, охватывающих поверхностей = 0,25).
Часто настройку производят по середине поля допуска размера.
Примечание. Допуск на расчетный настроечный размер поверхности калибра или эталон – детали в 2-3 раза более жесткий, чем на обрабатываемую поверхность.
Например. Размер L пов = 50+0,1 (наружная поверхность) и L пов = 50-0,1 (внут-ренняя поверхность).
Расчетный настроечный размер первой поверхности
L н. расч1 = L пов.1 мах – 0,75 1 = 50,1 – 0,75·0,1 = 50,025мм.
Расчетный настроечный размер второй поверхности
L н. расч2 = L пов.2 мах – 0,25 1 = 50,0 – 0,25·0,1 = 49,975мм.
Однако подобная настройка ТС обеспечивает точность обрабатываемых по-верхностей заготовок не лучше 8-9 квалитетов. Поэтому для обеспечения более точной обработки поверхностей (7-8 квалитетов) необходима дополнительная регулировка координат режущих инструментов с учетом погрешностей первых партий заготовок.
При настройке режущего инструмента вне станка с ЧПУ на специальной
установке фиксируют или регулируют точную координату вершины инстру-мента по отношению к установочной поверхности резцового блока (рис.2.10) и вводят эту координату в управляющую программу. После чего производится обработка поверхности 1 ой заготовки и, при необходимости, корректировка размера обработки на пульте управления станка, что обеспечивает высокую точность обработки определенной партии заготовок.
Наиболее совершенной (но и дорогостоящей)
вляется фиксация координат режущего инстру- hy±….
мента на станках с ЧПУ типа «обрабатывающий
центр - специальный щуп – наконечник, сопри-
касаясь с вершиной режущего инструмента, оп- Рис.2.10. Схема установ-
ределяет его координату по осям с автоматичес- ки радиальной коорди-
ким вводом этих координат в управляющую прог- наты резцового блока
рамму системы ЧПУ. После чего соответствую- станка с ЧПУ
ющий инструмент автоматически устанавливается на размер обработки и изготавливает поверхность.
Время на процедуру фиксации координат вершины режущего инструмента не превышает 2-4 с.
2. Настройка ТС по пробным заготовкам с помощью рабочего калибра
В средне- и крупносерийном производстве иногда (при значительных полях допуска на размер) применяется метод настройки ТС по рабочему калибру, которым будет пользоваться оператор станка при механической обработке заготовок.
|
|
|
При этом оператор, регулируя положение режущих инструментов на самом станке, обрабатывает поверхности с контролем их размеров рабочими калибра-рами (т.е. жесткими пробками, скобами и др.). Если полученные размеры пер-вой или нескольких заготовок находятся в пределах допусков этих калибров (а калибры выбираются по номинальным размерам и допускам обрабатываемых поверхностей заготовки), то настройка считается правильной и разрешается обработка всей партии заготовок.
Такой метод настройки ТС относительно прост, быстродействующий, но в
виду малой настроечной партии пробных заготовок (2-5 шт.) и жесткости кали-бров далеко не всегда гарантирует точность обработки всей партии заготовок даже, если поле рассеивания ω < T (Т – поле допуска на размер), т. к. поле рас-сеяния настроечной партии заготовок смещено относительно центра группиро-вания всей партии заготовок более 3σ.
3. Настройка ТС по группам пробных заготовок с использованием универсального мерительного инструмента.
Сущность метода – установка режущих инструментов производится на оп-ределенный настроечный размер обрабатываемой заготовки, среднее арифмети-ческое размеров которой находится в пределах допуска на настройку Тн < T (Т – поле допуска на размер поверхности партии заготовок).
Если рассеяние размеров всей партии обработанных заготовок подчиняется закону нормального распределения (закону Гаусса), то среднее квадратичное
отклонение размеров настроечной партии из m штук
σн = σ / Ö m, (2.24)
где σ - среднее квадратичное отклонение размеров всей партии заготовок.
Допуск настройки (после допуска на размер поверхности настройки на настроечную партию из m заготовок):
Тн ≤ Т - 6 σ ( 1+1 / Ö m). (2.25)
Если Т ≥ Тн + 6 σ ( 1+1 / Ö m), то обработка заготовок будет осуществляться без брака.
Число деталей для настроечной партии m > [6σ/(Т – 6σ)]2.
Например. Обработав 1 ю партию заготовок из 20 шт. с полем допуска на размер Т = 0,07мм, среднее квадратическое отклонение размеров σ = 0,02мм. Распределение размеров подчиняется закону нормального распределения. Число деталей в настроечной партии, по которым можно настраивать ТС на обработку без брака всей партии,
m > (6•0,02/(0,07 – 6•0,02))2 = 5,67 шт. Принимаем m =6 шт.
|
|
|
