Описание конструкции приспособления

Выполнение работы предусматривается в специальном приспособления, схема которого показана на рис.1.1. Приспособление смонтировано на плите, на которой в стойках установлен шпиндель 1. На резьбовую часть шпинделя навинчивается либо трехкулачковый патрон 2, либо гайка 3, зажимающая цангу 4.

Положение заготовок 5 и 6, устанавливаемых соответственно в трехкулачковом патроне или цанге, контролируется индикатором 7, смонтированными в стойке 8.

При переналадке приспособления на определения погрешности закрепления в цанге, стойку 8 необходимо передвинуть влево и закрепить в положении, обеспечивающем контакт измерительного наконечника индикатора с заготовкой 6, установленной в цанге.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Навернуть на шпиндель приспособления трехкулачковый патрон.

2. Установить заготовку в патрон и, не закрепляя ее, плотно прижать буртиком к торцевым поверхностям кулачков, затем зажать.

3. Установить измерительный наконечник индикатора в торец заготовки с натягом 1-2 мм, после чего закрепить индикатор в стойке и установить стрелку индикатора на ноль.

4. Многократно повторить разжим и зажим заготовки (100 раз), при каждой ее повторной установке записывать в протокол показания индикатора, фиксирующего действительную величину погрешности.

5. Обработать результаты замеров по методике, изложенной в лабораторной работе.

6. Обработать результаты замеров с помощью персонального компьютера (приложение 7).

7. Произвести переналадку приспособления на определение погрешности закрепления в цанге.

8. Произвести замеры погрешности закрепления в цанге.

При выполнении замеров как в трехкулачковом, так и в цанге, необходимо заранее составить формы протоколов измерения и таблицы, образцы которых приведены в приложении 1.

После получения статистических характеристик погрешностей закрепления в трехкулачковом и цанговом патронах следует в выводах о работе сделать сопоставление величин этих погрешностей и составить отчет (приложение 1) о работе.

Пример определения погрешности закрепления.

Определить показатели точности для линейных размеров, рассеивание которых при обработке подчиняются нормальному закону распределения.

Объем выборки n принимаем 100 измерений.

Протокол измерения исследуемых параметров представлен в таблице 1.1.

Всего имеется 9 различных размеров с учетом крайних значений (наибольшее значение 3 дел., наименьшее значение -5 дел.)

Подсчет частот и статистических характеристик удобно вести в форме таблицы 1.2. В первой графе записываются границы интервалов, в которые входят измеренные размеры. Для того чтобы значения размеров не попадали на граничные интервалов целесообразно числовые значения границ интервалов устанавливать на один знак больше после запятой, чем цена деления принятого измерительного средства.

Например для значения -4 деления границы интервала устанавливаются от -4.5 до -3.5 дел.( -0.045 до -0.035)

В нашем примере число интервалов невелико и соответствует количеству размеров ряда, т.е. 9.

Если же число размеров в ряду измеряемых параметров значительно больше, чем в нашем примере (например, больше 15), то весь диапазон измеренных размеров целесообразно разбить на интервалы, в которых будут сгруппированы по 2 и более размера. Чтобы значение середины интервала имело столько же знаков после запятой, сколько размеры, входящие в интервал, число этих размеров должно быть нечетным. В этом случае середина интервала будет соответствовать среднему в данном интервале размеру, что в значительной мере упрощает вычисления.

Таблица 1.1

Протокол измерений погрешности закрепления заготовки в трехкулачковом патроне (показания индикатора 1 дел. = 0,01 мм)

№ п/п	Показание индикатора	№ п/п	Показание индикатора	№ п/п	Показание индикатора	№ п/п	Показание индикатора
	-1 -2 -4 -5 -1 -2 -2 -1 -3 -1 -3 -1 -3 -1 -2		-1 -1 -2 -1 -3 -4 -1 -2 -3 -1 -2 -4 -1 -2 -1		-1 -2 -3 -1 -4 -1 -4 -2 -3 -1 -3 -1 -1 -2 -2		-2 -1 -2 -1 -1 -2 -2 -1 -2 -5 -1 -2 -1 -2

Вторую графу заполняем, просматривая по порядку протокол измерения (табл.1.1), и делаем отметку в виде черточек в той строке таблицы, которая соответствует данному размеру. Комбинация из пяти черточек означает пять значений размера. Пройдя по порядку все замеры протокола и расставив отвечающие им количество значков, легко подсчитать частоту в каждом интервале.

Значение частоты записываются в каждой строке третьей графы.

В четвертой графе фиксируется относительная частота, или частость размеров в процентах:

f_i = ( m_i/n)×100.

Пятая графа заполняется значением y_i, соответствующим середине интервала.

В шестой графе записывается вспомогательная величина y_i^/ = (y_i - y _o)/ h, где y_o - новое начало отсчета, за которое обычно принимается середина интервала, имеющего наибольшую частоту. В данном случае y_o=-1; h=1дел.- величина интервала. Это позволяет в дальнейшем оперировать целыми числами и упрощает вычисления.

Таблица 1.2

Подсчет эмпирических и теоретических частот нормального
распределения (показания индикатора в 0,01 мм)

Интервал Xi

Подсчет частот

mi

fi

yi

yi'

fiyi'

fi(yi')2

T

Ф(t)

F(x)

f '

f' с окр.

-5.5...-4.5 -4.5...-3.5 -3.5...-2.5 -2.5...-1.5 -1.5...-0.5 -0.5... 0.5 0.5... 1.5 1.5... 2.5 2.5...3.5

-5 -4 -3 -2 -1

-4 -3 -2 -1

-8 -15 -16 -19

-2.16 -1.57 -0.97 -0.38 0.21 0.79 1.39 1.98 2.57

-0.484 -0.442 -0.334 -0.148 0.083 0.285 0.418 0.476 0.495

0.016 0.058 0.166 0.352 0.583 0.785 0.918 0.976 0.995

1.6 4.2 10.8 18.6 23.1 20.2 13.3 8.8 1.9

Сумма å

В седьмой графе подсчитываются и записываются моменты первого порядка f_iy_i^' _, а в восьмой - момент второго порядка f_i(y_i')² . Данные по моментам первого и второго порядка суммируются по всем строкам таблицы, и значения сумм записываются внизу соответствующих граф. Располагая этими суммами, можно подсчитать среднее значение по формуле:

,

если результаты измерений записаны в протоколе в относительных значениях, где х₀ - начало отсчета (в нашем случаи х₀=0)

Среднее квадратичное отклонение определяется по формуле:

.

Для нашего случая:

Известно, что поле рассеивания параметра w, или величина погрешности закрепления принимается для нормального закона распределения w = e_З = 6S, что обеспечивает вероятность получения годных деталей 99,73 %. Следовательно, погрешность закрепления e_З = 6× 0,0169=0,1014 мм = 101 мкм. Табличное значения погрешности закрепления заготовки при установке в трехкулачковый патрон составляет 70 мкм [1]. Таким образом, табличное значение погрешности закрепления заготовки превышает расчетное значение. Это может быть вызвано малым количеством выборки.

Далее сопоставляется эмпирическое распределение с теоретическим, которое принято предположительно как нормальное. Эта часть работы включает построение эмпирического полигона распределения и в тех же координатах кривой нормального распределения. Координаты для построения полигона распределения имеются в табл.1.2. По оси абсцисс откладывают в масштабе размеры ряда или значения, соответствующие серединам интервалов, а по оси ординат частости для каждого из размеров или середины интервала. Полученные точки на графике соединяют прямыми линиями и таким образом получают ломаную линию или эмпирический полигон распределения (рис.1.2).

Рис.1.2. Эмпирический полигон и теоретическая кривая нормального распределения

Для построения на том же графике и в тех же координатах кривой нормального распределения подсчитывают теоретические частости нормального распределения при помощи функции Ф(t) путем дальнейшего заполнения граф табл.1.2.

Значение t вычисляется по формуле , где х_нб- наибольшее или верхнее значение данного интервала; и S - ранее вычисленные среднее значение и среднее квадратичное отклонение.

Затем по найденному tнаходят значения Ф(t), а по Ф(t) для каждого интервала определяют интегральную функцию F(х)=0.5+Ф(t).

По величине F(х) можно рассчитать теоретическую частость

f_i^' = (F(x)_i - F(x)_i-1) ×n.

Для первого интервала в нашем случаи f₁^' = F(x)₁× n = 0,016×100=1,6; для второго интервала f₂^'= (0,058-0,016)×100=4,2 и т.д.

Все вычисленные значения записываются в соответствующих графах табл.1.2, а в последнюю графу – теоретические частости с округлением до целых. Затем на графике, на котором уже построен эмпирический полигон распределения, откладываются точки ординат, соответствующие округленным теоретическим частостям. Эти точки соединяются плавной кривой как показано на рис.1.2. построенная таким образом кривая нормального распределения дает приблизительное представление о близости эмпирического распределения к теоретическому. Для более точного количественного сопоставления эмпирического и теоретического распределения пользуются критериями согласия, например критерием Пирсона, который вычисляется по формуле:

,

где m- число сравниваемых частостей; f_i - эмпирическая частость i-го интервала; f_i^' - теоретическая частость i-го интервала. Для удобства вычисления c² составляем вспомогательную таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Вычисление критерия Пирсона

fi	fi'	çfi - fi' ç	(fi - fi')2	(fi - fi')2/ fi'
						0.166 0.818 0.173 0.076 0,125

c² = 1.358

Первая и вторая графы табл.1.3 заполняются на основании табл.1.2. Если частости в отдельных интервалах менее 5, то они объединяются с соседними интервалами.

Далее необходимо вычислить число степеней свободы к по формуле

к = m-p-1,

где m- число сравниваемых частостей ( в нашем примере 7);

р- число параметров теоретического распределения (2).

Для нашего случая к = 7-2-1= 4.

Для быстрой ориентации при помощи критерия c² можно пользоваться определением величины .

Если А³3, то гипотеза о соответствии эмпирического и теоретического распределения и теоретического распределения отвергается, если А<3, то она принимается. В нашем случае , значит, эмпирическое распределение соответствует нормальному закону.

Аналогичным образом производится расчет по определению погрешности закрепления заготовки в цанговом патроне.