Погрешности, возникающие в результате деформации от сил резания. Жесткость и податливость технологической системы.

Под действием сил резания звенья упругой системы станок — приспособление — инструмент — деталь (СПИД) перемещаются. Вслед­ствие этого режущие кромки, образующие обрабатываемую поверх­ность, отклоняются от исходного статического положения, а факти­ческий размер детали будет отличаться от настроечного.

Жесткостью J технологической системы называется способность этой системы оказывать сопротивление действию деформирующих ее сил. Значения перемещений упругой системы СПИД зависят от жесткости этой системы и сил резания, действующих на нее.

Жесткостью упругой системы СПИД называют отношение составляющей силы реза­ния, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению лезвия инструмента относительно заготовки (у), отсчитываемому в том же направлении:

J= Ру/у

где Ру — сила резания, на­правленная по нормали к обрабатываемой поверхно­сти, Н;

у — смещение лез­вия инструмента относи­тельно детали, м.

Рис. 2.2. Схема определения упругих деформаций системы.

Сила Ру оказывает наибольшее влияние на точность обработки. Смещение лезвия инструмента по нормали к обрабатываемой поверхности оказывает решающее влияние на формирование погрешности обработки.

Расчеты жесткости технологической системы по жесткости отдельных ее звеньев, а также определение погрешностей обра­ботки, связанных с упругими перемещениями этих звеньев, значи­тельно упрощаются, если пользоваться понятием податливости.

Податливостью w (м/Н) технологической системы называют величину, обратную жесткости:

w =1/J или w = у/Ру

Для определения жесткости станков наибольшее распростране­ние получили статические и динамические методы. В первом случае к узлу станка с помощью специальных приспособлений прикладывают нагрузку и наблюдают его деформации. Испытания проводят при неработающем станке. Во втором случае жесткость станков определяют в результате обработки заготовки резанием. К динамическим методам относится производственный метод, кото­рый основан на обработке поверхности с переменным припуском. Разновидностью производственного метода является метод ступенчатого резания. При этом методе берут жесткую заготовку, деформациями которой можно пренебречь по сравнению с деформациями станка и инструмента. Обрабатывают два участка заготовки: один с большей, а второй с меньшей глубиной резания. Остальные условия обработки оста­ются неизменными.

При обработке участка с большей глубиной резания будут большие силы резания, следовательно, будут и большие отжатая лезвия инструмента. Поэтому на обработанной поверхности полу­чается уступ который нетрудно опреде­лить измерением.

Зная жесткость технологической системы и силу, можно определить погрешность обработки от упругих деформаций этой системы (Dу).

Упругие перемещения технологической системы вызывают также погрешности формы детали как в поперечном, так и в осевом сечениях.

Деформации технологической системы зависят: от жесткости конструкции станка, от его типоразмера и состояния; жесткость приспособления - от конструкции и состояния, жесткость инструмента – от вылетов, жесткость закрепления обрабатываемой заготовки – от увеличения размеров базовых поверхностей, применения дополнительных опор – люнетов; сокращение общего числа звеньев технологической системы; повышение качества механической обработки деталей технологической системы, особенно поверхностей стыков; повышение качества сборки элементов технологической системы (за счет пригонки и уменьшения величины зазоров в сопряжениях); правильные условия эксплуатации станков; систематический надзор за оборудованием, так как в процессе эксплуатации происходит износ элементов системы и разрегулировка.

Суммарная погрешность

Суммарная погрешность представляет собой поле рассеяния выполняе­мого размера в результате воздействия на технологический про­цесс различных факторов. Суммирование погрешностей обра­ботки осуществляется в зависимости от вида погрешностей. Систематические погрешности сумми­руются алгебраически, с учетом их знака. Напри­мер, можно сопоставить износ резца и его температурные деформа­ции вследствие нагревания в процессе снятия стружки. Эти по­грешности могут взаимно перекрывать друг друга.

Систематические погрешности со случайными погрешностями суммируются ариф­метически. При расчете суммарной погрешности составляющие погрешности суммируются с учетом менее выгодных вариантов, т. е. когда они имеют один знак. Независимые случай­ные погрешности, подчиняющиеся закону нормального распределе­ния, суммируются по правилу квадратного корня

где — суммарная погрешность; ₁, ₂, ₃, ..., _т—составляю­щие погрешности.

Если составляющие погрешности подчиняются симметричному закону распределения, то суммарная погрешность

где k₁, k₂, k₃, ..., k_m— коэффициенты, зависящие от вида кри­вых распределения составляющих погрешностей.

Если все составляющие погрешности подчиняются одному за­кону распределения, то k₁ = k₂ = k₃, = ... = k, следовательно,

При нормальном распределении k = 1. Отступление от закона нормального распределения вызывает изменение k в пределах 1,0—1,73. При анализе точности обработки на настроенных стан­ках k = 1,2.

Глава 3.