Определение погрешностей обработки на фрезерных станках

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт инженерно-педагогического образования

Кафедра технологии машиностроения, сертификации и методики профессионального обучения

Контрольная работа

По дисциплине «Основы технологии машиностроения»

Выполнил студент

Балеевских А.М.

Екатеринбург 2020



Задача 1.

Ступени d1, d2, d3 вала (рис. 1) обрабатываются чистовым точением в центрах гидрокопировального станка 1Н713 с допуском JТ10. Определить для каждого варианта суммарную погрешность обработки ступени d2. Заготовки вала из стали 45 на предшествующей операции обработаны черновым точением по JТ13.

Условия обработки: резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 имеет ц = 45°, ц1 = 10°; минимальный припуск 0,5 мм на сторону, подача S = 0,15 мм/об; скорость резания V = 130 м/мин. Предел прочности материала детали ув = 750 МПа. Припуск на обработку Жmin = 1,0 мм. Число заготовок в партии N = 18шт.

Рис. 1. Схема обработки ступенчатого вала

Решение.

Определим величину погрешности Ди (на радиус), вызванную размерным износом резца по [2, с. 73 - 74];



где

L - длина пути резания при обработке партии N деталей определяется

б

Для сплава Т15К6 интенсивность изнашивания Uо = 6 мкм/км [2, с. 74]

2. Определим колебания отжатий системы Ду вследствие изменения силы Рy из-за непостоянных глубины резания и податливости системы при обработке согласно [2, с. 27].

Дy = WmaxPymax - WminPymin ,

где

Wmax и Wmin - наибольшая и наименьшая податливости системы;

Руmax и Руmin - наибольшее и наименьшее значения составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера.

Для станка 1Н713 нормальной точности наибольшее и наименьшее допустимые перемещения продольного суппорта под нагрузкой 16 кН составляют соответственно 450 и 320 мкм [2, с.30]. При установке вала в центрах минимальная податливость системы будет при положении резца в конце обработки, т.е. у передней бабки станка. Исходя из этого, можно принять



Приближенно можно считать, что максимальную податливость система имеет при расположении резца посередине вала, когда его прогиб под действием силы Ру достигает наибольшей величины. Поэтому

Wmax = WCT.max + WЗАГ.max

где

WCT.max = = 24 мкм/кН - наибольшая податливость станка;

WЗАГ.max - наибольшая податливость заготовки.

Вал в центрах можно представить как балку на двух опорах, нагруженную сосредоточенной силой, а наибольший прогиб в середине вала

где lд - длина вала;

Е - модуль упругости материала;

J = 0,05d4ПР - момент инерции поперечного сечения вала;

Dпр - приведенный диаметр вала: для гладких валов;

Dпр = dВАЛА; для ступенчатых валов с односторонним уменьшением диаметров ступеней для валов с двусторонним уменьшением диаметров ступеней



Имея в виду, что W=У/Ру, после соответствующих преобразований получим

При консольной установке заготовки в патроне

Приведенный диаметр обрабатываемой заготовки:

б

а величина ее наибольшей податливости

б

тогда максимальная податливость технологической системы



WЗАГ.max = 24 + 135 = 156 мкм/кН.

Наибольшая Рymax и наименьшая Рymin - составляющие силы резания определяются согласно [3, с. 271 - 275], исходя из условия задачи. На предшествующей операции (черновом точении) заготовка обработана с допуском по JТ13, т.е. возможно колебание припуска на величину 1/2JT1З, что для диаметра dпр= 32 мм составит 0,4/2 = 0,2 мм, а колебание глубины резания tmin = Zmin = 0,5 мм, tmax = 0,7 мм. В этом случае:

ю

ю

Изменение обрабатываемого размера вследствие упругих деформаций

Ду = 156 · 0,155 - 20 · 0,178 = 20 мкм.

Определим погрешность, вызванную геометрическими неточностями станка УДст. Согласно [2, с.53 - 55]

где

С - допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя направляющим станины в плоскости выдерживаемого размера на длине L;

1 - длина обрабатываемой поверхности.

Для токарных станков нормальной точности при наибольшем диаметре обрабатываемой поверхности до 250 мм С = 20 мкм на длине L = 500 мм [2, табл. 23]. При длине обработки 1 = 60 мм.

4. В предположении, что настройка резца на выполняемый размер производится по эталону с контролем положения резца с помощью металлического щупа, определим погрешность настройки в соответствии с [2, с.70 - 73]:

ДН = v(Кр · Др)2 + (Ки · Дизм/2)2 ,

где

Др - погрешность регулирования положения резца;

Кр = 1,73 и Ки = 1,0 - коэффициенты, учитывающие отклонение закона распределения величин Др и Дизм от нормального закона распределения;

Дизм - погрешность измерения размера детали.

Для заданных условий обработки [2, с.71 - 72] Др = 10 мкм и Дизм = 20 мкм при измерении d2 = 35h10 мм. Тогда погрешность настройки

Дн = v(1,73 · 10)2 + (1/2 · 20)2 = 20 мкм.

5. Определим температурные деформации технологической системы, приняв их равными 15 % от суммы остальных погрешностей [2, с. 76]

?Дт = 0,15(28 + 6 + 3,3 + 20) = 9 мкм.

6. Определим суммарную погрешность обработки по уравнению (1.1):

ДУ = 2v202 + 202 + (1,73 · 91)2 + (1,73 · 2,4)2 + (1,73 · 9)2 = 321 мкм.

Она превышает заданную величину допуска на d = 30 мкм (Тd = 100 мкм).

Если чистовое точение является операцией, предшествующей шлифованию поверхности диаметром d2 = 30 мм, превышением поля рассеяния в сравнении с полем допуска операционного размера чистового точения, очевидно, можно пренебречь, т.к. это превышение вызовет только колебание припуска на шлифование в пределах ± 0,008 мм, т.е. ± 2%. Если же операция чистового точения является окончательной, то необходимо выполнение работы без брака, т.е. обеспечение ДУ ? JTd2

Анализ элементарных погрешностей показывает, что наиболее действенным мероприятием для уменьшения суммарной погрешности размера d2 является снижение погрешности от размерного износа резца Ди. Это можно достигнуть: резец деформация фрезерование заготовка

- применением более износостойкого твердого сплава (например, вместо Т15К6 применить сплав Т30К4, имеющий почти в 2 раза меньший относительный износ) или соответствующим снижением режимов резания при использовании сплава Т15К6;

- уменьшением размера партии деталей, обрабатываемых за межнастроечный период (сокращение длины пути резания);

- использованием автоподналадчиков, позволяющих периодически или непрерывно корректировать положение вершины резца при его износе.

Если, в результате расчета не обеспечивается условие ДУ ? JTd2, то необходимо предложить мероприятия по уменьшению отдельных элементарных погрешностей и соответственно пересчитать суммарную погрешность ДУ для выполнения работы без брака.

Задача на определение погрешностей обработки на фрезерных станках

Задача 2.

Определить суммарную погрешность размера h при чистовом торцовом фрезеровании партии заготовок.

Заготовки, предварительно обработанные по размеру с точностью h13, устанавливают на опорные пластины приспособления с пневматическим зажимом. Глубина резания tmin=1,2 мм, SZ=0,05 мм/зуб и V=120 м/мин. Настройку фрезы производят с контролем положения металлическим щупом толщиной 3 мм. B =150 мм, L=250 мм, СЧ 190 НВ, N= 35 шт, Дфр = 200 мм, Z = 12 шт, мат-лл фрезы ВК8, Консольно - фрезерный станок, ширина стола станка 200мм.

Рис. 2. Схема торцового фрезерования заготовки

Решение

1. Определим погрешность установки заготовки еу. Для заданных условий по [2, с.43] еу = 40 мкм.

2. Определим погрешность настройки фрезы на размер h согласно [2, с.70].

=

где

Кр и Ки - коэффициенты, учитывающие отклонение закона распределения величины Др и Дизм от нормального;

Др - погрешность регулирования фрезы по эталону с контролем металлическим щупом [2, с.71];

Дизм - допускаемая предельная погрешность измерения размера 45h10 [2, с.72].

3. Определим размерный износ инструмента при торцевом фрезеровании, приняв во внимание уравнение (1.4)

,

где Sпр. = Sz · Z - продольная подача стола станка, мм/об;

Uо - относительный износ при точении [2, с.74].

Определим погрешность Ду. Поле рассеяния размера 55h11 под действием упругих деформаций зависит от колебания составляющей силы резания Рх при изменении величины снимаемого припуска и податливости системы шпиндель - стол. В соответствии с [2, с.32] для консольно - фрезерного (ширина стола 200 мм) податливость технологической системы может быть определена, как

Приняв Px: Pz = 0,5 [13, с. 292] согласно [3, с. 292], определим коэффициенты и показатели степени по [3, с. 291], определяем PXmax и PXmin:



Показатель при tmax=tmin+0.165=1.2+0.165=1.365

Тогда Дy = W(PXmax - PXmin) = 40(0,37 - 0,32) = 2 мкм.

5. Погрешность, вызванная геометрическими неточностями фрезерного станка нормальной точности, представляет собой отклонение от параллельности верхней поверхности основанию на длине 300 мм и согласно [2, с. 59] УДст = 20 мкм.

6. Погрешность УДт от температурных деформаций системы принимаем в размере 10 % от суммы остальных погрешностей:

УДт = 0,1(40 + 43,5 + 51+ 2 + 20) = 15 мкм.

7. Суммарная погрешность согласно формуле (1.2)

ДУ=v(1 · 40)2+(1 · 2)2+(1 · 43,5)2+(1,73 · 5)2+(1,73 · 20)2+(1,73 · 15)2 = 73 мкм

Заданная точность обеспечивается, так как JT11 h = 55 мм Тh = 190 мкм > ДУ = 73 мкм.

Задача на определение погрешностей диаметральных размеров при обработке на станках с ЧПУ

Задача 3.

По условию задачи 1 определить суммарную погрешность обработки ступени d2 при чистовом точении на станке с ЧПУ.

Решение

1. Определить погрешность Ди, которая может быть принята равная нулю, так как размерный износ компенсируется по программе коррекцией положения резца.

2. Определим погрешность Ду, вызванную упругими деформациями технологической системы. Расчет аналогичен расчету этой погрешности обработки на гидрокопировальном станке (см. решение задачи 1, вариант 0) с учетом того, что податливость

W1713ФЗ = 0,33W1713 и

Wmax = W maxCT + WmaxЗАГ = 0,32 · 24 + 135 = 143 мкм/кН.

Wmin = 0,32 · 16 = 6 мкм/кН.

Приняв по результатам решения задачи 1, значения

Руmax = 0,178 кН и Руmin = 0,155 кН, определяем

Ду = 40 · 0,178 - 6 · 0,155 = 20 мкм.

3. Определим погрешность УДст, вызванную геометрическими неточностями станка. Принимаем по результатам решения задачи 1, УДст = 2,4мкм. 4. Определим погрешность настройки. С учетом того, что погрешность регулирования Дрег = 0, можно принять, что Дн равна половине погрешности измерения диаметра 30h10, т.е.



Дн = 1/2 Дизм = 1/2 · 20 = 10 мкм.

5. Погрешность, вызываемую температурными деформациями, принимаем по результатам решения задачи 1.

УДт = 9 мкм.

6. Согласно [4] у станка 1713ФЗ величина дискреты перемещений по оси Х равна 5 мкм. В связи с этим принимаем: погрешность позиционирования резцедержателя Дп.р = 7мкм; погрешность позиционирования суппорта Дп.с = 10мкм; погрешность отработки коррекции Дкор = 10мкм.

7. Определим суммарную погрешность, приняв К7 = К8 = К9 = 1, так как погрешности Дп.с, Дп.р. и Дкор являются случайными величинами.

ДУ = 2v (К2Ду)2 + (К3Дн)2 + (К5УДст)2 + (К6УДт)2 + (К7Дпс)2 +(К8Дпр)2 + (К9Дкор)2 =2v(1·20)2+(1·10)2+(1,73·2,4)2+(1,73·9)2+(1·10)2+(1·7)2+(1·10)2 = 97 мкм.

Таким образом, в основном за счет компенсации размерного, износа резца путем коррекции его положения на станке 1713ФЗ по сравнению со станком 1713 обеспечивается суммарная погрешность обработки в 3 раза меньше.



Список используемой литературы

1. Задания для контрольной работы и методические указания по ее выполнению по дисциплине «Основы технологии машиностроения». Екатеринбург, ФГАОУ ВО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2016. 48 с

2. Справочник технолога - машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. Т.1. М.: Машиностроение, 1985. 656с.

3. Справочник технолога - машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. Т.2. М.: Машиностроение, 1985. 496с.

4. Станки с программным управлением (специализированные). / Под ред. В.А. Лещенко. М.: Машиностроение, 1975. 288 с.

Размещено на Allbest.ru