Влияние точности установки фрез и их износа на погрешности фрезерной обработки реферат

Обновлено: 28.06.2024

Качество машины или же другой продукции — очень важный показатель как для оценки самого изделия, так и для работы машиностроительного завода. Как правило, под качеством продукции подразумевается совокупность (сумма) взаимосвязанных свойств, которые определяют ее пригодность для применения по назначению. Увеличение качества выпускаемой продукции для любого предприятия имеет, безусловно, огромное значение. Повышается эффективность общественного производства, существенно улучшается использование материальных ресурсов, удовлетворяются потребности общества.

Показатели надежности и качества выпускаемой продукции на сегодняшний день являются важнейшими характеристиками функционирования предприятий. Принимаются всевозможные меры для повышения качества продукции, ведется специальный учет качества, в том числе идеально работает во благо предприятия поощрение персонала.

Для гарантии определенного качества продукции, а также для стимулирования производства изделий высокого уровня качества в нашей стране введена специальная государственная аттестация качества продукции. Например, если показатели качества какой-либо продукции превышают требования, которые установлены стандартами именно для конкретного вида изделия, и соответствуют высоким показателям, достигнутым в зарубежной или же отечественной промышленности, то такой продукции, как правило, присваивается государственный Знак качества.

Изделия, которые были отмечены государственным Знаком качества, как в нашей стране, так и за рубежом пользуются гораздо большим спросом. Каждый инженер, техник или простой рабочий должен не только изыскивать, но и использовать абсолютно все доступные резервы повышения качества работы своего предприятия: в цехе, на участке или на персональном рабочем месте.

Важнейшим показателем высокого качества машиностроительной продукции непосредственно, от которого напрямую зависят очень многие эксплуатационные характеристики машин, безусловно, является – точность выпускаемой продукции. В машиностроении точностью изделия называют степень его полного соответствия с заранее установленным образцом. Когда говорят о точности детали, обычно под точностью понимают степень соответствия реальной детали, которая получена путем механической обработкой заготовки из какого-либо материала, по отношению к детали, которая задана чертежом и техническими условиями для изготовления. То есть четкое соответствие размеров, формы, взаимного расположения обработанных поверхностей, а также шероховатости поверхности обработанной детали по всем требованиям чертежа.

Следовательно, точность — это понятие комплексное, включающее в себя всестороннюю оценку соответствия действительной детали по отношению непосредственно к заданной.

Во время работы на металлорежущих станках применяют, например, такие методы достижения заданной точности:

обработку с применением пробных проходов путем последовательного сближения к заданным формам и размерам или же по разметке;
после каждого прохода инструмента обязательно контролируются полученные размеры, и решается, какой припуск еще необходимо снять;
в этом случае точность зависит исключительно от квалификации рабочего;
обработку методом автоматического формирования размеров, то есть, когда инструмент предварительно настраивается непосредственно на необходимый, на данный момент размер, а затем заготовки обрабатывает в неизменном положении;
в данном случае точность уже зависит исключительно от квалификации наладчика, а также от способа настройки в целом;
автоматическую обработку на станках с ЧПУ (числовые программным управлением) и копировальных станках, где точность зависит исключительно от точности действия самой системы управления.

Однако какой бы способ обработки или станок не применяли, несколько деталей, обработанных даже на одном станке и одним инструментом, друг от друга будут немного отличаться. Объясняется это появлением неизбежных погрешностей обработки, служащих мерой точности обработанной той или иной детали.

Как известно, фрезерование — это один из основных методов обработки различных материалов резанием. Фрезами обрабатывают криволинейные и плоские поверхности, разнообразные пазы, шлицы, зубья шестерен, резьбы, канавки и многое другое. Практически любая деталь современной машины обязательно проходит несколько фрезерных операций.

На фрезерных станках наиболее часто обрабатывают плоскостные и корпусные детали. Несмотря на достаточно огромное разнообразие размеров, и форм, общим для всех таких деталей являются непосредственно значительные по размерам плоские поверхности, которые подвержены обработке. При фрезеровании плоских поверхностей, прежде всего, требуется обеспечить правильную форму этой поверхности, которая предварительно оговаривается на основном чертеже в виде допустимых отклонений от плоскостности.

Фрезерованием можно обеспечить достаточно высокую точность формы обрабатываемых поверхностей. При чистовом фрезеровании можно достичь точности формы порядка VIII—X степени, а при тонком фрезеровании VI—VIII степени точности, пример (табл. 1).

Для более ясного сравнения можно отметить, что во время протягивания достигается VI—VIII степень точности, во время шлифования V—VIII, на особо точных станках III—V степень точности. И только лишь такие малопроизводительные, но при этом дорогие методы обработки, например, как тонкое шабрение и притирка, позволяют получить II—III степень точности.

Иное достаточно важное требование во время обработки корпусных деталей — четкое обеспечение точного взаимного расположения уже обработанных плоскостей, пример (табл. 2).

Предельные отклонения от плоскостности и прямолинейности
(ГОСТ 10356—63)

Исходя из практического опыта, добиться при механообработке деталей абсолютно точных размеров практически нереально. По этой причине к конструктивным размерам назначаются допуски, которые представляют собой отклонения от номинальных размеров. Величина отклонений определяется таким образом, чтобы сопряженные детали были взаимозаменяемыми в процессе сборочных и ремонтных работ. Более того, данный параметр ограничивается пределами погрешностей создания металлоизделия.

На точность фрезерования оказывает влияние множество факторов, среди которых:

неточность оборудования, а также самой фрезы;
неточность используемых в ходе работ приспособлений;
отсутствие должной жесткости оборудования, приспособления, фрезы, заготовки (все перечисленные элементы рассматриваются в качестве одной системы);
деформации обрабатываемой детали, вызванные температурным воздействием;
неточность производимых замеров.

Неточность фрезерного станка

Каждый компонент металлорежущего станка, в том числе и фрезерного, изготавливается с определенными отклонениями. Следовательно, понятие абсолютной точности оборудования не существует. Отклонения от точности современных станков регламентированы соответствующими нормами (подробнее тут).

Износ каждой детали, которая является частью конструкции станка, негативно сказывается на точности агрегата в целом. Именно поэтому важно выполнять планово-предупредительный ремонт, в ходе которого выявляются и заменяются новыми или ремонтируются неисправные запчасти. Это обеспечивает заданную точность металлообработки.

Неточность металлорежущего инструмента

Технология изготовления режущего инструмента определяет допустимые погрешности, а именно:

отклонения диаметра фрезы;
отклонение профиля инструмента;
радиального и торцевого биения.

При этом точность обработки металлов методом фрезерования зависит от того, насколько точно фрезеровщик или наладчик установил режущий инструмент. Другими словами профессионализм специалиста в этом случае очень важен.

Точность фрезерных работ зависит также от степени износа фрезы.

Неточность используемого приспособления

Как и в первых двух случаях отклонения от точности вызваны спецификой изготовления, неправильностью установки и износом, правда, приспособления. Погрешности размеров деталей, являющихся частью конструкции приспособления, вызывают неточности движений определенных узлов. При этом под возникающими усилиями зажима или резания, как правило, возникают упругие деформации, что снижает точность фрезерных работ.

Отсутствие необходимой жесткости оборудования, приспособления, инструмента, заготовки

Жесткость системы станок — приспособление — фреза — заготовка является одним из наиболее важных факторов в повышении точности фрезерования. Чтобы предупредить их, следует лучше затягивать клинья на направляющих и выполнять выборку люфтов.

Температурные деформации обрабатываемой детали

Ни для кого не секрет, что в ходе металлообработки резанием температура болванки повышается. Это, естественно, сказывается на получаемых размерах, а если нагрев неравномерный, то искажается форма изделия. Для минимизации воздействия данного фактора на процесс фрезерования применяются СОЖ.

Неточность производимых замеров

Погрешность замера также оказывает влияние на конечный результат. Другими словами, отклонение размеров готовой детали могут быть вызваны неточностью измерительных приборов или неправильностью измерения.

Качество полученной после обработки детали характеризуется точностью обработки. От того, насколько точно будет выдержан размер и форма детали при обработке, зависит правильность сопряжения деталей в изделии и, как следствие, надежность изделия в целом. Так как обеспечить абсолютное соответствие геометрических размеров детали после обработки требуемым значениям невозможно, вводят допуски на возможные отклонения. В данной работе наиболее подробно рассмотрены виды погрешности установки заготовки, а также указаны общие положения о точности обработки детали (заготовки).

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.……………………………………………………………….………3
1. Погрешность установки заготовки…………………………………….……. 4
1.1. Погрешность базирования……………………………………….………..5
1.2. Погрешность закрепления……………………………………….………11
1.3. Погрешность приспособления……………………………………….….12
2. Точность обработки, общие положения………………………………….….14
2.1. Классификация погрешностей обработки.………………………….…..15
2.2. Сведения о технологическом процессе обработки
деталей (заготовок)…………………………………………………….………. 16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….……….20
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………….21

Прикрепленные файлы: 1 файл

ТМ.doc

1. Погрешность установки заготовки…………………………………….……. 4

1.1. Погрешность базирования………………… …………………….………..5

1.2. Погрешность закрепления………………… …………………….………11

1.3. Погрешность приспособления………… …………………………….….12

2. Точность обработки, общие положения………………………………….….14

2.1. Классификация погрешностей обработки.………………………….…..15

2.2. Сведения о технологическом процессе обработки

Технологическую систему характеризуют следующие основные погрешности:

- Установки заготовок в приспособлении с учетом колебания размеров баз, контактных деформаций установочных баз заготовки и приспособления, точности изготовления и износа приспособления.

- Колебания упругих деформаций технологической системы под влиянием нестабильных нагрузок, действующих в системе переменной жесткости.

- Наладки технологической системы на выдерживаемый размер.

- Износа режущего инстумента.

- Колебания упругих обьемных и контактных деформаций элементов технологической системы вследствие их нагрева при резании, трения подвижных элементов системы, изменения температуры в цехе.

В данной работе наиболее подробно рассмотрены виды погрешности установки заготовки, а также указаны общие положения о точности обработки детали (заготовки).

1. Погрешность установки заготовки

При механической обработке на заготовку действуют силы резания, поэтому ее необходимо надежно закрепить.

Под установкой заготовок понимается процесс базирования и закрепления заготовок в приспособлении для её обработки, сборки или контроля.

При установке заготовки в приспособлении возникает погрешность установки. Под погрешностью установки понимается отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого.

Погрешность установки определяется по формуле:

εу = εб + εЗ + εпр

Формула представляет собой векторное выражение, которое значит, что отдельные составляющие (погрешности базирования, закрепления и приспособления) могут как увеличивать погрешность установки, так и уменьшать её. Это зависит от знака этих погрешностей.

Значение погрешности установки в таком случае определяется по следующей формуле:

1.1 Погрешность базирования

Погрешность базирования - это отклонение фактически достигнутого положения заготовки при базировании от заданного, или требуемого.

Погрешность базирования возникает в следующих случаях:

1. При несовпадении измерительной и технологической баз (пример 1.1 и 1.3);

2. При смещении измерительной базы, вызываемом смещением технологической базы (пример 1.2).

Пример 1.1: Фрезерование паза призматической детали в размеры A и B с использованием концевой фрезы (рис. 1.1.1).

Рисунок 1.1.1. Фрезерование паза призматической детали: 1, 2 - обрабатываемые поверхности; A, B - размеры обработки; C, D - габаритные размеры заготовки; 3, 4 - свободные поверхности; 5, 6, 7 - базовые поверхности.

Перед механической обработкой заготовки на настроенном станке (С, Кс, М производства), режущий инструмент (на рис. 1.1.1 - концевая фреза) настраивается на размеры обработки (на рис. 1.1.1 - размеры A и B), а затем проводится обработка всей партии заготовок (n > 2 шт.). В результате такой "массовой" обработки погрешность базирования входит в допуск на выполняемый размер. Поэтому важно исключить погрешность базирования из процесса обработки.

При нахождении погрешностей базирования необходимо учитывать выбранную схему базирования.

Комплект технологических баз (рис. 1.1.1):

- установочная технологическая база (опорные точки 1, 2, 3);

- направляющая технологическая база (опорные точки 4, 5);

- опорная технологическая база(точка 6).

Анализ погрешностей базирования проводится для всех размеров обработки.

В данном случае (рис. 1.1.1) проводится фрезерование паза в размеры A и B.

Анализ погрешностей базирования (рис. 1.1.1):

1. Погрешность базирования размера A равняется нулю, т.к. измерительная база (поверхность 6) совпадает с технологической базой (поверхность 6). Краткая форма записи этого выражения:

Размер A измеряется между поверхностями 6 и 2, при этом положение поверхности 6 не изменяется, а положение поверхности 2 изменяется при обработке и определяется допуском ITA на размер A.

Поверхность 6 - технологическая база, т.е. поверхность, по которой деталь устанавливается в приспособление.

Поверхность 6 - измерительная база, т.е. поверхность, от которой измеряется полученный размер.

2. Погрешность базирования размера B не равняется нулю, т.к. измерительная база (поверхность 3) не совпадает с технологической базой (поверхность 5):

Положение поверхности 5 остаётся неизменным, а положение измерительной базы (поверхности 3) зависит от размера D и формирует погрешность базирования на размер B:

Вывод: погрешность базирования равна сумме допусков размеров, связывающих измерительную базу с технологической базой.

Чтобы исключить погрешность базирования на размер необходимо при выборе схемы базирования устанавливать опорные точки на измерительные базы.

Так на рисунке 1.1.2 показаны два варианта назначения схемы базирования: в одном случае погрешность базирования возникает, а в другом нет.

Рисунок 1.1.2. Фрезерование паза призматической детали: а - погрешность базирования возникает; б - погрешность базирования отсутствует

Погрешность базирования может быть допущена технологом (рис. 1.1.2, а - "допустимо"), если в итоге погрешность установки меньше допуска на выполняемый размер. При этом нужно учитывать то, что на допуск выполняемого размера влияет набор факторов помимо погрешности установки: погрешности оборудования, наладки, режущего инструмента и т.д. Поэтому необходимо исключить погрешности базирования на стадии проектирования технологического процесса.

Пример 1. 2: Фрезерование паза цилиндрической детали в размер A с использованием концевой фрезы. Установка детали производится в призме (рис. 1.1.3).

Рисунок 1.1.3 Фрезерование паза цилиндрической детали

При фрезеровании цилиндрической заготовки (рис. 1.1.3) диаметром Dmin, положение технологической базы определяется точкой b, а при фрезеровании заготовки диаметром Dmax, положение технологической базы переходит в точку b1.

При настройке режущего инструмента на размер A проводилось фрезерование заготовки диаметром Dmax, и положение измерительной базы определялось точкой a1.

При фрезеровании заготовки диаметром Dmin измерительной базой становится точка a.

В конкретном примере, погрешность базирования размера A возникает за счет изменения положения измерительной базы:

Глубина паза A цилиндрической детали, показанной на рисунке 1.1.3, задаётся конструктором от нижней точки, но возможны и другие варианты проставки этого размера: от верхней точки B или от оси детали C. При этом погрешности базирования этих размеров, когда деталь устанавливается в призму по схеме рисунка 1.1.3, будут различаться (рис. 1.1.4).

Рисунок 1.1.4. Варианты простановки размеров на глубину паза, отверстия,

Из рисунка 1.1.4 видно, что максимальная погрешность базирования возникает в случае простановки глубины паза от верхней точки.

Пример 1.3 : Сверление отверстия ступицы в размер A. Установка детали производится на плоскость и цилиндрический палец (рис. 1.1.5).

Рисунок 1.1.5 Сверление отверстия ступицы: а - зазор распределен равномерно; б - зазор распределен с одной стороны; A, Aн - размер наладки сверла; Aф - фактический размер, получаемый при сверлении; d - диаметр цилиндрического пальца; D - диаметр отверстия заготовки

На рисунке 1.1.5 два крайних варианта установки заготовки типа "ступица" на плоскость и цилиндрический палец по посадке с зазором:

1. Случай 1 (рис. 1.1.5, а): заготовка была установлена рабочим ровно по своей оси, при этом погрешность базирования размера A равняется нулю:

2. Случай 2 (рис. 1.1.5, б): заготовка была сдвинута рабочим к установочной поверхности пальца, при этом возникла погрешность базирования, которая характеризуется несовпадением осей заготовки и пальца при установке:

1.2. Погрешность закрепления.

Погрешность закрепления - это отклонение фактически достигнутого положения заготовки при закреплении от заданного.

Погрешность закрепления возникает при совпадении направления выполняемого размера с направлением действия силы закрепления за счет упругих и пластических деформаций в местах контакта заготовки с опорой приспособления.

Каждая заготовка при обработке должна быть не только сбазирована, но и закреплена. Силы закрепления воздействуют на заготовку и опорные элементы приспособлений вызывая их собственные и контактные деформации. В результате этих деформаций измерительная база заготовки смещена и возникает погрешность закрепления - εЗ (рис. 1.2.1).

Рисунок 1.2.1. Схема образования погрешности закрепления

Причем эта погрешность закрепления оказывает влияние на размер Н, т.к. измерительная поверхность под действием сил закрепления Q переместится на величину εЗ из положения 1-1 в положение 2-2. В то же время на размер А погрешность закрепления не оказывает влияние.

В большинстве случаев, т.к. фактическая площадь контакта заготовки с опорными элементами приспособлений на один-два порядка меньше их геометрических размеров, погрешности закрепления будут определяться контактными деформациями.

В технологии машиностроения для таких расчетов достаточно часто используют эмпирическое уравнение

где С и m - коэффициенты, зависящие от формы опорных элементов приспособления, твердости материала заготовки и качества ее установочной измерительной поверхности. Их значения приведены в справочной литературе.

Силы закрепления могут вызывать отклонение формы получаемой поверхности (рис. 1.2.2)

Рисунок 1.2.2. Погрешность формы обработанной поверхности заготовки, вызываемая её закреплением: а) - заготовка до установки на станке, б) - после закрепления в трехкулачковом патроне, в) - после обработки, г) - после снятия со станка.

1.3. Погрешность приспособления.

Третьей составляющей погрешности установки является погрешность приспособления εпр. Эта погрешность зависит от точности изготовления приспособлений, износа их опорных элементов и от погрешности установки приспособлений на станках, и определяется следующим выражением:

Особенно ярко проявляется влияние погрешности приспособления на точности межосевого расстояния А, обрабатываемых отверстий заготовки 1 при сверлении по кондукторным втулкам 2 (рис. 1.3.1). В данном случае погрешность приспособления полностью переносится на деталь.

Рисунок 1.3.1. Схема установки заготовки при сверлении отверстий по кондуктору

2. Точность обработки. Общие положения

Качество машин в значительной мере определяется точностью их изготовления.

Под точностью обработки понимают соответствие размеров, формы и взаимного расположения поверхности, шероховатости требованиям чертежа и техническим условиям.

По ряду причин при любых методах обработки полученное значение параметра отличается от заданного, и разность этих значений называется погрешностью обработки.

Абсолютная погрешность обработки выражается в единицах рассматриваемого параметра и определяется разностью между действительным размером, полученным значением и его начальным или заданным значением:

∆X = Xдейств - Xнач

Отношение (∆X/ Xнач) · 100% называется относительной погрешностью.

2.1. Классификация погрешностей обработки.

Классификацию погрешностей обработки можно условно представить в следующем виде:

- погрешность размеров ∆d;

- погрешность расположения ∆р;

- погрешность формы ∆ф;

- шероховатость поверхности ∆ш;

- волнистость формы ∆в;

Заданные чертежом допуски, ограничивающие отклонения геометрических поверхностей деталей должны обеспечить служебное назначение машины. Эти допуски устанавливаются в соответствии со стандартами. Стандарты единой системы допусков и посадок (ЕСДП) распространяются на гладкие сопрягаемые и несопрягаемые поверхности и т.д.

Под качеством в широком смысле понимается совокупность значимых признаков, свойств, особенностей рассматриваемого предмета в целом, характеризующих его как таковой и отличающих от других предметов. В промышленном производстве качеством продукции (согласно наиболее поздним редакциям ГОСТов) называется степень соответствия её характеристик предъявляемым требованиям. Сообразно этому, вводится понятие точности изделия, как меры соответствия образцу (обычно заданному чертежом и техническими условиями производства). Точность размеров, форм и взаимного расположения элементов изделия и является основной характеристикой его качества.

На качество продукции влияет ряд факторов, которые принято разделять на внешние и внутренние. Внешними факторами является уровень спроса и требования потребителей, а также законодательные стандарты. Ко внутренним факторам относятся материальная база предприятия, квалификация персонала и характеристики оборудования, выпускающего продукцию. Таким образом, удовлетворение внешнего спроса и получение конкурентного преимущества на рынке невозможно без обеспечения и постоянной работы по повышению качества выпускаемых предприятием изделий.

Проблемы обеспечения качества обработки

Фрезерование является одним из основных методов обработки заготовок резанием. Как и в прочих случаях, фрезерование на станочном оборудовании связано с неизбежным появлением неточностей при обработке. Среди причин возникновения погрешностей размеров и формы изделия можно выделить:

Качество обработки на современных станках с ЧПУ

Большинство описанных выше причин возникновения погрешностей при обработке изделий, практически полностью устранены или сведены к минимуму при использовании современных фрезерных станков с ЧПУ:

3.Появление станков с ЧПУ, способных фрезеровать на высокой скорости, активизировало соответствующее развитие режущего инструмента. В настоящий момент всё большее распространение получают твёрдосплавные фрезы с алмазным напылением. Отличающиеся малыми погрешностями размеров и низкими вибрациями, современные фрезы успешно противостоят износу и обеспечивают высокое качество обработки поверхностей. Для крепления фрез в патроне станка используются простые по конструкции и надёжные в эксплуатации цанговые патроны. Таким образом, риск неправильной/ненадёжной установки и закрепления инструмента тоже сводиться к минимуму.

Читайте также: