Похибка від неточності обладнання
20. Похибка від неточності устаткування. Сумарна похибка обробки
Геометричні неточності верстата викликають відхилення розмірів, форми та розташування оброблюваних поверхонь. Ці похибки повністю або частково переносяться на заготовки, що обробляються у вигляді постійних систематичних похибок геометричних неточностей верстата Δст. Наприклад, у разі непаралельності «а» осі обертання заготовки траєкторії поздовжнього переміщення супорта з різцем (рис. 2.5, а) у горизонтальній площині виникає похибка діаметра циліндра, що обточується.
Оброблена поверхня набуває похибки форми в поздовжньому перерізі у вигляді конусності.
При непаралельності осі обертання щодо напрямних у вертикальній площині оброблювана поверхня набуває форми гіперболоїда обертання, збільшення радіуса Δr якого складає
Δr=
Передній центр «б'є», тобто розташований ексцентрично щодо осі обертання шпинделя, вісь заднього центру збігається з віссю обертання; вісь обточеної поверхні не збігається при цьому з лінією центрів заготівлі.
Мал. 2.6. Вплив биття переднього центру на точність обробки
Якщо заготовка обточується за дві установки (з перевертанням її та перестановкою поводкового хомутика), то деталь виходить двовісна. Так як кутове положення хомутика нічим не лімітовано, то в загальному випадку ці осі перехрещуються, а окремо можуть перетинатися під кутом а = 180 - 2β, де кут β визначається з рівності sinβ=а/L.
Тут а - усунення центру передньої бабки; L – відстань між центрами.
Зношування робочих поверхонь верстатів збільшує початковувеличину Δст внаслідок зміни взаємного розташування окремих вузлів верстатів. Однією з важливих причин є зношування напрямних поверхонь.
Таким чином, сумарну похибку Δст можна вважати величиною, що систематично змінюється. Зменшити її вплив можна за рахунок підвищення точності обладнання, зміни конструкції напрямних.
Сумарна похибка механічної обробки є наслідком дії первинних похибок елементарних, розглянутих раніше. Визначення сумарних похибок окремих операцій технологічного процесу механічної обробки необхідне правильного призначення технологічних допусків під час проектування технологічних процесів та аналізу точності остаточних операцій.
Сумарну похибку ΔΣ або поле розсіювання виконуваного розміру можна виразити в загальному вигляді функціональною залежністю
Якщо Δεу, ΔН, ΔСТ, ΔУ, ΔТ, ΔІ→min і незалежні, то похибки можна Σ за методом максимуму-мінімуму.
- не враховує реальних комбінацій та взаємозв'язків елементарних похибок,
- дає підвищені значення похибки.
При ймовірності методу підсумовування первинні похибки розглядаються як випадкові величини з певними законами ймовірнісного розподілу.
де ki - Коеф відносного розсіювання первинних похибок.
Сумарна похибка механічної обробки дорівнюватиме
Часто при розрахунках сумарної похибки замість коефіцієнтів kiвикористовують величини λi – відносні середні квадратичні відхилення i-тих похибок.
І тут сумарна похибка
Δεу, ΔН, ΔУ – розподіл цих величин близький до нормального
ΔСТ, ΔТ, ΔІ – розподіл підпорядковується закону рівної ймовірності.
21. Областьзастосування верстатів із ЧПУ. Системи керування верстатами. Системи координат на верстатах із ЧПУ. Вимоги до заготовок, що обробляються на верстатах ЧПУ. Особливості проектування
Область застосування верстатів, технологічні можливості. Верстати з ЧПУ являють собою автомати або напівавтомати, рухомі органи яких здійснюють робочі та допоміжні рухи автоматично за заздалегідь встановленою керуючою програмою (УП), записаною на програмоносії у цифровій формі. Основна сфера застосування верстатів з ЧПК - середньосерійне виробництво. Найбільший ефект застосування верстатів з ЧПУ дає для обробки деталей зі складною конфігурацією при партії запуску більше 15—20 штук.
Основні переваги використання верстатів з ЧПУ:
1. підвищення продуктивність праці рахунок збільшення концентрації операцій, скорочення тимчасових витрат за переустановку, транспортування заготовок;
2. забезпечення високої точності обробки, тому що процес обробки автоматизований і не залежить від кваліфікації верстатника;
3. гнучкість виробництва з допомогою швидкої переналагодження оборудования;
4. зменшення необхідної кількості устаткування;
5. зниження кваліфікації верстатників;
6. можливість багатоверстатної роботи.
До негативних явищ, що мають місце при використанні верстатів з ЧПК, можна віднести:
1. висока вартість устаткування;
2. витрати на підготовку керуючих програм;
3. підвищення витрат на експлуатацію та ремонт обладнання;
4. висока вартість різальних інструментів.
Сучасні верстати з ЧПУ залежно від виду обробки можуть мати різні системи управління, що реалізують рух робочих органів.
Позиційні із цифровою індексацією (Ф1)забезпечують переміщення робочих органів задані точки без завдання траєкторії переміщення. Переміщення відбувається за двома або трьома взаємноперпендикулярними напрямками послідовно. На світловому табло такої системи постійно вказуються чисельні значення координат рухомих органів верстата. Часто система обладнується пультом із панеллю набору координат.
Позиційні системи без індикації (Ф2) або контурні прямокутні становлять те саме, що й вищенаведені, однак не мають пристроїв цифрової індексації та введення даних.
Контурні системи (ФЗ) з лінійними або круговими інтерполяторами забезпечують рух робочих органів верстата одночасно за двома або трьома координатами по заданій траєкторії.
Комбіновані системи (Ф4) поєднують у собі якості позиційних та контурних систем.
Крім того, позначення моделей верстатів вводяться індекси, що відображають конструктивні особливості верстата, пов'язані зі зміною інструментів: Р - зміна інструменту поворотом револьверної головки; М – автоматична зміна інструменту з магазину.
За кількістю керованих рухів (координат) системи ЧПУ можуть бути дво-, три-, чотири-, п'яти-і багатокоординатними. Кількість керованих координат є важливою технологічною характеристикою верстата. Так, для токарних та шліфувальних достатньо двох; для свердлильних та розточувальних - трьох, фрезерних - п'яти керованих координат.
Для програмування переміщень застосовуються два способи відліку переміщень: абсолютний та відносний (у приростах).
При абсолютному способі відліку положення початку координат залишається постійним для траєкторії переміщень інструменту. На програмі носії записуються абсолютні значення координат опорних точок траєкторії. Для зручності програмування таНалаштування положення початку координат може бути обране в будь-якому місці в межах робочих ходів рухомих органів («плаваючий нуль»). При такому способі відліку доцільно застосовувати координатний спосіб проставляння розмірів оброблюваних деталей, тоді операційні розміри збігатимуться з заданими кресленням.
У відносному способі відліку координат за нульове щоразу приймається положення робочого органу, яке він займав перед початком чергового переміщення нової опорної точки. У програму вводяться збільшення координат під час переходу від попередньої до наступної опорної точки. Найкращим варіантом проставляння розмірів та деталі в цьому випадку є ланцюжковий. У цьому накопичуються похибки переміщень.
Точність обробки значною мірою визначається тим, з якою точністю забезпечується вихід робочих органів на задані координати - точність позиціонування.
Режими обробки можуть змінюватися під час виконання переходів або всередині окремих переходів, що дозволяє оптимізувати процес обробки складних поверхонь.
Розробка технологічних операцій
При проектуванні технологічної операції на верстаті ЧПУ особливу увагу приділяють технологічним переходам. Для них розробляють траєкторії відносних робочих та допоміжних переміщень інструменту та заготівлі, після чого приступають до програмування.
Основною системою координат, де здійснюються переміщення робочих органів верстата, є система координат верстата (СКС). Розташування та позначення осей координат, що відповідають напрямкам незалежних керованих рухів, приймається відповідно до стандарту ISO - R841. В основу покладена ортогональна права система координат з осями X, Y, Z. За позитивні напрямки приймають такі, прияких інструмент та заготівля віддаляються один від одного. При цьому вісь Z поєднана з віссю обертання інструменту або заготовки, а вісь X завжди горизонтальна (рис. 5.2).
Мал. 5.2. Взаємозв'язок систем координат токарного верстата з ЧПУ
Положення нульової точки верстата («нуль верстата») стандартами не встановлено. Зазвичай нульова точка поєднується з базовою точкою вузла, що несе заготовку, зафіксованого в такому положенні, щоб усі переміщення робочих органів верстата СКС описувалися позитивними координатами. Базовими точками є: для шпинделя - точка перетину торця шпинделя з віссю обертання; для хрестового столу – точка перетину його діагоналей; для поворотного столу - точка перетину площини з віссю обертання столу і т.д.
Система координат деталі (СКД) служить завдання координат опорних точок траєкторії відносного руху інструмента. Опорними точками називають точки початку, кінця, перетину або торкання геометричних елементів, з яких утворені лінії контуру деталі та траєкторії руху інструментів. СКД вибирає технолог за такими рекомендаціями:
- Початок СКД - «нуль деталі» слід розташовувати так, щоб більшість опорних точок мали позитивні координати;
-координатні площини повинні бути поєднані або паралельні технологічним базам заготівлі;
-напрямок осей має бути таким же, як і в СКС;
-координатні осі СКД необхідно поєднувати з осями симетрії заготовки або з можливо більшим числом розмірних ліній.
Система координат інструменту (СКІ) призначена для завдання положення різального леза інструменту щодо пристрою, в який він встановлений. Осі СКІ паралельні та спрямовані в ту ж сторону, що й осі СКС. Початок СКІ («нуль інструменту») вибирають звраховуючи особливості встановлення та налаштування інструменту на верстаті: в базовій точці інструментального блоку, супорта, шпинделя.
Вершина інструменту, точка на осі інструменту, що є налаштувальними точками, використовуються як розрахункові при обчисленні траєкторії інструменту.
Положення вихідної точки траєкторії вибирається з урахуванням зручності встановлення заготівлі та зміни інструменту.
Положення нуля деталі може бути перенесено в будь-яку точку («плаваючий нуль»), у тому числі і за межі контуру деталі, якщо це полегшить процес програмування або підвищить точність отримання розмірів.
Координати вершини інструменту Wz і Wx при налагодженні можуть витримуватися, якщо можливо «обнулення», тобто. фіксація вершини інструменту у СКС за допомогою спеціальних датчиків фіксації.
При визначенні складу токарної операції за кількістю та послідовністю переходів контур деталі ділять на зони. Можна виділити два види зон: вибірки масивів матеріалу та контурні. Для видалення напусків із зон масивів слід застосовувати типові схеми траєкторій обробки та постійні типові цикли, що є у програмному забезпеченні верстатів із ЧПУ.
На верстатах з ЧПУ вигідно обробляти деталі складної конфігурації, яка потребує великої кількості технологічних переходів та переходів із контурною обробкою. До основних вимог технологічності конструкції заготовки відносяться:
- стандартизація та уніфікація елементів конструкції;
- Спрощення геометричних форм;
- максимальна інструментальна доступність;