Влияние основных технологических факторов на точность механической обработки

Влияние основных технологических факторов на точность механической обработки.

Цель работы:

Изучить основные факторы, влияющие на упругие деформации технологической системы, и исследовать погрешности механической обработки, возникающие вследствие этих деформаций.

Технологическое оснащение, исходные материалы и данные:

1. Оборудование: токарно-винторезный станок модели 1К62 (рис.1.1);
2. Приспособления: патрон самоцентрирующийся трехкулачковый, центр станочный вращающийся;
3. Режущие инструменты: резцы токарные проходные с пластинами из твердого сплава;
4. Средства измерения: штангенциркуль.

 

 

 

 

 

Определение деформаций заготовки под влиянием сил резания.

Заготовка №1

Режим резания: n=520, об/мин

       S=0.115, мм/об

                            t=0.3, мм

Длина заготовки: L=102, мм

Диаметр до обработки: d=7.96, мм

Диаметры после обработки: d1=7.83, мм; d2=7.33, мм

Коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала: Cpz=150

Модуль упругости обрабатываемого материала: Е=2105, Н/мм2

Показатели степени: m=1.0; n=0.75

Коэффициент, характеризующий отношение зависящий от геометрии резца, состояния режущей кромки и механических свойств обрабатываемого материала: =0.3

Тангенсальная составляющая сил резания касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения станка:    

 , H

Радиальная составляющая сил резания для заданных условий обработки:

, H

Момент инерции сечения заготовки для круглого вала:

J=0.05D4=200.735, мм4

Допустимое отклонение:

 

Определение погрешности обработки по данной формуле дает несколько заниженные результаты, поскольку в этих случаях не учитываются деформации, связанные с упругими отжатиями всей технологической системы. Более точный расчет точности обработки можно производить по формуле:  - после экспериментального определения жесткости технологической системы для конкретных условий обработки.

Действительное отклонение:

 

Причиной появления конусности является несоосность шпинделя и задней бабки.

 

 

 

 

 

 

Заготовка №2

Режим резания: n=520 об/мин

                           S=0,23 мм/об

                            t=0.3 мм

Длины заготовки: L=202 мм

Диаметр до обработки: d=12 мм

Диаметры после обработки: d1=11.79 мм; d2=11.87 мм; d3=11.83 мм

Коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала: Cpz=150

Модуль упругости обрабатываемого материала: Е=2105, Н/мм2

Показатели степени: m=1.0; n=0.75

Коэффициент, характеризующий отношение зависящий от геометрии резца, состояния режущей кромки и механических свойств обрабатываемого материала: =0.3

Тангенсальная составляющая сил резания касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения станка:    

 , H

Радиальная составляющая сил резания для заданных условий обработки:

, H

Момент инерции сечения заготовки для круглого вала:

J=0.05D4=1037, мм4

Допустимое отклонение:

 

Действительное отклонение:

 

Причина появления бочкообразности  - деформация длинных валов при обработке без люнетов.

 

Определение деформаций заготовки под влиянием зажимных сил.

 

                 а                                              б                                               в

 

Силы зажима заготовок в приспособлениях, так же как и силы резания, вызывают упругие деформации заготовок, порождающие погрешности формы обработанных деталей. Так, при закреплении в трехкулачковом патроне тонкостенное кольцо деформируется, принимая форму, показанную на рисунке а. После обточки обработанная поверхность сохраняет правильную форму до разжима заготовки б. После извлечения заготовки из патрона форма внутренней поверхности кольца упруго восстанавливается,  а обработанная поверхность искажается в.

Внутренний диаметр: Dв=61.4 мм

Наружный диаметр: Dн=63.6 мм

Длина втулки: b=17.5 мм

Коэффициент, учитывающий передаточное отношение и КПД патрона:

a=33.3

Сила на рукоятке ключа: Рз=100 Н

Отношение наружного диаметра втулки к внутреннему:

 

Коэффициент трения: f=0.1

Коэффициент запаса: k=2

Сила зажима: Н

Сила резания: Н

Для случая закрепления тонкостенного кольца в трехкулачковом патроне  погрешность геометрической формы обработанной поверхности определяется разностью наибольшего и наименьшего радиусов из выражения: мм

Погрешность геометрической формы обрабатываемой заготовки, связанная с её упругой деформацией при закреплении в кулачковых патронах, зависит от числа кулачков. При увеличении числа зажимных кулачков погрешность геометрической формы втулки заметно уменьшается. При форме кулачков, соответствующей форме заготовки, и наиболее полном прилегании зажимных поверхностей кулачков к поверхности заготовки погрешность геометрической формы втулки также снижается.

Под жесткостью упругой системы понимают её способность оказывать сопротивление действию сил, стремящихся её деформировать. Большая жесткость системы является одним из основных условий достижения точности при обработке. При отсутствии достаточной жесткости под действием сил резания и других сил система деформируется, что приводит к искажению формы детали и получению неправильных её размеров. С жесткостью системы связано и явление вибрации. Системы, обладающие большой жесткостью, могут работать с более высокими режимами резания без появления вибраций, что обеспечивает их большую производительность.

Жесткость станков повышается усовершенствованием их конструкции или применением дополнительных устройств, а также повышением качества сборки. Большая жесткость детали в процессе обработки достигается рациональным положением опор при установке детали на станке, а также - при необходимости - применение дополнительных опор, например люнетов.