Основы технологии машиностроения (стр. 5 )

Рис.5. Эскиз детали

Рис.6. Схема наладки

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с эскизом детали (рис.5), схемой наладки (рис.6).

2. Взять текущую выборку, состоящую из деталей, изготовленных при одинаковых условиях обработки, объёмом 50 штук.

3. Произвести измерение действительных размеров. Результаты измерений свести в таблицу, аналогичную табл.1.

4. действительные размеры разбить на ряд интервалов. Подсчитать абсолютные и относительные частоты. Результаты свести в таблицу.

5. Подсчитать среднее арифметическое значение и среднее квадратичное отклонение .

6. Поверить наличие грубых погрешностей.

7. Построить графики распределения частот (гистограмму и полигон).

8. На графике распределения в том же масштабе построить теоретическую кривую нормального распределения.

9. Проверить гипотезу о законе распределения.

10. Проанализировать точность технологического процесса (определить погрешность настройки, вероятность получения годных деталей, исправимого и неисправимого брака).

11. Определить настроечный размер.

12. Сделать заключение о характере действующих погрешностей, какие следует провести мероприятия для улучшения их.

13. Составить отчёт по работе и защитить его.

Содержание отчёта

1. Титульный лист.

2. Эскиз детали и наладки станка.

3. Таблицы измеренных размеров, формул и расчётные (вспомогательные).

4. Графики практической и теоретической кривых распределения.

5. Данные проверки гипотезы нормальности распределения анализа точности технологического размера.

6. Заключение.

Контрольные вопросы

1. Классификация погрешностей, возникающих при механической обработке.

2. Влияние погрешностей на точность механической обработки.

3. В чём различие между генеральной совокупностью и выборкой?

4. Закон нормального распределения (основные характеристики).

5. Как построить практические графики распределения (гистограмму, полигон) и теоретическую кривую?

6. По каким критериям может осуществляться проверка гипотезы о законе распределения случайной величины?

7. Какие показатели характеризуют случайные и постоянные систематические погрешности?

8. Как определить вероятность получения годных и бракованных деталей?

9. Что такое настроечный размер и как его определить?

Лабораторная работа №2

Определение жесткости системы спид и ее влияния на точность при токарной обработке

Цель работы: овладеть практикой определения жесткости технологической системы: станок - приспособление - инструмент - деталь (СПИД) и использование ее в технологических расчетах.

Содержание работы: экспериментальное определение величины упругих деформаций системы СПИД при обработке ступенчатой заготовки на токарном стаже с заданными режимами. Расчет жесткости СПИД по данным эксперимента. Определение величины уточнения и коэффициента уменьшения погрешности аналитическим путем. Расчет ожидаемого поля рассеивания размеров вследствие ограниченной жесткости системы.

Методические указания

Технологическая система станок - приспособление - инструмент - деталь (СПИД) не является абсолютно жесткой и деформируется под воздействием усилий резания. Жесткостью упругой системы СПИД называют отношение составляющей усилия резания, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к величине смещения лезвия инструмента относительно детали, отсчитываемого в том же направлении.

(1)

Иногда в расчете пользуются другой величиной - податливостью системы СПИД, обратной величине жесткости:

Для технологической системы СПИД общее увеличение диаметра обрабатываемой заготовки по сравнению с его теоретическим значением, установленным при настройке станка, равно суммарному отжатию системы:

Существует два метода определения жесткости: статический, динамический (производственный). В первом случав систему или отдельные узлы нагружает в неподвижном состоянии и измеряют точными приборами перемещение в направлении приложенной силы. По известным силе и перемещению определяют жесткость системы или узла. Существенный недостаток этого метода - большое отличие условий, при которых определяется жесткость, от условий обработки. Производственный метод позволяет определить жесткость системы СПИД непосредственно при обработке заготовки и прогнозировать получаемую точность размеров. Рассмотрим подробнее этот метод.

При определении жесткости технологической системы динамическим методом на станок устанавливают заготовку специальной формы, например ступенчатый валик (рис.1). Если при этом валик и резец повышенной жесткости, то упругие деформации будут в основном обусловлены нежесткостыо станка, в этой случае с достаточной достоверностью можно принять и .

Рис.1. Схема обтачивания ступенчатой заготовки

При первоначальной настройке станка резец устанавливается на диаметр . Однако при обработке ступени резец под воздействием радиальной составляющей силы резаная будет отжат от детали на величину и деталь будет обработана в размер . При дальнейшей обработке ступени в результате увеличения глубины резания возрастают составляющая сила резания до значения и упругая деформация СПИД до величины , при этом деталь будет обработана в размер .

Тогда, согласно выражению (1) жесткость СПИД может быть определена как

(2)

Радиальная составляющая силы резания рассчитывается по формуле

Изменение радиальной составляющей силы резания при переходе со ступени , на ступень составит

С погрешностью около 10 % можно принять для случая наружного точения конструкционной стали твердосплавным резцом коэффициент . Тогда

(3)

В соответствии с рис.1. можно написать следующие соотношения:

(4)

(5)

Подстановка выражений (3), (4), (5) в выражение (2) даёт формулу для определения жесткости СПИД:

(6)

Располагая такой формулой, измерив диаметры ступенчатой заготовки до и после обработки, можно рассчитать значение жесткости СПИД. При высокой жесткости станков единицу в скобках уравнения (6) можно не учитывать (с погрешностью не более 10 %) и вести расчет по формуле

(7)

Таким образом, точение ступенчатой заготовки позволяет обнаружить и измерить величину упругих деформаций и рассчитать по ним жесткость системы СПИД.

Ограниченная жесткость технологической системы СПИД способствует образованию упругих деформаций системы под действием сил резания. Наличие этой деформации приводит к возникновению систематических погрешностей, снижающих точность как размеров, так и геометрических форм обрабатываемых поверхностей.

Например, при обработке на настроенных станках инструмент устанавливается на заданный размер (рис.2).

Поступающие на обработку заготовки имеют различные размеры в пределах допуска , вследствие чего они будут обрабатываться с различной глубиной резания. Так как удержать инструмент в заранее установленном относительно детали положении из-за нежесткости системы СПИД невозможно, колебание глубины резания и, как следствие, сил резания приведет к рассеиванию размеров обработанных деталей.

Аналогично происходит копирование погрешностей формы заготовки на геометрическую форму детали (рис.3),

Рис.2. Схема образования поля рассеивания размеров деталей в результате