В.П.Приходько, канд.техн.наук
НТУ України "Київський політехнічний інститут", м. Київ
Використання уніфікованої методології розрахунку складових похибки установки заготовок

Підвищення точності оброблення деталей на металорізальних верстатах, у тому числі з ЧПУ, є важливою проблемою, вирішення якої залежить від стану функціонування технологічної оброблювальної системи. Використання сучасних верстатів з ЧПУ дозволяє зменшити величину похибок розмірів, викликаних пружними та температурними деформаціями, настроюванням інструменту та іншими, що визначаються конструкцією та станом верстата.

У зв’язку з підвищенням точності оброблення, що забезпечується сучасними верстатами з ЧПУ та проявляється у зменшенні сумарної похибки оброблення, зростає вага похибки установки заготовок в загальній похибці оброблення, і в багатьох випадках зазначена похибка є фактором, що обмежує можливу точність оброблення, тому пошук шляхів зменшення похибок установки заготовок є актуальною проблемою.

Враховуючи те, що похибка установки заготовки (ɛ_уст) є величиною, що включає три складові – похибку базування (ɛ_б), похибку пристрою (ɛ_пр) і похибку закріплення (ɛ_з), важливо мати методологію розрахунку всіх складових та подальшого їх зменшення для одержання найменшої похибки установки заготовки (ɛ_уст).

У роботі [1] запропонована уніфікована методологія розрахунку складових похибки уставновки (ɛ_б, ɛ_пр, ɛ_уст) та власне похибки установки, що базується на використанні теорії розмірних ланцюгів.

Використання уніфікованої методології ґрунтується на тому, що кожна із складових похибки установки, а також власне похибка установки кількісно може бути оцінена величиною поля розсіювання вимірювальної бази одержуваного розміру.

Покажемо особливості використання уніфікованої методології на прикладах оброблення деталей установлених в різних пристроях.

Рис. 1.Схема установки заготовок та розмірні ланцюги для розрахунку складових похибок установки заготовок

Задано 2 варіанти розміру (А1,А2), що визначає положення оброблюваної площини. Покажемо структуру похибок установки та їх розрахунок для кожного з розмірів .

Для розміру А1, вимірювальна база (ВБ) суміщена з технологічною(ТБ), отже можна вважати, що ɛ_бА1=0. У той же час, внаслідок використання на одній операції декількох верстатних пристроїв, при обробленні партії заготовок буде мати місце коливання положення ТБ, а отже і ВБ внаслідок розсіювання, в межах допусків, розмірів (Н1,Н2) деталей верстатного пристрою (рис.1).

Величина розсіювання положення ВБ і буде визначати у даному випадку величину похибки пристрою (ɛ_пр), яка розраховується як величина поля розсіювання замикаючої ланки (X1) розмірного ланцюга (рис.1)

Отже для розміру А1 ɛ_устА1=ɛ_прА1=ωХ1

Для розміру А2 структура похибки установки буде ɛ_устА2= ɛ_бА2+ ɛ_прА2, вона буде визначатись розсіюванням положення ВБ розміру А2, яке можна визначити на основі РЛ:

або через допуски розмірів [ТХ2]=ТМ+ТН1+ТН2. Очевидно, що складова ωМ=ɛ_бА2 є похибкою базування і визначає коливання (розсіювання) положення ВБ_А2, внаслідок розсіювання розміру заготовки М, що зв’язує технологічну (ТБ_А2 ) і вимірювальну (ВБ_А2) бази.

Сума двох інших величин полів розсіювання буде похибкою верстатного пристрою аналогічною похибці розміру А1.

Вона буде визначатись на основі РЛ:

Розрахуємо похибку базування для розміру А (рис.2), при фрезуванні лиски на втулці, що встановлена на пальці з зазором, який вибирається в одну сторону. Обробка всіх заготовок виконується в одному верстатному пристрої. У цьому випадку є декілька ліній, що будуть займати стале положення при обробці партії заготовок. Зокрема, це вісь пальця, твірні циліндричної поверхні пальця М і К. В якості розрахункової бази (РБ_А) використаємо твірну К по якій буде здійснюватись контакт заготовки і пальця. Вибір такої РБ дає можливість сформувати найкоротший РЛ.

Рис.2. Схема установки заготовки та розмірні ланцюги для розрахунку похибок базування, пристрою та установки заготовок на пальці

Розрахунковий розмірний ланцюг:

Де R₀ – величина радіусу отвору деталі;

R_д – величина радіусу зовнішньої поверхні деталі;

Е = 0+-е – величина ексцентриситету.

Rп – величина радіусу пальця.

Величина поля розсіювання замикаючої ланки Х , тобто розміру, що зв’язує технологічну (розрахункову) і вимірювальну бази, буде характеризувати величину поля розсіювання вимірювальної бази розміру А і представлятиме собою похибку базування (): . Отже похибка базування розміру А буде:

або

Для випадку, коли використовується декілька пристроїв положення ТБ не буде сталим, отже буде мати місце розсіювання ТБ, величина якого і є похибкою верстатного пристрою. У такому випадку , або з відповідних розмірних ланцюгів одержимо: ;

Аналогічний результат можна одержати на основі розмірного ланцюга із замикаючою ланкою Х2, що визначатиме сумарне розсіювання ВБ:

Висновоки: 1. Приведені розрахунки свідчать про те, що використання уніфікованої методології , яка базується на використанні теорії розмірних ланцюгів, дозволяє виконати розрахунок похибок базування, верстатних пристроїв, а також похибок установки заготовок при обробці партії заготовок.

2.Застосування такої методології дозволяє формалізувати процедуру розрахунку похибок, а при необхідності, врахувати імовірнісний характер розмірних зв’язків при розрахунках величин похибок ε_{б ,}ε_ПР, ε_УСТ. та є основою для автоматизації таких розрахунків.

Література: 1. В.П.Приходько. Розрахунок похибок базування з використанням розмірних ланцюгів. Зб.:”Вестник Национального технического университета Украины ”Киевский политехнический институт”. Машиностроение.№44,2003,с.199-206.