В.П.Приходько, канд.техн.наук
НТУ України "Київський політехнічний інститут", м. Київ
Формалізований підхід до виявлення складових похибок установки заготовок

Автоматизація процедур розмірного моделювання і аналізу ТП і зокрема, виявлення та розрахунку похибок установки заготовок та її складових – похибок базування (ɛ_б) верстатного пристрою (ɛ_пр) та закріплення (ɛ_з) вимагає їх формалізації, як основи розроблення відповідних програм.

З урахуванням того, що в даний час існують різні методології визначення похибок, які в основному базуються на якісних оцінках та підходах, важливим завданням є формулювання чітких критеріїв класифікації та диференціації похибок установки, базування, верстатних пристроїв та закріплення, придатних для формалізації процедур їх виявлення та розрахунку.

Використання теорії розмірних ланцюгів для розрахунку похибок установки заготовок та її складових [1] забезпечує єдину основу та можливість формалізації і автоматизації розрахунків. Для проведення таких розрахунків необхідна чітка диференціація всіх складових похибки установки (похибки базування, закріплення та верстатного пристрою).

У той же час, з урахуванням того, що в даний час існують різні методології визначення похибок, які в основному базуються на якісних оцінках та підходах, важливим завданням є формулювання чітких критеріїв класифікації та диференціації похибок установки, базування, верстатних пристроїв та закріплення. Основою виявлення та диференціації похибок пропонується використовувати механізм їх формування та впливу на зміну положення вимірювальної бази одержуваного розміру.

Похибка установки заготовки, а також кожна з її складових(ɛ_б, ɛ_пр, ɛ_з), при обробленні партії заготовок проявляється через розсіювання положення вимірювальної бази одержуваного розміру.

Величина поля розсіювання положення вимірювальної бази одержуваного розміру буде кількісною оцінкою похибки установки чи її складових.

Таким чином, вплив похибки установки заготовки або кожної із її складових на точність виконуваного розміру буде визначатись відповідною величиною поля розсіювання вимірювальної бази одержуваного розміру.

При цьому причини появи та механізми впливу на величини поля розсіювання вимірювальної бази для похибок базування, закріплення та пристрою будуть різними. Знання причин виникнення, та механізмів їх впливу є необхідною умовою для обґрунтованого визначення шляхів їх усунення чи зменшення.

Причиною виникнення похибок базування є несуміщення вимірювальної та технологічної баз, в результаті чого виникають розмірні зв’язки, що можуть бути представлені рівняннями відповідних РЛ. Похибки базування відповідних розмірів чисельно будуть дорівнювати допускам (полям розсіювання) розмірів, що зв’язують вимірювальну та технологічні бази, які будуть замикаючими ланками дволанкових чи багатоланкових РЛ. Розмірні зв’язки між технологічною і вимірювальною базами, а отже і наявність та величини похибок базування будуть визначатись вибором технологічних баз технологом на стадії розроблення технологічного процесу (ТП) оброблення деталей.

Похибки верстатного пристрою та закріплення будуть проявлятись через розсіювання положення технологічних баз (ТБ), що у свою чергу буде приводити до відповідних зміщень усіх поверхонь деталі – твердого тіла, у тому числі вимірювальних баз (ВБ) у відповідному координатному напрямку. Тобто і у випадку наявності похибок закріплення та верстатного пристрою буде мати місце розсіювання положення ВБ аналогічне розсіюванню ТБ.

Слід відзначити, що характерною особливістю впливу похибок верстатного пристрою (ɛ_пр) та закріплення (ɛ_з) на величину розсіювання положення ВБ, буде однакове їх значення для всіх розмірів відповідного координатного напряму, одержуваних на даному установі.

У той же час, похибки базування для розмірів, що одержувались на даному установі будуть визначатись своїми розмірними зв’язками і можуть мати різні величини.

Таким чином, свідченням наявності похибок верстатного пристрою і закріплення буде розсіювання положення технологічної бази у напрямку виконуваного розміру, при обробленні партії заготовок.

Поява похибок базування та їх величина не залежить від сталості чи розсіювання положення ТБ і визначатиметься лише розмірним зв’язком між ТБ і ВБ.

Загальний вплив всіх елементарних похибок (ɛ_б, ɛ_пр, ɛ_з) буде визначатись величиною розсіювання ВБ одержуваного розміру, яка буде дорівнювати похибці установки ɛ_у.

У зв’язку з цим при аналітичному чи експериментальному визначенні величини розсіювання положення ВБ результатом буде знаходження похибки установки заготовки (ɛ_у).

У випадку незмінного (сталого) положення ТБ при обробленні партії заготовок ɛ_з= ɛ_пр≈0, а отже на практиці можна вважати, що ɛ_у= ɛ_б.

Причини появи похибок верстатних пристроїв можна розділити на 2 типи. Перший тип - похибки пристрою, що виникають внаслідок певних конструктивних особливостей пристрою (призма) або точності його функціонування та мірі забезпечення сталості ТБ, наприклад точність центрування в патроні, в самоцентруючих лещатах. Такі похибки, наприклад, зміщення осі поверхні – технологічної бази, її розсіювання будуть мати місце при використанні навіть одного пристрою.

Є другий тип похибок пристрою, пов’язаний із виникненням розмірних зв’язків між установчими елементами різних пристроїв і столом верстата, які будуть визначатись розмірними ланцюгами, що включатимуть розміри елементів пристрою. При використанні на одному верстаті декількох номінально однакових пристроїв, розміри їх конструктивних елементів будуть відрізнятись, знаходячись в межах відповідних допусків, внаслідок цього допуск (величина поля розсіювання) замикаючої ланки, що зв’язуватиме сталу поверхню стола верстата з поверхнею установчих елементів, що контактуватимуть з ТБ, буде визначатись сумою допусків відповідних складових ланок (розмірів елементів пристрою) та дорівнюватиме похибці верстатного пристрою 2 типу.

Таким чином, загальна похибка верстатного пристрою може бути в загальному вигляді представлена двома складовими: . При використанні на операції тільки одного пристрою та наявності похибки пристрою 1 типу .

Висновок. Визначені механізми формування похибок установки, базування, верстатних пристроїв і закріплення та критерії їх класифікації дають можливість формалізувати процедури розрахунку похибок та знайти найбільш ефективні шляхи їх зменшення, а у підсумку - досягти меншої величини похибки установки, у порівнянні із безпосереднім впливом на неї.

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.