CC BY
86
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012
БОБРОВ Сергей Петрович, первый заместитель генерального директора научно-производственного предприятия « Прогресс».
КОРЧАГИН Анатолий Борисович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности» Омского государственного технического университета.
КОМАРОВ Юрий Петрович, главный конструктор по спецтематике научно-производственного предприятия « Прогресс».
Адрес для переписки [email protected]
Статья поступила в редакцию 06.12.2011 г.
© Г. С. Аверьянов, В. Н. Бельков, С. П. Бобров,
А. Б. Корчагин, Ю. П. Комаров
УДК 621.9 Р. Л. АРТЮХ
А. В. ДЕЙЛОВА А. П. МОРГУНОВ
Омский государственный технический университет
ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТИ УСТАНОВКИ ЗАГОТОВКИ В ЦЕНТРАХ НА ТОЧНОСТЬ
ВЫПОЛНЯЕМЫХ РАЗМЕРОВ__________________________
В статье рассмотрено влияние геометрической точности станка, а именно влияние точности положения центров относительно друг друга, точности геометрической формы конусных поверхностей центров на получаемую в результате обработки форму деталей. Представлена ЭР модель обработки заготовки в центрах, позволяющая увидеть контактные участки поверхности центровых отверстий и центров, визуализировать процесс возникновения погрешностей как линейных, так и диаметральных отклонений формы.
Ключевые слова: погрешность установки, эксцентриситет, несоосность центров станка, ЭР модель, отклонение формы, центровые отверстия.
Технологическая подготовка производства, а именно, проектирование технологических процессов, в том числе и расчет размеров, занимает значительную долю времени при изготовлении деталей. При оценке влияния погрешностей, возникающих в процессе обработки, доминирующей погрешностью зачастую является погрешность установки, которая включает в себя погрешность базирования Е6, погрешность закрепления Ез и погрешность приспособления Е : Е =Еб + Е+Е .
пр уст б з пр
При обработке поверхностей вращения на токарных и круглошлифовальных станках эксцентриситеты появляются, как правило, при смене технологических баз (1). При обработке в центрах, либо при обработке без смены технологических баз погрешность установки исключается из расчета суммарной погрешности (2).
Да = Ду + Еуст + Дн + Ди + ДТ + ДЕф, (1)
Да = Ду + Дн + Ди + ДТ + ДЕф. (2)
В то же время результаты исследований точности обработки поверхностей вращения в центрах свидетельствуют о существенном влиянии точности положения оси центров на появление отклонений формы обрабатываемых поверхностей как цельных, так и прерывистых. Очевидным является факт несовпадения оси центров и оси заготовки, который возникает в результате перекоса осей центров станка и осей центровых отверстий заготовки, в результате
износа центровых отверстий и конических поверхностей центров. В этом случае, если оси центровых отверстий заготовки не совпадают, то контакт между поверхностью центрового отверстия и центра происходит, как правило, по двум точкам.
Из-за несоосности центров станка погрешность взаимного положения центровых отверстий и центров также увеличивается. Кроме того, угол конуса центра станка имеет допуск ±30', а угол конуса центрового отверстия от +30' до —1° (в соответствии с ГОСТ) [1].
Наличие погрешности технологических баз при установке заготовки на центра станка оси центров и ось вращения заготовки не совпадают. Незначительное изменение положения заготовки на центрах изменяет взаимное положение оси заготовки и осей центров. В качестве параметров, определяющих данные положения, можно рассматривать углы Ду, ДР и Ду (рис. 1).
Как видно из рис. 2, перекосы центровых гнезд и центров вызывают появление дополнительных погрешностей линейных размеров. Несоосность переднего и заднего центров, например, изменение положения заготовки на величину е, появляющуюся в результате смещения заднего центра, в конечном счете, приведет к изменению радиальной составляющей силы резания Ру, так как изменяется толщина срезаемого слоя при точении или шлифовании.
Упругие деформации, возникающие под влиянием сил резания, в данном случае от радиальной составляющей Ру, изменяют положение исходной поверх-
Рис. 1. Схема базирования заготовки на центрах станка с перекосом и отклонением от соосности:
I — центр неподвижный; II — общая ось; III — центр подвижный Ду — угол между конусными поверхностями;
Ду — угол между общей осью и осью соответствующего центра станка;
Др — угол между общей осью и осью рассматриваемого центрового отверстия
Рис. 2. Определение общей оси детали (а) и центров (б):
О, и О2 — точки, через которые проходит прямая, являющаяся общей осью центров станка; Ду — угол между общей осью и осью соответствующего центра станка;
1, и 12 — длина рабочих участков центров станка
ности, что влечет за собой наследование погрешности формы на обрабатываемую поверхность. В результате действия сил резания происходит упругое перемещение шпинделя, переднего и заднего центров станка. Соотношение упругих перемещений центров и положения лезвия инструмента приведет к изменению положения обрабатываемой поверхности, т.е. к отклонению ее формы. Как видно из рис. 3, угол смещения оси центров а является источником появления отклонения формы обрабатываемой поверхности Дф [2].
Дф = 1да-1х, (3)
Рассматриваемая схема позволяет визуализировать процесс возникновения погрешностей как линейных, так и диаметральных отклонений формы. Задавая значение угла а, длину заготовки 1х, непер-пендикулярность торцев оси заготовки, величину прецессии оси вращения заготовки в процессе обработки и другие параметры, влияющие на точность обработки, представляется возможным вычислить отклонение формы на выполняемом переходе.
Одним из существенных источников появления погрешностей являются температурные деформации,
возникающие в результате воздействия внутренних и внешних источников тепла. К внутренним источникам относится выделение тепла при контактном взаимодействии режущего инструмента и обрабатываемой заготовки. Тепловые деформации также приводят к изменению положения центров, что, в конечном счете, приводит к образованию погрешностей формы в продольном и поперечном сечении заготовки.
Кроме ранее рассматриваемых источников образования погрешности формы, еще одним является непараллельность торцев и неперпендикулярность их оси вращения заготовки. Когда торцовое биение рассматривается в сочетании с перекосом оси центров, форма наружной поверхности будет иметь различные виды некруглости (эллипсность, овальность и пр.)
Таким образом, наличие отклонений формы, появляющихся в результате обработки поверхностей вращения, объясняется действием как отдельных источников, так и совместным их действием:
— несоосностью центров станка;
— непараллельностью торцев заготовки;
— неперпендикулярностью торцев оси вращения заготовки;
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012
Рис. 3. Влияние глубины резания на изменение радиальной составляющей Ру при точении: а) 3D модель «Обработка заготовки в центрах» (изометрия) б) изменение положения оси центров а — угол смещения оси центров;
^ — длина заготовки;
Pу — радиальная составляющая силы резания;
А и B — контактные участки поверхности;
D и d — наибольший и наименьший диаметры, получаемые при обработке
б
— изменениям радиальной составляющей силы резания Ру вследствие наличия погрешности формы исходной заготовки;
— изменением положения центров в результате тепловых воздействий.
Библиографический список
1. Ломова, О. С. Точность обработки деталей на круглошлифовальных станках : монография / О. С. Ломова, С. М. Ломов, А. П. Моргунов. — М. : Издательский центр «Технология машиностроения», 2011. — 176 с.
2. Драчев, О. И. Экспериментальные исследования стабилизации оси маложесткой детали при использовании само-центрирующих люнетов / О. И. Драчев, Г. В. Тараненко, В. А. Та-
раненко // Технологии и техника автоматизации 2008 : сб. трудов МНТК, посвященной 75-летию ГИУА. — Ереван : ГИУА, 2008. - С. 56-59.
АРТЮХ Роман Леонидович, старший преподаватель кафедры «Технология машиностроения». ДЕЙЛОВА Александра Витальевна, аспирантка кафедры «Технология машиностроения».
МОРГУНОВ Анатолий Павлович, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Технология машиностроения».
Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
Статья поступила в редакцию 27.12.2011 г.
© Р. Л. Артюх, А. В. Дейлова, А. П. Моргунов
