книги из ГПНТБ / Степанян А.Г. Изготовление малогабаритных корпусных деталей

На рис. 31, а показана схема обработки номинально соосных отверстий корпуса на агрегатно-расточном станке, когда погреш­ ность установки характеризуется углом поворота детали Ді|)г в го­ ризонтальной плоскости.

’/с

ч

Рис. 31. Образование неравномерности припуска из-за по­ грешности установки

У входа отверстия неравномерность припуска определяется из выражения

ось Обрабатываемого отверстия должна проходить через точку О. Из условия симметрии следует, что ось второго отверстия также должна проходить через эту точку, т. е. обрабатываемые отвер­ стия соосны.

Если представить, что погрешность установки представляет­ ся углом поворота Дтр вокруг точки А (рис. 31,6), аналогично предыдущему, для левого отверстия имеем

В начале правого отверстия припуск распределен равномер­ но, но у выхода имеется неравномерность,

Из полученных выражений видно, что вследствие линейной характеристики изменения неравномерности припуска оси обоих

114

отверстий должны проходить через точку А, т. е. погрешность установки не вызывает несоосности обрабатываемых отверстий.

При обработке двух отверстий корпуса с номинально взаим­ но перпендикулярными осями (схемы 9—11, табл. 9), если по­ грешность установки определяется углом поворота заготовки относительно центра геометрической симметрии (точка номи­ нального пересечения) осей, непересечение отсутствует, так как оси обрабатываемых отверстий должны проходить через одну и ту же точку.

Если погрешность установки выражается углом поворота за­ готовки в вертикальной плоскости относительно граней торцовых поверхностей корпуса, то она вызывает непересечение осей двух отверстий.

Величина отжима шпинделя (максимальная для данного корпуса) в начале левого отверстия (рис. 31,6) определится

Как было указано, ось обрабатываемого отверстия должна проходить через точку А, следовательно, она составляет с на­ правлением подачи угол

бу

Обозначая СР -Sm = К\, получим бу

При обработке двух отверстий с взаимно перпендикулярными осями величина непересечений определится (см. схему 10, табл. 9J из выражений

Д 1 = KJiДФЛЧ

(79)

Д3= K J a Дфу.

При обработке торцовой поверхности отверстия корпуса в один установ, погрешность установки, выраженная в углах пово­ рота заготовки, вызывает отклонение оси растачиваемого отвер­ стия на величину Ді|/, неравномерность припуска торцовой по­ верхности снимается в начале прохода, а в конце — резец сни­ мает равный припуск по всей поверхности.

Если при обработке выдерживается взаимное расположение обрабатываемой поверхности относительно базовой поверхности корпуса, то погрешность установки вызывает отклонение обраба­ тываемой поверхности, равное погрешности Дф. В табл. 9 указа­ ны эти отклонения для схем обработки на агрегатно-расточном станке.

Для рассмотренных схем погрешность установки, выражен­ ная в углах поворота корпуса в рассматриваемой плоскости, вы-

зывает: а) непараллельность общей оси обрабатываемых отвер­ стий относительно базовой поверхности корпуса (схема 1—2); б) непараллельиость обрабатываемой торцовой поверхности от­ носительно базовой поверхности корпуса (схемы 10, 11, 12, 13); в) неперпендикулярность оси обрабатываемого отверстия относи­ тельно базовой поверхности корпуса (схемы 14, 15); г) непарал­ лельность обрабатываемого отверстия относительно базовой по­ верхности корпуса (схемы 16 и 17), равная величине погрешно­ сти Дф.

Неравномерность податливости шпинделей (ДІ17Ш) силовых

головок агрегатно-расточных станков оказывает двоякое влияние на точность взаимного расположения обрабатываемых поверхно­ стей. В первом случае при обработке одним шпинделем погреш­ ность возникает вследствие неравномерности жесткости шпинде­ ля при его вращении. Погрешности этой группы аналогичны по­ грешностям, возникающим от неравномерности жесткости шпин­ дельной бабки при обработке деталей на координатно-расточном станке. Во втором случае погрешность взаимного расположения поверхностей возникает в результате неравнозначности жестко­ сти двух или более силовых головок по величине и направлению.

Подробный расчет погрешностей от неравномерности жест­ кости силовых головок для конкретных схем при обработке де­ талей на агрегатно-расточных станках приведен в табл. 9.

Столы агрегатно-расточных станков имеют более высокую жесткость, чем силовые головки, и погрешности от неравномер­ ности их жесткости сравнительно малы. С другой стороны, не­ равномерность жесткости стола агрегатно-расточного станка вы­ зывает погрешность взаимного расположения поверхностей толь­ ко при отдельных схемах обработки. В табл. 9 влияние этой не­ точности условно упущено.

Из рассмотренных в табл. 9 типовых схем только в некоторых появляется погрешность от неравномерности жесткости стола. В схеме 3 и 4 неравномерность податливости стола в радиаль­ ном направлении (ДИ7С) вызывает несоосность (эксцентриситет) обрабатываемых отверстий величиной

При обработке по схеме 14 неравномерность жесткости стола в радиальном направлении вызывает погрешности неперпенди­ кулярности общих осей

Погрешности установки заготовки и износ режущего инстру­ мента вызывают отклонения взаимного расположения поверх­

116

ностей аналогично рассмотренным выше для случаев обработки на координатно-расточном станке. Погрешности установки вызы­ вают значительные отклонения только в случае определения рас­ положения обрабатываемой поверхности относительно базовой поверхности корпуса. При обработке двух поверхностей корпуса за один установ погрешности установки вызывают незначитель­ ные отклонения расположения поверхностей при обработке на агрегатно-расточном станке.

Проведенный анализ показывает, что точность взаимного рас­ положения обрабатываемых поверхностей корпуса на агрегатно­ расточном станке будет выше точности корпуса, обработанного на координатно-расточном станке, если неточности соответствую­ щих геометрических параметров двух станков соизмеримы. Это объясняется наличием меньшего количества первичных погреш­ ностей при обработке на агрегатно-расточном станке.

Порядок проведенного анализа и расчета точности взаимного расположения поверхностей при работе на агрегатно-расточном станке можно распространить и на алмазно-расточные станки. Последние отличаются от агрегатно-расточных станков более вы­ сокой точностью геометрических параметров и жесткостью от­ дельных узлов, в особенности шпиндельных.

АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ

Схемы обработки корпусных деталей на станках токарной группы принципиально отличаются от рассмотренных выше схем, так как в этом случае главное движение сообщается обрабаты­ ваемой детали. Последнее обстоятельство несколько затрудняет обработку корпусов с пространственным расположением осей об­ рабатываемых поверхностей. Сложность обработки таких корпу­ сов на токарных станках заключается не только в сложности их закрепления, но и в трудности создания сбалансированной си­ стемы (заготовка—приспособление), что очень важно при обра­ ботке на прецизионных станках. С другой стороны, за одну уста­ новку детали можно обработать только поверхности, располо­ женные соосно с осью вращения станка. Для обработки других поверхностей требуется переустановка детали, что вносит значи­ тельные погрешности взаимного расположения поверхностей. В то же время обработка основных посадочных поверхностей корпусных деталей типа тел вращения на станках токарной груп­ пы является одним из наиболее распространенных типовых схем обработки. Обработка посадочных поверхностей при вращении детали обеспечивает высокую точность соосности посадочных поверхностей, обрабатываемых за одну установку. Однако об­ работка соосных отверстий малогабаритных корпусных деталей за одну установку в ряде случаев затруднена из-за небольших значений диаметров отверстий.

117

Расчет точности взаимного расположения поверхностей при обработке корпусных деталей на токарном стайке отличается от расчетов, приведенных для корпусов, обрабатываемых на коор­ динатно-расточных и агрегатно-расточных станках.

Неточности геометрических параметров не имеют значитель­ ного влияния на точность взаимного расположения обрабатывае­ мых поверхностен. Поэтому расчет точности обработки при не­ посредственном закреплении детали в шпиндель стайка сравни­ тельно прост. Если деталь устанавливается в специальном при­ способлении, то точность взаимного расположения поверхностей во многом зависит от точности геометрических параметров само­ го приспособления, так как с помощью приспособления опреде­ ляется положение оси вращения детали, которая и является осью обработки.

Точность прецизионных токарных станков регламентируется ГОСТом 1969—63.

Ниже рассматриваются несколько самых распространенных схем токарной обработки корпусных деталей.

1. Установка заготовки в трехкулачковом самоцентрирующем патроне. За один установ производится растачивание посадочно­ го отверстия, обтачивание наружной посадочной поверхности и подрезка их торцов (рис. 32, а ).

При обработке прецизионных деталей применяются незака­ ленные кулачки, которые растачиваются на месте, т. е. радиаль­ ное биение посадочных поверхностей кулачков доводится до ми­ нимума.

Такой схемой обработки можно обеспечить следующие 'пара­ метры взаимного расположения поверхностей: а) соосность об­ рабатываемых наружных и внутренних посадочных поверхно­ стей; б) соосность обрабатываемых (наружных и внутренних) и установочной поверхностей; в) перпендикулярность обрабаты­ ваемых торцовых поверхностей относительно осей установочной и обрабатываемой поверхностей.

2. Установка заготовки в трехкулачковом самоцентрирующем

установочная база остается неизменной — в обоих случаях об­ работанная деталь устанавливается по одной и топ же наруж­ ной поверхности;

2) обработка ведется за одну установку; инструмент для рас­ тачивания отверстия, расположенного слева, подводится через

первое отверстие.

Такая схема обработки может обеспечить: а) соосность рас­ тачиваемых отверстий; б) перпендикулярность торцовых поверх­ ностей к осям отверстий или к общей оси; в) параллельность тор­ цовых поверхностей.

118

3. Установка обрабатываемой детали в зажимном приспособ­ лении базовой плоской поверхности перпендикулярна оси враще­ ния шпинделя. За один установ обрабатываются внутренняя и наружная посадочные и их торцовые поверхности (рис. 32, в).

лярность обрабатываемых торцовых поверхностей оси отверстия пли оси наружной посадочной поверхности; г) параллельность обрабатываемых торцовых поверхностей базовой поверхности.

4. Установка обрабатываемой детали в специальном приспо­ соблении, базируя по обработанной поверхности на неподвижный палец без зазора или на разжимную оправку (рис. 32 г). За один установ обрабатываются наружные, внутренние цилиндрические поверхности и их торцы. При этом обеспечивается: а) соосность обрабатываемых наружных и внутренних цилиндрических по­ верхностей; б) соосность обрабатываемого отверстия и базового; в) перпендикулярность обрабатываемых торцовых поверхностей осей обрабатываемых цилиндрических поверхностей.

5. Установка обрабатываемой детали в специальном приспо­ соблении базовой плоской поверхности параллельно оси шпинде­ ля (см. рис. 7,6).

При такой установке также возможны два варианта обработ­ ки: 1) обработка за один установ — растачиваются отверстия и их правые торцовые поверхности в данном положении; 2) обра­ ботка за два установа — в поперечном направлении заготовка устанавливается по одним и тем же базовым поверхностям.

1'19

Такими схемами обработки можно обеспечить: а) соосность растачиваемых отверстий; б) перпендикулярность торцовых по­ верхностей осям отверстий; в) параллельность осей отверстий или общей оси к базовой поверхности.

6. Установка обрабатываемой детали в специальном приспо­ соблении базовой поверхностью перпендикулярно оси шпин­ деля (см. рис. 7, а). Два или более отверстия с параллельно рас­ положенными осями и их торцовые поверхности обрабатывают­ ся с переустановкой по шаблону или с поворотом специального устройства, что обеспечивает совмещение оси обрабатываемой поверхности с осью вращения шпинделя.

Такая схема обработки обеспечивает: а) точность межосево­ го расстояния отверстий; б) параллельность осей отверстий; в) перпендикулярность торцовых поверхностей к осям отверстий; г) перпендикулярность осей отверстий к базовой поверхности.

7. Установка обрабатываемой детали на оправку (гладкую, коническую или разжимную), обработка торцовых поверхностей в центрах за два установа (рис. 32, д ).

Такая схема применяется с целью достижения высокой точ­ ности по перпендикулярности торцовых поверхностей осям от­ верстий для деталей, посадочные отверстия которых обрабатыва­ ются предварительно на других станках — агрегатно-расточных, координатно-расточных и т. и.

Данная схема обеспечивает: перпендикулярность торцовых поверхностей общей оси отверстий и параллельность торцовых поверхностей.

8. Обработка в центрах деталей типа рам с двумя полуосями. За две установки производится обтачивание посадочных поверх­ ностей с двух сторон цапф и их торцов (рис. 32, е).

При этой обработке обеспечивается: а) соосность посадочных шеек полуосей; б) перпендикулярность торцов осям шеек; в) па­ раллельность торцовых поверхностей.

Геометрическая неточность системы «станок—приспособле­ ние». При обработке посадочных поверхностей обрабатываемой детали за одну установку неточности геометрических параметров станка не вызывают отклонения от соосности.

Осевое биение шпинделя а$ (проверка 9) непосредственно вы­ зывает неперпендикулярность (биение) торцовой поверхности относительно оси отверстия. При обработке двух торцовых по­ верхностей с переустановкой детали непараллельность торцов в

общем случае будет от 0 до т- е. в частном случае они мо­

гут быть параллельными.

На соосность обрабатываемых и установочной цилиндриче­ ских поверхностей при закреплении обрабатываемой детали в трехкулачковом патроне влияют радиальное биение центрирую­ щей шейки шпинделя ав (проверка 6) и непараллельность оси установочной поверхности кулачков относительно оси вращения

120

шпинделя. ГОСТом предусмотрена проверка радиального биения оси конического отверстия у конца шпинделя а / = 0,005 мм и на расстоянии 200 мм от конца шпинделя а7"= 0,01 мм (провер­ ка 7). Алгебраическая полуразность этих двух величин фактиче­ ски дает непараллельность оси вращения относительно геомет­ рической оси конического отверстия шпинделя. Если установкой гладкой оправки в трехкулачковом патроне определить анало­ гичные характеристики а' в сечении, соответствующем среднему сечению обрабатываемой поверхности, и а" на расстоянии /, то эксцентриситет обрабатываемой и установочной поверхностей

а величина несоосности от перекоса осей

где L — расстояние, на котором рассматривается соосность. При обработке двух посадочных поверхностей в разных уста­

новках (схема 2, рис. 32, б) биение а' вызывает эксцентриситет в пределах О ^ е^ сГ , а биение а", в общем случае, если круговое положение детали не фиксировано, вызывает скрещивание осей.

и перекос осей под углом 180—iß, где ß= ———---- .

Приняв предложенное определение несоосностн (см. стр. 21), найдем величину несоосности вследствие перекоса

Для общего случая величина несоосности определяется по вы­ ражениям, приведенным на стр. 24.

При обработке по схеме 3 (рис. 32, в) непараллельность обра­ батываемой поверхности относительно базовой, помимо осевого биения шпинделя, зависит и от торцового биения установочной поверхности зажимного приспособления относительно оси враще­ ния So. Если торцовое биение измеряется на диаметре D, то не­ параллельность на этой длине равна величине S^.

Несоосность растачиваемого отверстия относительно базово­ го '(схема 4, рис. 32, г) при базировании заготовки только на оправке (без зазора) образуется в результате биения оправки зажимного приспособления а' и непараллельности оси оправки

относительно оси вращения а - д-на длине I. Составляющие не­

соосности от указанных погрешностей соответственно определя­ ются по выражениям (83) и (84).

121

Если обрабатываемая деталь при этой схеме базируется по внутренней поверхности отверстия и по его торцу, то несоосность зависит от радиального биения оправки, от торцового биения установочной (базовой) поверхности Sn па диаметре D, и от не­ перпендикулярности (торцового биения) торцовой поверхности заготовки относительно оси базового отверстия S3 на диамет­ ре D2.

Величина эксцентриситета при этом определяется по выраже­ нию (85), а при наличии зазора z эксцентриситет увеличивается

на — . Перекосы осей от торцовых биений Sn и S3 соответственно

будут

Величины иесоосностн от каждого перекоса

При обработке двух номинально соосных отверстий за две установки по схеме 5 (см. рис. 7,6) из геометрических неточно­ стей системы «станок—приспособление» основными факторами, вызывающими несоосность отверстий являются: непараллель­ ность базовой поверхности относительно оси вращения в верти­ кальной плоскости Аа3, непараллельности двух базовых поверх­ ностей относительно осп вращения в горизонтальной плоскости Лещ и Ааг2 и разность расстояний установочных баз от осп вра­ щения АY. Сказанное справедливо, если обрабатываемая деталь при переустановке базируется по одной и той же поверхности, т. е. две установочные базы в горизонтальном направлении. Зна­ чения несоосности от указанных погрешностей соответственно определяют по формулам:

Величины ег] и ег2 в общем случае суммируются алгебраиче­ ски, т. е. в частном случае они могут компенсировать друг друга.

Непараллельность обрабатываемых отверстий относительно базовой поверхности определяется величиной Дав, а общая ось при этом не имеет непараллельности относительно базовой по­ верхности.

При обработке нескольких отверстий с параллельными осями (схема б, рис. 7, а) погрешность непараллельное™ возникает изза непараллельное™ перемещения или поворота подвижной ча­ сти зажимного приспособления.

Обработка торцовых поверхностей отверстий при установке обрабатываемой детали по окончательно обработанным отвер-

122

стиям на оправке (схема 7, рис. 32, д) обеспечивает высокую пер­ пендикулярность этих поверхностей относительно общей осп от­ верстий. Цилиндрические оправки подбирают без зазора из на­ боров с разницей диаметров 0,002—0,005 мм. Однако из-за конус­ ности и овальности отзерстий и разности диаметров двух отвер­ стий возможна погрешность из-за 'перекоса оправки относитель­ но действительной общей оси отверстий. Эта погрешность про­ является непосредственно как неперпендикулярнссть обрабаты­ ваемых торцовых поверхностей относительно общей оси отвер­ стий (см. стр. 157). Другим источником погрешностей при этой схеме является биение переднего центра.

Принимаем, что применяется невращающийся задний центр. Биение переднего центра на величину ап (мм) вызывает перекос действительной оси вращения заготойки на величину:

(92)

где Lo — расстояние между центрами в мм.

Величина неперпендикулярности (биения) торцовой поверх­ ности на диаметре D, относительно общей оси отверстий опреде­

Если при переустановке не фиксируется угловое положение оправки, то непараллельность двух торцовых поверхностей АЯ находится в пределах 0 ^ А Я ^ 2 5.

Обработку прецизионных корпусных деталей следует произ­ водить на станках с «мертвыми» центрами, т. е. применять невращающиеся центры передней и задней бабок.

Для рамы с двумя цапфами, обрабатываемой в центрах (схе­ ма 8, рис. 32, е), образование погрешностей аналогично послед­ нему случаю.

Следует отметить, что смещение невращающегося заднего центра относительно осп вращения, в любой плоскости вызывает отклонение геометрической формы обрабатываемых поверхно­ стей. Основным источником, вызывающим погрешности взаимно­ го расположения певерхностей, является смещение вращающего­ ся переднего центра.

Если две шейки цапф обтачиваются с переустановкой обра­ батываемой детали в центрах, то в общем случае, когда не лими­ тируется относительное угловое положение детали при двух уста­ новках, оси обрабатываемых шеек скрещиваются, что соответст­ вует определенной величине несоосности. В частных случаях воз­ можно параллельное смещение или перекос осей, значения кото­ рых соответственно можно определить из выражений, приведен­ ных на стр. 24.

Обработанные за одну установку торцовые поверхности па­ раллельны между собой и перпендикулярны осям шеек, которые

123