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

также обрабатываются при этой установке. Однако торцовые по­ верхности, обработанные с переустановкой обрабатываемой де­

тали, в общем случае, имеют непараллельность в пределах 0 < А Я ^ 2 5.

Жесткость технологической системы СПИД является основ­ ным фактором, влияющим на точность взаимного расположения поверхностей при обработке корпусных деталей на токарных станках.

Если обрабатываемая деталь зажимается в трехкулачковом патроне или в специальном зажимном приспособлении, то основ­ ным звеном, жесткость которого непосредственно влияет на точ­ ность обработки, является передняя бабка.

Абсолютное значение жесткости влияет на точность взаимно­ го расположения поверхностей только при неравномерности сил резания, а последняя возникает при наличии неравномерного припуска, при неоднородной твердости поверхности обработки и в результате износа режущего инструмента.

На токарном станке обработка каждой поверхности обычно осуществляется за несколько проходов, следовательно, неравно­ мерность припуска от неточности предыдущей операции и от не­ точности установки обрабатываемой детали на данной операции влияет только через коэффициент уточнения. Учитывая также, что при окончательных обработках, как правило, снимаются не­ значительные по величине припуски (в результате чего силы ре­ зания, а следовательно, и величины деформаций невелики), по­ грешностями от неравномерности припуска можно пренебречь.

Значения погрешностей от неравномерной твердости и от из­ носа режущего инструмента также невелики (см. стр. 90). Ос­ новным источником погрешностей взаимного расположения по­ верхностей является неравномерность жесткости передней бабки.

Неравномерная податливость в радиальном и вертикальном направлениях Д\Ѵѵ и AWz, вызывает несоосиость (эксцентриси­ тет) обрабатываемых поверхностей детали относительно устано­ вочной (схемы 1, 2 и 4).

где P,j и Pz — составляющие сил резания в радильном и верти­ кальном направлениях.

При обработке двух посадочных поверхностей с переустанов­ кой обрабатываемой детали (схема 2) несоосность (эксцентри­ ситет) является результатом смещений осей каждой поверхно­ сти. Если при обработке двух поверхностей имеем различные

124

значения сос4авляющйх сил резания Ру],Ру2и Pzl,Р2,то cöof-

ветственно получим:

В общем случае несоосность определяется как алгебраиче­ ская сумма этих двух величин, т. е. они могут компенсировать друг друга и суммироваться. Величина несоосности при этом в зависимости от относительного углового положения обрабаты­ ваемой детали при переустановке находится в пределах

В частном случае, при обработке детали с переустановкой по схеме 5, если составляющие сил резания для двух отверстий рав­ ны, неравномерность податливости в вертикальной плоскости не влияет на соосность растачиваемых отверстий, а радиальная со­ ставляющая неравномерности вызывает максимальную несоос­ ность

При обработке нескольких посадочных поверхностей по схе­ ме 6 образование погрешности по межосевому расстоянию ана­ логично случаю обработки двух отверстий с переустановкой об­ рабатываемой детали, и величина этой погрешности определяет­ ся выражениями (42) и (43). На параллельность осей отверстий указанные факторы не влияют.

При обработке детали типа рамы в центрах смещение, вызы­ ваемое упругими отжатиями передней и задней бабок, определим по следующему выражению [17]:

Подставляя вместо жесткости соответствующие значения по­ датливости передней и задней бабок и принимая во внимание, что задний центр не вращается, после дифференцирования урав­ нения (100) по углу поворота получим

Заменяя в последнем выражении дифференциалы соответст­ вующими приращениями, получим

125

(102)

Дифференцируя это выражение по х, получим

откуда можно найти угол, составляемый касательной в средней точке, длины I обрабатываемой шейки с номинальной осью дета­ ли (рамы)

Принимая направление этой касательной за направление при­ веденной оси обрабатываемой шейки, фактически получаем угол перекоса этой оси

(103)

При обработке двух шеек с переустановкой детали (рамы), в общем случае, когда не фиксируется относительное угловое по­ ложение, оси двух обрабатываемых шеек перекрещиваются. Ве­ личину несоосности при этом определяем по описанной выше ме­ тодике (см. стр. 24).

В частных случаях возможны параллельное смещение осей на величину:

(104)

и перекос осей под углом 180—ß. Величина несоосности опреде­ лится из выражения

(105)

Если под действием сил резания возникает или увеличивается первоначальное биение вращающегося переднего центра, то соот­ ветственно изменяются и рассмотренные выше погрешности со­ осности.

Перекос осей шеек на величину ß порождает иеперпеиднкулярность торцовых поверхностей к ним на эту же величину, но для двух торцовых поверхностей, обрабатываемых с переуста­ новкой детали (рама), эта погрешность не вызывает непарал­ лельности.

Неравномерность осевой податливости передней бабки AW0 вызывает биение обрабатываемых торцовых поверхностей отно­ сительно оси вращения на величину

126

ТОЧНОСТЬ ВЗАИМНОГО

РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

СОСТАВНЫХ КОРПУСОВ

При изготовлении сборных корпусов наибольшую трудность со­ ставляет обеспечение взаимного расположения поверхностей в разных половинках корпуса.

На практике применяют два варианта построения технологи­ ческого процесса обработки на металлорежущих станках отвер­ стий в сборных корпусах. При первом варианте окончательная обработка взаимосвязанных поверхностей корпуса производится в собранном виде. В этом случае технологический процесс и об­ разование отдельных погрешностей при обработке принципиаль­ но такие же, как и для цельных корпусов. При втором варианте отдельные составляющие части корпуса окончательно обрабаты­ ваются раздельно, после чего собираются без дополнительной об­ работки. При таком технологическом процессе обеспечение от­ дельных требований по взаимному расположению поверхностей имеет свои характерные особенности.

С точки зрения возможностей обеспечения взаимного распо­ ложения поверхностей, особый интерес представляют следующие три разновидности сборных корпусов: с двумя крышками, с од­ ной крышкой и из двух половин.

Одним из основных требований по взаимному расположению поверхностей в этих деталях является соосность двух отверстий. Указанные отверстия ^предназначены для установки прецизион­ ных подшипников качения, перекос колец которых вследствие не­ соосности отверстий, приводит к увеличению момента трения, а последний является ограничивающим фактором точности при­ бора.

Сопряжение крышки с корпусом или двух полукорпусов про­ изводится по выточке небольшой длины (глубины), а крепле­ ние — винтами. Сопряжение выполняется по скользящей посад­ ке, по одной из переходных посадок или пригонкой крышки по корпусу с обеспечиванием заданной величины среднего зазора.

При обработке корпусов указанных типов в собранном виде обеспечивается относительно высокая точность по соосности от­ верстий. Однако корпусные детали по условиям технологическо­ го процесса сборки обычно разбираются. Очевидно, что повтор­

128

ная сборка не может обеспечить первоначальную точность взаим­ ного расположения поверхностей.

Условно примем, что процесс разборки и сборки не вносит до­ полнительных погрешностей, связанных с деформациями отдель­ ных элементов. Учитывая также, что посадочные (базирующие) цилиндрические поверхности имеют относительно небольшую длину, можно принять, что во всех случаях при сборке имеет ме­ сто плотное прилегание торцовых поверхностей. В указанных ус­ ловиях разборка и повторная сборка корпуса приводят к образо­ ванию дополнительной погрешности соосности в результате сме­ щения сопрягаемых частей в пределах зазора посадки.

Для корпусов из двух половин или корпуса с одной крышкой величина дополнительной несоосности (эксцентриситета)

где б' — составляющая несоосности, полученная при совместной обработке из-за параллельного смещения двух частей в пределах зазора;

б" — составляющая несоосности, полученная при повторной сборке.

Очевидно, что

В частных случаях эти составляющие могут компенсировать друг друга, т. е. дополнительной погрешности при повторной сборке не будет. Для этого при повторной сборке должны до­ биться идентичности взаимного положения двух частей. Макси­ мальная величина указанной погрешности 6max= z получается также в частном случае, когда две половинки при обработке и при повторной сборке имеют максимальное смещение в противо­ положном направлении. Однако в общем случае выражение (109) следует рассматривать как векторную сумму двух случайных, по величине и направлению, погрешностей.

Если зазор в сопряжении получается только в результате овальности сопрягаемых поверхностей в одном направлении, то погрешности 6' и ß" имеют или одинаковое или противополож­ ное направление.

Для корпуса с двумя крышками при условии, что после об­

где индексами 1 и 2 обозначены соответствующие погрешности для двух крышек.

^Максимальный эксцентриситет, вызванный разборкой и сбор­ кой крышек, будет иметь величину

так как при смещении двух крышек одновременно в пределах за­ зоров Z\ и z2 погрешности частично компенсируются.

Таким образом, совместная обработка элементов сборного корпуса технологически целесообразна и обеспечивает высокую точность соосности, если зазор в сопряжении относительно не­ велик, что способствует точному базированию при повторной сборке.

При раздельной обработке элементов сборного корпуса несо­ осность, в общем случае, является суммарной погрешностью от параллельного смещения осей двух отверстий (эксцентриситета) и их относительного перекоса. Для выявления этих двух состав­ ляющих погрешности рассмотрим конкретные схемы сборки ука­ занных выше корпусов.

СБОРКА КОРПУСА С ДВУМЯ КРЫШКАМИ

На рис. 33, а показана схема суммирования погрешностей парал­ лельного смещения осей:

где 6 і — эксцентриситет осей двух замковых выточек корпуса;

д

торную сумму случайных погрешностей.

130

В зависимости от технологического процесса, из случайных величин бі, 6 2, 6 з, 6 4 и Ö5 взаимосвязанными могут быть" 6 2 и бз,

если при сборке с корпусом крышки прижимаются в определен­ ном направлении, и 6 4 с 6 5 , если обработка и сборка крышек ве­

дутся при фиксированном угловом положении относительно тех­ нологической оснастки и корпуса. В общем случае случайные ве­

вается из неперпендикулярности опорных торцов осям отверстий

где уі и у2 — иеперпепдикулярности опорных торцов корпуса от­

носительно общей оси выточек; уз и у4 — иеперпепдикулярности опорных торцов крышек от­

носительно оси отверстий.

Случайные величины уі и у2 могут быть взаимосвязанными в

зависимости от технологической схемы обработки. Например, при обработке одной поверхности на базе второй или при обра­ ботке с одного установи. На практике обработка часто ведется на базах торцов А, и если при этом не фиксировано угловое по­ ложение корпуса, то случайные величины можно считать неза­ висимыми.

Сказанное выше относительно 6 4 и 6 5 справедливо также для

неперпендикулярности торцов уз и у4, т. е. если крышка обраба­ тывается без фиксации углового положения, то значения уз и у4

независимы.

Суммарная погрешность соосности, если все первичные по­ грешности независимы, можно определить по формуле

где Аі — передаточное отношение;

fe и ki — коэффициенты относительного рассеяния суммарной и первичных погрешностей.

Принимая за величину суммарной несоосности половину мак­ симального биения одного отверстия относительно второго, кото­ рая включает в себя эксцентриситеты и перекосы, нужно переве­

сти их в одно измерение.

Величины биений с двух сторон вследствие пеперпендикуляр-

131

9*

Раскрывая формулу (113), для нашего примера необходимо учесть, что для всех параллельных смещений передаточное число равно единице, а для перекосов оно образуется аналогично вели­ чине Ау11.

СБОРКА КОРПУСА С ОДНОЙ КРЫШКОЙ

Схема образования эксцентриситета при сборке корпуса с одной крышкой определяется из выражения

132

где Yi и У2 — неперпендикулярности опорных поверхностей соот­ ветственно корпуса и крышки относительно поса­ дочных отверстий.

Приведенные выше рассуждения о независимости случайных величин и законах их распределения справедливы и в этом слу­ чае. Но здесь перекос крышки на угол у вызывает биения с двух сторон разной величины.

Со стороны крышки величина несоосности

2&' = f - f o + flg,

а со стороны корпуса

» " = - § - (я .+ oJ-

Аналогично выражению (115) величину суммарной несоосно­ сти рассчитывают следующим образом:

со стороны крышки

СБОРКА КОРПУСА ИЗ ДВУХ ПОЛОВИН

Конструктивно такой корпус принципиально не отличается от предыдущего и схема образования суммарной погрешности ана­ логична уже рассмотренной, т. е.

При равенстве длин двух половин корпуса (L, = L2) величина

несоосности с двух сторон будет одинаковой, т. е. оВі — 8^.

Сравнивая выражения (118), (119) и (120), (121) можно за­ метить, что эксцентриситет осей слагается из одинаковых состав­ ляющих для обоих случаев,

133