Методы настройки станков на размер

В крупносерийном и массовом производствах обычно работа производится на предварительно настроенных станках на размер, то есть режущему инструменту придается такое положение относительно заготовки, которое должно обеспечить автоматическое получение необходимых размеров обработки за период стойкости режущего инструмента.

При настройке станков на размер, прежде всего, необходимо установить настроечный (наладочный) размер, который надо стремиться получить на заготовке при настройке станка. Настроечный размер (Ан) – такое начальное значение среднего текущего размера на диаграмме точности обработки (рис.6.23), при котором исключается опасность случайного перехода действительных размеров обрабатываемых заготовок за непроходную границу поля допуска и достигается возможная наибольшая продолжительность работы до подналадки.

Методы настройки станков на размер, определение настроечного размера рассмотрены в литературе по технологии машиностроения / 7, 9, 30 и др. /.

Настроечный размер может быть определен по диаграммам точности обработки (рис.6.23).

Для диаграммы “а”:

= х_min + 0,5Δ_Р + Δ_Н = х_min + 0,83 Δ_Р.

Для диаграммы “б”:

= х_min + 0,5Δ_Р + Δ^/_mu - Δ^/_u + Δ_Н = х_min + 0,83 Δ_Р + Δ^/_mu - Δ^/_u .

Для диаграммы “в”:

= х_min + 0,83 Δ_Р .

Определив настроечный размер, можно осуществить настройку станка. Следует выделить два основных метода настройки станка на размер:

·        Метод пробных деталей

·        Метод настройки по эталонам

Метод пробных деталей заключается в том, что после предварительной настройки режущего инструмента обрабатывают несколько (пробных) деталей и по результатам их измерения делают заключение о величине и направлении необходимого смещения инструмента. Измерение деталей может производиться предельными и специальными калибрами. Однако более рациональной является настройка с помощью универсальных измерительных инструментов, цена деления которых должна быть равна (0,05…0,2) Т, где Т – допуск на размер обрабатываемой поверхности.

Обычно настройку производят по пяти пробным деталям, так как установлено, что с уменьшением числа пробных деталей против пяти точность настройки уменьшается, а при увеличении – более пяти – не дает значительного увеличения точности настройки. Поэтому пять пробных деталей являются оптимальным значением.

Настройка считается правильной, если среднее арифметическое размеров пяти пробных деталей  будет находиться в пределах:

 = D_Н ± , где D_Н – настроечный размер; Δ_Н – допуск настройки.

Метод настройки по пробным деталям требует значительных затрат времени на обработку пробных деталей, их измерение, корректировку положения инструмента. Кроме того, при этом методе настройки некоторое количество деталей может пойти в брак.

Этих недостатков лишен метод настройки по эталонам. Но он требует дополнительных затрат на изготовление эталонов. Однако в условиях крупносерийного или массового производства такие затраты вполне оправдываются.

Метод настройки по эталонам заключается в следующем. На станок вместо детали устанавливается эталон, размеры которого отличаются от размеров готовой детали и определяются расчетным или опытным путем. По этим эталонам и устанавливается режущий инструмент в нерабочем состоянии станка. Размер эталона должен отличаться от настроечного размера на величину поправки (Δ_П). Эталон имеет форму готовой детали. Его закаливают и шлифуют. При определении размеров эталона расчетным методом поступают следующим образом. Сначала определяют настроечный размер (D_Н), затем определяют величину поправки (Δ_П), на которую надо увеличить или уменьшить настроечный размер, чтобы получить необходимый диаметр эталона (D_Э).Эта поправка должна учитывать величину упругой деформации технологической системы и наличие остаточных микронеровностей на обработанной поверхности (рис.6.24).

Обозначим: D_Э – диаметр эталона; D_Н – настроечный размер; R_Z – высота остаточных микронеровностей; у – величина перемещения вершины резца.

Тогда величина поправки (Δ_П) для цилиндрических деталей будет равна Δ_П = 2 · (у + R₂), рис. 6.24, где у =  =Р_У · ω_C. Следовательно, Δ_П = 2 (Ру· ω_C + R₂), где ω_C – податливость станка.

По данным профессора А.А.Маталина / 9 / необходимо еще учитывать величину зазора в подшипниках шпинделя (Δ_шп). При односторонней обработке поправка Δ_шп равна половине диаметрального зазора (принимается, что шпиндель, нагруженный силой резания, смещается в горизонтальном направлении от рабочего на половину диаметрального зазора) и зависит от типа и марки станка. При двухсторонней обработке эта величина удваивается.

Диаметр эталона будет равен:

Dэ = Dн - Δ_П – для наружной обработки

Dэ = Dн + Δ_П – для внутренней обработки

Как показал опыт, погрешность определения самой поправки достигает 50 % ее значения. Вследствие этого, а также в связи с дополнительными погрешностями статической настройки (погрешность установки детали-эталона, погрешность установки резца по эталону и др.) она обычно не создает условий для получения точности заготовок выше 8-9-го квалитетов. Это приводит к необходимости дополнять статическую настройку динамической, проводя добавочное регулирование положения инструментов и упоров при обработке первых заготовок партии.

Для повышения точности настройки по эталонам рекомендуется установку режущего инструмента производить по щупу. В этом случае диаметр эталона выполняется меньше на величину 2а (рис.6.25).

Сокращение продолжительности настройки станков при установке инструмента по эталонам, особенно при многорезцовой обработке, предопределяет широкое распространение этого метода при крупносерийном и массовом типах производства.

К числу больших преимуществ этого метода следует отнести также возможность настройки инструментальных блоков по эталонам вне станка на специальных оптических устройствах, что существенно повышает точность настройки и сокращает простои станков во время ее проведения. Этот способ настройки часто применяется при многоинструментной обработке и является основным методом настройки станков с ЧПУ.

Для обеспечения требуемой точности обработки партии заготовок недостаточно осуществлять настройку станка. Под влиянием переменных систематических погрешностей, связанных с размерным износом режущего инструмента, его затуплением и температурных деформаций элементов технологической системы, в процессе обработки происходит смещение поля рассеяния размеров заготовки в пределах поля допуска на размер (рис.6.20).

Для предотвращения появления брака через определенный промежуток времени необходимо произвести поднастройку (подналадку) станка.

Поднастройка станков производится либо вручную рабочим-настрой-щиком, либо автоподналадчиками, конструкции которых описаны в многочисленной научно-технической литературе.

Следует отметить, что использование адаптивных методов управления точностью обработки представляет большой практический интерес / 3, 7. 30 и др. /.