Влияние геометрических допусков станочных приспособлений на точность изготавливаемых деталей на примере токарных оправок

Геометрические допуски (допуски формы и расположения) станочных приспособлений оказывают заметное влияние на соответствующие допуски деталей, выдерживаемые при обработке на станках. Однако в научной литературе мало представлены математические модели, позволяющие описывать это влияние, вследствие чего геометрические допуски станочных приспособлений в основном назначают как некоторую часть допуска детали. Предложено связывать допуски деталей и приспособлений размерной цепью и выполнять ее расчет теоретико-вероятностным методом. В качестве примера рассмотрен расчет жесткой и цанговой токарных оправок, установленных непосредственно в коническое отверстие шпинделя станка или в трехкулачковый патрон с расточенными кулачками. Анализ результатов расчета показал, что влияние угловых перекосов в конических соединениях сопоставимо с влиянием параллельных смещений осей (эксцентриситетов). Поэтому допускаемое биение оправки при установке в шпиндель получалось меньше, чем при установке в хорошо расточенные (с биением не более 0,02 мм) кулачки. Вместе с тем допускаемое биение оправки при установке в шпиндель можно увеличить, если уменьшить ее вылет. Также оценено влияние биения наружной поверхности заготовки на итоговое биение детали и установлено, что при достаточной жесткости технологической системы биением заготовки можно пренебречь.
EDN: MWTTBA, https://elibrary/mwttba

Литература

[1] Блохин Д.А., Попов А.Ю. Исследование причин отклонений формы при контурном фрезеровании. Проблемы машиноведения. Мат. III Межд. науч.-тех. конф. Ч. 2. Омск, ОмГТУ, 2019, с. 175–179.

[2] Стельмаков В.А., Никитенко А.В., Давыдов В.М. и др. Обеспечение точности формы при чистовой обработке отверстий методом фрезерования. В: Информационные технологии XXI века. Хабаровск, ТОГУ, 2017, с. 502–509.

[3] Зинова В.В. Базирование заготовки в тисках для осуществления технологического воздействия. Политехнический молодежный журнал, 2018, № 5, doi: https://doi.org/10.18698/2541-8009-2018-5-302

[4] Ломова О.С. Анализ влияния прецессии оси обрабатываемой заготовки на точность круглого шлифования. Омский научный вестник, 2015, № 1, с. 60–63.

[5] Han W.L., Zhang F.P., Gao B. et al. Research on fixture locating error verification based on statistics method. Appl. Mech. Mater., 2014, vol. 556-562, pp. 4255–4259, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.556-562.4255

[6] Souilah M., Tahan A., Abacha N. A small displacement torsor model to evaluate machining accuracy in the presence of locating and machine geometric errors. Progress in Canadian Mechanical Engineering, 2021, vol. 4, doi: https://doi.org/10.32393/csme.2021.47

[7] Choudhuri S.A., De Meter E.C. Tolerance analysis of machining fixture locators. J. Manuf. Sci. Eng., 1999, vol. 121, no. 2, pp. 273–281, doi: https://doi.org/10.1115/1.2831216

[8] Zhu S.W., Ding G.F., Ma S.W. et al. Workpiece locating error prediction and compensation in fixtures. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2013, vol. 67, no. 5-8, pp. 1423–1432, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-012-4578-1

[9] Денисенко А.Ф. Оценка влияния отклонений от плоскостности планшайбы стола координатно-расточного станка на точность базирования обрабатываемых деталей. Сборка в машиностроении, приборостроении, 2016, № 11, c. 3–6.

[10] Филькин Д.М. Влияние погрешностей формы и расположения базовых поверхностей призмы на точность установки. Наукоемкие технологии на современном этапе развития машиностроения. Мат. VIII Межд. науч.-тех. конф. Москва, Технополиграфцентр, 2016, с. 233–235.

[11] Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков: расчеты и конструкции. Москва, Ленинград, Машгиз, 1960. 623 с.

[12] Горохов В.А. Проектирование и расчет приспособлений. Минск, Вышэйшая школа, 1986. 237 с.

[13] Микитянский В.В. Точность приспособлений в машиностроении. Москва, Машиностроение, 1984. 128 с.

[14] Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ. Москва, Машиностроение, 1990. 510 с.

[15] Григорьев С.Н., Кохомский М.В., Маслов А.Р. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ. Москва, Машиностроение, 2006. 544 с.

[16] Маслов А.Р. Разработка методов и средств проектирования и изготовления систем вспомогательного инструмента для автоматизированного машиностроительного производства. Дисс. … док. тех. наук. Москва, МГТУ СТАНКИН, 1998. 430 с.

[17] Карамышев С.М. Расчет на точность при проектировании станочных приспособлений. Уфа, УАИ, 1972. 91 с.

[18] Соколовский А.П. Расчеты точности обработки на металлорежущих станках. Москва, Ленинград, Машгиз, 1952. 288 с.

[19] Гашков В.Г., Жуйков В.А. Анализ практических приемов компенсации погрешностей токарной обработки. Advanced Science, 2017, № 4. URL: http://advanced-science.ru/gashkov-v.-g.-4(2017)?cultureKey=ru

[20] Сазонов М.Б., Волков А.Н., Смирнов Г.В. Исследование точности центрирования заготовки в токарном трехкулачковом патроне. Самара, Изд-во СГАУ, 2013. 15 с.

[21] Pahlitzsch G., Hellwig W. The clamping accuracy of three-jaw chucks. Advances in Machine Tool Design and Research 1967. Proc. 8th Int. M.T.D.R. Conf. Pergamon Press, 1968, pp. 97–118, doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-003491-1.50009-5

[22] Byun J., Liu C.R. Methods for improving chucking accuracy. Proc. ASME 2008 Int. Manuf. Sci. and Eng. Conf., 2008, vol. 1, pp. 427–436, doi: https://doi.org/10.1115/MSEC_ICMP2008-72388

[23] Соколовский А.П. Научные основы технологии машиностроения. Москва, Ленинград, Машгиз, 1955. 516 с.

[24] Lee J.H., Lee S.K. Chucking compliance compensation with a linear motor-driven tool system. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2004, vol. 23, no. 1-2, pp. 102–109, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-003-1696-9

[25] Ema S., Marui E. Chucking performance of a wedge-type power chuck. J. Eng. Ind., 1994, vol. 116, no. 1, pp. 70–77, doi: https://doi.org/10.1115/1.2901811

[26] Серегин А.А., Шатилов А.А. Износ самоцентрирующих спирально-реечных трехкулачковых патронов. Ремонт. Восстановление. Модернизация, 2005, № 11, с. 33–36.

[27] Додонов В.В., Никулин В.В. Факторы, определяющие точность токарного станка с ЧПУ. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2006, № 7, с. 63–70.