Estimation of CNC machine error influence on precision of machining of surfaces of the body of tool holder for replaceable inserts

Abstract

The article examines the influence of errors caused by CNC machines on precision of milling small linear surfaces on the example of machining seats for inserts in the body of a tool holder.

Full Text

Технологическая подготовка и обработка деталей на станках с ЧПУ имеет ряд специфических особенностей и существенно отличается от обработки на обычных универсальных станках. Точность станков с ЧПУ в отличие от ручных обусловливается точностью их механической части, т.е. собственно станка, и точностью системы управления. Основную роль в формировании точности технологического процесса играет станок с ЧПУ. Изготовление детали на станке с ЧПУ представляется как процесс переноса информации, содержащейся в чертеже и техдокументации, на деталь [1]. При этом информация многократно преобразуется и переходит из одной формы в другую с потерей достоверности. Изготовитель станочного оборудования, особенно многооперационных станков, не может учесть все возможные технологические особенности обработки и подходы (режимы резания, время резания и др.), которые будут реализовываться в рабочей зоне станка, а это приводит к возникновению и изменению величины погрешности обработки. Поэтому для гибкого оборудования, которое проектируется с учетом самых современных достижений станкостроительной науки, вопросы точности обработки деталей в условиях современного производства остаются актуальными. Наиболее остро вопрос точности обработки стоит в инструментальном производстве, которое является одним из основных потребителей многооперационных станков с ЧПУ. Это обусловлено сложной конструкцией корпусов режущего инструмента, например, с механическим креплением СНП, широкой номенклатурой и мелкосерийностью изготавливаемого инструмента, а также требованиями к точности обрабатываемых поверхностей, которая должна обеспечиваться без дополнительных финишных операций. Поверхности под СНП – гнезда – представляют собой точные базовые поверхности корпуса режущего инструмента с линейными размерами, которые много меньше общей поверхности обработки (рисунок 1). Небольшая площадь обработки гнезда дает преимущества для повышения точности обработки на станках с ЧПУ. Рисунок 1 – Корпус фрезы для фурнитурного паза с гнездами под СНП Рассмотрим погрешность обработанной поверхности , как: , (1) где: – погрешность положения обработанной поверхности; – погрешность размера поверхности; – погрешность формы поверхности. Заметим, что величины погрешностей: , (2) , (3) где: – отклонение линейного размера на длине ; – линейный размер поверхности обработки. Предел погрешности обработанной поверхности равен: . (4) При уменьшении размеров обрабатываемой поверхности уменьшается отклонение от заданного размера , тогда получаем: . (5) При обработке поверхности небольшого размера по сравнению с общей поверхностью обработки детали значение поверхности уменьшается и стремиться к . Погрешности станков с ЧПУ известны [1]. В работах [2] общая погрешность станка с ЧПУ определяется как сумма случайных, постоянных и функциональных погрешностей. Влияние разного вида погрешностей станка с ЧПУ на точность обработки создает трудности для их компенсации и затрудняет получение стабильных зависимостей. При обработке поверхностей небольшого размера, например под СНП на корпусе фрезы с механическим креплением пластин, предполагается унификация обрабатываемых поверхностей по геометрическим параметрам, а это позволяет унифицировать набор инструмента второго порядка и режимов резания. Поэтому можно предположить, что погрешности от упругой системы будут иметь постоянное значение или стремиться к нему, независимо от расположения узлов станка во время обработки. Благодаря унификации обрабатываемых поверхностей по геометрическим параметрам время резания обрабатываемых поверхностей постоянно, поэтому функциональные погрешности, имеющие переменный систематический характер, например погрешности от тепловых процессов , погрешности от износа инструмента , проявят систематический характер, а их влияние на точность обработки снизится. Случайные погрешности при таких условиях будут давать узкое поле рассеяния размеров. На основании проведенного анализа можно заключить, что при обработке поверхностей небольшого размера появляется возможность более точного учета влияния погрешностей станка с ЧПУ и эффективной компенсации погрешности обработки.