Растачивание отверстий при плавающем соединении инструмента со шпинделем станка

Позиционное отклонение оси отверстия определяется суммарным влиянием геометри­ческого смещения ∆_г оси инструмента в напра­вляющих втулках и упругого смещения ∆_у под влиянием неуравновешенных сил резания, воз­никающих при наличии неравномерного рас­пределения припуска на обработку.

Геометрическое смещение оси зависит от следующих факторов: ∆_S1 - смещения оси ин­струмента относительно оси направляющей втулки под влиянием зазора S₁ в этом сопря­жении; ∆_в.и— смещения оси вращения инструмента относительно оси направляемой части вспомогательного инструмента (борштанги); ∆_у.н — смещения оси направляющей втулки уз­ла направления относительно номинального расположения.

Степень влияния каждого фактора неоди­накова для одноопорных и двухопорных уз­лов, для различных конструкций вспомога­тельных инструментов.

Влияние зазора S₁ при обработке с напра­влением инструмента в одноопорном узле проявляется в параллельном смещении оси ∆_S1 = S₁/2. При двухопорном узле направле­ния, тем более с различными зазорами S₁₍₁₎ и S₁₍₂₎ в первой и второй втулках, возникает перекос инструмента во втулках, и смешение инструмента зависит от расстояния между торцами втулок и от вылета инструмента. При обработке точно координированных отверстий притиркой получают зазор 5 — 8 мкм; при экс­плуатации этот зазор должен быть не более 10—20 мкм. Погрешность, вызываемая рабо­той вспомогательного инструмента (борштан­ги) в неподвижных и вращающихся втулках, не учитывается (∆_в.и = 0). В вспомогательном ин­струменте типа скользящей втулки напра­вляющий элемент отделен от вращающегося вала, несущего режущий инструмент, что при­водит к смещению осей в вспомогательном инструменте. Эту погрешность определяют расчетом размерных цепей теоретико-вероят­ностным методом. Для унифицированных ти­пов скользящих втулок  ∆_в.и=10÷40 мкм.

Погрешность узла направления инструмен­та ∆_у.н характеризуется отклонением располо­жения оси направляющей втулки относитель­но базовых элементов приспособления для заготовки (иногда отклонением расположения относительно осей других втулок); для двухопорного узла направления определяют поло­жение общей оси обеих направляющих втулок. Величина ∆_у.н, как и ∆_в.и определяется расче­том размерных цепей. При изготовлении точных станков ∆_у.н = ±0,01 мм.

По экспериментальным данным погреш­ность узла направления инструмента соста­вляет 30—80% общего баланса геометриче­ских погрешностей. Эта погрешность снижает­ся наиболее эффективно при одновременном ужесточении допусков на координаты, связы­вающие оси отверстий под направляющие втулки между собой и с базовыми элементами до значений ±0,007 мм (вместо ±0,01 мм), при уменьшении эксцентриситета втулок и по­вышения точности наружных колец подшип­ников качения. Для узла направления типа скользящей втулки смещение оси вращения относительно оси направляющей поверхности может составить 15 — 30% общей геометриче­ской погрешности. Влияние зазора в балансе геометрических погрешностей изменяется в пределах 15 — 60% в зависимости от износа элементов сопряжения.

Для повышения точности расположения осей обрабатываемых отверстий весьма важно ужесточить посадку в сопряжении втул­ка - инструмент и вместо посадки H7/g6 при зенкеровании использовать посадку Н6/g5, а при растачивании наряду с посадкой Н6/g5 использовать посадки Н5/g4, Н4/g3.

Узел направления типа вращающейся втул­ки обеспечивает более высокую точность рас­положения оси, чем неподвижная втулка в со­четании с вспомогательным инструментом в виде скользящей втулки. При этом узел типа вращающейся втулки должен выполняться с максимально возможным расстоянием ме­жду подшипниками.

Упругие смещения ∆_у технологической си­стемы возникают под влиянием неравномер­ности припуска ∆Z [см. (3)], вызывающей действие неуравновешенных сил в диаметраль­ной плоскости, и зависят от податливости тех­нологической системы. Вектор смещения оси обрабатываемого отверстия отклоняется от направления смешения припуска на угол, со­ответствующий направлению действия неурав­новешенной силы.

Позиционное отклонение ∆_см формируется под действием факторов, изменяющих свое влияние в зависимости от метода и условий обработки: типа узла направления инструмен­та, точности расположения оси в заготовке и др. При черновой обработке доминирующее значение принадлежит погрешности, вызывае­мой упругими деформациями, а при чистовой обработке — погрешности, зависящей от узла направления инструмента. Экспериментальные данные, характеризующие баланс погрешно­стей в позиционном отклонении оси обра­батываемого отверстия, для различных усло­вий обработки в одноопорном узле направле­ния приведены в табл. 19. Позиционное отклонение при расчетах

;    (29)

При расчетах некоторыми погрешностями, не­значительно влияющими на результат, прене­брегают. Так, при черновом растачивании не учитывают влияние зазора S₁ (∆_S1 = 0); при чи­стовом растачивании и развертывании не учитывают влияние упругих отжатий (∆_у = 0).

Точность обработки снижается в результа­те износа многих элементов технологической системы, но наиболее существенное значение имеет увеличение зазора S₁ под влиянием из­нашивания. Поверхность направляющей втулки изнашивается более интенсивно, чем сопря­гаемая часть инструмента, поскольку послед­ний контактирует с втулкой различными участками. В табл. 20 приведены расчетные значения зазоров S₁, допустимые позиционны­ми отклонениями.

Отклонение межосевого расстояния двух отверстий зависит от отклонений ∆_S1(1) и ∆_S1(2) расположения осей отверстий вследствие зазо­ров и отклонений ∆_у(1) и ∆_у(2) вследствие упру­гих смещений, а также от погрешности ∆_{мо.р.у.н} узла направления. При обработке двух отвер­стий в одной позиции с использованием одноопорных узлов направления

    (30)

При зенкеровании отверстий в двух позициях {каждого отдельно) кроме того учитывают влияние погрешности установки ∆ε_у (эта по­грешность значительно больше, чем при обра­ботке в одной позиции). При растачивании от­верстий влиянием ∆_S1 пренебрегают.

Отклонение от соосности двух отверстий, обработанных на одной оправке (двумя зенке­рами или двумя резцами) в двухопорном узле, зависит от упругих деформаций технологиче­ской системы. Отклонение от соосности

,    (31)

Отклонение от соосности двух отверстий, обработанных в одной позиции с двух сторон в одноопорных углах направления,

,     (32)

где ∆_нс.у.н - отклонение oт соосности узлов направления в позиции; ∆_у(1) и ∆_у(2) - смещения осей первого и второго отверстий от упругих деформаций; ∆_S1(1) и ∆_S1(2) — смещения осей отверстий вследствие зазора S₁.