8

меняя только черновую. В пределах одной операции необходимо стремиться вести обработку с одного установа.
Рассмотрим влияние смены баз на примере токарной обработки валика по чертежу, представленном на рис.5.2. Для данного случая возможны два варианта установки: в центрах с поводковым патроном и в трехкулачковом патроне с поджатием вала с правого торца вращающимся центром. Структура операции в том и другом случае одинакова. Ее содержание записано ранее. Операция выполняется за два установа (рис.11.30). На первом - обрабатывается поверхности 1 и 2. На втором - поверхность 3.
При обработке вала в центрах базами являются центровые отверстия на торцах вала, а так как при смене установа базы не меняются, то отклонение от соосности поверхностей, которые обрабатываются на разных установах, не возникает. При точении вала в трехкулачковом патроне базами является наружные поверхности заготовки. В этом случае всегда есть отклонение (погрешность) между осями этих поверхностей и линией центров станка, с которой совпадают оси поверхностей, обрабатываемых на данном установе.
При смене установа меняется база. В этой связи, за счет вышеуказанной погрешности возникает отклонение от соосности обрабатываемых на разных установах поверхностей.

12. Точность механической обработки

Точность является важным показателем качества изделий. Повышение точности увеличивает долговечность и надежность эксплуатации изделия, повышает взаимозаменяемость. За последние 100 лет точность механической обработки возросла более чем в 2000 раз.
В настоящее время минимальный стандартный допуск на размеры до 3 мм по 01 квалитету составляет 0,3 мкм. (0,01% от размера), на размеры 1250-1600 мм. - 8 мкм. (0,0005%). В то же время повышение точности должно быть экономически оправданным. На рис.12.1 представлена качественная зависимость (без цифр) стоимости обработки от допуска на размер. Из рисунка следует, что с уменьшением допуска, стоимость обработки возрастает по экспоненте.
Очевидно, что требования к точности и шероховатости поверхности оказывают существенное влияние на технологический процесс, т.к. выбор методов обработки, расчет режимов резания, припусков на обработку и. т. д. во многом зависят от этих требований.

12.1. Точность и погрешность

Точность изделия – это степень соответствия действительного значения геометрического параметра его заданной величине.
Количественным показателем точности (нормой точности) является допуск. Назначение величины допуска называется нормированием точности. Нормированию подлежат допуски размеров, отклонения формы и расположения поверхностей.
После механической обработки на станках детали имеют определенные геометрические параметры. Контроль этих параметров определяет их действительное значение.
Погрешностью называется численное отклонение действительного (измеренного) значения параметра от его заданного значения. Заданным значением параметра могут быть предельные и номинальный размеры, а также параметры определяющие номинальную форму и расположение поверхностей ( круглость, прямолинейность, соосность и. т . д.).
Погрешность может быть абсолютной и относительной. Представленное выше определение относится к абсолютной погрешности. Отношение абсолютной погрешности к заданному значению параметра, называется относительной погрешностью. Эта погрешность обычно выражается в процентах. Таким образом, погрешность тоже является количественным показателем точности. Очевидно, что при изготовлении деталей с большими погрешностями невозможно обеспечить высокую точность. Например, погрешность может быть определена как разность между номинальным и действительным размером. Сравнивая это значение с предельными отклонениями размера, можно дать оценку точности изготовления.
Погрешность может быть детерминированной (закономерной) или случайной (статистической) величиной. Согласно принятой в технологии машиностроения терминологии, детерминированные погрешности называются систематическими. Систематические погрешности делят на два вида: постоянные и переменные.
Постоянными называются такие погрешностями, которые при обработке партии заготовок не изменяются от заготовки к заготовке. К ним можно отнести погрешности, возникающие за счет использования неточных станков, неточного мерного (калиброванного) инструмента (сверла, развертки, метчики), неточности настройки станков на заданный размер.
Переменные погрешности меняются от заготовки к заготовке при обработке партии. К ним следует отнести погрешности из-за постепенного износа режущего инструмента и тепловые деформации системы деталь – инструмент – приспособление – станок (ДИПС или устаревшее, читай наоборот - СПИД).
Случайные погрешности не подчиняются видимой закономерности. Для каждой заготовки из партии они имеют свое значение. Можно предполагать и даже знать причину появления случайной погрешности. Однако, корни этой причины, как правило, находятся в малоисследованные области, что не позволяет придать этой погрешности детерминированный характер. Например, причиной погрешности может быть колебания механических свойств, связанные с металлургическими факторами и. т. д.
При механической обработке в силу разнообразных причин возникают все виды погрешностей. Поэтому погрешность механической обработки состоит из трех составляющих: постоянной, переменной и случайной.

12.2. Факторы, влияющие на точность изделий при механической обработке

Нормы точности изделия устанавливаются конструктором и заданы на чертеже. Для технолога эти нормы являются законом. Чтобы обеспечить требования чертежа, необходимо знать факторы, которые влияют на точность и шероховатость поверхности при механической обработке, и уметь управлять ими. Основные из этих факторов рассмотрены ниже.

12.2.1.Точность станков

Точность станков делят на два вида: геометрическую и кинематическую. Геометрическая точность станка определяется в его ненагруженном состоянии. Она определяется погрешностями изготовления и сборки станка. Кинематическая точность зависит от погрешностей перемещения звеньев в кинематических цепях механизмов станка, что нарушает теоретические законы движений инструмента и заготовки при формообразовании.
Станки по точности делятся на следующие группы: Н – нормальная; П – повышенная; В – высокая; А – особо высокая; С – особо точные. При переходе от группы к группе точность станков возрастает, примерно, в 1,58 раза. Допуски на геометрическую точность станков группы Н составляют сотые доли миллиметра. В частности, допускаемое радиальное биение шпинделя токарных и фрезерных станков нормальной группы точности составляет 0,01 – 0,015 мм, торцевое – 0,01 – 0,02 мм. Допуск отклонений от прямолинейности и параллельности направляющих токарных и продольно-строгальных станков составляет на длине 1000 мм - 0,02 мм. Допуски на геометрическую точность особо точных станков меньше, примерно, в 5-6 раз. Соответственно во столько же раз возрастает стоимость станков.
Точность станков оказывает непосредственное влияние на геометрию обработанных поверхностей. Многочисленные примеры нарушения геометрии из-за неточности станков можно найти в специальной и учебной литературе. Так, при точении в центрах в результате отклонения в горизонтальной плоскости от соосности шпинделя и пиноли задней бабки токарного станка возникает погрешность формы – конусообразность. Тогда вместо цилиндра получается усеченый конус (рис.12.3;а). Такая же погрешность формы возникает при консольном закреплении заготовки в самоцентрирующем патроне. Здесь причиной является отклонение от параллельности оси шпинделя и направляющих станины в вертикальной плоскости. Отклонение в вертикальной плоскости от соосности шпинделя и пиноли задней бабки токарного станка приводит к седлообразности. Тогда вместо цилиндра получается гиперболоид вращения (рис.12.3;б).
Примерами влияния кинематической точности станков на геометрию обработанных поверхностей, является погрешность шага резьбы при ее нарезании резцом на токарно-винторезных станках, или погрешности геометрии зубьев, возникающие при нарезании зубчатых колес.
Очевидно, что в процессе эксплуатации станков, точность их понижается.

12.2.2. Износ режущего инструмента

Износ режущего инструмента при работе по методу автоматического получения размеров приводит к изменению этих размеров. При этом возникает переменная систематическая погрешность. Для исключения брака при обработке крупных партий заготовок детали периодически контролируют и выполняют при необходимости поднастройку станков.
Согласно общим закономерностям износа твердых тел при трении скольжения, кривая зависимости износа лезвийного инструмента от времени его работы или пути резания имеет три участка (рис.12.2.).
В пределах первого участка идет приработка инструмента при интенсивном его износе. Обычно длина пути резания при приработке инструмента составляет 500 – 2000 м.
После приработки интенсивность износа инструмента уменьшается. Его величина становится пропорциональной пути резания. Этому периоду работы инструмента на кривой износа соответствует второй участок. Длина пути резания на этом этапе составляет 8000 – 30 000 м.
Начало третьего участка характеризуется катастрофическим ростом износа инструмента. В результате режущая часть инструмента быстро разрушается.
Вопросы, связанные с износом инструмента изучаются в соответствующих курсах по резанию металлов. Данные по износу инструмента приведены в справочной литературе [5, дополнительная литература].

12.2.3. Температурные деформации системы ДИПС

Известно, что при нагреве тела его размеры увеличиваются. Так изменение линейного размера определяется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 – температурный коэффициент линейного расширения, град -1 ; 13 EMBED Equation.3 1415 - линейный размер до нагрева, 13 EMBED Equation.3 1415 – разность температуры до и после нагрева.
При механической обработке выделяется значительное количество тепла. Основным его источником является процесс резания металла. Температура в зоне резания может превышать 1000 0 С. Кроме того, тепло выделяется в узлах трения механизмов станка. Поток тепла, которое выделяется при резании, распределяется между стружкой, деталью и инструментом. В количественном отношении это распределение зависит от метода обработки. При точении поток тепла распределяется следующим образом: в стружку – 50 – 85%, в резец – 10 – 40 %, в заготовку – 3 – 4%, в окружающую среду – 1%. При сверлении в стружку уходит до 28% тепла, в заготовку – 55%, в сверло – 14%, в окружающую среду – остальное.
Нагрев системы ДИПС вызывает температурные деформации, которые могут оказывать значительное влияние на точность обработки деталей по 5 – 6 квалитету. Основными источниками погрешностей являются температурные деформации станка, инструмента и заготовки. При токарной обработке наружной поверхности удлинение резца за счет нагрева может достигать 0,05 – 0,06 мм. Диаметр обработанной поверхности уменьшится при этом на 0,1 - 0,12 мм. Смещение оси шпинделя станка за счет нагрева передней бабки - узла, в котором сосредоточена почти вся механическая часть станка, по экспериментальным данным составляет 0,1 мм. Чтобы исключить влияние нагрева заготовки на точность, стараются не производить ее чистовую обработку и измерения в нагретом состоянии, а также не препятствовать зажимами развитию температурных деформаций. Использование СОЖ – смазочно-охлаждающей жидкости снижает в 3 – 3,5 раза температуру в зоне резания.

12.2.4. Упругие деформации системы ДИПС под действием сил резания

При деформациях в пределах упругости тела восстанавливают свои размеры и форму после снятия внешней нагрузки. При механической обработке между заготовкой и инструментом возникают силы взаимодействия – силы резания. Под действием этих сил элементы системы ДИПС упруго деформируются. Упругой называется деформация, которая исчезает после снятия внешней нагрузки. В результате упругой деформации режущая кромка инструмента отклоняется от первоначального настроечного положения. Поэтому геометрические параметры обработанной поверхности получаются с погрешностями.
Деформации системы ДИПС можно разделить на два вида:
Деформации отдельных деталей.
Деформации контактных поверхностей в местах соединения (на стыках) деталей.
Величину деформации деталей можно рассчитать с достаточной степенью точности методами сопротивления материалов. Деформация контактных поверхностей имеет следующую природу. Поверхность деталей не бывает идеально ровной и гладкой. Она имеет рельеф, который определяется ее шероховатостью и волнистостью. Поэтому контакт поверхностей осуществляется по выступам. Под действием внешней нагрузки выступы упруго деформируются и контактирующие поверхности сближаются. Определить эти деформации простыми инженерными методами сопротивления материалов не удается. Для этого проводятся более глубокие исследования, в основном, экспериментального характера.
Величина упругих деформаций зависит от жесткости системы. Жесткостью называется способность тела сопротивляться деформациям под действием внешней нагрузки. Количественно жесткость оценивается как отношение силы, действующей на тело к величине его деформации. Размерность жесткости – н/м. Жесткость13 EMBED Equation.3 1415системы ДИПС определяется как отношение составляющей силы резания 13 EMBED Equation.3 1415, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению13 EMBED Equation.3 1415лезвия инструмента относительно заготовки. Величина обратная жесткости называется податливостью 13 EMBED Equation.3 1415. Таким образом,
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 (12.1)
Допустим, система ДИПС состоит из 13 EMBED Equation.3 1415 элементов. Обозначим деформацию каждого элемента под действием силы резания 13 EMBED Equation.3 1415соответственно13 EMBED Equation.3 1415 Тогда смещение 13 EMBED Equation.3 1415 лезвия инструмента относительно заготовки будет равно
13 EMBED Equation.3 1415
Если разделить обе части этого равенства на 13 EMBED Equation.3 1415, получим следующие формулы:
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Таким образом, жесткость системы ДИПС зависит от жесткости детали, инструмента, приспособления и станка. Основной причиной возникновения погрешностей геометрической формы деталей является низкая жесткость заготовки. На рис.12.5 представлены схемы деформации вала при токарной обработке в центрах и самоцентрирующем патроне. Из этих схем следует, что деформация вала зависит от положения резца в процессе обработки. С увеличением прогиба вала уменьшается глубина резания и возрастает его диаметр. При обработке в центрах наибольший прогиб заготовки имеет место, когда резец находится по середине. Поэтому погрешностью формы является бочкообразность (рис.12.5;а). При обработке в патроне заготовка закреплена консольно и наибольший прогиб возникает в начальной стадии обработки. Погрешностью формы в данном случае является конусообразность (рис.12.5;б). Приближенно максимальный прогиб13 EMBED Equation.3 1415заготовки можно рассчитать по формулам сопротивления материалов, рассматривая заготовку, как балку, расположенную на двух опорах или, как консольно-закрепленную. Таким образом, имеем
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 – длина вала, 13 EMBED Equation.3 1415 – модуль упругости материала, 13 EMBED Equation.3 1415 – осевой момент инерции поперечного сечения вала.
Из этих формул следует, что прогиб вала при обработке в патроне в 16 раз больше, чем при обработке в центрах. Для уменьшения прогиба вала при токарной обработке используют люнеты – подвижные и неподвижные. Первые устанавливают на суппорте станка, вторые – на направляющих суппорта.
Жесткость инструмента (резцов) при токарной обработке валов оказывает незначительное влияние на погрешности геометрических параметров этих деталей, т.к. под действием составляющей силы резания 13 EMBED Equation.3 1415, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, резец работает на сжатие. Однако, при растачивании отверстий влияние жесткости инструмента весьма существенное. В данном случае резец закрепляется в резцедержателе консольно и работает на изгиб. Поэтому жесткость резца небольшая. Для определения жесткости инструмента можно использовать расчетные методы, т.к. инструмент, как правило, имеет простую форму, что позволяет составить для расчета несложную схему.
Жесткость приспособлений определяется, преимущественно, экспериментально, т.к. составить простую расчетную схему для сложной механической системы и получить с ее помощью адекватные действительности результаты весьма непросто.
Жесткость станков в настоящее время исследована достаточно хорошо. Для большинства станков установлены паспортные значения жесткости, которые позволяют вести необходимые расчеты с достаточно высокой точностью.

12.2.4.1. Методы определения жесткости

Определение жесткости станков расчетным путем является сложной задачей. Поэтому эту жесткость определяют, преимущественно, экспериментально. Существуют два экспериментальных метода определения жесткости.
Статический метод
Жесткость станка этим методом определяется при неработающем станке. Станок нагружают силами, имитирующими нагрузки при обработке резанием. При нагружении регистрируют деформации узлов и деталей станка. При необходимости регистрацию деформаций производят и при разгрузке. По известным силам и деформациям производят расчет жесткости станка.
Динамический или производственный метод
При определении жесткости станка статическим методом не учитываются динамические нагрузки (удары, вибрация, и. т. д.), которые возникают при работе станка. В этой связи, жесткость станка, найденная статическим методом в 1,2 – 1,4 раза больше жесткости, определенной динамическим методом. При определении жесткости станка производственным методом применяется следующая методика.
На станок устанавливается ступенчатая цилиндрическая заготовка с перепадом диаметров 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 - диаметры ступеней. После обработки за один рабочий ход за счет различной глубины резания на обработанной поверхности также образуется перепад диаметров 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 - величина отжатия вершины резца при обработке ступеней вала. Очевидно
Пусть радиальная сила резания определяется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415- коэффициент, зависящий от материалу, подачи, и скорости резания, 13 EMBED Equation.3 1415 - глубина резания. Формулы и рекомендации для определения коэффициента 13 EMBED Equation.3 1415 приведены в специальной литературе. Тогда при обработке ступеней имеем:
13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415.
Жесткость станка определяется по формуле (12.1)
13 EMBED Equation.3 1415.
Откуда
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
В результате преобразований получаем
13 EMBED Equation.3 1415.

Однако 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - удвоенное расстояние от вершины резца до оси заготовки. Откуда
13 EMBED Equation.3 1415 или 13 EMBED Equation.3 1415.
Величина 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 определяется замерами. Очевидно, что при использовании этого метода следует применять заготовку и резец повышенной жесткости, чтобы исключить влияния их деформации на результаты определения жесткости.

12.2.5. Погрешности установки заготовок на станках и в приспособлениях

Установкой согласно ГОСТ 21495 ( 76 называется базирование и закрепление заготовки или изделия.
Погрешностью установки по ГОСТ 21495 ( 76 называется отклонение фактически достигнутого положения заготовки от заданного. Фактическое положение заготовки зависит от условий ее базирования и закрепления. Кроме того, точность фактического положения заготовки зависит от качества работы и изготовления приспособления, в которое устанавливается заготовка. Поэтому погрешность установки 13 EMBED Equation.3 1415 определяется как совокупность погрешностей базирования 13 EMBED Equation.3 1415, закрепления13 EMBED Equation.3 1415 и приспособления 13 EMBED Equation.3 1415.
Каждая из этих погрешностей определяется как отклонение фактического положения измерительной базы от заданного относительно формообразующего элемента режущего инструмента, настроенного на размер. Формообразующим элементом могут быть вершина резца при точении или плоскость, проведенная через вершины зубьев фрезы.
Когда указанные погрешности рассматриваются как случайные величины, то погрешность установки определяется по правилу сложения случайных величин
13 EMBED Equation.3 1415
Погрешность установки возникает только при обработке заготовок на предварительно настроенных станках методом автоматического получения размеров. Если обработка каждой детали в партии осуществляется с настройкой на размер методом пробных ходов и замеров, то погрешность установки исключается за счет управления размером в процессе обработки.
Погрешность базирования возникает при нарушении принципа совмещения или единства баз, когда технологическая база не совпадает с измерительной. Как было отмечено ранее, принцип совмещения баз используется при обработке деталей партиями на предварительно настроенных станках, когда размеры, заданные на чертеже, выдерживаются автоматически. Пример для иллюстрации этого принципа представлен на рис.11.27 – 11.29. Как следует из рис.11.28;б размером (а), определяется положение измерительной базы (плоскость Б) относительно режущей кромки фрезы. Указанный размер зависит от допуска 13 EMBED Equation.3 1415 размера (в). Поэтому погрешность базирования будет находиться в пределах указанного допуска. При совмещении баз погрешность базирования исключается (см. рис.11.29).
Погрешность закрепления возникает от действия сил, которые удерживают заготовку при механической обработке. Погрешность закрепления зависит от упругих деформаций элементов системы ДИПС. Среди элементов системы ДИПС можно выделить два основных: саму заготовку, а также контактные поверхности на стыке технологической базы и установочных элементов. Упругая деформация заготовки зависит от ее конфигурации и схемы сил, приложенных к ней. Величина упругой деформации контактных поверхностей определяется экспериментально и зависит от качества поверхностей на стыке, а также от свойств материала.
Погрешность приспособления возникает из-за неточностей изготовления и установки приспособления на станках, а также изнашивания его рабочих поверхностей.
Пример. Рассмотрим образование погрешностей установки при растачивании тонкостенной втулки по чертежу на рис.12.6. Схема растачивания представлена на рис.12.7. При обработке необходимо обеспечить толщину стенки втулки в пределах заданного допуска. Для установки используется трехкулачковый самоцентрирующий патрон (рис.12.8). Схема базирования и схема установа при обработке в трехкулачковом патроне представлена на рис.12.9. В данном случае ось втулки является технологической двойной направляющей скрытой базой. Измерительной базой будет наружная поверхность втулки. Так как наружный диаметр втулки от заготовки к заготовке меняется в пределах допуска, то из-за несовпадения технологической и измерительной баз появится погрешность базирования, которая окажет влияние на точность толщины стенки. Величина этой погрешности будет находится в пределах допуска на диаметр наружной поверхности. По чертежу допуск на наружный диаметр втулки больше, чем на толщину стенки. Поэтому некоторая часть деталей из партии окажется бракованной.
При установке тонкостенной втулки в трехкулачковый патрон под действием зажимов возникнет деформация ее поперечного сечения т. е. погрешность закрепления. На рис.12.10 в первой позиции показано поперечное сечение заготовки втулки до закрепления. После закрепления в трехкулачковом патроне поперечное сечение втулки примет форму, показанную на рис.12.10 во второй позиции. Как следует из рисунка, возникнет отклонение от круглости как внутренней, так и наружной поверхности. Растачиванием внутренней поверхности погрешность ее формы будет устранена, в то время как погрешность формы наружной поверхности останется. Это состояние изделия показано в третьей позиции. После открепления детали первоначальная форма наружной поверхности, которую она имела до закрепления, будет восстановлена, а внутренняя поверхность приобретет форму, показанную в четвертой позиции. Таким образом, при закреплении заготовки в результате ее упругой деформации произошло смещение наружной поверхности, которая является измерительной базой, что, привело к появлению погрешности закрепления.
Погрешность приспособления при использовании трехкулачкового патрона возникает из-за неточностей его установки относительно оси шпинделя, а также за счет износа деталей механизма перемещения кулачков. В результате при растачивании втулки возникнет отклонение от соосности наружной и внутренней поверхностей, а следовательно, и погрешность толщины стенки.
Очевидно, устранить погрешность базирования за счет совмещения измерительной и технологической скрытой базы нельзя, т.к. ось втулки не является материальным объектом. Решить эту задачу можно за счет совмещения измерительной базы с настроечной. Настроечной базой называется обрабатываемая на данном установе поверхность заготовки, по которой производится настройка станка и инструмента для обработки на том же установе связанных с ней размерами других поверхностей. Наружная и внутренняя поверхности втулки связаны размером, которым определена толщина стенки. Внутренняя поверхность является обрабатываемой. Наружная поверхность является измерительной базой. Если использовать ее как настроечную для получения растачиванием заданной толщины стенки, то за счет совмещения баз исключается погрешность базирования.
Таким образом, чтобы исключить погрешность базирования следует растачивать отверстие втулки и точить ее наружную поверхность за один установ. Схема обработки показана на рис.12.11. Заготовкой для втулки является труба. Обработка производится на токарно-револьверном станке, настроенных так, чтобы обеспечить расстояние между вершинами резцов равным толщине стенки втулки в пределах допуска. Проходной резец закрепляется в держателе продольного суппорта, а расточной резец в револьверной головке, размещенной на револьверном суппорте. После обработки поверхностей на заданную длину производится отрезка втулки в размер.
Применение указанной технологии дает возможность практически исключить погрешность закрепления, т.к. труба зажата кулачками вне зоны обработки, где формируется будущее изделие. Погрешность приспособления тоже не возникает, т.к. поверхности обрабатываются за один установ.

12.3. Обеспечение точности механической обработки

12.3.1. Методы и этапы механической обработки поверхности

Механическая обработка поверхности производится, в основном, резанием металла со снятием стружки лезвийным или абразивным инструментом, реже пластическим деформированием. Резание лезвийным инструментом осуществляется точением, фрезерованием, сверлением и другими методами. При абразивной обработке применяется шлифование, хонингование, суперфиниширование. Пластическое деформирование осуществляется обкаткой и раскаткой роликами, дорнованием (калибровкой) отверстий шариками или оправками, дробеструйной обработкой. Каждый метод имеет свои технологические возможности по обеспечению точности и шероховатости поверхности. В тоже время одинаковые показатели можно получить различными методами. Например, тонкое точение обеспечивает 7 – 8 квалитет точности и шероховатость поверхности 0,2 – 1,2 мкм. Близкие показатели можно получить шлифованием.
Технологический процесс представляет собой совокупность операций, при выполнении которых, обработке подвергается одна или несколько поверхностей. В результате заготовка превращается в готовую деталь. Обработать каждую поверхность по требованиям чертежа за один технологический переход удается не всегда. Чтобы обеспечить эти требования, возникает необходимость разделить обработку на этапы с распределением по ним припуска. Так, в простейшем случае, все этапы выполняют на одном станке, выбирая режимы резания, инструмент и приспособления так, чтобы обеспечить требования чертежа. В более сложном случае изменяют метод обработки поверхности. Например, после точения, применяют шлифование или обкатку роликами. Таким образом, обработка одной поверхности тоже представляет собой дискретный процесс, который выполняется за несколько этапов. В самом сложном варианте обработка поверхности включает следующие этапы:
Черновой, на котором удаляется с поверхности заготовки основная часть припуска, обеспечивается точность обработки по 12-14 квалитету, а шероховатость поверхности составляет более 12,5 мкм.
Получистовой, на котором обработка поверхности выполняется с допусками по 10-11 квалитету, а ее шероховатость составляет 3,2 – 10 мкм. На первых двух этапах применяются, в основном, точение и фрезерование.
Чистовой, на котором по точности имеем 7 – 9 квалитет, а по шероховатости - 0,63 – 2,5 мкм. Здесь применяются точение, фрезерование, шлифование, развертывание и протягивание.
Отделочный, (тонкая обработка) на котором за счет применения тонкого точения и растачивания хонингования, суперфиниширования, точность обработки повышается до 5-6 квалитета, а шероховатость составляет менее 1 мкм.
Приведенный перечень этапов является ориентировочным. В технической и учебной литературе можно встретить другие варианты, которые могут отличаться по показателям точности и шероховатости. Однако эти отличия, как правило, несущественные
На количество этапов оказывает влияние метод получения заготовок. Если заготовка получена точным литьем или холодной штамповкой с точностью по 12-14 квалитету с шероховатость поверхности не более10 мкм, то необходимость чернового этапа обработки отпадает. Однако, в большинстве случаев процесс механической обработки состоит из нескольких этапов. Каждый этап выполняется соответствующим методом обработки и на соответствующем оборудовании. Например, черновой этап токарной обработки можно выполнять на старых изношенных станках, в то время как для чистового этапа требуются точные станки.

12.3.2. Методы получения размеров и настройки системы ДИПС

Для получения заданных размеров применяется два метода.
Метод пробных ходов и замеров или метод взятия пробных стружек заключается в удалении со всей обрабатываемой поверхности или ее участка части припуска (снятие пробной стружки) с последующим замером изделия. По результатам замера делают корректировку настройки станка и пробную стружку снимают снова. Этот процесс повторяют до тех пор, пока не будет получен размер в пределах заданного допуска.
Точность размера в данном случае зависит от минимально допустимой толщины стружки снимаемой за один рабочий ход. Эта толщина зависит от качества заточки инструмента и находится в пределах 0,005 – 0,05 мм, что не позволяет изменить размер на меньшую величину. Указанный метод применяется в единичном и мелкосерийном производстве.
Метод автоматического получения размеров применяется при обработке деталей партиями в крупносерийном и массовом производстве. В этом случае станок настраивается на заданный размер и поверхность обрабатывается за один рабочий ход, после чего деталь снимается со станка и него устанавливается следующая заготовка. Примеры иллюстрации метода можно найти на рис.11.5, 11.10 и 11.28. Основными преимуществами метода являются высокая производительность, снижение брака, уменьшение потребности в высококвалифицированных рабочих и, как следствие, низкая себестоимость обработки. Точность размеров в данном случае зависит от точности настройки, упругих и температурных деформаций системы ДИПС, износа режущего инструмента и. т. д.
Настройкой называется процесс установки относительного положения инструмента и заготовки в приспособлении на станке для получения заданной точности изделия. После настройки на станке обрабатывается одна деталь или партия деталей.
При обработке деталей методом автоматического получения размеров применяется несколько способов настройки станков, которые можно свести к двум, основным.
Метод динамической настройки
В данном случае настройка на размер производится методом пробных ходов и замеров. После получения заданного размера обрабатывается вся партия изделий. Точность настройки в данном случае зависит от минимальной толщины стружки снимаемой за один рабочий ход.
Метод статической настройки
В этом случае настройку производят на неработающем станке по эталону или упорам. При настройке станка по эталону на станок устанавливают эталон с соответствующими размерами и приводят в соприкосновение с ним режущую кромку инструмента (рис.12.4;а). Таким образом, инструмент устанавливается в положение, в котором обеспечивается заданный размер детали. В данном случае возникают погрешности, связанные с изготовлением эталона, его установкой на станок и погрешности установки инструмента относительно эталона. Поэтому точность обработки довольно низкая (8 – 9 квалитет). Для повышения точности статическую настройку дополняют динамической.
Статическую настройку станков выполняют также по жестким упорам (рис. 12.4;б) или упорам, снабженных индикаторными устройствами (рис.12.4;в). Упором ограничивают перемещение рабочих органов станка с инструментом так, чтобы при обработке выдерживался настроечный размер. На рис.12.4;б перемещение продольного суппорта к патрону ограничено упором. Настроечный размер обеспечивается подрезкой переднего торца детали перемещением поперечного суппорта с базированием детали в приспособлении по заднему торцу. Для более точной установки инструмента регулировку упора производят с помощью индикатора (рис.12.4;в).

13PAGE 15


13PAGE 147015




Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 411826
    Размер файла: 174 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий