Экономическая точность и качество поверхности детали при различных видах обработки.

Под точностью в технологии машиностроения понимается степень соот­ветствия производимых изделий их заранее установленному эталону. Она в большой мере определяется точностью обработки отдельных деталей и сбороч­ных единиц.

Понятие точности детали включает в себя два комплекса параметров:

1. Макропараметры:

• точность размеров;

• точность формы поверхностей;

• точность относительного расположения поверхностей.

2. Микропараметры:

• шероховатость поверхностей;

• волнистость;

• физико-механические свойства поверхностного слоя. Количественные показатели точности и допускаемые отклонения регла­ментируются Единой системой допусков и посадок и ее стандартами.

Точность обработки, которую можно обеспечить при неограниченных затратах труда и времени рабочим высокой квалификации на станке, находящемся в отличном состоянии, называется достижимой точностью обработки.

Экономическая точность обработки каким-либо способом характеризуется тем, что затраты при применении этого способа не превышают затрат при применении другого, пригодного для обработки той же поверхности.

экономическая точность чистовой токарной обработки на предварительно настроенном станке находится в пределах 7—8-го квалитета, а экономическая точность шлифования — в пределах 6-го квалитета. Экономическую точность обработки по 4—5-м квалитетам могут обеспечить тонкое шлифование, притирка и другие доводочные методы. Для каждого метода обработки экономическая точность ниже максимальной технологически достижимой точности. Как правило, работа с достижимой точностью является неэкономичной.
Средние значения экономической точности различных методов обработки приведены в справочной литературе по обработке металлов. Экономическая точность обработки изменяется с развитием техники, прогресс технологии обработки способствует снижению затрат для обеспечения заданной точности.

Качество поверхности характеризуется:

• шероховатостью;

• волнистостью;

• физико-механическими свойствами поверхностного слоя. Оно является результатом воздействия на этот слой применяемых техноло­гических методов и определяет эксплуатационные свойства деталей и машин. Шероховатость - совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. По ГОСТ 2789-73 и ГОСТ 25142-73 установлены шесть основных парамет­ров шероховатости и ряд дополнительных (рис. 5.1):

1 Среднее арифметическое отклонение профиля R_a, - среднее арифмети­ческое из абсолютных значений отклонений профиля от средней линии в пре­делах базовой длины

(5.1)

или приближенно

(5'2')

где - число выбранных точек профиля на базовой длине.

Значения величин R_a = 100...0,008 мкм; = 0.01 .,25 мм

Согласно ГОСТу для обеспечения и удешевления внедрения в производство систем стандартизации и контроля шероховатости рекомендуется выбирать значения R_a их следующих предпочтительных значений, мкм: 0,012; 0,025, 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100.

Параметр R_a является предпочтительным параметром.

2. Высота неровностей профиля по десяти точкам R_z - сумма средних арифметических абсолютных значений высот пяти наибольших выступов про­филя и глубины пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины

; (5.3)

R_z =1600. 0,025 мкм.

Предпочтительные значения R_z мкм: 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8, 1,6; 3,2, 6,3; 12,5; 25; 50; 100; 200; 400.

Приблизительное соотношение параметров R_z и R_a составляет R_z»4R_a

3 Наибольшая высота неровностей профиля R_max - расстояние между ли­нией выступов профиля и линией впадин в пределах базовой длины

R_max = 1600...0.025 мкм.

4 Средний шаг неровностей профиля S_m - среднее арифметическое значе­ние шага неровностей профиля в пределах базовой длины

, (5.4)

где - число шагов в пределе базовой длины ;

- шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, огра­ничивающей неровность профиля

S_mi =12.5 ...,0.002мм.

5. Средний шаг неровностей профиля по вершинам S - среднее арифмети­ческое значение шага неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины

(5.5)

где - число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины ;

- шаг неровностей профиля по вершинам, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних местных вы­ступов профиля,

S=12.5 .....0.002мм.

6. Относительная опорная длина профиля t_p - отношение опорной длины

профиля h_p, к базовой длине :

. (5.6)

Волнистостью называют совокупность периодически чередующихся не­ровностей с относительно большим шагом, превышающим принимаемую при измерении шероховатости базовую длину. Параметрами волнистости являются:

1. Высота волнистости W_z - среднее арифметическое из пяти ее значений, определенных на длине участка измерения L_w, равной не менее пяти действи­тельным наибольшим шагам S_w волнистости:

(5.8)

W_z =0.1...200мкм.

2. Наибольшая высота волнистости W_max - расстояние между наивысшей и наинизшей точками измеренного профиля в пределах длины L_w измеренное на одной полной волне.

3. Средний шаг волнистости S_w - среднее арифметическое значение длин отрезков средней линии S_wi, ограниченных точками их пересечения с соседни­ми участками профиля волнистости

Физико-механические свойства характеризуются:

• твердостью;

• структурой;

• величиной, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений;

• глубиной деформации слоя;

• наличием или отсутствием внешних дефектов (микротрещин, ликваций и т. п.) Физико-механические свойства поверхностного слоя отличаются от исход­ного материала. Это связано с воздействием силовых и тепловых факторов при изготовлении и обработке заготовок

При обработке лезвийным инструментом имеет место взаимодействие в основном силовых, а также тепловых факторов. Вследствие этого поверхностный слой имеет, как правило, сжимающие (отрицательные) напряжения

При шлифовании большее влияние оказывают тепловые факторы, меньшее - силовые Характерные для шлифования высокие температуры в поверхност­ном слое вызывают структурную неоднородность и, вследствие этого, поверх­ностные прижоги, микротрещины, цвета побежалости. В поверхностном слое при шлифовании возникают остаточные напряжения растяжения, т. е. положи­тельные

При накатывании обработанных поверхностей роликами и шариками обес­печивается пластическая деформация поверхностного слоя, снижение шерохо­ватости и получение сжимающих напряжений. Чрезмерный наклеп при накаты­вании приводит к разрушению («шелушению») поверхностного слоя

41. Выбор методов обработки детали

Выбор способа обработки и необходимого количества переходов зависит от технических требований на деталь, вида и качества заготовки, и , технико-экономических показателей способов обработки.

При выборе способа обработки стремятся обеспечить кратчайший и наиболее экономичный путь превращения выбранной заготовки в деталь требуемого качества.

Видимо, самый короткий путь можно было бы обеспечить при получении каждой поверхности требуемого качества за один переход, выполнение которого должно обеспечивать определенную величину уточнения:

,

где

– допускаемое отклонение показателей точности заготовки;

– допускаемое отклонение показателя точности детали.

К сожалению, существующие способы обработки чаще всего не обеспечивают требуемую величину уточнения. Поэтому обработку поверхностей приходится вести в несколько технологических переходов и уточнение при этом определять по формуле

,

где

– общее уточнение, получаемое при обработке заготовок для достижения требуемой точности детали по каждой из поверхностей;

– уточнение, обеспечиваемое каждым переходом;

– количество переходов, необходимое для достижения требуемой точности детали.

Выбор способа обработки следует начинать с поиска такой технологической системы, которая позволит экономичным путем достичь требуемого качества детали . Однако выбранная технологическая система способна обеспечить определенное качество детали лишь при определенном качестве исходной заготовки ( ). Если , то рассматриваемая система обеспечит получение поверхности требуемого качества из выбранной заготовки . Если же , то необходимо продолжить выбор системы и найти такую, которая обеспечит на выходе , и т.д. Схема определения необходимого количества переходов по обработке поверхностей заготовки приведена на рис.26.3. Значения выбираются по справочной литературе.

В связи с тем, что требуемое качество отдельной поверхности детали может быть достигнуто при обработке ее различными способами, следует сопоставить возможные варианты по производительности и экономичности. Для этого по каждому варианту необходимо определить трудоемкость и себестоимость обработки заготовки. Однако сделать это окажется возможным после выбора режимов и проведения технического нормирования затрат времени на него.

Поэтому решение о способах и количестве переходов обработки поверхностей заготовки, принятое на данной стадии разработки технологического процесса, может быть скорректировано в дальнейшем.