Тема 1.3 Точность механической обработки.

Под точностью обработки понимают степень соответствия обработанной детали прототипу, изображённому на чертеже. Точность обработки влияет на эксплуатационные качества и долговечность машин и приобретает большое значение при увеличении их скорости и удельных нагрузок. Кроме того, требуемая точность изготовления детали влияет на построение ТП, выбор припусков, трудоёмкость обработки деталей и сборки машин. Повышение точности обеспечивает взаимозаменяемость деталей.

В условиях единичного и мелкосерийного производства необходимая точность деталей достигается методом пробных проходов , т.е. снятием припуска при последовательных проходах под контролем измерительного инструмента. Такой метод не применяют при крупносерийном и массовом производстве, как неэкономичный. В серийном и массовом производстве требуемая точность детали достигается методом автоматического получения размеров. Станки предварительно настраивают на заданный размер, т.е рабочими звеньями станка, приспособления и инструмента придаётся определённое , конечное взаимное положение, которое и обеспечивает автоматическое получение требуемого размера детали.

Под точностью обработки понимают степень соответствия обработанной детали требованиям чертежа и ТУ.

Точность детали слагается из точности выполнения размеров, формы, относительного положения поверхностей детали и шероховатости поверхностей.

Под точностью формы поверхности понимают степень приближения её к геометрической форме.

Например, плоские поверхности могут иметь отклонения формы в виде непрямолинейности, т.е отклонения проверяемой поверхности в заданном направлении от прилегающей прямой.

Цилиндрические поверхности в поперечном сечении могут иметь отклонения от прилегающей окружности: овальность, огранку; в продольном сечении : бочкообразность, седлообразность, конусообразность, изогнутость. Относительное положение поверхности определяется обычно параллельностью, перепендикулярностью или симметричностью её относительно других поверхностей или осей.

Для проектирования технологического процесса , гарантирующего достижение этой точности, необходимо знать и учитывать погрешности , возникающие при обработке.

Основными причинами погрешностей обработки на металлорежущих станках следующие:

1) собственная неточность станка, например, непрямолинейность направляющих станины и суппортов, непараллельность или неперпендикулярность направляющих станины к оси шпинделя, неточности изготовления шпинделя и его опор и т.д;

2) деформация узлов и деталей станка под действием сил резания и нагрева;

3) неточность изготовления режущих инструментов и приспособлений и их износ;

4) деформация инструментов и приспособлений под действием сил резания и нагрева в процессе обработки;

5) погрешности установки заготовки на станке;

6) деформация обрабатываемой заготовки под действием сил резания и зажима, нагрева в процессе обработки и перераспределения внутренних напряжений;

7) погрешности, возникающие при установке инструментов и их настройке на размер;

8) погрешности в процессе измерения, вызываемые неточностью измерительных инструментов и приборов, их износом и деформациями, а также ошибками рабочих в оценке показаний измерительных устройств.

Собственная точность станков ,т.е точность их в ненагруженном состоянии, установлена ГОСТом для всех основных типов станков. По мере износа собственная точность станка уменьшается. Особое значение имеет износ подшипников и шеек шпинделей, а также направляющих станин. Биение шпинделя с овальной шейкой приводит к получению овальности у обтачиваемой заготовки. В следствие износа направляющих у токарного станка возникает , например, непрямолинейное движение суппорта, что приводит к искажению формы обтачиваемой цилиндрической заготовки.

В процессе обработки под действием сил резания узлы станка деформируются. Это вызывается неточностями пригонки стыковых поверхностей отдельных сопрягаемых элементов узлов. В результате таких деформаций могут получаться погрешности формы и относительного положения обрабатываемой поверхности. Величина упругой деформации тем больше, чем больше силы резания и меньше жёсткость узлов станка.

Большое значение вопросы точности приобретают при автоматизации произ-ва.

Каждая деталь ограничена комплексом поверхностей, часть из которых подвергается м/о. Потому, говоря о точности, подразумевают следующие понятия:

1. Точность выполнения размеров отдельных поверхностей детали, (ф вала или отверстия, угол и длина конуса, глубина отверстия или паза), котор. Регламентируются допусками, указанными в чертежах.

2. Точность выполнения формы поверх-тей, под котор. подразумевается степень соответствия их формам, заданным в чертеже.

Погрешности формы весьма разнообразны:

Предельные отклонения от формы для плоскостей и цилиндрических поверхностей приведены в ГОСТе 10356-63.

Цилиндрические поверхностимогут иметь овальность, гранёность,бочкообразность,корсетность, кривизну и конусность.

Плоскости могут иметьвыпуклости, вогнутости, скрученности и др. искажения. Например,

профиль поверх-ти зуба шестерни или нитки резьбы могут быть отклонены от теоретической формы эвольвенты или спирали и т.д.

Неточность формы пов-тей оказывает большое влияние на работоспособность машины. Допускаемая величина отклонения формы пов-ти нередко задаётся частью допуска на её размер.

3. Точность взаимного расположения поверхностей деталей.

Погрешности взаимного расположения поверхностей деталей даже при правильных размерах и форме могут привести к нарушениям работы детали в машине.

К таким погрешностям относятся несоосность шеек вала или наружной и внутренней пов-ти полой детали ( эксцентриситет), непараллельность или неперпендикулярность оси цилиндрической поверхности к её торцу, ошибки углового расположения поверх-ти ( шатунных шеек коленчатого вала, зубьев шестерён), непараллельность и неперпендикулярность плоских пов-тей (( верхней, нижней и торцовой пов-тей блока) и т.п.

Предельно допустимые отклонения от теоретической формы, размеров или взаимного расположения пов-тей, оговорённое чертежом, называется допуском.

Величина допустимого отклонения назначается из условий работы и сопряжения деталей в соот-

ветствии с ГОСТами.

Классы точности определяют величину допускаемых отклонений, а посадки – характер соединений и величину зазоров и натягов между сопрягаемыми поверх-ми.

Точность, заданная чертежом, может быть обеспечена разными технологическими методами.

В условиях единичного произ-ва точность взаимного положения поверх-тей обеспечивается выверкой , а точность размеров – пробными проходами – последовательным снятием стружки и пробными промерами в начале каждого прохода; при этом точность в значительной степени зависит от квалификации рабочего.

В условиях мелкосерийного произ-ва для обеспечения размеров обработанной детали применяется установка по лимбу, нужное деление которого определяется пробной обработкой первой детали или по эталону.

В серийном и массовом произ-ве точность обеспечивается предварительной настройкой станка, приспособления и инструмена, т.е. способом автоматического получения заданных размеров; при этом установка детали в приспособлении обеспечивает взаимное положение поверх-тей, а установка инструментов относительно обрабатываемой детали – точность размеров.

При обработке деталей на автоматических станках и автоматических линиях применяются измерительные и регулирующие устройства( подналадчики), котор. В случае выхода детали за пределы допуска, автоматически подналаживают станок на заданный размер. Такие устройства называют устройствами с обратной связью.

При использовании мерных режущих инструментов ( свёрла, зенкера, развёртки, протяжки, мерные фрезы и резцы, фасонные инструменты) точность раз-ров обрабатываемых поверх-тей зависит от раз-ров и состояния инструмента и правильности его установки.

Основные причины, вызывающие погрешности при обработке деталей:

1. геометрические погрешности станка, допущенные при его изготовлении или вызванные износом его деталей;

2. упругие деформации технологичской системы станок- приспособление-инструмент-деталь под действием сил резания;

3. погрешности установки заготовок на станок;

4. размерный износ инструмента;

5. погрешности настройки станка на выполняемый размер;

6. температурные деформации отдельных элементов системы станок- приспособление-инструмент-деталь;

7. погрешности, связанные с внутренними напряжениями в материале заготовки.

В результате суммирования перечисленных погрешностей детали в процессе обработки получаются с отклонениями от заданных раз-ров. Эти погрешности могут быть систематическими и случайными.

Систематические погрешностивозникают в силу вполне определённых причин и остаются постоянными или закономерно изменяются .К постоянным систематическим погрешностям можно отнести погрешности формы деталей, вызываемые геометрическими погрешностями станка на размер при обработке одной партии заготовок. Примером могут служить погрешности, вызываемые износом режущего инструмента. В большинстве случаев при выборе ТП можно учесть влияние указанных погрешностей и принять меры для их устранения.

Случайные погрешности возникают в рез-те действий множества различных не связанных между собой причин. К ним относятся погрешности , вызванные разной твёрдостью заготовок или неравномерным припуском на обработку, изменением усилия зажима детали в приспособлении и т.д.

В результате влияния систематических и случайных погрешностей размеры обрабатываемых деталей будут переменными .Это явление носит название рассеивание размеров.

Величину постоянных систематических погрешностей можно определить расчётным путём.

Можно рассчитать погрешность формы обработанной детали, связанную с геометрическими погрешностями станка ( погрешностями от биения шпинделя). Однако, во многих случаях, когда действует несколько факторов, в том числе и случайные, расчёт затрудняется и делается неточным.В таких случаях используют статистический метод определения погрешностей.

При использовании специальных методов обработки может быть достигнута очень высокая точность с отклонениями от заданных размеров в десятых и сотых долях микрона. Однако при проектировании ТП необходимо учитывать , что повышение точности станка, инструмента, приспособления, применение высококвалифицированного труда и увеличение затраты времени вызывает увеличение стоимости обработки. Поэтому для каждого вида оборудования устанавливается точность обработки, достижимая при высокой производительности труда и низкой стоимости обработки- экономическая точность обработки.

Экономическая точность обработки является величиной условной. Она характеризуется средними отклонениями размеров обрабатываемых деталей, получаемыми с наименьшими затратами труда и средств в конкретных производственных условиях. Незначительные изменения технологии и производственных условий вызывают изменение экономической точности обработки.

Например, при переходе от обработки запорного конца иглы распылителя в цанговом зажиме к обработке в призме точность повышается в 5-10 раз без существенного увеличения затрат.

Технологический процесс может быть устойчивым или неустойчивым, налаженным или разлаженным, вследствие чего качество деталей может получаться однородным или неоднородным.

Детали однородного качества имеют незначительные колебания, в то время как детали неоднородного кач-ва характериз-ся большими колебаниями размеров, формы или свойства.

С помощью кривых распределения исследуют точность обработки законченного технологического процесса. При этом не учитывается последовательность обработки заготовок, т.к. все заготовки данной партии перемешиваются, и систематические постоянные и переменные погрешности не отделяются от случайных, и влияние как тех, так и других выражается в общем виде как рассеивание размеров.

Статистический методисследования точности обработки с построением точечных диаграмм свободен от этих недостатков и позволяет исследовать технологический процесс ТП значительно глубже, чем метод кривых распределения; при этом оказывается возможным разделить влияние случайных и систематических погрешностей ( как постоянных, так и изменяющихся).

Несколько образцов, взятых для измерения сразу после обработки, называют пробой. Для того, чтобы пробы могли быть сравнимы между собой, число деталей в них каждый раз должно быть одинаковым.

Чтобы подналадка процесса обработки была сведена к min и производилась как можно реже, необходимо стремиться использовать полный р-р поля допуска от наладки до наладки. Для этого работу после наладки начинают с р-ра , противоположного тому, котор. определяет момент остановки процесса для очередной наладки станка, а не со среднего раз-ра, расположенного где-то около середины поля допуска, и тем более не с раз-ра, близкого к границе допуска, на котор. необход. остановить станок для очередной наладки.

Допуски формы и расположения поверхностей деталей машин и приборов, термины, определения, относящиеся к основным видам отклонений, стандартизованы ГОСТом 24642 – 81*.

В основу нормирования и систему отсчета отклонений формы и расположения поверхностей положен принцип прилегающих поверхностей и профилей, элементов, деталей, сборочных единиц (узлов). Все отклонения и допуски подразделяются на три группы: формы; расположения; суммарные – формы и расположения.