Причины образования погрешности обработки

Основными причинами погрешностей механической обработки являются:

1) неточность и износ станков;

2) неточность и износ инструментов и приспособлений;

3) деформации обрабатываемой заготовки под действием сил резания и закрепления» нагрева в процессе обработки и перераспределения внутренних напряжении;

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

5) жесткость технологической системы. Неточность и износ станков.

Металлорежущий станок как и всякую машину, изготовить абсолютно точно практически невозможно. Это объясняется тем, что невозможно изготовить основные детали станка абсолютно точно и невозможно собрать узлы станка без погрешностей.

Собственная точность металлорежущих станков, т. е. точность их в ненагруженном состоянии, регламентирована ГОСТами.

Для выполнения особо точных работ промышленность выпускает станки с повышенной точностью, так называемые прецизионные, степень точности изготовления которых приблизительно в 2—3 раза выше по сравнению с точностью обычных станков.

По мере износа собственная неточность станка возрастает. Особое значение имеет износ подшипников и шеек шпинделей, а также направляющих станин. Вследствие износа шпинделя и подшипников у станков токарного типа появляется биение шпинделя, придающее неточность геометрической форме обрабатываемой детали.

Износ направляющих токарного станка вызывает несовпадение центров бабок, что также приводит к погрешности геометрической формы обрабатываемой детали.

Неточность и износ инструмента. Точность обработки непосредственно связана с точностью изготовления режущего инструмента в двух случаях:

1) при работе мерным инструментом, когда размер инструмента непосредственно передается детали;

2) при работе фасонными инструментом, когда его профиль переносится на деталь.

В промышленности применяют большое количество немерных режущих инструментов — проходные резцы, торцовые фрезы и др. Погрешность изготовления этих инструментов непосредственного влияния на точность обработки не оказывает.

Существенно влияет на точность обработки износ режущего инструмента. В процессе обработки режущие инструменты изнашиваются как по задней поверхности, так и по передней. Следствием износа резца по задней поверхности на величину V является изменение размера детали на величину W. Такой износ получил название размерного износа.

В технологии машиностроения размерный износ, инструмента принято выражать в зависимости от пройденного им пути резания L, определяемого по формуле:

D — диаметр обрабатываемой детали, в мм;

I — длина обрабатываемой детали, в мм;

s— подача, в мм/об.

Неточность и износ приспособлений. Приспособления, применяемые для установки деталей, также являются источником погрешностей. Дело в том, что сами приспособления имеют неточность изготовления. Кроме того, увеличивается их износ с течением времени и деформацией в процессе обработки. Возникают также погрешности и в результате неточного ориентирования обрабатываемой детали в приспособлении.

Точность изготовления приспособлений должна, быть выше точности обрабатываемой детали. При точных работах (2—3-й классы) обычно допуски на размеры приспособлений берутся равными 1/2—1/10 допусков на соответствующие размеры детали. При грубых работах (4-й класс и ниже) относительная точность приспособлений может быть выше (1/3—1/10 допуска на деталь).

Деформации обрабатываемой заготовки.Под действием усилий закрепления заготовки и резания, собственного веса, нагрева в процессе обработки и перераспределения внутренних напряжении появляются те или иные деформации, детали, вызывающие соответствующие погрешности.

При чистовой обработке на точность изготовления в значительной мере влияет усилие закрепления детали. Деформации обрабатываемой детали под действием усилий резания приводят к существенным погрешностям. Усилия резания больше всего сказываются при обработке деталей с большим отношением длины к диаметру и при малой их жесткости. Они приводят не только к изменению размеров, но и к погрешности формы и относительного положения обрабатываемой поверхности. Применение люнетов и использование режущих инструментов с большими углами в плане уменьшают погрешности.

При механической обработке детали нагреваются. При равномерном распределении тепла по длине и толщине детали изменяются только размеры детали, а при неравномерном распределении может изменяться также и ее форма.

При черновой обработке деталь нагревается до более высокой температуры, чем при чистовой. Если чистовую обработку производят сразу после черновой, то погрешности в данном случае будут велики. Поэтому необходимо разделение черновой и чистовой обработки. Соблюдение известного перерыва между этими операциями приводит к остыванию детали, что является наиболее эффективным средством борьбы с погрешностями, вызываемыми температурными деформациями.

На точность обработки оказывает существенное влияние перераспределение внутренних напряжений в материале детали. Внутренние напряжения возникают при горячей обработке заготовок из-за неравномерного охлаждения и структурных изменений в материале, при обработке давлением в холодном состоянии и при обработке резанием. С течением времени внутренние напряжения постепенно выравниваются и исчезают, но при этом заготовка деформируется. Для уменьшения влияния перераспределения внутренних напряжений на точность обработки часто применяют для литых и кованых заготовок термический процесс старения или низкотемпературный отжиг.

При обработке резанием, когда снимается большой слой металла за один проход, существенно нарушается равновесие внутренних напряжений и происходит значительная деформация детали, заключающаяся в искривлении ее осей и плоскостей. В данном случае необходимо отделение черновых операций механической обработки от чистовых.