Понятие о точности в машиностроении

ТЕМА №6

ЛЕКЦИЯ 9

При этом микрогеометрические отклонения выделяют в отдельную группу и называют шероховатостью поверхности.

Для нормирования точности размеров по СТ СЭВ 145-75 в машиностроении применяется Единая Система Допусков и Посадок (ЕСДП). Основу этой системы составляют ряды допусков, называемые квалитетами (quality — качество, англ.), и ряды основных отклонений (верхних и нижних).

Различают требуемую и фактическую точность.

Требуемую точность показателей устанавливают в соответствии с условиями решаемой задачи: требованиями к качеству проектируемой машины, ее узлов и деталей, требованиями к точности измерения, к количеству производимой продукции, ее стоимости и т.д. —регламентируется рабочим чертежом детали. Требование к точности содержится в допуске, которым ограничены возможные отклонения показателя.

Фактическая точность любого показателя конкретного изделия является результатом выполняемого процесса и характеризуется измеренным значением отклонения показателя от его номинального значения — реально достигается при обработке.

На основании изложенного выше можно сделать вывод о том, что заключение о качестве изготовленной машины может быть сделано лишь в результате сопоставления фактической точности всех показателей ее качества с требуемой точностью тех же показателей. Машина считается качественной при полном соответствии фактической точности показателей требуемой их точности. Наоборот, машина не может считаться качественной при наличии несоответствия между фактическим и требуемым качеством хотя бы по одному показателю.

Квалитеты обозначаются цифрами от 01, 0, 1, 2 и т.д. до 17 — всего 20 квалитетов. Из них первые шесть (от 01-го до 4-го) предусмотрены для средств измерения; следующие восемь (с 5-го до 12-го) — для сопрягаемых элементов деталей; пять оставшихся квалитетов (с 13-го до 17-го) используются для несопрягаемых элементов.

Отклонения формы поверхностей детали подразделяют на следующие три вида.

1. Макрогеометрические отклонения, под которыми понимают отклонения реальной поверхности от правильной геометрической формы при рассмотрении этой поверхности в целом (отклонения от плоскостности, цилиндричности, круглости, прямолинейности и т.п.).

2. Волнистость, представляющую собой периодические неровности поверхности, встречающиеся на участках протяженностью от 1 до 10 мм.

3. Микрогеометрические отклонения — микронеровности на участках протяженностью до 1 мм.

2. Производственные погрешности обработки. Классификация производственных погрешностей. Погрешности систематические, переменные систематические и случайные Суммарная погрешность обработки.

К факторам, определяющим точность обработки относятся:

m точность станков, инструмента и приспособлений,

m жесткость технологической системы станок — приспособление — инструмент — деталь,

m температура звеньев технологической системы,

m износ инструмента,

m внутренние напряжения материала заготовки и др.

В результате несоответствия действительных движений заготовки и инструмента движениям, предусмотренным кинематической схемой станка, возникает погрешность обработки.

При автоматической подаче погрешность обработки не зависит от действий рабочего, а определяется свойствами станка, инструмента и обрабатываемых заготовок и характеризует тем самым погрешность работы станка. Она не зависит от нагрузки и возникает вследствие неточности кинематической схемы станка и его отдельных узлов.

В состав погрешности обработки входит также погрешность, возникающая от неправильности взаимного расположения инструмента и заготовки в начале перехода, а также от неточности регулировки упоров и остановов (приспособлений и узлов станка). Это — погрешность настройки.

Под влиянием силы резания, приложенной к звеньям упругой технологической системы (станок — приспособление — инструмент — заготовка), возникает ее деформация. На точность обработки влияют преимущественно те деформации системы, которые изменяют расстояние между режущей кромкой инструмента и обрабатываемой поверхностью, т. е. деформации, направленные нормально к обрабатываемой поверхности.

Способность системы противостоять действию силы, вызывающей деформации, называют ее жесткостью.

Достаточная жесткость режущего инструмента является непременным условием применения высокопроизводительных режимов резания. Жесткость приспособлений также сильно влияет на точность обработки, поэтому, как правило, следует производить расчет приспособлений на деформации.

В процессе резания звенья технологической системы нагреваются, что приводит к возникновению температурных погрешностей. Так, вследствие нагрева инструмента удлиняется его режущая часть. Вершина лезвия нагревается значительно быстрее, чем остальная часть резца, поэтому температура в разных точках резца различна, что приводит к температурным деформациям.

При работе станка возникает теплота из-за трения в узлах, вследствие чего частично нагреваются детали станка, прилегающие к местам выделения теплоты. Ввиду больших масс частей станка происходят медленные температурные деформации.

В процессе резания нагревается также обрабатываемая заготовка; при равномерном нагреве изменяются ее размеры при неизменности формы; при неравномерном нагреве изменяется также и форма заготовки. Температура нагрева обрабатываемой заготовки зависит от количества теплоты, поступающей в заготовку, ее массы, удельной теплоемкости материала заготовки, режима резания. Чем больше масса обрабатываемой заготовки, тем меньше она подвержена температурным деформациям.

Чистовая обработка заготовки, проводимая сразу после черновой, может привести к уменьшению размеров заготовки против заданных, так как нагрев при обработке со снятием больших припусков и последующее охлаждение приводят к температурным деформациям. Наибольшие температурные деформации возникают при обработке с большими припусками тонкостенных заготовок.

Температурные деформации звеньев технологической системы зависят также от длительности непрерывной работы станка и периодичности включений, причем при изменении режима температурные деформации быстро возрастают, а затем растут медленно, до наступления температурного равновесия. В дальнейшем температурные деформации остаются неизменными.

На точность обработки большое влияние оказывает также размерный износ режущей кромки инструмента в направлении нормали к обрабатываемой поверхности. Износ зависит от пути, пройденного инструментом, т.е. пути резания.

Характеристикой интенсивности размерного износа является относительный износ (мкм), т.е. размерный износ, отнесенный к 1000 м пути резания. Относительный износ сложным образом зависит от скорости резания. В зоне низких скоростей (<50 м/мин) относительный износ чрезвычайно велик (>150 мкм); при возрастании скорости резания относительный износ уменьшается, достигая минимума при определенном оптимальном значении (≈50 м/мин). Дальнейшее возрастание скорости резания приводит к увеличению относительного износа.

Толщина и ширина стружки меньше влияют на относительный износ, чем скорость резания, однако увеличение подачи и глубины резания приводит к некоторому повышению относительного износа (≈20%). Из геометрических параметров резца наибольшее влияние на размерный износ оказывает задний угол α, увеличение которого с 8 до 15° при больших скоростях резания вызывает уменьшение относительного износа на 30%. Наряду с этим относительный износ зависит от механических свойств обрабатываемого материала: чем выше твердость, тем ниже оптимальная скорость резания и тем выше относительный износ.

Следует иметь в виду, что в начале работы резец изнашивается значительно интенсивнее, чем в дальнейшем; интенсивность изнашивания зависит от качества заточки и доводки резца.

При обработке заготовок из материала с внутренними напряжениями погрешность возникает при последовательном снятии напряженных слоев в процессе резания.

Учитывая сказанное выше, можно выделить следующие основные пути повышения точности обработки:

m контроль за точностью станков, инструмента и приспособлений;

m применение смазывающее-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в процессе обработки;

m применение инструмента из высокопрочных материалов;

m ликвидация внутренних напряжений материала заготовки перед чистовой обработкой;

m подбор оптимальных режимов резания, обеспечивающих оптимальные величины тепловыделения, износа инструмента, усилий резания;

m грамотное проектирование технологического маршрута обработки (например, нельзя выполнять чистовую обработку сразу после черновой — необходимо дать заготовке остыть; необходимо стараться уменьшать число переустановок детали в процессе изготовления);

m применение принципа совмещения технологической базы с конструкторской (измерительной) и принципа единства (постоянства) технологических баз.

Дата добавления: 2014-01-07