загрузка...
загрузка...
На головну

Точність механічної обробки деталей

  1. F52.2. Недостатність генітальної реакції
  2. I. ПРИЙОМИ ИЗМЕРЕНИЙ І СТАТИСТИЧНІ СПОСОБИ ОБРОБКИ ЇХ РЕЗУЛЬТАТІВ В психологічних дослідженнях
  3. V. Правила обробки рук медичного персоналу і шкірних покривів пацієнтів.
  4. Автоматизовані системи обробки зображень
  5. АВТОМАТИЧНІ І КОНТРОЛЮЮТЬСЯ ПРОЦЕСИ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ
  6. Алгоритми обробки мережевого графіка
  7. Алгоритми санітарної обробки пацієнта.

Точність є однією з основних характеристик деталей машин і приладів. Точність виготовлення деталей багато в чому визначає високу довговічність і надійність автомобілів.

Під точністю виготовлення деталі розуміється ступінь відповідності її параметрів параметрам, заданим конструктором в робочому кресленні деталі.

Відповідність деталей - реальної і заданої конструктором - визначається наступними параметрами:

точністю форми деталі або її робочих поверхонь, що характеризується зазвичай овальністю, конусностью, прямолінійністю і т. п., наприклад, овальністю і конусностью циліндрів, шийок колінчастих валів та ін .;

точністю розмірів деталі, яка визначається відхиленням розмірів від номінальних;

точністю взаємного розташування поверхонь, що задається паралельною, перпендикулярністю, концентрично, наприклад, паралельною осей шатунних і корінних шийок колінчастих валів, перпендикулярністю осей отворів під поршневий палець в поршні до його осі і т. д .;

якістю поверхні, що визначаються шорсткістю і "фізико-механічними властивостями (матеріалом, термообробкою, поверхневою твердістю і ін.).

Точність форми і взаємного розташування поверхонь зазвичай задається в більш вузьких межах порівняно з точністю розмірів.

Точність обробки деталей може бути забезпечена по суті двома методами: установкою інструменту на розмір і автоматичним отриманням розмірів. Установка інструменту на заданий розмір досягається способом пробних проходів і промірів. Рятувальна операція способом пробних проходів і промірів полягає в тому, що послідовно обробляються і вимірюються невеликі ділянки поверхні, в процесі яких уточнюється положення інструменту, що дозволяє в результаті декількох (два-три) уточнень наблизитися до отримання заданого розміру. Спосіб пробних проходів і розмірів вимагає високої кваліфікації робітника і більшої трудомісткості і обмежується індивідуальним і дрібносерійним виробництвом. У масовому і великосерійному виробництві отримання заданих розмірів досягається автоматично шляхом попереднього налаштування верстата. Налаштування верстата полягає в установці інструменту в певний незмінне положення щодо верстата один раз під час його налагоджування на операцію. Положення інструменту змінюють в разі його зносу або заміни. Переміщення інструменту щодо деталі обмежується за допомогою спеціальних пристроїв упорів, автоматичних зупинок і ін.

Точність обробки в процесі виконання операції досягається автоматично контролем і підналагодженням інструменту або верстата при виході деталей з поля допуску.

Точність обробки деталей при цьому методі визначається точністю настройки на розмір і постійністю всіх діючих факторів. Робота на налаштованих верстатах з автоматичним отриманням заданих розмірів є надійним засобом підвищення продуктивності праці.

При виборі способу обробки, що забезпечує задану точність, необхідно враховувати ті умови, в яких даний спосіб застосовується, іншими словами, орієнтуватися на економічну точність обробки. Точність знаходиться в зворотній залежності від продуктивності праці і вартості обробки.

На рис. 1 показаний графік залежності вартості обробки від похибки. Вартість обробки різко зростає при більш високою точністю (ділянка А), при низьких точності

вартість обробки зменшується повільно (ділянка В). середній ділянку Б ' характеризує середню «нормальну» для даного верстата економічну точність обробки. Таким чином, економічна точність обумовлюється відхиленнями від номінальних розмірів оброблюваної поверхні, отриманих в нормальних умовах при використанні справного обладнання, стандартного інструменту, середньої кваліфікації робітника і при витратах часу і коштів, що не перевищують ці витрати при інших порівнянних способах обробки. Економічна точність залежить не тільки від способу обробки, але і від матеріалу деталі і припуску на обробку.

Зазначені вище параметри в процесі механічної обробки в тій чи іншій мірі відхиляються від номінальних, заданих конструктором у вигляді допусків в робочих кресленнях деталей. Відхилення параметрів реальної деталі від заданих параметрів викликаються похибками, що виникають в процесі обробки деталей.

Причинами виникнення похибок є: 1) неточність виготовлення і знос верстата і пристосувань, 2) неточність виготовлення і знос ріжучого інструменту, 3) пружні деформації системи СНІД, 4) температурні деформації тієї ж системи, 5) деформації оброблюваної деталі під впливом внутрішніх напружень, 6 ) неточність налаштування верстата на розмір, 7) неточність установки, базування і вимірювання.

Неточностями верстата, що викликають похибка обробки, можуть бути биття шпинделя, знос опорних поверхонь шпинделя, задньої бабки і напрямних станини, зазори в сполученнях деталей різних вузлів і ін.

Точність виготовлення верстатів регламентується ГОСТами, відповідно до вимог яких проводиться приймання верстатів. Неточність виготовлення і знос деталей окремих -елементів пристосувань, особливо настановних елементів, що визначають положення оброблюваної деталі в пристосуванні, неточність поверхонь корпусу, якими пристосування встановлюється на верстаті і ін., Також впливають на точність обробки. Неточність виготовлення і знос особливо проявляються при обробці мірним інструментом: -Свердла, зенкерами, розгорненнями, протяжками, мітчиками і ін. Неточності виготовлення і знос ріжучої частини інструменту безпосередньо позначаються на похибки розміру і форми оброблюваної поверхні.

Пружні деформації системи СНІД (верстат-пристосування- інструмент-деталь) виникають під дією сил різання і впливають на точність розмірів і форми оброблюваних поверхонь. З трьох складових сили різання Рх, Ру и Рг найбільший вплив на точність обробки надає складова Ру, спрямована перпендикулярно до оброблюваної поверхні. Здатність системи чинити опір чинним силам, які прагнуть її деформувати, характеризує жорсткість системи.

Жорсткістю системи СНІД називається відношення складової сили різання Ру, спрямованої по нормалі до оброблюваної поверхні, до зміщення у леза інструменту, виміряного в напрямку дії цієї сили (кгс / мм),

Величина, зворотна жорсткості, називається піддатливість «w» системи (мкм / кгс)

 

Деформація системи (мкм)

Температурні деформації. Температурні деформації, що впливають на точність обробки, виникають в деталі, ріжучому інструменті і верстаті за рахунок теплоти, що утворюється в зоні різання, теплоти тертя рухомих частин верстата і зовнішніх джерел. Теплота, що утворюється в зоні різання, розподіляється між стружкою, оброблюваної деталлю, інструментом і частково розсіюється в навколишнє середовище. Наприклад при токарній обробці в стружку відходить 50-90% теплоти, в різець 10-40%, в заготовку 3-9%, в навколишнє середовище 1% [10]. При абразивній обробці через низьку теплопровідність абразивного інструменту більша частина теплоти надходить в заготовку. Через нагрівання різця в процесі обробки подовження його досягає 30-50 мкм. Відведення теплоти від зони різання і зниження або навіть повне усунення температурних деформацій досягається подачею в зону різання охолоджуючої рідини.

Деформації від внутрішньої напруги. Внутрішні напруги виникають при виготовленні заготовок і в процесі їх механічної обробки. У литих заготовках, штампування і поковках виникнення внутрішніх напружень відбувається через нерівномірне охолодження, а при термічній обробці деталей - через нерівномірного нагріву і охолодження і структурних перетворень. Для повного або часткового зняття внутрішніх напружень в литих заготовках їх піддають природному або штучному старінню. Природне старіння являє собою досить тривале витримування заготовки на повітрі. Штучне старіння здійснюється шляхом повільного нагрівання заготовок до 500-600 ° С, витримки при цій температурі протягом 1-6 год і подальшого повільного охолодження. Старіння литих заготовок корпусних деталей, як наприклад блоків циліндрів, є вельми важливим і, як показують дослідження, з-за відсутності повного старіння співвісність ліжок корінних підшипників порушується через залишкових внутрішніх напружень. Для зняття внутрішніх напружень в штампуваннях і поковках їх піддають нормалізації. Внутрішні напруги в процесі механічної обробки виникають в поверхневому шарі і можуть бути стискають або розтягують. Стискають напруги підвищують втомну міцність деталей, що розтягують знижують. Напружений стан призводить до деформування деталі. У міру послідовного проведення всіх етапів механічної обробки з використанням все більш легких режимів різання внутрішня напруга поступово знижуються і на останньому етапі обробки часто ними можна знехтувати.

Види похибок. Неточність настройки верстата на заданий розмір пов'язана з тим, що при установці ріжучого інструменту на розмір за допомогою вимірювальних засобів або по готовій деталі виникають похибки, що впливають на точність обробки.

З усього сказаного випливає, що на точність обробки впливає велика кількість різноманітних причин, що викликають систематичні і випадкові похибки.

Виробничі похибки за своїм напрямом є різними і при спільній дії в значній мірі компенсують один одного, тому арифметичне додавання складових похибок призвело б до підвищеного результату. Підсумовування похибок проводиться за такими основними правилами [3]:

систематичні похибки підсумовуються з урахуванням їх знака, т. е. алгебраїчно;

підсумовування систематичних і випадкових похибок проводиться арифметично, оскільки знак (напрямок) випадкової похибки заздалегідь невідомий і доводиться рахуватися з найменш сприятливим результатом;

випадкові похибки підсумовуються за формулою

тут klt k2, ..., Kn - Коефіцієнти, що залежать від виду кривої розподілу складових похибок. Якщо похибки підпорядковуються одному закону розподілу, то k1 = kг.. = Kn= K.

тоді

Для аналізу і розрахунку точності застосовують статистичні методи дослідження.

базування деталей

Одним з важливих питань точності механічної обробки деталей є правильна їх установка на верстаті або в пристосуванні, від якої залежить точність обробки. Під установкою розуміється правильна орієнтація заготовки щодо різального інструменту і надійна фіксація її в цьому положенні. Правильність установки визначається правильністю базування і затиску заготовки без її деформації.

Базою називається сукупність поверхонь, ліній або точок деталі, по відношенню до яких орієнтують інші поверхні деталі при обробці або вимірі, або по відношенню до яких орієнтують інші деталі вузла, агрегату при складанні. Розрізняють такі види баз: конструкторські, складальні, установчі та вимірювальні.

Конструкторськими базами називають поверхні, лінії або точки, щодо яких на робочому кресленні деталі конструктор задає взаємне положення інших поверхонь, ліній або точок. Конструкторськими базами на робочих кресленнях деталі служать осі отворів і валів, осі симетрії і інші геометричні елементи ..

Складальними базами називають поверхні деталі, що визначають її становище щодо іншої деталі в зібраному виробі. Деталь, є вихідною для початку складання вузла, механізму, називається базовою деталлю.

Установочними базами називають поверхні деталі, за допомогою яких її орієнтують при установці в пристосуванні або безпосередньо на верстаті. При установці деталі в пристосуванні за установочні бази приймають реальні поверхні, якими деталь контактує з настановної поверхнею пристосування. Ці бази нерідко називають опорними. Як настановних баз можуть бути площині, внутрішні і торцеві поверхні отворів, зовнішні циліндричні поверхні, центрові поглиблення і т. П.

Вимірювальними базами називають поверхні, лінії або точки, щодо яких виробляють відлік розмірів при обробці деталі.

Установчі та вимірювальні бази використовуються в технологічному процесі обробки деталі і називаються технологічними базами.

За ролі поверхонь, що утворюють базу стосовно виробу, установчі бази діляться на основні та допоміжні.

Основними установочними базами називають поверхні, які використовуються для установки деталі при обробці, якими деталі орієнтуються в зібраному вузлі або агрегаті щодо інших деталей. Наприклад, корінні шийки колінчастого вала визначають положення вала в блоці циліндрів. При установці вала на корінні шийки для його обробки їх слід віднести до основних настановних баз.

Допоміжними установочними базами називають поверхні, які для роботи деталі у виробі не потрібні, але спеціально обробляються для установки деталі при обробці. Прикладом допоміжних баз служать центрові поглиблення різних валів, внутрішній поясок спідниці поршня і його торець. Для роботи поршня в циліндрі ці поверхні не потрібні, для обробки ж поршня вони необхідні.

За містом в технологічному процесі установчі бази діляться на чорнові (первинні), проміжні і чистові (о к о н ч а т е л ь н и е). Чорнові бази служать для установки заготовки на перших операціях обробки, коли інших оброблених поверхонь ще немає.

Вибір настановних баз при обробці деталей має велике значення. Вибір чорновий бази - це вирішення питання, з якою поверхні слід починати обробку заготовки. Чорнова база повинна дозволити обробити поверхню, яка є найбільш важливою настановної базою при подальшій обробці інших поверхонь деталі.Чорнова база не забезпечує точності обробки, тому її використовують зазвичай тільки для першої установки, тільки один раз. Для деталей, що не обробляються колом, як чорновий бази вибирають одну з необроблюваних поверхонь, т. Е. Що залишається в чорновому вигляді. При обробці деталі кругом за чорнову базу слід приймати поверхню, що має найменший припуск в порівнянні з іншими поверхнями. Чорнові бази повинні бути рівними і чистими і повинні мати мінімальне зміщення щодо інших поверхонь, що підлягають обробці.

Після першої операції обробки на всіх наступних операціях чорнові бази повинні бути замінені обробленими, чистовими базами. Винятком може бути обробка на револьверних верстатах, напівавтоматах та багатошпиндельних автоматах, коли деталь частково або повністю обробляється з однієї початкової установки по чорновий базі.

При виборі чистових настановних баз слід по можливості керуватися принципом суміщення баз. У загальному вигляді принцип суміщення баз полягає в використанні в якості настановної бази конструкторської та вимірювальної баз. В якості базової поверхні вибирають поверхню деталі, щодо якої в кресленні деталі координовано положення даної оброблюваної поверхні. При поєднанні настановної бази з конструкторською базою похибка базування дорівнює нулю. На рис. 2 як приклад показані креслення деталі і поєднання баз при останньої остаточної обробки поверхні П. За базову поверхню прийнята поверхню К, щодо якої координовано положення поверхні Я (розмір А); по відношенню поверхні П поверхню К є конструкторською базою.

Мал. 2. Поєднання баз

Якщо принцип суміщення баз неможливий по конфігурації деталі або інших причин, то вибирають іншу базову поверхню, однак при цьому необхідно, щоб похибка базування була значно менше допуску розміру, що визначає положення даної оброблюваної поверхні. Наведемо приклад, який ілюструє сказане. При обробці площині ВВ при допуску на розмір а, меншому ніж на розмір Ь (Рис. 3, а), базування має бути по площині ББ, а не на площину АА, так як в останньому випадку не можна було б витримати допуск розміру а. При зазначеному базування (рис. 3, а) похибка базування дорівнює нулю. При базуванні на площину АА (Рис. 3, б) похибка базування дорівнює допуску на розмір b. Якщо допуск на розмір а більше допуску на розмір b, то базування за схемою на рис. 3, б можливо.

Мал. 3. Вибір бази при шліфуванні деталі: а - правильна схема установки; б - похибка базування дорівнює допуску розміру

Для забезпечення найменшої погрішності від несуміщення баз необхідно як настановна база вибирати поверхню деталі, найбільш точно розташовану щодо конструкторської бази. При обробці двох будь-яких поверхонь деталі на різних настановних базах похибка взаємного положення оброблених поверхонь виходить більшою, ніж при обробці їх на одній настановної базі. Ця похибка дорівнює похибки взаємного розташування настановних баз. Звідси випливає принцип єдності баз, що полягає в тому, що дану поверхню і поверхню, що є по відношенню до неї конструкторської базою, обробляють, користуючись однією і тією ж, т. Е. Єдиної, настановної базою. Звідси випливає, що принцип єдності бази охоплює тільки дві взаємопов'язані поверхні - дану розглянуту і другу, що є конструкторською базою по відношенню до неї. При великому числі операцій і труднощі дотримання інших заданих розмірів, голок допускають суміщення баз, правило єдності бази розширюють до принципу сталості настановної бази.

Принцип постійності настановної бази полягає в тому, що на всеx технологічних операціях обробки використовують одну і ту ж (постійну) установчу базу. Умова сталості настановної бази є необхідною при дотриманні жорстких вимог до точності обробки. Зміна баз може внести неприпустиму помилку у взаємне розташування поверхонь, оброблених від різних баз, тоді як сталість настановної бази зменшує похибка базування від несуміщення баз.

При обробці поверхонь, які потребують особливої ??точності, принцип сталості настановної бази не є обов'язковим. У цьому, випадку, а також коли принцип сталості настановної бази не може бути виконаний, обробку ведуть від інших баз. Вряді випадків зміна настановної бази спрощує обробку і конструкцію пристосування і є економічно виправданою.

приклади базування

Для орієнтації заготовки в пристосуванні або на верстаті необхідно вибрати кількість і розташування базують поверхонь. Оброблювана деталь, як і будь-яке тіло, має тесть ступенів свободи, три можливих переміщення уздовж трьох взаємно перпендикулярних осей координат і три можливих обертання щодо їх (рис. 4). Для правильної орієнтації заготовки в пристосуванні або механізмі необхідно і достатньо шести опорних жорстких точок, розташованих певним чином на поверхні цієї деталі. Звідси випливає відоме правило базування деталей по шести опорних точках - правило шести точок. Для позбавлення заготовки всіх шести ступенів свободи необхідні шість, нерухомих опорних точок, розташованих в трьох перпендикулярних площинах (рис. 4, а). Три опорні точки 1, 2, 3, розташовані в площині, паралельній xoz, позбавляють заготовку трьох ступенів свободи: переміщення уздовж осі <>! / і обертання навколо осей ог и ох. Площина, в якій заготовка встановлюється за трьома опорним точкам, називається головною базує площиною.

Установка заготовки за двома точками 4, 5, розташованим в пло-1-кістки, паралельної УТОГ, позбавляє заготовку ще двох ступенів свободи: переміщення уздовж осі ох і обертання навколо вертикальної осі оу.

площина yoz називається направляючою базує площиною. Нарешті ,, точка 6 в площині, паралельній хоу, позбавляє деталь останньої (шостий) ступеня свободи - переміщення уздовж осі oz. площина хоу називається наполегливої ??базує площиною. Для певного положення заготовки по відношенню до верстата і ріжучого інструменту необхідно позбавити її декількох ступенів свободи.

Розглянемо правило шести точок при базуванні деталей класу «вали і диски». На рис. 5 показано положення опорних точок циліндричного валика в координатних площинах. Циліндрична поверхня валика має чотири опорні точки, що позбавляють валик чотирьох ступенів свободи: можливості переміщатися в напрямку осей ох и оу і обертання навколо цих осей. Торцовая поверхню несе одну точку, що позбавляє валик переміщення уздовж осі oz. Циліндрична поверхня валика називається подвійний направляючої настановної базою, а торцева - наполегливої ??базою. Шоста точка, проведена від поверхні шпоночной канавки, позбавляє валик шостого ступеня свободи - можливості обертання навколо власної осі oz.

Мал. 4. Схема базування призматичних деталей: а: - положення деталі в системі координат; б - положення в пристосуванні

Мал. 5. Система базування циліндричних деталей: а: - положення деталі в системі координат; б - положення в пристосуванні

Положення опорних точок у деталей класу диски інше, ніж у валів. Торцовая поверхню несе три точки (рис. 6), що позбавляють деталь трьох ступенів свободи: переміщення уздовж всіх трьох осей. Циліндрична поверхня має дві опорні точки, що позбавляють деталь обертання навколо осей оу, oz. Торцовая поверхню називається головною базою, а циліндрична - подвійний наполегливої ??настановної базою. Точка на бічній поверхні шпоночной канавки позбавляє деталь останньої шостого ступеня свободи - обертання навколо осі ох.

Мал. 6. Схема базування коротких циліндричних деталей (диски, кільця): а - положення деталі в системі координат; б, в - положення в пристроях

Як базирующих поверхонь найчастіше вибирають площину або циліндр, хоча при необхідності можуть використовуватися і інші форми. При базуванні деталі на площину для фрезерування площини М залишаються три ступені свободи: можливість лінійного переміщення уздовж осей ох і oz і обертання навколо осі оу (Рис. 7). Переміщення ж деталі уздовж осі оу і повороти навколо осей ох и oz викличуть відхилення за розміром а, і тому деталь необхідно позбавити цих трьох ступенів свободи.

Розглянемо інші приклади базування деталей з використанням правила шести точок [13]. При базуванні, як показано їм рис. 7, повинна бути залишена одна ступінь свободи - переміщення деталі уздовж осі oz, в іншому випадку розміри а і I НЕ будуть витримані.

У разі фрезерування паза з дотриманням заданих розмірів а, б, з (Рис. 8, а) базування необхідно здійснити за схемою на рис. 8, б, деталь повинна бути позбавлена ??всіх ступенів свободи.

При базуванні на циліндричну поверхню, коли, наприклад, потрібно профрезеровать наскрізний паз заданої глибини симетрично осі циліндричної поверхні, переміщення деталі уздовж осі і поворот навколо неї не позначаться на розмірі т і розташуванні паза. Тому деталі необхідно залишити два ступені свободи (рис. 9).

Рис 7. Схема базування з трьома ступенями свободи

Рис 8. Схема базування з одним ступенем свободи

Мал. 9. Схема базування з позбавленням всіх ступенів свободи

При додатковому вимозі, щоб вісь паза проходила через центр отвору А по лінії 00 (Рис. 10), необхідно виключити можливість повороту деталі навколо осі циліндричної поверхні. Тому при базуванні слід позбавити деталь п'яти ступенів свободи, передбачивши в настановних елементах пристосування штифт, що входить в отвір А (Рис. 11).

Мал. 10. Схема базування Рис. 11. Схема базування

циліндричної деталі циліндричної деталі

з двома ступенями свободи з одним ступенем свободи

Якщо в даному випадку паз повинен бути не наскрізним, а заданої довжини, то при базуванні необхідно позбавити деталь всіх шести ступенів свободи, т. Е. Виконати базування по шести точках.

У масовому виробництві установка деталі на верстаті виробляється в пристосуванні, на відміну від одиничного і дрібносерійного виробництва, де установка ведеться по розмітці і вивірки.

Як випливає з розглянутих прикладів, зі зменшенням числа ступенів свободи деталі конструкція пристосувань ускладнюється.

Для обробки заготовки необхідно закріпити цю розшифровку при установці з метою фіксації правильного положення щодо верстата і інструменту і забезпечення необхідної жорсткості при обробці. При установці і закріпленні заготовки виникають похибки, що впливають на точність обробки. Цими похибками є: похибка базування заготовки еб; неточність форми базуються поверхонь, і зазорів між ними і опорними елементами пристосувань еф; похибки закріплення заготовки е3, Що виникають внаслідок пружних деформацій системи СНІД (верстат-пристосування, інструмент-деталь); похибки положення настановних елементів пристосування на верстаті еп. Похибка установки заготовки е буде дорівнює геометричній сумі зазначених похибок




В. І. КОСТЕНКО | Інформаційні ресурси дисципліни | Вступ | Життєвий цикл автотранспортних засобів | Діюча система, види і методи технічного обслуговування і ремонту автомобілів | Типи машинобудівних і автобудівельних виробництв | Виробничий і технологічний процеси. Основи технологічної підготовки виробництва | Основні способи отримання заготовок автомобільних деталей | Припуски на обробку | Особливості механічної обробки типових автомобільних деталей |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати