Точность обработки и методы её достижения

Погрешности обработки, вызываемые неточностью и износом инструмента.

Неточность мерного инструмента (свёрла, метчики, разверт­ки, фасонные резцы, плашки, протяжки, зенкеры, концевые пазо­вые фрезы, модульные фрезы) непосредственно передаётся на об­рабатываемые заготовки, создавая систематические погрешности, хотя, как правило, они незначительны.

Наиболее существенную переменную систематическую погреш­ность вызывает износ инструмента по задней поверхности при работе на настроенных станках по методу автоматического полу­чения размеров. В процессе работы резца его вершина постепен­но удаляется от оси вращения заготовки в связи с радиальным износом, что ведет к увеличению диаметра обточки. Зависимость размерного износа резца от пути резания показана на рис.10.

В начальный период работы режущего инструмента имеет мес­то его интенсивный износ, вызванный приработкой, когда выкрашиваются отдельные выступающие кромки и заглаживаются

Рис.10. Зависимость размерного износа резца от пути резания.

впади­ны на режущей кромке. Этот участок является незначительным и при заточке инструмента алмазными кругами составляет 500 м, а обычными - I000...2000 м.

На втором участке происходит нормальный износ инструмен­та, прямо пропорциональный пути резания. Угол наклона прямой износа характеризует интенсивность размерного изнашивания инструмента. Длина пути резания на этом участке составляет 30000...50000 м.

Третий участок характеризует критический износ инстру­мента, когда в любой момент возможно его разрушение. Работа инструмента при таком износе недопустима.

Износ режущего инструмента зависит от нескольких причин: жесткости технологической системы, режущего и обрабатываемого материалов и режимов резания.

С повышением жесткости технологической системы или с повышением демпфирования в ней, вибрации снижаются, и износ режущего инструмента значительно снижается. Так, например, при выполнении державок резцов из высоконаполненного компози­ционного материала на полимерной основе (синтеграна), обладаю­щего высокими демпфирующими способностями, износ резцов снижа­ется в 1,4...1,7 раза.

Износ инструмента зависит также и от условий его работы. Так при наружном точении износ значительно ниже, чем при рас­тачивании, которое осуществляется в худших условиях (затруднен отвод стружки, подвод охлаждающей жидкости, большой вылет ин­струмента и т.д.).

При работе резцами, фрезами, шлифовальными кругами и т.д. возможна компенсация размерного износа инструмента путём поднастройки станка, но погрешности формы остаются.

ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ И МЕТОДЫ ЕЁ ДОСТИЖЕНИЯ

Под точностью реально существующей детали понимают степень её приближения по размерам, геометрической форме, правильности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей и их шерохо­ватости к аналогичным параметрам, заданным по чертежу.

От точности изготовления изделий зависит долговечность и надёжность их эксплуатации. Используемые в настоящее время мощные и высокоскоростные машины не могут функционировать, ес­ли они не обладают достаточной точностью, поскольку в местах сопряжения различных деталей будут иметь место зазоры и непра­вильное взаимодействие поверхностей, что вызовет дополнитель­ные деформации, вибрации и преждевременный износ. Поэтому тре­бования к точности изготовления деталей в машиностроении посто­янно ужесточаются. В зависимости от назначения того или иного изделия допуски на детали могут изменяться от сотых долей мил­лиметра до десятых долей микрометра. Чем выше требования к точности изготовления деталей, тем сложнее технологический процесс механической обработки, выше его трудоёмкость и стои­мость, но при этом обеспечивается взаимозаменяемость при сбор­ке, появляются предпосылки её автоматизации, а также облегча­ется проведение ремонта машин в условиях их эксплуатации.

При разработке технологического процесса технолог должен обеспечить заданную по чертежу точность изготовления отдельных деталей при высокой производительности и экономичности их из­готовления, выбрать необходимые измерительные инструменты для контроля точности обработки и сборки, назначить межоперационн­ые технологические допуски и размеры и обеспечить возможность их выполнения.

В машиностроении существуют два метода достижения заданной точности обработки: метод "пробных ходов и промеров" и метод автоматического получения размеров на настроенных станках.

Сущность первого метода заключается в том, что к обраба­тываемой поверхности заготовки рабочий подводит инструмент и с короткого участка снимает стружку. По еле этого станок выклю­чают и производят замер частично обработанной поверхности. Определяется величина отклонения размера от заданного чертежом и положение инструмента корректируется путём отсчета по лимбу станка. Затем снова осуществляют пробную обработку участка за­готовки, производят замер и корректировку инструмента до тех пор, пока не будет получен необходимый размер, заданный черте­жом. После этого производят обработку заготовки по всей её длине. При обработке следующей заготовки весь процесс настрой­ки инструмента повторяют.

При использовании этого метода широко используется размет­ка, когда на поверхность заготовки наносятся контуры будущей детали, положения осевых- линий отверстий, а рабочий старается совместить положение и направление движения инструмента с ли­ниями разметки, обеспечивая при этом заданную форму обрабаты­ваемых поверхностей.

Метод пробных ходов и промеров имеет следующие достоин­ства:

- на неточном оборудовании существует возможность получе­ния высокой точности обработки;

- при неточной заготовке путем правильного распределения припуска исключается появление брака;

- износ режущего инструмента не влияет на точность обра­батываемых поверхностей;

- отсутствует необходимость наличия сложных и дорогостоя­щих приспособлений.

Метод имеет и ряд серьёзных недостатков:

- низкая производительность из-за большого числа вспомо­гательных ходов;

- возможность появления брака по вине рабочего;

- высокая себестоимость обработки и трудоёмкость;

- зависимость достигаемой точности обработки от минималь­но возможной толщины снимаемой стружки на используемом станке (на токарном станке при работе обычным резцом минимальная толщина снимаемой стружки 0,02 мм - гарантировать получение размера с погрешностью меньше этой величины невозможно).

Метод пробных ходов и промеров используется в единичном, опытном и мелкосерийном производствах, при обработке деталей тяжёлого машиностроения, а также для получения годных деталей из бракованных заготовок. В крупносерийном производстве метод используется в шлифовании для компенсации износа шлифовального круга.

Метод автоматического получения размеров на настроенных станках заключается в том, что станок предварительно настраи­вается на определенный размер, и точность обработки достигает­ся автоматически без участия рабочего. На настроенном станке обрабатывается вся партия заготовок без какой-либо корректи­ровки положения инструмента.

Метод имеет следующие преимущества:

- повышается точность обработки, которая не зависит от минимально возможной толщины снимаемой стружки и квалификации рабочего;

- снижается величина брака;

- повышается производительность обработки за счет сниже­ния потерь времени на вспомогательные движения и разметку;

- рабочие высокой квалификации заняты на ответственных операциях настройки станка; на самих же станках работают ра­бочие низкой квалификации;

- повышается экономичность производства.

Метод автоматического получения размеров используется в крупносерийном и массовом производстве, когда затраты на на­стройку станков окупаются большим количеством выпускаемой про­дукции.

Степени точности по ЕСДП называются квалитетами, которых установлено 19: 01, О, I, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, II,-12, 13, 14, 15, 16, 17. Точность от квалитета 01 убывает к квалитету 17.

Каким бы методом не обрабатывались детали, их размеры и формы поверхностей не могут быть идеально точными, и будут отличаться между собой и от заданных по чертежу на величину погрешности, которая зависит от многих параметров.

Погрешность - это разница между реальным размером детали и заданным по чертежу.

Все погрешности, возникающие в процессе обработки изделий подразделяются на систематические и случайные. В общем виде погрешности обработки могут быть классифицированы следующим образом: Dd - погрешности размера; Dр - погрешности взаимного расположения поверхностей; Dф - погрешности формы поверхно­сти; Dв - волнистость поверхности; Dш - шероховатость поверх­ности.

 

 

Рис. 8. Погрешности обработки