Факторы влияющие на точность обработки

Факторы, влияющие на точность обработки

На точность обработки влияет ряд факторов, присущих самому процессу обработки. К ним могут быть отнесены следующие: 1) неточность и износ станка; 2) неточность и износ приспособлений; 3) неточность и износ инструментов; 4) погрешности установки детали на станке; 5) нежесткость системы СПИД; 6) температурные деформации; 7) внутренние напряжения обрабатываемой детали; 8) копирование погрешностей предшествующей обработки; 9) неточность средств и методов измерения;

10) неточность наладки станка и др.

Неточность и износ станка. Известно, что все металлообрабатывающие станки изготовляются с определенной регламентированной точностью согласно ГОСТу, т. е. каждый станок имеет неточность установки и перемещений рабочих органов в сравнении с идеальной кинематической схемой. Следовательно, неточность кинематической схемы металлорежущего станка переносится на обрабатываемую деталь. При нагружении станка усилиями резания неточность кинематической схемы возрастает за счет одностороннего выбора зазоров в соединениях. Каждый изготовленный станок при эксплуатации подвергается износу по поверхностям трения, что влияет на его точность, причем погрешности одного и того же элемента станка по-разному влияют на точность обработки, в зависимости от того, как установлен режущий инструмент на станке.

Неточность и износ приспособлений. На точность механической обработки существенным образом влияет точность изготовления приспособлений. Приспособления изготовляются с учетом точности изготовления детали. При точности обработки детали по 2–3-му классам допуски на точные размеры приспособления устанавливают в пределах 1/2–1/3 допуска на соответствующие размеры детали. При более грубой обработке детали (ниже 3-го класса) точность размеров приспособления устанавливается в пределах 1/5– 1/10 допуска на соответствующие размеры детали. Таким образом, при изготовлении приспособления вносится определенная погрешность, влияющая на точность обработки.

Неточность и износ инструментов. Изготовление инструмента осуществляется с высокой точностью, но режущий инструмент имеет значительный износ в процессе его работы. Обычно точность обработки связана с точностью изготовления режущего инстру- мента. Допуски на изготовление инструмента регламентируются ГОСТом. В процессе обработки деталей режущий инструмент изнашивается по режущим кромкам и постепенно изменяет свою форму и размеры, но еще более значительные изменения претерпевает инструмент при заточках, особенно остроконечный инструмент. Инструмент изнашивается как по передней, так и по задней грани режущей кромки. Особое влияние на износ инструмента оказывает скорость резания. Подача и глубина резания в меньшей степени влияют на износ инструмента. Кроме того, на износ инструмента влияет его конструкция, в частности большое влияние оказывает задний угол а. Увеличение угла а от 8 до 12° способствует повышению размерного износа инструмента.

Погрешность установки детали на станке. Перед тем как начать обработку детали, ее следует правильно координировать относительно режущего инструмента (в приспособлении или непосредственно на столе станка) и в этом положении зафиксировать на все время выполнения операции. Зафиксировать установленную деталь можно с помощью зажимного устройства. Однако установка и закрепление могут быть выполнены с определенной погрешностью. Погрешность установки зависит от правильного выбора технологической базы, точности и чистоты поверхности, принятой за технологическую базу. Кроме того, она зависит от точности и чистоты поверхности приспособления или станка, на которую устанавливается обрабатываемая деталь. Снятие припуска с обрабатываемой поверхности производится после установки инструмента на «стружку» с выдерживанием определенного размера от технологической базы. Таким образом, под погрешностью установки понимается погрешность базирования детали на данной операции и погрешность закрепления. Если за установочную поверхность принята конструкторская база, то погрешность базирования может быть равна нулю, и в этом случае погрешность установки равна погрешности закрепления детали на рас- сматриваемой операции.

Нежесткость системы СПИД. Рассматривая металлообрабатывающий станок, приспособление и инструмент, следует учитывать, что детали, образующие кинематическую схему обработки, имеют ряд посадок с гарантированными зазорами, и воздействие усилий резания на систему этих деталей может вызвать отжатие деталей за счет одностороннего выбора зазоров. Действующие усилия резания могут вызвать упругое деформирование отдельных элементов системы или отдельных деталей станка, а также контактные деформации сопряженных поверхностей. Эти контактные деформации зависят от упругих свойств материала детали, точности и качества сопрягаемых поверхностей, от вида сопряжений. Обрабатываемая деталь, приспособление и инструмент также подвергаются воздействию усилий резания, что сказывается на ко- нечном результате обработки. Система СПИД под воздействием усилий резания упруго деформируется, что приводит к погрешности обработки деталей.

Под жесткостью системы СПИД подразумевается способность ее обеспечить постоянство перемещений режущих кромок инструментов относительно установочной поверхности в процессе выполнения операции, т. е. способность этой системы оказывать сопротивление действию сил резания, стремящихся деформировать ее. Жесткость упругой системы СПИД выражается отношением силы резания, направленной нормально к обрабатываемой поверхности, к смещению режущей кромки инструмента в направлении действия этой силы.

Температурные деформации. Существенное влияние на точность обработки оказывают температурные деформации, которые возникают в обрабатываемой заготовке, режущим инструментом и станке за счёт нагрева их теплом, выделяемым в зоне резания, а так же теплом, возникающим в результате трения подвижных частей станка. Кроме того, температурные деформации могут появиться за счёт изменения теплового режима в цехе. Неравномерный или равномерный нагрев станка, детали и инструмента вызывает деформацию узлов и деталей, что приводит к нарушению точности обработки принятой системы. Особое значение эти деформации имеют при чистовой обработке. Влияние температурных деформаций имеет место при всех методах механической обработки, но применение охлаждающих жидкостей резко снижает их до столь малых величин, что ими приходится пренебрегать.

Внутренние напряжения обрабатываемой детали. Внутренние напряжения существуют в детали при отсутствии каких-либо внешних сил, действующих на эту деталь. Эти напряжения находятся в равновесии и внешне не проявляются. Снятие определенной части напряженного металла (припуска), разрезка детали: термообработка и ряд других технологических приемов нарушаю! это равновесие внутренних напряжений.

Нарушение равновесия внутренних напряжений приводит к деформации детали, после чего происходит перераспределений внутренних напряжений и снова наступает равновесие. Эти напряжения возникают в результате: 1) поверхностного наклепа; 2) поверхностного упрочнения (термообработка); 3) сварки; 4) пайки; 5) термического или механического торможения при остывании отливок и поковок; 6) структурных превращений; 7) механической обработки и др. В некоторых случаях при изготовлении детали преднамеренно на поверхности ее создают сжимающие внутренние напряжения, так как этот вид напряжений повышает усталостную прочность детали. Внутренние напряжения особенно велики в отливках и поковках сложной конфигурации.

Копирование погрешностей предшествующей обработки. Деформация и смещение элементов системы СПИД вызывается усилием резания, направленным нормально к обрабатываемой поверхности. В связи с тем что в процессе обработки режущая кромка инструмента перемещается относительно обрабатываемой поверхности, т. е. точка приложения силы резания перемещается, возникает переменная жесткость системы СПИД и переменные отжатия. Это приводит к образованию погрешности формы обрабатываемой поверхности. Таким образом, при снятии неравномерного припуска с поверхности обработки сила резания переменна, а следовательно, переменно и смещение системы СПИД, что сказывается на точности формы обрабатываемой поверхности.

Следовательно, происходит копирование исходной погрешности обработки. Влияние исходных погрешностей на точность обработки может быть устранено частично или полностью за счет увеличенного припуска для увеличения числа проходов.

Неточность средств и методов измерения. В процессе обработки измеряют вновь  образованные  размеры  обработанных  поверхностей  детали,  причем  измерение