ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Погрешности механической обработки и способы достижения точности

Точность обработки деталей всегда являлась одной из актуальных проблем технологии машиностроения. Повышение точности изготовления деталей обеспечивает возможность сборки машин без дополнительных затрат труда на их пригонку, позволяет осуществить принцип взаимозаменяемости деталей и узлов и вести поточную сборку, что не только сокращает её трудоёмкость, но также облегчает и удешевляет проведение ремонтов машин в условиях их эксплуатации.

При выполнении технологических процессов обработки деталей получить абсолютные размеры практически невозможно, поэтому может быть достигнута лишь большая или меньшая точность их изготовления. Простановка допусков на размеры деталей представляет собой отказ от достижения абсолютных размеров. При помощи допусков регламентируют допустимые отклонения размеров, форм и расположения поверхностей обрабатываемой детали.

Различают конструкторские и технологические допуски. Конструкторские допуски назначает конструктор исходя из служебного назначения детали и условий её работы в изделии. Эти допуски проставляются на рабочем чертеже детали. Технологические допуски назначает технолог на все переходы механической обработки. Эти допуски должны быть обоснованы и увязаны с технологией изготовления детали таким образом, чтобы обеспечить требуемую конструктором точность изготовления. Для правильной простановки технологических допусков и обеспечения требуемой точности необходимо проанализировать величины и характер погрешностей, возникающих при механической обработке.

Механизм образования погрешностей механической обработки весьма сложен и разнообразен и зависит от конкретных условий обработки, а также связан с действием множества различных факторов. Общая погрешность обработки складывается из отдельных (начальных) погрешностей, которые разделяют на систематические и случайные. Систематическими считают те погрешности, численные значения которых остаются постоянными или изменяются по определённому закону для партии однотипных деталей. Предельные значения этих погрешностей поддаются прогнозированию с помощью предварительных аналитических расчётов. Случайными считают погрешности, величины которых могут быть различны для деталей одной партии, так как являются случайными величинами и не поддаются точному аналитическому расчёту.

К систематическим погрешностям относят:

  • 1. Погрешность, возникающую вследствие геометрических неточностей изготовления, износа и деформации станка.
  • 2. Погрешность, связанную с неточностью изготовления и износом режущего инструмента.
  • 3. Погрешность, вызываемую упругими деформациями элементов технологической системы «станок — приспособление — инструмент — деталь» под действием сил резания.
  • 4. Погрешность, обусловленную деформациями технологической системы под влиянием нагрева.

К случайным погрешностям относят:

  • 1. Погрешность, возникающую при настройке (подналадке) станка.
  • 2. Погрешность, связанную с установкой заготовки в приспособление (на станок) перед обработкой.
  • 3. Погрешность, вызываемую перераспределением внутренних напряжений в материале заготовки.

Начальные погрешности влияют на точность обработки но-разному: одни вызывают погрешности формы, другие изменяют расположение поверхностей, третьи оказывают доминирующее влияние па точность выполняемого размера. Обеспечение заданной точности изготовления означает, что сумма всех систематических и случайных погрешностей должна укладываться в границы поля технологического допуска на выполняемый размер.

Понимание физики происходящих явлений и знание законов образования и суммирования начальных погрешностей позволяют технологам сводить величину суммарной погрешности к минимуму и обеспечивать изготовление деталей требуемой точности (управлять точностью обработки).

Требования к точности изготовления деталей постоянно возрастают. Уже в настоящее время для некоторых точных изделий изготовляют детали с допусками в несколько микрометров или даже десятых долей микрометра. Например, в цехе топливной аппаратуры изготовляли плунжерные пары с допуском зазора 3-5 мкм, что требовало от каждой из сопряжённых деталей точности, ограниченной допуском 2-3 мкм. Цапфы осей гироскопов изготовляют с отклонениями номинальных размеров ± 0,8 мкм, а в сопряжениях ответственных деталей теодолитов допускается колебание зазора 0,6-1 мкм.

Точность, заданную рабочим чертежом, обеспечивают одним из двух принципиально разных методов: пробных ходов и промеров и автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках.

Метод пробных ходов и промеров. Этот метод широко практикуют в условиях единичного и мелкосерийного производства. Заготовку устанавливают на станок. Затем к обрабатываемой поверхности подводят режущий инструмент и с коротко го участка поверхности снимают пробную стружку. Станок останавливают, делают замер полученного размера; определяют величину его отклонения от чертёжного и вносят коррекцию в положение режущего инструмента, которое отсчитывают по шкале лимба станка. Вновь производят рабочий ход на пробном участке заготовки и контрольный замер получившегося размера. Таким образом, путём последовательного приближения с помощью пробных ходов и промеров устанавливают правильное положение инструмента относительно заготовки, при котором выполняется заданный размер. После этого обрабатывают всю поверхность заготовки. Для обработки следующей заготовки процедуру установки инструмента пробными ходами и промерами повторяют.

Данный метод применяют и в условиях серийного и массового производства, в тех случаях, когда не удаётся обеспечить точность методом автоматического получения размера и необходимо скомпенсировать ручной настройкой начальные погрешности обработки. Например, при шлифовании можно без труда компенсировать износ абразивных инструментов, вызывающий потерю точности.

Метод пробных ходов и промеров обладает следующими достоинствами:

  • — позволяет получать высокую точность на неточном оборудовании, так как рабочий высокой квалификации путём измерений может определить и устранить начальные погрешности, возникающие при обработке;
  • — позволяет исключить или уменьшить влияние износа режущего инструмента на точность обработки партии заготовок, так как рабочий может внести поправку в положение инструмента, требуемую в связи с его износом;

даёт возможность получать годные детали из неточных заготовок, так как путём соответствующей разметки удаётся правильно распределить припуски на обработку и предотвратить появление брака;

— позволяет сокращать номенклатуру специальных приспособлений, так как положение центров отверстий и взаимное расположение обрабатываемых поверхностей предопределяется разметкой.

Наряду с достоинствами, метод пробных ходов и промеров обладает и рядом недостатков, среди которых:

— высокая трудоёмкость и низкая производительность, связанные с большими потерями времени на выверку заготовки и на корректировку положения режущего инструмента;

точность обработки в основном зависит от квалификации и добросовестности рабочего, поэтому возможно появление брака, связанного с ошибками и утомляемостью рабочего;

  • — точность обработки ограничивается минимально возможной толщиной снимаемой стружки, которая при токарной обработке доведёнными резцами составляет не менее 5 мкм, а при обработке обычно заточенными резцами — не менее 20 мкм;
  • — высокая себестоимость обработки деталей вследствие низкой производительности труда в сочетании с высокой квалификацией рабочего, требующей повышенной оплаты труда.

Рассмотренный метод достижения точности распространён в опытном производстве, в ремонтных и инструментальных цехах, весьма часто применяется в тяжёлом машиностроении. В условиях серийного производства им пользуются иногда для исправления брака после литья и штамповки, т.е. для получения годных деталей из частично бракованных исходных заготовок.

Метод автоматического получения размеров на предварительно настроенном станке. Этот способ применяют в условиях серийного и массового производства. Его сущность заключается в следующем: обрабатываемую заготовку без разметки и выверки устанавливают в специальное приспособление на заранее выбранные базовые поверхности; обработка ведётся за один рабочий ход заранее установленным на размер режущим инструментом.

Настройку станка на размер для обработки партии деталей, его поднастройку, а также смену изношенного режущего инструмента осуществляют наладчики — рабочие высокой квалификации.

Точность обработки обеспечивается правильной наладкой станка, которую осуществляют таким образом, чтобы требуемая точность обработки достигалась автоматически, т.е. почти независимо от квалификации рабочего-оператора. Проверку точности размеров деталей выполняют контролёры, при этом простые детали контролируют выборочно, методами статистического, предупредительного, а для сложных и дорогих осуществляют 100%-й контроль. По методу автоматического получения размеров работают автоматы и полуавтоматы, револьверные, агрегатные и копировальные станки, станки с ЧПУ и другое высокопроизводительное оборудование.

Данный метод имеет следующие преимущества:

  • — исключаются потери времени на разметку и выверку заготовок на станке, а также на осуществление пробных ходов и промеров;
  • — снижается процент брака, зависящий от квалификации и утомляемости исполнителя;
  • — точность не зависит от минимально возможной толщины снимаемой стружки, так как необходимый припуск на обработку устанавливают заранее;
  • — рационально осуществляется распределение труда: рабочие высокой квалификации делают настройку, обслуживая одновременно до 8-12 станков, а рабочие низкой квалификации работают на настроенных станках и выполняют производственную программу;
  • — работа на настроенном станке по упорам (без промеров) ослабляет напряжение исполнителя, делает её более спокойной, в работе появляются навыки последовательного выполнения целесообразных и продуманных движений, что способствует снижению утомляемости и росту производительности труда;
  • — ритмичность работы на различных рабочих местах благоприятствует созданию условий для организации поточного производства с определённым тактом выпуска изделий;
  • — повышение экономичности производства, высокая производительность труда, снижение потерь от брака, уменьшение потребности в высококвалифицированной рабочей силе способствуют снижению производственных затрат и повышению общей рентабельности производства.

Другие способы достижения точности. В автоматизированном производстве иногда применяют следующий прогрессивный способ обеспечения точности: в станок встраивают измерительное и регулирующее устройство — автоподналадчик, который в случае выхода выдерживаемого размера из поля допуска автоматически поднастраивает (корректирует) систему на заданный размер. Автоналадчики полностью исключают влияние субъективного фактора и при их правильной регулировке гарантируют 100% -ю годность деталей. Их используют на операциях торцового фрезерования, чистового или тонкого растачивания и других, когда обработку выполняют за один рабочий ход. Для станков, выполняющих обработку поверхностей в несколько рабочих ходов (например, наружное круглое и внутреннее шлифование), более характерно применение устройств, производящих измерения во время работы, на ходу. При достижении заданного размера эти устройства дают сигнал или автоматически выключают подачу станка. Такие системы получили название «средства активного контроля». Их внедрение позволяет повысить точность и производительность операций.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >