11. Суммарная погрешность обработки. Экономическая и достижимая точность обработки

Суммарная погрешность механической обработки является следствием влияния технологических факторов, каждый из которых вызывает появления отдельной первичной погрешности.

Суммарная погрешность определяет величину технологического допуска, т.е. допуски на промежуточные размеры заготовки по технологическим переходам.

Общую суммарную погрешность можно определить экспериментально, пользуясь точными измерительными приборами; можно также установить влияние некоторых факторов, порождающих погрешности, и определить их числовые значения.

Δ_Σ = f(ΔЕ, Δ_Н, Δ_У, Δ_И, Δ_r, ΣΔ_ф),

где Δ_Σ – погрешность установки заготовок в приспособлении;

Δ_Н – погрешность настройки станка;

Δ_У – погрешность из-за отжатий элементов системы под действием силы резания;

Δ_И – погрешность, вызываемая размерным износом режущего инструмента;

Δ_r – погрешность из-за температурных деформаций элементов технологической системы;

ΣΔ_ф – сумма погрешностей формы обрабатываемой поверхности, вызываемых геометрическими неточностями станка, неравномерным по длине обработки упругим отжатием технологической системы под действием силы резания и деформацией заготовки под действием силы закрепления.

Наилучшим образом определяется аналитически погрешность установки заготовок в приспособленииΔЕ, все остальные экспериментально.

Δ_Σ = ΔЕ + Δ_τ,

где τ – средняя экономическая точность метода обработки (определяется по справочнику).

В

∆_Σ = ≤ Т.

сегда суммарная погрешность должна быть меньше допуска на размер

Под экономической точностью понимается такая точность, которая при минимальной себестоимости обработки достигается в нормальных производственных условиях при работе на исправных станках с применением необходимой технологической оснастки и нормальной квалификации рабочих, соответствующих характеру работы.

Достижимой называется максимальная точность, которая может быть получена при обработке заготовки рабочим высокой квалификации на исправном станке без ограничения времени.

12.Качество обработанной поверхности. Влияние качества обработанной поверхности на долговечность работы сопряжения. Влияние способов обработки и режимов резания на шероховатость и физико-механические свойства поверхностного слоя

Качество обработанной поверхности определяется шероховатостью и волнистостью, а также физико-механическими характеристиками поверхностного слоя.

Физико-механические свойства поверхностного слоя определяются структурой, твердостью, остаточными напряжениями, характером изменения свойств на глубине.

Влияние качества обработанной поверхности детали на долговечность работы машин и механизмов. Шероховатость и волнистость поверхности оказывают значительное влияние на такие важные эксплуатационные свойства деталей машин как износостойкость, усталостная прочность, контактная жесткость, антикоррозийная стойкость, стабильность посадок, герметичность соединений.

Вследствие шероховатости и волнистости сопрягаемых поверхностей фактическая площадь контакта значительно меньше номинальной, что ведет к увеличению удельных давлений, нарушению масляной пленки, разрушению и деформированию выступающих неровностей, поэтому грубые поверхности имеют низкую износостойкость. Наличие микронеровностей вызывает концентрацию напряжений во впадинах гребешков, что приводит к появлению трещин и снижает прочность деталей (особенно работающих при знакопеременных нагрузках).

Шероховатость сопрягаемых поверхностей определяет контактную жесткость сопряжения. При увеличении шероховатости поверхностей контактная жесткость снижается. Шероховатость после обработки оказывает значительное влияние на коррозионную стойкость деталей в атмосферных условиях. Очаги коррозии образуются в первую очередь во впадинах. Чем чище обработана поверхность, тем выше ее коррозионная стойкость.

Микронеровности (шероховатости) оказывают также большое влияние на стабильность подвижных и неподвижных посадок. В результате износа трущихся поверхностей возможно изменение посадок (увеличение зазора). Это может произойти не только в течение длительной эксплуатации, но и в период приработки, когда происходит особенно интенсивный износ и деформирование микронеровностей (до 65…70% их высоты).

Кроме того, шероховатость поверхности оказывает влияние на условия смазки, герметичность сальников и другие характеристики поверхностей и сопряжений.

Факторы, влияющие на шероховатость. Шероховатость обработанной поверхности зависит от свойств обрабатываемого материала, метода обработки (точение, фрезерование, шлифование и др.), режима резания (подача, скорость резания), жесткости системы СПИД, наличия вибраций, геометрии и износа инструмента, наличия или отсутствия смазочно-охлаждающей жидкости и др.

При точении на обработанной поверхности всегда остаются небольшие остаточные гребешки, высота которых зависит от величины подачи и геометрии резца (радиуса резца при вершине главного и вспомогательного углов в плане  и ₁).

При обработке лезвийным инструментом шероховатость поверхности в значительной мере зависит от скорости резания и подачи.

На рисунке показано влияние скорости резания на шероховатость поверхности при точении вязких материалов, стали (кривая 1), жаропрочных, чугуна (кривая 2), легкоплавких материалов (кривая 3).

После обтачивания стальной заготовки со скоростью резания в диапазоне скоростей 15…30 м/мин (кривая 1) наблюдается наибольшая шероховатость, что связано с явлением активного образования нароста на режущей части резца.

При скорости резания свыше 80 м/мин образование нароста практически прекращается. Кроме того, при высоких скоростях резания значительно уменьшается глубина пластически деформированного слоя, что также снижает шероховатость поверхности.

В большей степени шероховатость поверхности зависит от величины подачи. При большой подаче высота неровностей пропорциональна квадрату подачи. При уменьшении подачи чистота обработанной поверхности повышается.

На рисунке показана зависимость шероховатости поверхности от подачи при точении заготовки из стали 45 резцом с радиусом закругления при вершине 2,5 мм. Из рисунка видно, что изменение малых подач (до 0,2 мм/об) незначительно влияет на изменение шероховатости поверхности. Но при переходе в область подач свыше 0,2 мм/об микронеровности обработанной поверхности возрастают более интенсивно.

Глубина резания непосредственно не влияет на шероховатость обработанной поверхности. С увеличением глубины резания шероховатость поверхности возрастает незначительно и практически ее можно не учитывать.

Значительное влияние на шероховатость поверхности оказывает состояние режущей кромки инструмента. Затупление режущего инструмента приводит к увеличению шероховатости обработанной поверхности. Для получения низкой шероховатости обработанной поверхности рабочие поверхности инструмента изготавливают на 3…4 класса выше заданного класса шероховатости поверхности детали.

При обработке стали с высоким содержанием углерода (С0,5%) получается более чистая поверхность, чем при обработке низкоуглеродистой стали.

Применение смазывающе-охлаждающей жидкости уменьшает размеры нароста и способствует снижению шероховатости обработанной поверхности. Одновременно повышается и стойкость инструмента.

Жесткость технологической системы значительно влияет на шероховатость и волнистость поверхности. Так, при точении нежесткого вала с установкой в центрах, наибольшая шероховатость получается примерно в средней части по длине вала. Недостаточная жесткость системы может быть причиной появления вибрации при резании и, как следствие, образования волнистой поверхности.

При шлифовании класс шероховатости поверхности повышается с увеличением скорости резания (скорости круга), уменьшением величин подач и глубины шлифования, размеров зерен круга и при применении выхаживания.

Вывод: Наибольшее влияние на величину шероховатости оказывают скорость резания и подача. С увеличением скорости резания (свыше 20-30 м/мин) величина шероховатости уменьшается, а с увеличением подачи – увеличивается.

Взаимосвязь точности и шероховатости поверхности.

Для сохранения точности размера в процессе эксплуатации величина шероховатости принимается в пределах (0,10-0,25) от допуска на размер.