4.3.2 Методы определения припусков

С точки зрения расхода материала необходимо намечать малые припуски, но такие припуски могут быть причиной брака: на обработанной поверхности появляются «черновины» – необработанные участки; режущая кромка инструмента может идти по дефектному слою – твердой «корке», теряя при этом режущие свойства.

Завышенный припуск на обработку приводит к необоснованному расходу материала, режущего инструмента, времени на обработку.

Величину оптимального припуска определяют расчетно-аналитическим методом, который учитывает основные факторы, влияющие на припуск. К ним относятся:

• пространственный отклонения исходной заготовки (коробление, кривизна, смещение, увод сверла) – ρ, мкм;

• толщина дефектного слоя (толщина упрочненного слоя, в т.ч. «корки», с приварившейся шихтой – для отливок, с трещинами и пористостью; обезуглероженный слой – для поковок) – h, мкм;

• шероховатость поверхности исходной заготовки – Rz, мкм.

• погрешность установки заготовки на данном переходе – ε_уст.

Примеры влияния перечисленных факторов на величину припуска показаны на рисунках 4.1 - 4.4.

Рисунок 4.1 – Неравномерность припуска при обтачивании вала с установкой в патроне

Рисунок 4.2 – Неравномерность припуска вследствие искривления оси заготовки

а б

Рисунок 4.3 – Влияние погрешности установки e₁ предшествующей операции сверления и растачивания отверстия (а) на неравномерность z_{i b} припуска на операции обтачивания (б)

Рисунок 4.4 – Схема для определения элементов операционного припуска

4.3.3 Расчетно-аналитический метод определения припусков

В основе расчетно-аналитического метода положено определение минимального припуска на обработку.

Минимальный припуск при последовательной обработке поверхностей (односторонний припуск) Z_min определяется:

Z_min = (R_z + h)_i–1 + ρ_i–1 + ε_устi, (4.4)

где Rz_i–1 – высота неровностей профиля на предшествующей операции (переходе), принимается по справочным таблицам;

h_i–1 – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующей операции (переходе), принимается по справочным таблицам;

ρ_i–1 – суммарные отклонения расположения поверхности и отклонения формы поверхности на предшествующей операции (переходе), пространственная погрешность;

ε_уст – погрешность

Минимальный двусторонний припуск при параллельной обработке противолежащих поверхностей, а также поверхностей, имеющих форму тела вращения, определяют из выражения:

, (4.5)

Значения Rz_i–1, h_i–1, ρ_i–1 берут из справочной литературы.

Суммарные отклонения рассчитывают как

, (4.6)

где ρ_{см i–1}, ρ_{ф i–1} – отдельные отклонения расположения и формы поверхностей.

Погрешность установки заготовки определяется как векторная сумма погрешности закрепления ε_закр и погрешности базирования ε_баз:

. (4.7)

Погрешность закрепления выбирается по нормативным таблицам в зависимости от формы установочной технологической базы, размеров поверхности и способа закрепления.

Погрешность базирования при совмещении установочной и конструкторской баз равна нулю.

При несоблюдении «принципа совмещения баз» погрешность базирования ε_баз ≠ 0, ее величина рассчитывается по методике, данной в [3,4,5,6,16,17].

При обработке поверхности за несколько рабочих переходов без переустановки заготовки погрешность установки вносят в припуск на выполнение первого (чернового) рабочего перехода, для последующих переходов погрешность установки принимают равной нулю.

Суммарные пространственные отклонения ρ_i–1 определяются расчетным путем с использованием методики, приведенной [3,4,5,6,16,17].

Для первого перехода, которым считается заготовительная операция, суммарное отклонение расположения при обработке отверстия будет равно:

, (4.8)

где ρ_кф = Δ_кL – отклонение от плоскостности базовой поверхности;

Δ_к – удельное отклонение в мкм/мм (принимается по таблицам);

L – максимальный размер базовой поверхности в мм;

ρ_{см i–1} – смещение стержня для формирования отверстия в отливке (принимается по таблицам).

Суммарное пространственное отклонение после сверления отверстия:

, (4.9)

где Δ_у – удельное значение увода сверла, мкм/мм;

l – глубина просверливаемого отверстия;

C₀ – смещение оси отверстия.

Для переходов, последующих за первым, величина пространственных отклонений уменьшается с учетом коэффициента уточнения – K_ут, т.е.:

ρ_i+1 = ρ_i · K_утi. (4.10)

Значение коэффициента уточнения дано в [16], [17].

Зная величину Z_{min i} и допуск на размер поверхности, обрабатываемой на предыдущем переходе – T_i–1, можно определить номинальное значение асимметричного (4.11) и симметричного (4.12) припуска Z_{ном i}:

Z_номi = Z_mini + T_i–1; (4.11)

2Z_номi = 2Z_mini + T_i–1. (4.12)

Для определения номинального значения промежуточного технологического размера используют зависимости: для вала (4.13), для отверстия (4.14), для плоскости (4.15):

A_i–1 = A_i + 2Z_номi; (4.13)

A_i–1 = A_i – 2Z_номi; (4.14)

A_i–1 = A_i + Z_номi. (4.15)

Предельные значения промежуточных технологических размеров определяются с учетом соответствующего допуска.

Максимальный припуск на обработку поверхности на i-м переходе определяется следующим образом:

Z_{max i} = Z_{ном i} + T_i = Z_{min i} + T_i–1 + T_i. (4.16)

Общий номинальный припуск равен:

. (4.17)

В тех случаях, когда размер заготовки имеет симметричное расположение допуска, расчет номинального значения припуска выполняют с учетом той части допуска, которая «идет в металл».

При определении номинальных значений промежуточных технологических размеров их следует округлять до десятых долей миллиметра в сторону увеличения припуска.

Значение Z_{max i} учитывают при расчете режимов резания. Глубину резания на i-м переходе принимают равной максимальному припуску на сторону: для плоскости (4.18), для поверхности тела вращения (4.19):

t_i = Z_{max i}, мм; (4.18)

t_i = 2Z_{max i} / 2, мм. (4.19)

Колебание припуска от максимального до максимального значения влияет на величину упругих отжатий в процессе обработки, т.к. колеблется глубина резания и зависящие от нее значения усилия резания.

Для определения величин, входящих в Z_min можно воспользоваться таблицами Приложения.