7.2. Методы определения припусков на обработку

Имеется два основных метода определения припусков на механическую обработку поверхности: опытно-статистический и расчетно-аналитический.

Опытно-статистический метод еще находит широкое примене­ние в машиностроении. При этом методе припуск устанавливают по стандартам и таблицам, которые составлены на основе обобще­ния и систематизации производственных данных передовых пред­приятий [1, 21] и др. Припуски на механическую обработку поковок, изготовленных различными методами, и отливок из металлов и сплавов приведены в ГОСТ 7505—74, ГОСТ 7062-—79, ГОСТ 7829—70, ГОСТ 26645—85.

В этих ГОСТах припуски даны в зависимости от массы и га­баритных размеров деталей, их конструктивных форм, заданных точности и параметра шероховатости обрабатываемой поверхности.

Существенный недостаток этого метода заключается в том, что припуски назначаются независимо от технологического процесса обработки детали без учета конкретных условий его выполнения; как правило, они завышены, так как рассчитаны на неблагоприят­ные условия, при которых припуск должен быть наибольшим во избежание брака. Отмеченный недостаток приводит к увеличению расхода материала и трудоемкости изготовления заготовок.

Расчетно-аналитический метод определения припусков на об­работку разработан проф. В. М. Кованом. При этом методе рас­считывают минимальный припуск на основе анализа факторов, влияющих на формирование припуска, с использованием нор­мативных материалов. Припуски на обработку определяют таким °оразом, чтобы на выполняемом технологическом переходе были Устранены погрешности изготовления детали, которые остались з предшествующем переходе. Схема поверхностного слоя после работки наружной поверхности заготовки показана на рис. 7.6, Де обозначено: А — удаляемая дефектная часть поверхностного На°^Я' ^ — неудаляемая часть поверхностного слоя; В — исход-^я структура материала; Rz^ — высота неровностей, характе­ризующая шероховатость _По. верхности; Л_г__г — глубина д_е. фектного поверхностного слоя Качество обработанной по­верхности заготовки характе­ризуется параметром шерохо­ватости, состоянием и глубиной поверхностного слоя. При рас­четах припуска исходят из того, что шероховатость по­верхности и дефекты поверх­ностного слоя, сформирован­ные на предшествующем пере­ходе (i — 1), должны быть удалены на выполняемом пе­реходе. При этом надо учи­тывать глубину не всего по­верхностного слоя, а лишь его дефектной части. Необхо­димо стремиться оставить наклепанный поверхностный слой — более износостойкий, чем нижележащие слои исходной струк­туры, а также способствующий получению меньшей шерохова­тости поверхности при ее обработке в зоне этого слоя.

При расчете припусков отклонения формы поверхности от­дельно не учитывают. Принимают, что эти отклонения (овальность, бочкообразность, седлообразность, конусность, вогнутость, вы­пуклость и т. п.) не должны превышать допуска на размер и, как правило, должны составлять некоторую его часть.

Пространственные отклонения Д₂ (кривизна и коробление заготовки, эксцентричность отверстия относительно наружной поверхности, увод оси отверстия, отклонения от параллельности, перпендикулярности осей, плоскостей и т. п.) следует учитывать отдельно при расчете припусков на обработку.

Перечисленные отклонения проявляются в результате пред­шествующей обработки. На выполняемом переходе может воз­никнуть погрешность установки А_у1.

С учетом изложенного минимальный промежуточный припуск на выполняемом переходе в общем виде можно определить по формулам^-

для асимметричных припусков

^(7'5)

для симметричных припусков

(7 6)

Общая величина двух пространственных отклонений опреде- ляется суммой векторов: .

(7 7)

д_ля частных случаев — совпадающего и противоположного правления векторов соответственно — зависимость (7.7) можно поедставить в виде .

В Р^{яде сл}У^чаев предвидеть направление векторов трудно, g этих случаях пространственные отклонения определяют по правилам квадратного корня .

Могут быть варианты, когда общее пространственное откло-_неНие состоит из нескольких составляющих, каждое из которых представляет собой вектор.

Погрешности установки были рассмотрены в гл. 3. При обработке плоскостей имеют место коллинеарные век­торы

При обработке наружных и внутренних поверхностей враще­ния векторы Aj и А_у, могут принимать любое угловое положе­ние, предвидеть которое заранее не представляется возможным. Поэтому суммарное значение векторов определяется по правилу квадратного корня

С учетом отмеченных положений формулы (7.5) и (7.6) для конкретных видов обработки можно представить в следующем виде

для асимметричного припуска при последовательной обра­ботке противоположных плоских поверхностей

(7 8)

для симметричного припуска при параллельной обработке противолежащих плоских поверхностей

(7 9)

для симметричного припуска при обработке наружных и вну­тренних поверхностей вращения

(7'10)

Формулы (7.5)—-(7.10) являются основными, общими для рас­чета припусков на механическую обработку. В ряде конкретных случаев отдельные составляющие этих формул могут быть исклю­чены, например:

при механической обработке заготовок из серого и ковкого ^Угуна слагаемое h учитывают только при выполнении первого теххнологического перехода, так как процесс резания не приводит существенным изменениям поверхностного слоя; при обработке цилиндрической поверхности заготовки, уста­вленной в центрах, при бесцентровом шлифовании погрешность ^тановки может быть принята равной нулю, тогда 2z_{t mln} =

1.

при шлифовании заготовок после их термической обработки поверхностный слой должен быть сохранен; следовательно, в рас­четных формулах (7.8)—(7.10) будет отсутствовать слагаемое Л_м.

Расчет минимальных промежуточиих припусков на обработку производят для определения расчетных размеров обрабатываемой поверхности по всем технологическим переходам от готовой де­тали до исходной заготовки. Расчетные формулы для этой цели определяют из зависимостей (7.1)—(7"-4):

Имея расчетные формулы (7.11)—(7". 18) и заданные чертежом предельные размеры рассматриваемой поверхности, можно опре­делить предельные размеры по всем технологическим переходам при обработке этой поверхности, включая размеры исходной за готовки.

Схема образования промежуточных размеров наружной ци-_др_Ической поверхности при ее обработке черновым, чистовым ^Л тонким точением приведена на рис. 7.7, где приняты следующие обозначения: d_{a mln} = d_{s mln}; d_{n шах} = d_{s ш} — предельные раз-еры поверхности, заданные чертежом (они должны быть обеспе­чены при выполнении третьей операции тонким точением); 2z_{3 mln} — минимальный припуск на выполнение третьей операции [опре­деляется по формуле (7.10)1.

По формулам (7.13) и (7.14) рассчитывают предельные размеры поверхности после выполнения второй операции (чистовой об­работки):

Рассмотренная схема образования промежуточных размеров справедлива для тех случаев, когда промежуточный припуск снимается за один рабочий ход при обработке на предварительно настроенных станках. В тех случаях, когда обработка поверх­ности выполняется по методу последовательного приближения к заданному размеру (шлифование, хонингование, притирка и некоторые другие методы), схема образования промежуточных размеров несколько изменяется.

Если, например, схема обработки наружной цилиндрической поверхности предусматривает черновое и чистовое точение, а затем шлифование, то на последних рабочих ходах шлифования упру­гие деформации системы станок—приспособление—инструмент— заготовка будут незначительны и практически йе принимаются во внимание. При такой обработке рабочий стремится закончить выполнение операции, когда действительный размер детали до­стигнет предельного значения соответствующего началу поля допуска (d_{3 max} = d_{K max}). Следовательно, для рассмотренной схемы минимальный припуск отсчитывается от этого предельного раз-мера(2_2зт1п = d, _т1п-^_дшах).

Обработка заготовок методом индивидуального получения предельных размеров распространена в единичном производстве, ⁸ частности, в тяжелом машиностроении. Минимальный припуск "Ри этом методе определяют также по формулам (7.8)—(7.10). ^иДнако следует учитывать характерные особенности изготовления заготовок в единичном производстве, например то, что установка аготовки на станке осуществляется путем индивидуальной вы-_д^Рки. Поэтому в указанных формулах погрешность установки меняют погрешностью выверки (А_в). Она зависит от метода выверки.

ц₀ ^ Р^яДе случаев производится механическая обработка поверх-етеи заготовок сборочной единицы (например, обработка отверстий в корпусе редуктора). При такой обработке при расчетах минимального припуска необходимо учитывать относительные смещения деталей и другие относительные погрешности.

Порядок определения припусков расчетно-аналитическим мето­дом, а также необходимне нормативные данные, которые исполь­зуются при этом, приведены, например, в работе [21].

В необходимых случаях, продиктованных конкретными усло­виями, общий припуск на механическую обработку рекомендуется перераспределять следующим образом: 60% суммарного припуска отводить для черновой, а остальную часть (40%) —для чистовой обработки; при черновой, получистовой и чистовой обработке припуск должен составлять соответственно 45, 30 и 25% общего припуска.