1.7 Припуски на механическую обработку

1.7.1 Понятие о припусках, операционных размерах и допускаемых отклонениях на них. Влияние величины припусков на экономичность технологического процесса. Факторы, влияющие на величину припуска

Исходная заготовка отличается от детали тем, что на всех обрабатываемых поверхностях предусмотрены припуски – слои материала, подлежащие удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения заданной точности и шероховатости. Материал, оставленный в выемках, пазах и отверстиях отливок и поковок образует напуск, также удаляемый при обработке. Напуском является также слой материала проката, превышающий размеры заготовки с учётом припуска на обработку. Напуск удаляют, как правило, в два прохода (60…70 % – первый; 40…30 % – второй).

Припуски разделяют на общие (операционные) – удаляемые в течение всего процесса обработки и межоперационные (промежуточные), удаляемые при выполнении отдельных операций. Межоперационный припуск определяется разностью размеров заготовки, полученных на смежных предшествующем и выполняемом переходах.

Общий припуск равен сумме межоперационных припусков по всем технологическим операциям.

Припуски могут быть симметричными (для тел вращения) и асимметричными – (призматические детали).

Различают номинальный, минимальный и максимальный припуск.

Минимальный припуск, т.е. наименьший слой металла, снимаемый при обработке, есть разность между наименьшим размером заготовки и наименьшим размером после выполнения данного перехода.

Максимальный припуск равен номинальному припуску минус допуск на выполнение данного перехода.

Номинальный припуск – разность между номинальными размерами поверхности после предшествовавшего и после данного перехода.

Максимальный припуск есть разность между наименьшим размером поверхности после выполнения предшествовавшего перехода и наименьшим её размером после выполнения данного перехода.

Существуют нормативные данные, суммируя которые можно получить величину минимального припуска.

Имеются так же ГОСТ на значения общих припусков на обработку отливок и поковок. При оценке величины общего припуска учитываются факторы:

1) размер и конструктивные формы;

2) материал и способ получения заготовки;

3) величина дефектного слоя;

4) погрешность установки;

5) степень деформации.

Важно, чтобы припуски на обработку были возможно меньшими в целях экономии металла, времени и т.д. Для этого, чтобы ограничить значения промежуточных припусков, назначают технологические допуски на отдельные переходы.

Обычно технологические промежуточные допуски на охватываемую поверхность (шейка вала) назначают в минус, а на охватывающую (отверстия) – в плюс. В любом случае промежуточный допуск направлен в тело металла.

Минимальный припуск – минимальная необходимая толщина слоя материала для выполнения данной операции. Он является исходной величиной при расчёте припусков.

На припуск устанавливают допуск, который является разностью между наибольшим и наименьшим значениями припуска. Значения припусков и допусков определяют промежуточные (операционные) размеры. Определение припусков на механическую обработку состоит из двух основных этапов – определение величин припусков на обработку в соответствии с технологическими переходами технологического процесса и определение размеров заготовки, в соответствие с техническими требованиями рабочего чертежа. При этом размеры заготовки (или размеры полуфабриката, изготовленного из исходного материала), определяются суммированием припусков на обработку, назначаемых для отдельных операций и переходов технологического процесса.

Припуски на обработку определяются двумя методами:

1) опытно-статистический – при котором значения общих и промежуточных припусков определяют по справочным таблицам, составленным на основе обобщения производственного опыта. Недостаток метода – нет учёта конкретных условий построения технологического процесса. Полученные припуски, как правило, завышены, так как ориентируются на полное отсутствие брака;

2) расчётно-аналитический метод (профессор В.М. Кован), согласно которому промежуточный припуск должен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующем переходе, а так же погрешности установки на данном переходе. Основа метода – определение min Z.

Влияние размера припуска на экономичность процесса обработки очень велико, так как чем больше припуск, тем большее число рабочих ходов требуется для снятия соответствующего слоя металла, что приводит к повышению трудоемкости процесса, расхода электроэнергии, износу режущего инструмента и увеличивает отходы металла, превращаемого в стружку. Завышенные припуски приводят к увеличению парка оборудования и производственных площадей, необходимых для его размещения. Размер припуска обеспечивается точностью изготовления заготовок, однако повышение требований к точности в ряде случаев повышает и себестоимость их изготовления в заготовительных цехах, поэтому припуск следует выбирать оптимальным, т. е. обеспечивающим качество обработанной поверхности при наименьшей себестоимости обработки в механических и заготовительных цехах.

Факторы, влияющие на величину припуска.

Размер припуска зависит от толщины поврежденного поверхностного слоя, т. е. от толщины корки для литых заготовок, обезуглероженного слоя для проката, глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин и пр., а также от неизбежных производственных и технологических погрешностей. Эти погрешности являются совокупностью погрешностей заготовки и погрешностей, возникающих при выполнении отдельных технологических операций. Для компенсации последних необходимо предусматривать припуск, размер которого сможет обеспечить соответствующее качество данной заготовки на последней операции обработки.

Производственные погрешности характеризуются отклонениями размеров, геометрическими нарушениями формы и отклонениями взаимосвязанных поверхностей, поверхностными микронеровностями, глубиной дефектного поверхностного слоя.

Геометрические погрешности формы (овальность, огранка, кону-сообразность, выпуклость, вогнутость и др.) должны находиться в пределах поля допуска на размер. Микронеровности при расчете припусков учитывают для каждой технологической операции. Глубина дефектного поверхностного слоя зависит от способа изготовления заготовок. Например, в отливках из серого чугуна дефектный поверхностный слой представляет собой перлитную корку, которую удаляют для сохранения режущих свойств инструмента при последующей обработке подкоркового слоя; поверхностный слой проката характеризуется обезуглероженной зоной, снижающей предел прочности металла: удаление этого слоя повышает прочностные свойства обрабатываемой заготовки. Наряду с этим при обработке заготовок из проката в поверхностном слое возникает наклеп, постепенно уменьшающийся в глубину заготовки. При обработке целесообразно удалять зону резко выраженной деформации, т. е. верхнюю часть наклепанного слоя, где обычно наблюдается изменение структуры металла.

Отклонения взаимосвязанных поверхностей (отклонения от параллельности и перпендикулярности осей и поверхностей, эксцентриситет отверстий и др.) также следует учитывать при расчете припусков, но, так как эти отклонения не связаны с погрешностями на размеры поверхностей, их нужно учитывать отдельно.

Наряду с перечисленными отклонениями в процессе обработки возникают погрешности установки, которые также должны быть компенсированы соответствующим увеличением припуска.

Таким образом, наименьший межоперационный припуск на обработку z_i при наименьшем предельном размере заготовки для наружных поверхностей и при наибольшем предельном размере для внутренних поверхностей может быть определен из формулы:

Где – средняя высота микронеровностей; – глубина дефектного поверхностного слоя; – геометрическая сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей; – погрешность установки; i-1 – индекс, характеризующий предшествующую операцию; i – индекс, характеризующий данную операцию. Отсюда следует, что в межоперационный припуск входят погрешности предшествующей операции и погрешности установки данной операции.