
книги из ГПНТБ / Коганов, И. А. Расчет припусков на механическую обработку учебное пособие
.pdfзависимости от материала заготовки и метода ее получения. 2. Та — составляю щ ая припуска, характеризующая глубину дефектного слоя, полученного при выполнении пред
шествующей операции (или перехода).
При определении припуска на первую (черновую) ступень обработки величина дефектного слоя зависит от метода получе ния заготовки (литье, штамповка, прокат и т. д.). При этом учи тываются физико-механические и химические характеристики поверхностного слоя металла, а также наличие поверхностных изъянов: раковин, трещин, вмятин и т. п.
Так, при определении припуска на черновую обработку от ливки из чугуна лезвийным инструментом в качестве дефектного слоя Т а следует принимать толщину твердой литейной корки, так как в целях сохранения стойкости режущего инструмента необходимо обеспечить возможность его работы в подкорковом слое. При обработке заготовки из чугуна абразивным инстру ментом такая необходимость отпадает. В этом случае можно ограничиться удалением только поверхностных неровностей.
При расчете припуска на последующие ступени обработки чугунных деталей независимо от вида используемого инстру мента принимают Та =0.
Для стального литья, поковок и проката на первой ступени обработки в качестве дефектного слоя берется величина зоны полного обезуглероживания.
При механической обработке стальных заготовок в поверхно стном слое возникает наклеп, резко выраженный в верхнем слое и уменьшающийся по мере удаления от поверхности. В этом случае при последующей обработке целесообразно удалять не всю зону наклепа, а лишь ту ее часть, в которой металл наибо лее деформирован. Это учитывается в справочных данных по величине Та .
При шлифовании заготовок после термической обработки (закалки) поверхностный слой должен быть по возможности сохранен, следовательно, составляющую Та следует принять равной нулю [8, 9].
Итак, если не принимать во внимание никаких других по грешностей, величина припуска на обработку какой-либо эле ментарной поверхности должна быть не менее суммы высоты неровностей и глубины поверхностного дефектного слоя, полу ченных на предшествующей ступени обработки данной поверх
ности, т. е. при односторонней обработке (рис. 9): z e= а —в |
или |
|
21B> HaJrT Q; |
или |
|
при |
двусторонней обработке (рис. 10): z e = ds — da |
|
z e>2{Ha+ T a). |
|
|
Ко |
в т о р о й г р у п п е относятся составляющие припуска, |
характеризующие неопределенность положения поверхности, подлежащей обработке на данной операции, относительно на строечной базы или относительно настроенного на размер режу-
20
*
<ч>
Рис. 9.
щего инструмента, другими словами, эти составляющие припу ска учитывают те факторы (погрешности), которые могут обу словить отход поверхности, подлежащей обработке, от режущей
21
стия во втулке плавающей разверткой |
(рис. |
11, |
б) |
необхо |
||
димо учитывать составляющую 8а, |
|
|
|
|
||
где |
|
к = т - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Составляющую |
8а |
следует учитывать |
при |
расчете |
двусто |
|
ронних припусков |
на |
обработку цилиндрических |
поверхностей |
(наружных поверхностей валов, поверхностей отверстий), а так же при определении двустороннего припуска на обработку двух
8в
2
противоположных сторон паза или выступа детали, положение которых определяется (задается) положением их плоскости сим метрии. Так, при обработке заготовки по схеме рис. 11, в ба = = /(бБ).
После обработки на предшествующей операции (или перехо де) поверхность детали может иметь погрешности формы. К ним можно отнести такие макрогеометрические отклонения, как овальность (рис. 12, а), огранка, конусность (рис. 12, б, в), бочкообразность, корсетность — для вала; выпуклость, вогну тость (рис. 12, г), непараллельность — для плоскостей. Величи на этих погрешностей указывается в технических условиях на изготовление детали и составляет от 30 до 50% от величины
допуска на соответствующий размер. При отсутствии на чертеже детали конкретных указаний о величине погрешностей формы считают, что погрешности формы не выходят за пределы допуска на тот или иной размер. Очевидно, чем больше размеры заго товки (или детали), тем больше при прочих равных условиях абсолютные значения погрешностей ее размеров и геометричеческой формы. При механической обработке стремятся обеспе чить получение заданного размера и одновременно ликвидиро вать погрешности геометрической формы, полученные на пред шествующей ступени обработки. Следовательно, учитывая не определенность положения поверхности, подлежащей обработке, из-за колебания ее размера и необходимость ликвидации по грешностей ее формы, в качестве численного значения составля ющей припуска 8а следует принимать допуск на размер поверх ности, полученный на предшествующей ступени обработки.
При определении припуска на первую (черновую) ступень обработки в качестве составляющей припуска б а следует учи тывать не весь допуск на размер заготовки, а лишь ту часть (для отверстия — верхнее отклонение размера от номинала, для вала — нижнее отклонение), которая может обусловить отход
I |
23 |
обрабатываемой поверхности от режущей кромки инструмента, настроенного на размер.
Таким образом, при отсутствии каких-либо других погрешно стей припуск на выполняемую ступень обработки должен быть не менее составляющей 8а, т. е. z g>- 8а.
2. ра — с о с т авляющая припуска, учитывающая не определенность положения поверхности, подлежащей обработке, из-за пространственных геометрических отклонений, не имеющих непосредственной связи с допуском на размер этой поверхности или с допуском на размер, координирующим положение обраба тываемой поверхности относительно установочной базы детали.
К таким пространственным геометрическим отклонениям можно отнести изогнутость прутков (проката), коробление от ливок или поковок, а также отклонение обрабатываемой по верхности от плоскостности или цилиндричности из-за прохож дения через рассматриваемую погрешность плоскости разъема отливки и поковки.
На рис. 13 представлена схема обработки верхней плоскости корпусной детали, подвергнувшейся короблению (ра ). Как вид но из рисунка, различные участки поверхности заготовки, подле жащей обработке, находятся на различном расстоянии от на строечной базы. Для того, чтобы после фрезерования заготовки в размер Ь, обработанная поверхность не имела «черновин» и была плоской, необходимо назначить односторонний припуск, достаточный по величине для компенсации коробления заготовки;
zB= a —8 или z g>pa,
где ра=рКОр-—величина коробления заготовки.
Величина составляющей припуска. ра= ркор, компенсирующей коробление черной заготовки, зависит как от конструктивных особенностей самой заготовки, так и от положения опорных (установочных) элементов приспособления относительно заго товки. Чем дальше точка обрабатываемой поверхности располо жена от опоры, тем большее отклонение от номинального поло жения она может иметь при короблении заготовки.
Численное значение составляющей припуска ркор для случая обработки, представленного на рис. 13, можно определить из вы ражения (см. раздел IV, примечание 3, в к табл. 66):
Ркср — Ро' |
L_ |
( 11) |
2 |
||
где р0 — величина удельного |
(относительного) |
коробления, |
мкм/мм (см. раздел IV, примечание 3, |
б к табл. 66); |
---- расстояние среднего сечения заготовки от ближайшей
опоры, мм.
При назначении припуска на подрезку торца .ступенчатого ■валика (рис. 14) необходимо учесть неплоскостность торца из-
24
за .прохождения через него плоскости разъема поковки. Если не принимать во внимание никаких других погрешностей, то при пуск на обработку торца£el>pa, где ра=рсм —величина допу стимого смещения по плоскости разъема.
Так как смещение матриц штампа при получении заготовки валика возможно не только в продольном, но и в поперечном на правлении, то величину рсм необходимо учитывать и при назна чении припуска на обточку наружной
ЯЦилиндрической поверхности заготов ки.
|
|
Численные значения величины до |
|||||
6- — |
|
пустимого |
смещения |
штампованных |
|||
D |
поковок в плоскостях разъема следу |
||||||
Г |
|
ет принимать по ГОСТ 7505—55 (см. |
|||||
й - й |
> |
раздел IV, табл. 41—43 и 48). Допус |
|||||
* d a |
|
тимые величины смещения отливок в |
|||||
|
|
плоскости |
разъема |
литейных форм |
|||
|
|
приведены в разделе IV, табл. 67. |
|||||
|
|
При обработке |
заготовки, |
ось ко |
|||
|
|
торой искривлена |
(рис. 15), |
различ |
|||
|
|
ные участки ее поверхности |
при вра |
||||
|
|
щении занимают различное положение |
|||||
|
|
относительно настроенного |
на |
размер |
|||
Рис, |
14. |
инструмента. Наиболее удаленной от |
|||||
|
|
режущей |
кромки |
инструмента |
может |
оказаться точка К. Очевидно, чтобы получить после обточки за готовки деталь .правильной формы и заданного размера, необхо димо назначить припуск, компенсирующий кривизну заготовки.
25
Пусть d e — заданный диаметр вала (или диаметр, получае мый на выполняемом переходе); da —диаметр заготовки (или диаметр детали, полученный на предшествующей 'ступени обра ботки); О — точка, лежащая на оси вращения заготовки; О' — точка на оси искривленной заготовки.
ОО1= ра — ркр— величина кривизны заготовки. Численное значение ркр не связано с .величиной допуска на диаметр заго
товки, и поэтому величина этой погрешности при расчете |
при |
||
пуска должна учитываться отдельно. |
|
|
|
Двусторонний припуск на обработку |
вала z e= da—de. |
||
Как видно из рис. 15, ^ < к 0 '—00'= \ —ра |
или de- ^ d a— 2ра. |
||
Следовательно, da—de>2pa или 2в> |
2ра , т. |
е. (при отсутствии |
|
каких-либо других погрешностей двусторонний припуск на |
об |
||
работку вала должен быть не менее |
удвоенной величины кри |
||
визны заготовки. |
|
|
|
При установке вала в центрах численное значение кривизны
для любого его сечения можно установить по |
формуле |
||||||
|
|
|
|
|
|
Ркр = Ро^п |
(12) |
где li |
—расстояние рассматриваемого сечения вала от ближай |
||||||
шего торца, мм; / г<;0,5-Т. Здесь L — общая длина заготовки; |
|||||||
ро |
—удельная |
|
(относи |
|
|||
тельная) |
кривизна |
для |
дан |
|
|||
ного вида заготовок, мкм/мм. |
|
||||||
Численные величины удельной |
|
||||||
кривизны |
приведены |
в |
соот |
|
|||
ветствующих таблицах |
разде |
|
|||||
ла IV. |
|
|
|
закрепле |
|
||
При консольном |
|
||||||
нии заготовки |
(в патроне, |
цан |
|
||||
ге) кривизна |
для |
любого се |
|
||||
чения |
заготовки определяется |
|
|||||
по формуле |
|
|
|
|
|
||
|
|
Ркр — 2р0^, |
|
|
(13) |
|
|
где It |
— расстояние исследуе |
|
|||||
мого сечения заготовки до (ме |
|
||||||
ста ее крепления в патроне или |
|
||||||
цанге, мм. |
Здесь Ь—дли |
|
|||||
на консольной части заготовки. |
|
||||||
В некоторых случаях |
заготовка .может иметь одновременно |
несколько пространственных отклонений. Так, например, поков ка вала может быть искривлена (ркр) и одновременно та же поковка может иметь смещение по плоскости разъема матриц штампа (рсм ). В тех случаях, когда направление пространствен ных отклонений неопределенно, наиболее вероятное суммарное
26
их значение определяется сложением отдельных погрешностей по правилу квадратного корня:
■ Ра = Ркр + Р с м = 1 ///' ркр-bpL • |
(14) |
В условиях упругой технологической системы погрешности, полученные на предшествующем технологическом переходе, не могут быть полностью устранены на выполняемом переходе. После каждой ступени обработки происходит как бы копирова ние первичных погрешностей заготовки в уменьшенном виде.
Коэффициент уменьшения погрешностей определяется в об щем виде отношением
Щ = |
(15) |
где Дзаг — величина погрешности заготовки; |
после i-й |
At — величина одноименной погрешности детали |
|
ступени обработки. |
|
Из выражения (15) следует, что |
|
A/=K/A3ar. |
(16) |
Если величину пространственных отклонений поверхности заготовки, подлежащей обработке, обозначить рзаг , то при мно гоступенчатой обработке данной поверхности составляющие при пуска, учитывающие пространственные отклонения, можно опре делить, исходя из формулы (16), следующим образом:
■после первой ступени обработки
Pa=KiP3ar ; |
(17) |
после второй ступени обработки
Ра |
К 2Рза г , |
( 1 6 ) |
после третьей ступени обработки можно принять
Ра = 0 .
Методы определения численных величия коэффициентов уменьшения погрешности формы и других первичных погрешно стей подробно рассматриваются в работах [8 и 9]. При расчете припусков можно пользоваться приближенными значениями коэффициентов щ и к2, учитывающих наличие у детали остаточ ных пространственных отклонений и ее возможную деформацию из-за перераспределения внутренних напряжений соответствен но после первой и второй ступени обработки (см. раздел IV, например, примечание 7 к табл. 23 или примечание 2ктабл. 26).
3. Аа— с о с т а вляюща я припуска, определяющая воз можное смещение поверхности, подлежащей обработке, относи тельно установочной базы (или относительно установочных ба зирующих поверхностей) самой детали.
Обрабатываемая поверхность детали относительно устано
27
вочной базы детали может занимать различное положение. Все разнообразие 'конкретных случаев можно свести к четырем ос новным вариантам:
Вариант I. Обрабатываемая поверхность является устано вочной базирующей поверхностью детали. При этом Да= 0 .
Вариант II. Положение обрабатываемой поверхности отно сительно установочной базирующей поверхности детали опреде ляется одной координатой (т. е. одним или несколькими разме
рами в направлении одной оси координат). (В этом случае
о.
Вариант III. Положение поверхности, подлежащей обра ботке, относительно установочных базирующих поверхностей де тали характеризуется двумя координатами (или, иначе говоря, размерами в направлении двух осей координат). При этом АЙ1=т^0 и ДЙ2=^=0.
Вариант IV. Положение поверхности относительно бази рующих поверхностей детали определяется тремя координатами
(Aai¥=0; Лд^О и Аа3=7^0).
Рассмотрим все перечисленные варианты на примерах. ВАРИАНТ I. При подрезании торцов гладкого валика на
фрезерно-центровальном станке в размер Гх (рис. 16, а) уста новка заготовки в осевом направлении производится с помощью откидного упора по левому торцу валика.
Следовательно, обрабатываемая поверхность левого торца одновременно является установочной базирующей поверхностью (базовая точка 5), и при расчете операционного припуска на фрезерование этого торца следует считать составляющую Да равной нулю (Да= 0 ).
Для всех случаев обработки деталей, представленных на рис. 11, а, б, в, также следует принять Да= 0 , так как поверхно сти деталей, подлежащие обработке, являются одновременно и установочными поверхностями.
ВАРИАНТ II. Положение обрабатываемой поверхности отно сительно установочной базы детали определяется одним или не сколькими размерами в направлении одной оси координат (одно координатная обработка).
При этом следует различать два случая: назначение одно
стороннего припуска и назначение двустороннего |
припуска. |
|
Рассмотрим подробно оба случая. |
|
Об |
На з на че ние о д н о с т о р о н н е г о припуска . |
||
рабатываемая поверхность — плоскость, установочная |
база |
де |
тали — также плоскость. В простейшем случае величина состав ляющей припуска А а будет зависеть от допуска на размер, свя зывающий обрабатываемую и установочную поверхности дета ли. Так, в уже рассмотренном примере (рис. 16, а) возможное смещение правого торца относительно режущего инструмента (фрезы) должно быть учтено при расчете припуска на фрезеро вание этого торца. Величина этого смещения будет зависеть от
28
допуска на -размер Гзаг, связывающий обрабатываемую поверх ность с установочной поверхностью детали.
Следовательно, Да= /(о Гзаг).
В примерах, представленных на рис. 16, б, в, положение обрабатывавхмых поверхностей относительно -базирующих поверх ностей деталей также определяется только одним линейным размером, и величина составляющих припуска Да зависит от величины допуска на этот размер. Так, для случая, изображен
ного на рис. 16, б, ДЙ= /(8 В). |
При обработке детали по схеме |
рис. 16, в для поверхности 1 |
Дв =/(SBi), для поверхности 2 |
Д«=/(8в,)- |
|
29