книги из ГПНТБ / Макиенко, Н. И. Слесарное дело с основами материаловедения учебник

§S3. ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ. ШЕРОХООАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

То ч н о с т ь о б р а б о т к и . Назначение любого вида обработки состоит в том, чтобы изготовить детали с заданной точностью. Под точностью обработки понимают соответствие размеров, формы и взаимного расположения участков обрабатываемых поверхностей заданной точности, а также чистоты обработки поверхности детали требованиям чертежа и техническим условиям.

Долговечность машин, работающих с большими скоростями и нагрузками, зависит во многом от качества поверхности трущихся деталей. Несмотря на большую точность и высокое совершенство современного металлорежущего оборудования, невозможно полу­ чить абсолютно точных размеров или формы детали в соответствии

сдопуском на размер, заданным чертежом. Поэтому все изготов­ ленные детали будут иметь некоторые отклонения (погрешности).

Величина погрешностей при изготовлении деталей зависит от следующих причин:

точности станков (станки не могут быть абсолютно точными и

изготовляются с определенными отклонениями); точности изготовления и износа режущего инструмента (режу­

щий инструмент изготовляется с допуском на точность); температуры проверяемой детали. При повышении температуры

детали размер ее будет отличаться от размера, измеренного при нормальной температуре (20°С);

исправности измерительного инструмента; умения рабочего пользоваться измерительным инструментом.

Погрешности измерения могут быть уменьшены многократным измерением детали. Для этой цели деталь измеряют в одном и том же месте, тем же самым инструментом несколько раз. Резуль­ таты измерения складывают и делят на число измерений.

Ш е р о х о в а т о с т ь п о в е р х н о с т и . При любом методе обра­ ботки металлов резанием (сверление, развертывание, строгание, опиливание, шабрение, притирка и т. д.) не получится идеально гладкая и ровная поверхность деталей, всегда останутся следы в

158

виде шероховатостей, впадин, надиров и другие неровности, назы­ ваемые г р е б е ш к а м и .

Даже поверхности, кажущиеся совершенно гладкими, после шабрения, притирки, доводки имеют мелкие неровности, не види­ мые невооруженным глазом, но отчетливо различаемые при помощи приборов.

Чем чище требуется обработка, тем ниже должны быть гребеш­ ки. Высота гребешков и глубина впадин (микрогеометрия) колеб­ лются в значительных пределах — от десятых долей миллиметра до сотых долей микрона. Высота и глубина микронеровностей зави­ сит от способа обработки, степени вязкости металла обрабатывае­ мой детали, конструкции режущего инструмента, режима механи­ ческой обработки (скорости резания, подачи и др.). При опилива­ нии достигаются 1, 2 и 3-й классы чистоты поверхности (рис. 107, а), при сверлении — 4, 5 и 6-й (рис. 107,6), при шабрении — 7, 8 и 9-й

дением установленных для них классов чистоты.

В СССР действует стандартная оценка шероховатости поверх­ ности по ГОСТ 2789—59 (рис. 108). Для оценки микрогеометрии поверхности установлены два параметра: среднее арифметическое

150

в пределах базовой длины / (длина участка поверхности, выбирае­ мая для измерения поверхности) пятью высшими и пятью низшими точками впадин, измеренное от линии, параллельной средней линии.

Математическое значение величины Ra и Rz выражается сле­ дующими формулами:

Средняя линия профиля неровностей делит профиль таким об­ разом, что площади по обеим сторонам от этой линии равны между собой.

Рис. 108. Действительный профиль микронеровиостей

В зависимости от величины Ra и Rz установлено 14 классов шероховатости поверхности.

Для б—12-го классов основной является шкала Ra, а для остальных классов шероховатости — шкала R:.

Для обозначения всех классов чистоты поверхности устанавли­ вается один знак — равносторонний треугольник V, рядом с ним указывается номер класса, например: V6 обозначает, что эта по­ верхность должна иметь высоту неровностей не более 10 мкм, но может быть выполнена с большей степенью чистоты.

Шероховатость поверхностей грубее 1-го класса обозначается знаком \ / , над которым указывается высота неровностей в мпкро-

5 0 0

нах, например: ѵ' Чистоту. обработанной поверхности определяют различными

методами. Современная измерительная техника располагает раз­ личными средствами контроля микронеровностей. В зависимости от методов измерения приборы делятся на две основные группы: для непосредственного измерения чистоты поверхности и для кос­ венного определения чистоты поверхности.

Непосредственное измерение основано на контактном способе и осуществляется при помощи профилометра. Косвенное определе­ ние выполняют при помощи микроскопа. Этот способ является наи­ более точным и применяется для контроля поверхностей высокого класса чистоты.

160

На рис. 109 показан электродинамический профилометр. Игла / с радиусом закругления до 0,015 мм движется по проверяемой поверхности детали 2 с постоянной скоростью. Колебание иглы передается электромагнитным способом на датчик 3. Количествен­ ное значение непосредственно средних квадратичных отклонений определяется по шкале электроизмерительного прибора 4. При

Рис,. 109. Профилометр:

/ — алмазная игла, 2 — проверяемая деталь, 3 — датчик, 4 — электро» измерительный прибор

помощи электродинамического профилографа проверяют поверх­ ности с чистотой 5—12-го классов.

Профилометры применяются главным образом в измерительных лабораториях. В производственных условиях, особенно на неболь­ ших предприятиях, где при контроле чистоты поверхностей не требуется количественной оценки микронеровностей, применяются

будут иметь разные следы обработки, если они выполнены из раз­

ных металлов.

Наборы эталонных образцов (рис. ПО, а) хранятся в пеналах. В каждом держателе имеются четыре образцовые пластины. При проверке чистоты поверхности берут эталонные образцы соответст­ вующей формы, изготовленные из такого же металла и обработан­ ные таким же способом, что и проверяемая деталь, и приклады­ вают к проверяемой детали. Сравнивая обработанную поверхность проверяемой детали с эталонным образцом, устанавливают класс чистоты обработки (рис. ПО,о).

Описанный способ сравнения дает правильные результаты при проверке деталей чистоты с 1-го по 7-й класс. Недостатком являет­ ся субъективность оценки. Для снижения утомляемости глаз при сличении двух поверхностей с шероховатостью не выше 7—10-го классов, а также для усиления возможности человеческого глаза пользуются лупой. При этом способе необходимо иметь большое количество образцов, различных по форме, материалам, способу обработки; кроме того, образцы необходимо предохранять от кор­ розии, резко снижающей их точность.

§ 54. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ДЕТАЛЕЙ

Важнейшей предпосылкой, обеспечивающей экономичность про­ изводства и эксплуатации машин, механизмов н приборов с мини­ мальными простоями, а также ускорение их ремонта, является взаимозаменяемость деталей.

Готовые детали, которые можно использовать без дополнитель­ ной обработки (пригонки) при сборке узла или машины, а также для замены изношенных деталей, называются в з а и м о з а м е н я е -

м ы м и.

Взаимозаменяемость деталей исключает необходимость трудо­ емкой работы по пригонке деталей при монтаже, позволяет обес­ печивать высокие темпы сборки на конвейере. Кроме того, взаимо­ заменяемые детали в процессе обработки легко устанавливать в приспособления.

Взаимозаменяемость стала основой не только поточной сборки, но и необходимой предпосылкой комплексной механизации и авто­ матизации цехов и заводов. Различают взаимозаменяемость пол­ ную и неполную (ограниченную).

П о л н а я в з а и м о з а м е н я е м о с т ь деталей (соответственно узлов) определяется их способностью занимать свои места в узле, механизме, машине, приборе при сборке или ремонте без какойлибо механической или ручной пригонки и после установки на место выполнять свои функции с соблюдением необходимых техни­ ческих требований.

Н е п о л н а я , или ограниченная, или частичная, в з а и м о з а ­ м е н я е м о с т ь характеризуется частичным или групповым подбо­ ром деталей по месту, либо сортировкой по размерам и группам, либо дополнительной обработкой в процессе сборочных операций одной из деталей, входящих в комплект соединения.

162

Под н е о б х о д и м о й т о ч н о с т ь ю изготовления понимается такая степень соответствия формы и размеров, при которой не на­ рушаются правильная сборка машины и нормальная работа в ней данной детали. Иными словами, отклонения размеров должны на­ ходиться в определенных пределах, обеспечивающих взаимозаме­ няемость детали. Эти отклонения обусловливаются Государствен­ ными стандартами.

§ 55. НОМИНАЛЬНЫЕ, ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ.

ПОНЯТИЕ О ДОПУСКЕ

Размеры, указываемые на чертежах, бывают номинальные и предельные (рис. 111, а, б — ГОСТ 7713—62).

Н о м и н а л ь и ы м р а з м е р о м называется основной размер, определенный исходя из функционального назначения детали н слу­ жащий началом отсчета отклонений. Общин для отверстия и вала,

Д е й с т в и т е л ь н ы м р а з м е р о м называется размер, полу­ ченный в результате непосредственного измерения с допустимой погрешностью.

Действительный размер годной детали должен быть не больше наибольшего п не меньше наименьшего допускаемых предельных размеров.

П р е д е л ь н ы м и р а з м е р а м и называются два предельных значения размера, между которыми должен находиться действи­ тельный размер. Большее из них называется наибольшим предель­

разность между наибольшим и наименьшим предельным размера­ ми. Величина допуска обозначается в десятых, сотых долях милли­

алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным.

Отклонение может быть положительным, если предельный раз­ мер больше номинального,, и отрицательным, если предельный раз­ мер меньше номинального.

Правильный выбор допуска имеет решающее значение для эко­ номичности изготовления детали. Чем меньше допуск, тем сложнее изготовление деталей, выше стоимость станков и инструментов для их обработки и контроля. Выбирают такие допуски, которые обеспечивают надежную работу детали.

При графическом изображении допусков и посадок пользуются нулевой линией.

6)

Рис. 111. Графическое изображение размеров и отклонений допусков (а), пример обозначения (б)

рис. 111). Положительные отклонения откладываются вверх от нулевой линии, отрицательные вниз.

П о л е м д о п у с к а называется интервал значений размеров, ограниченный предельными размерами; оно определяется величи­

164

ной допуска и его расположением относительно номинального раз­ мера. На схеме поле допусков изображается зоной между линиями, соответствующими верхнему и нижнему предельным отклонениям. Верхняя граница поля допуска соответствует наибольшему пре­

требование не соблюдено, то де­ таль не соответствует предъявленным к ней требованиям н бра­ куется.

На чертежах номинальный размер обозначается целыми числа­ ми, а отклонения в виде десятичной дроби проставляются от номи­ нального размера одно над другим: верхнее — вверху, нижнее — внизу. Перед цифрой положительного отклонения ставится знак плюс (+ ), перед цифрой отрицательного отклонения — знак минус

(—). Если отклонения одинаковы по своему численному значению, но одно из них положительное, а другое отрицательное, то величи­ ну отклонения указывают один раз после знаков (± ). Обозначение отклонений показано на рис. 112. Например: ЗОд^?.

Как видно из примера, номинальный размер будет равен 30 мм, верхнее отклонение +0,03, нижнее —0,02. Отсюда наибольший пре­

§56. ЗАЗОРЫ И НАТЯГИ

За з о р о м называется положительная (со знаком + ) разность между размерами отверстия и вала (при условии размер отвер­ стия больше размера вала), создающая свободу относительного перемещения сопрягаемых деталей (рис. 113, а).

Самый большой зазор получится в том случае, если соединить втулку (отверстие), имеющую самый большой размер, с валом

и наименьшим предельным размером вала.

Самый малый зазор получится в том случае, если соединить втулку самого малого диаметра с валом самого большого диаметра. Следовательно, н а и м е н ь ш и м з а з о р о м называется положп-

165

тельная разность между наименьшим предельным размером отвер­ стия и наибольшим предельным размером вала.

размера отверстия), обеспечивающая неподвижность соединения сопрягаемых детален (рис. 113,6).

Зазор 0,2 ми

Рис. 113. Соединения деталей:

а — с зазором, б — с натягом

Самый большой натяг получится в том случае, если соединить вал самого большого диаметра с отверстием наименьшего диамет­ ра. Следовательно, н а и б о л ь ш и м н а т я г о м называется раз­ ность между наибольшим предельным размером вала и наимень­ шим предельным размером отверстия.

Самый малый натяг получится в том случае, если соединить вал самого малого диаметра и втулку наибольшего диаметра. Та­ ким образом, н а и м е н ь ш и м н а т я г о м называется разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия.

§57. ПОСАДКИ

Всоединении двух деталей, входящих одна в другую, разли­ чают охватывающую (внешнюю) и охватываемую (внутреннюю) поверхности соединения. Если охватывающая и охватываемая по­ верхности соединения являются цилиндрическими поверхностями,

то соединение называется г л а д к и м ц и л и н д р и ч е с к и м . Если охватывающая и охватываемая поверхности образованы двумя параллельными плоскостями каждая, то соединение называется п л о с к и м с п а р а л л е л ь н ы м и п л о с к о с т я ы и.

156

У цилиндрических соединений охватывающая поверхность назы­ вается о т в е р с т и е м , а охватываемая — в а лом. Названия «от­ верстие» и «вал» условно применимы также и к другим охватываю­ щим и охватываемым поверхностям.

Рис. 114. Группы посадок:

ляемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. По­ садка характеризует большую или меньшую свободу относитель­ ного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивле­ ния их взаимному смещению.

В зависимости от взаимного расположения полей допусков от­ верстия и вала посадки подразделяются на три группы:

с зазором (подвижные), при которых обеспечивается зазор в соединении (поле допуска отверстия расположено над полем до­ пуска вала — рис. 114, а).

отверстия — рис. 114,6);

167