книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

лены термины, классификация и параметры, определяющие шероховатость поверхностей.

Для оценки шероховатости поверхности ГОСТ 2789—59 установлены следующие два параметра: а) среднее ариф­ метическое отклонение профиля Ra и б) высота неров­ ностей Rz. Этим же ГОСТом установлено 14 классов чи­ стоты поверхности, причем классы с 6 по 14-й дополни­ тельно делятся на разряды.

Для оценки шероховатости поверхности с 6 по 12-й класс чистоты основной является шкала Ra, а для классов с 1 по 5-й, 13-го и 14-го — шкала Rz.

Для обозначения всех классов чистоты поверхности установлен один знак — равносторонний треугольник V. рядом с ним указывают номер класса или номер класса

Технологические методы, способствующие повышению качества поверхности. Улучшение физико-механических свойств поверхности достигается путем термообработки или упрочнения. Упрочнение поверхностного слоя произ­ водят обдувкой металлической дробью, металлическим «песком», обкаткой или раскаткой стальными роликами, продавливанием (дорнование) и т. п.

Обеспечение класса чистоты поверхности в соответ­ ствии с требованием чертежа является для технолога трудной задачей, решение которой может быть выполнено за счет ряда мероприятий, рассмотренных ниже.

1. П р а в и л ь н ы й в ы б о р с п о с о б а о б ­ р а б о т к и . Для установления способа обработки, обес­ печивающего заданную чистоту поверхности, можно вос­ пользоваться рекомендациями, приведенными в табл. 6. При пользовании данной таблицей, необходимо помнить, что наивысшие классы чистоты для различных способов обработки указаны как достижимые без учета вида произ­ водства. Очевидно, вид производства надо учитывать при выборе способа обработки, например, если в единичном производстве сравнительно легко обтачивать детали, обес­ печивая шероховатость поверхности V7, то в условиях серийного и тем более массового производства устойчивое получение такого класса чистоты поверхности является довольно трудной задачей и экономически выгоднее вместо точения применить шлифование.

40

41

Продолжение табл. 6

Классы частоты

Вид обработки

2. П о д г о т о в к а м а т е р и а л а з а г о т о в к и к м е х а н и ч е с к о й о б р а б о т к е . При обработке мягкой (вязкой) стали происходит налипание металла на режущие лезвия инструмента (нарост), вызывающее вы­ рыв отдельных частиц металла, в результате чего шеро­ ховатость поверхности увеличивается. Для уменьшения вязкости металла и соответственно повышения класса чистоты поверхности применяют термическую обработку заготовок — улучшение или нормализацию. Улучшение позволяет получить структуру зернистого перлита, не­ сколько повысить твердость и уменьшить вязкость. На­ пример, при нарезании резьб в резьбовых калибрахкольцах, изготовляемых из стали ШХ15; X; ХГ, хорошая обрабатываемость стали достигается за счет улучшения. Нормализация заготовок не дает такого результата, как улучшение, но в условиях серийного и массового произ­ водства находит широкое применение. Известно, что в со­ стоянии поставки сталь одной и той же марки и даже од­ ной плавки имеет различные механические свойства. Поэтому при наличии заготовок, имеющих в пределах пар­ тии различную твердость, нельзя гарантировать устойчи-

42

вое получение заданного класса чистоты поверхности всех деталей. Нормализация в данном случае позволяет получить всю партию заготовок с одинаковыми механи­

наибольшее влияние на шероховатость оказывает в первую очередь величина подачи, затем глубина резания и в не­ которой степени скорость резания. При шлифовании до­ казано, что повышение скорости шлифовального круга позволяет при прочих равных условиях получить более высокий класс чистоты поверхности.

смазочно-охлаждающей жидкости позволяет уменьшить трение стружки по передней поверхности режущего ин­

Выбор вида смазочно-охлаждающей жидкости произ­ водится на основании рекомендаций справочной литера­ туры или опытных данных заводов и зависит от обрабаты­ ваемого металла и способа обработки.

6. У м е н ь ш е н и е в и б р а ц и и . Величина про­ дольной шероховатости в большой степени зависит от возникающих при обработке вибраций, устранение ко­ торых может быть достигнуто путем:

а) установки станков на жесткие или виброгасящие фундаменты;

б) тщательной балансировки частей станка, приспо­ собления, инструмента и обрабатываемой детали;

в) надежного закрепления детали; г) выбора геометрии и параметров режущего инстру­

мента, обеспечивающего плавную работу резания. Различают два метода оценки шероховатости поверх­

ности.

1.Качественный метод оценки основан на сравнении обработанной поверхности детали с эталонами или с эта­ лонной деталью. Сравнение производят визуально (для большей точности с помощью лупы или микроскопа).

2.Количественный метод оценки основан на опреде­ лении величины неровностей. Шероховатость определяют ощупывающими с помощью иглы приборами, пневмати­

43

ческими приборами, принцип работы которых основан на изменении расхода воздуха при изменении величины неровностей, а также оптическими приборами.

6. ПРИПУСКИ И ОПЕРАЦИОННЫЕ ДОПУСКИ

Основные понятия и определения. Припуском назы­ вают слой металла, снимаемый с заготовки для получения размеров и формы детали в соответствии с чертежом и техническими требованиями.

Поверхности детали, не требующие механической обработки, припуска не имеют и сохраняют размеры заготовки.

Припуски могут быть симметричными и асимметрич­ ными, т. е. расположенными по отношению к оси заго­ товки симметрично и асимметрично. Симметричные при­ пуски, как для тел вращения, так и для плоскостей, откла­ дывают по противоположным сторонам обрабатываемой де­

инструмента и затраты времени на обработку.

Величина припуска на обработку обуславливается различными факторами, к числу основных из них отно­ сятся следующие:

1. Технические требования к качеству поверхности и точности обрабатываемой детали. С повышением требова­ ний к качеству поверхности (шероховатость поверхности, отсутствие обезуглероженного слоя и т. п.) величина припуска увеличивается. Высокая точность обрабатывае­ мой поверхности обычно обеспечивается за счет введения

44

дополнительных операций, что, в свою очередь, требует дополнительных припусков для удаления дефектов пре­ дыдущих операций и компенсации погрешности при уста­ новке детали.

2.Конфигурация и размеры детали. При изготовлении деталей сложной конфигурации, а также больших размеров требуются припуски большой величины. Это объясняется трудностями получения заготовок сложной формы и боль­ ших размеров, кроме того, усложняются условия базиро­ вания деталей и их закрепления и увеличивается коли­ чество операций.

3.Вид производства. Величина припусков на обра­

ботку во многом зависит от вида производства, так как получение заготовок в виде отливок, штамповок и т. п. экономически целесообразно только в серийном и массо­ вом производствах.

В серийном и массовом производстве величины при­ пусков и операционных допусков имеют большое произ­ водственное и экономическое значение, в связи с чем необходимость в тщательных расчетах оптимальной ве­ личины припусков является одним из основных фак­ торов, определяющих качество технологического процесса.

4. Вид заготовки и способ ее получения. В современном производстве имеется большое количество разнообразных способов получения заготовок и каждый из них обладает своими особенностями, так, например, существует много способов получения исходных заготовок в виде отливок, причем качество и точность при каждом способе различ­ ные, очевидно, различными будут и припуски на меха­ ническую обработку. В качестве исходной заготовки мо­ жет быть также принят прокатанный металл, причем геометрическая форма, точность и шероховатость поверх­ ности для каждого сортамента металла будут различ­ ными. Очевидно, с точки зрения уменьшения припу­ сков необходимо выбирать заготовки, более точные и качественные, но при этом надо помнить, что стоимость таких заготовок всегда возрастает и экономическая эф­ фективность от снижения припусков может быть отри­ цательной.

5. Качество поверхности исходных заготовок или за­ готовок, полученных после предыдущих операций меха­ нической обработки. Качество поверхностей заготовок определяется: а) шероховатостью поверхности; б) состоя­ нием поверхностного слоя.

45

Шероховатость поверхности, полученная на предыду­ щей операции, определяется высотой микронеровностей На

(рис. 14, а) *.

Состояние поверхностного слоя Та (рис. 14, б) опре­ деляется величиной дефектов (обезуглероженный слой, твердая корка и т. п.), появившихся на предыдущей опе­ рации, и в основном зависит от способа получения заго­ товок. Например, в прокатанном металле по стандарту

кривизна, неперпендикулярность и непараллельность по­ верхностей относительно друг друга, эксцентриситет, смещение осей и т. п. Эти отклонения не связаны с допу­ ском на заготовку и имеют самостоятельное значение. Погрешности формы заготовок и готовой детали (оваль­ ность, огранка, неплоскостность и т. д.) определяются полем допуска и поэтому при расчете припусков не учитываются.

7. Величина погрешности установки еь, состоящая из погрешности базирования еб и погрешности закрепления е3, возникающих в данной операции.

Из изложенного следует, что все погрешности можно разбить на две группы: а) погрешности, возникающие при

* Индекс а обозначает погрешности, полученные на предыдущей операции, индекс b — погрешности на данной операции.

46

выполнении предыдущих операций: На, Та и р„; б) по­ грешность, возникшая при выполнении данной опера­ ции еа. Для обеспечения размеров и технических тре­ бований на изготовляемые детали минимальная величина припуска на обработку в каждой операции технологи­ ческого процесса должна быть равна или быть больше суммы всех указанных погрешностей. Очевидно, могут быть случаи, когда погрешности компенсируют друг друга, но так как практически такое совпадение установить трудно, то величина минимального припуска на обработку принимается равной сумме этих погрешностей, т. е.

^min = На + Та + Р„ + 8j,

где zmln — минимальная величина операционного при­ пуска, принимаемого на одну сторону.

Учитывая, что при обработке тел вращения погреш­ ность установки гь и пространственные отклонения ра направлены в ряде случаев под углом друг к другу, сум­ мирование этих погрешностей производят по правилу

8. Точность обработки заготовок на предыдущей опе­ рации. Величина допуска б предыдущей операции входит в припуск на последующую операцию, так как величина допуска может быть не использована исполнителем на пре­ дыдущей операции. Поясним это на примере. Требуется обработать вал 0 40С3 с обеспечением 7-го класса чистоты поверхности, Обработку вала осуществляем в две опера­ ции: 1) токарная обработка и 2) шлифование. Приняв по справочнику минимальную величину припуска на шлифо­ вание 0,3 мм, получим размер вала после токарной обра­ ботки 40 + 0,3 = 40,3. Так как выдержать точно размер 40,3 при обточке невозможно, то необходимо установить допуск на токарную обработку, соответственно увеличив

47

припуск на шлифование. Допустим, что допуск принят равным 0,1, тогда размер вала после токарной обработки будет равен 40,4_о,ь Принимая различные величины опе­ рационного допуска (табл. 7), можно установить, что вели­ чина припуска на последующую операцию меняется (при условии сохранения минимальной величины припуска, необходимого для получения требуемого качества поверх­ ности в данной операции).

Из приведенного примера следует, что с уменьшением допуска на предыдущую операцию расчетной припуск уменьшается. Но при установлении величины допуска надо учитывать экономичность обработки. Например, уста­ новленный допуск 0,05 мм на токарную операцию умень­ шает припуск на шлифование, но стоимость токарной об­ работки резко возрастает, так как этот допуск принят по 3-му классу точности, что не соответствует средней экономической точности токарных работ.

Оптимальные величины допусков на операции техно­ логического процесса необходимо устанавливать в соот­ ветствии с классами средней экономической точности обра­ ботки. При использовании калибров для контроля опера­ ционных размеров необходимо допуски назначать только

всоответствии с классами точности.

Сучетом допуска на выполнение предыдущей операции

формула для расчета операционного припуска примет вид:

а) в случае определения припуска на сторону при обра­ ботке плоскостей

Z = 6 + Zmln = 6 + ( Н а + Т а) + (ра + г ь)\

48

ч

б) при определении припуска на обработку тел вра­ щения (на диаметр)

2z — б + 22тШ = 6 + 2 [{На + Та) + "j/pil + Eft].

Методы расчета припусков. Существует два метода определения величины припусков.

1. Расчетно-аналитический метод, основанный на опре­ делении величины припуска по его составляющим эле­ ментам, т. е. в зависимости от высоты микронеровно­ стей На, величины дефектного слоя Та, величины по­ грешностей пространственных отклонений ра и погреш­ ностей установки и закрепления гь. Расчет осуществляют по приведенным выше формулам, исходные данные для расчетов принимают по справочнику.1

2. Опытно-статистический метод, основанный на уста­ новлении величин припусков на различные виды механи­ ческой обработки по справочным данным, созданным на основе производственного опыта промышленности. Вели­ чины припусков, рекомендуемые справочниками, обычно приводятся без учета особенностей технологического про­ цесса и технической культуры производства, поэтому, учитывая опыт передовых заводов, могут быть в ряде слу­ чаев скорректированы.

Первый метод из-за сложности расчетов, а также недо­ статочно накопленных материалов по составляющим при­ пуски элементам применяют в основном только в отдель­ ных случаях при проверке нормативов на припуск и при расчете припусков на отдельные операции в массовом производстве.

Второй метод определения операционных припусков широко применяют в производственной практике при раз­ работке технологических процессов. В таблицах припу­ сков, приведенных в справочниках, указаны величины, включающие в себя допуск на величину припуска (до­ пуск на операционный размер). Такие припуски назы­ вают расчетными или операционными. В соответствии с ранее принятыми определениями расчетный припуск, Обозначаемый буквой /г, состоит из минимального при­ пуска 2mm и допуска 6 на предыдущую операцию.

1 Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. В. М. Ко­ вана. Машгиз, 1958.

49