Пособие надежность. Ч1

амплитуды гармонических составляющих 6-, 8-, 9- и 10-го порядков.

Рис. 2.34. Круглограммы исходных базовых поверхностей шеек I и VII ,

принятых при шлифовании по первой схеме базирования «ψ = 900 , α =1200 »,

и шеек IV после обработки по трём исследуемым схемам базирования

110

которых исключается перенос отдельных доминирующих гармонических составляющих с базовых поверхностей на обрабатываемую, но и таких, при которых функция передаточных коэффициентов Kk ряда гармоник,

преобладающих по величине в спектрах отклонений формы базовых поверхностей, имеет минимальное значение.

Так как гармонические составляющие различных частот не коррелированны между собой, результирующая дисперсия отклонений формы рассматриваемого поперечного сечения обрабатываемой поверхности равна

радиуса-вектора обрабатываемой поверхности зависит от количества доминирующих гармонических составляющих в спектрах отклонений формы базовых поверхностей, относительного распределения их амплитуд, удельного веса каждой гармоники в суммарной дисперсии отклонений формы и экономической точности обработки. Так, например, применительно к валкам листопрокатных станов в результате статистических исследований установлено, что отклонения формы цилиндрических шеек, которые используются в качестве технологических баз при перешлифовках, можно с достаточной для практических целей точностью аппроксимировать суммой гармонических составляющих 2-, 3-, 4-го порядков, относительное распределение амплитуд которых A2 : A3 : A4 соответствует 1: 0, 4 : 0, 2 . Для установленного спектра амплитуд отклонений формы базовых шеек валков по составленной программе на ЭВМ был произведён поиск минимума функции

∆Rp (ϕi , yp ) .

Исходя из конструктивных соображений по компоновке станка и люнетов, граничные условия для параметров ψ и α были выбраны в пределах

112

при помощи навесной шлифовальной головки 4, смонтированной на шлифовальной бабке станка.

Экспериментальное исследование проводилось перешлифовкой партии образцов в лабораторных условиях и партии валков 20-валкового стана 1200 в производственных условиях на ОАО «НЛМК». Точность формы поперечных сечений базовых и обработанных поверхностей образцов контролировали на кругломере «TALYROND-2», а валков – с помощью прибора, реализующего 3- х точечный метод контроля. Измерения отклонений формы производили по нескольким сечениям по длине обрабатываемой поверхности с фиксированным по осевой координате шагом.

Анализ круглограмм и осциллограмм показал, что в результате шлифования по данной схеме обеспечивается более высокая точность формы обрабатываемых поверхностей относительно точности формы установочных баз. Значения некруглости поверхности бочки партии исследованных валков распределены в интервале 1…4 мкм.

Рис. 2.38. Точностная диаграмма отклонений формы поперечных сечений поверхности бочки валка после перешлифовки по оптимальной

схеме (длина рабочей поверхности бочки L =1200 ì ì )

Для оценки стабильности параметров точности исследуемого способа обработки был проведен статистический анализ текущих ошибок радиусавектора рассматриваемых поперечных сечений по длине бочки каждого исследуемого валка. На рис. 2.38 представлена точностная диаграмма

115

отклонений формы поперечных сечений поверхности бочки одного из партии обработанных валков. В результате проведённого исследования установлено, что при этом способе шлифования обеспечивается большая стабильность точности формы по длине рабочей поверхности бочки валка, чем при перешлифовке периферией круга прямого профиля (ПП) по существующей технологии.

На рис. 2.39, 2.40, 2.41 представлены варианты реализации оптимальных схем шлифования соответственно: рис. 2.39 – периферией круга прямого профиля на универсально-заточном станке модели 3В642 путём подъёма шлифовальной головки; рис. 2.40 – торцом чашечного круга с помощью дополнительной шлифовальной головки на круглошлифовальном станке модели 3А161 в лабораторных условиях; рис. 2.41 – торцом чашечного круга с помощью дополнительной шлифовальной головки на круглошлифовальном станке модели 3А164 в производственных условиях.

Рис. 2.39. Экспериментальное шлифование промежуточных шеек вала ступенчатого типа по оптимальным схемам на универсальнозаточном станке модели 3В642

116

8. Общая характеристика точности и качества технологических методов механической обработки и сборки деталей машин

Точность заготовок. Качество и, в частности, точность машин зависят от качества исходных материалов, полуфабрикатов, деталей и комплектующих изделий, поступающих от других предприятий.

Повышение точности изготовления заготовок снижает трудоемкость последующей обработки и сокращает расход материала из-за уменьшения количества стружки. Повышение точности изготовления деталей сокращает трудоемкость сборки машин, вследствие частичного или полного устранения пригоночных работ, способствует достижению взаимозаменяемости элементов машин и обеспечивает возможность поточной сборки и сокращения сроков ремонта машин, находящихся в эксплуатации.

Точность изготовления заготовок, деталей и собранной машины или отдельных ее соединений связаны между собой и находятся в определенной зависимости. Одним из примеров такой зависимости служит явление технологического наследования. Оно состоит в том, что погрешности заготовки (овальность, отклонение от прямолинейности, отклонение от плоскостности и др.) в определенной степени переносятся на готовую деталь. Так, если заготовка вала в поперечном сечении имела овал, то и готовый вал в поперечном сечении овал сохранит, но только в уменьшенном виде и с другим соотношением большой и малой осей. Это соотношение зависит от состояния используемой технологической системы.

Увеличение точности элементов машиностроительной продукции является ее характерной особенностью. На рис. 2.42 показаны графики изменения точности обработки в двадцатом столетии. Точность непрерывно ужесточается для трех основных категорий обработки: традиционной, точной и сверхточной. В среднем за столетие точность сверхточных деталей выросла примерно в 2000 раз, чего не наблюдается ни с одним другим параметром машиностроения.

118

Достижение требуемой точности обработки заготовок, деталей и готовых машин всегда связано с затратами средств. Чем меньше допуск, тем больше необходимо затратить средств на оборудование, инструмент и создание соответствующей производственной обстановки. При этом не наблюдается линейная зависимость затрат и достигаемой точности (рис. 2.43). С уменьшением допуска IT существенно возрастают затраты С. Затраты особенно велики, когда допуски исчисляются долями микрометра. Проблема соотношения точности и стоимости обработки является одной из основных при разработке ТП.

Характеристики точности заготовок необходимы для назначения режима обработки, проектирования технологической оснастки (приспособлений), прогнозирования точностных показателей деталей и решения ряда других технологических задач.

Рис. 2.42. График изменения показателей точности в текущем столетии: 1 – традиционная обработка, 2 – точная обработка; 3 – сверхточная обработка

119