- •Основы технологии машиностроения комплекс учебно-методических материалов
- •Часть 1
- •Содержание
- •1. Пояснительная записка
- •2. Рабочая учебная программа дисциплины «основы технологии машиностроения» Тематический план дисциплины
- •2.1. Теоретические основы технологии машиностроения
- •2.2 Основные методы обработки типовых поверхностей деталей машин
- •3. Опорный конспект лекций
- •3.1. Технологический процесс и его характеристики
- •3.1.1. Структура технологического процесса
- •3.1.2. Структура технологической операции
- •3.1.3. Этапность обработки деталей
- •Названия методов обработки при выполнении их по этапам
- •Основные этапы обработки
- •Характеристики обрабатываемой поверхности
- •Характеристики для различных видов основных поверхностей деталей
- •Характеристики поверхностей, формируемые отделочными методами
- •3.1.4. Основные понятия, используемые при механической обработке
- •Разновидности методов обработки
- •3.1.5. Типы производства и характеристики их технологических процессов
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Схемы обработки на типовых металлорежущих станках
- •3.2.1. Схемы токарной обработки
- •3.2.2. Схемы обработки при шлифовании
- •3.2.3. Схемы обработки при фрезеровании
- •3.2.4. Схемы обработки на сверлильных станках
- •3.2.5. Схемы обработки на расточных станках
- •3.2.6. Схемы обработки на станках типа «обрабатывающий центр»
- •3.2.7. Схемы обработки на строгальных, долбежных и протяжных станках
- •3.2.8. Схемы обработки при хонинговании и суперфинишировании
- •Контрольные вопросы
- •3.3. Показатели качества машиностроительной продукции
- •Контрольные вопросы
- •3.4. Базирование и базы
- •3.4.1. Виды баз
- •3.4.2. Схемы установки и схемы базирования
- •3.4.3. Погрешность базирования
- •Контрольные вопросы
- •3.5. Точность механической обработки
- •3.5.1. Метод пробных рабочих ходов и замеров
- •3.5.2. Автоматический метод достижения точности размеров
- •3.5.3. Погрешности, возникающие при механической обработке и их определение
- •3.5.4. Статистические методы исследования и определения точности
- •Исследование точности обработки методом анализа кривых рассеивания
- •Результаты измерений партии деталей
- •Свойства нормального распределения
- •Использование свойств нормального распределения для анализа точности при механической обработке
- •Метод точечных диаграмм
- •Контрольные вопросы
- •3.6. Причины возникновения погрешностей при механической обработке
- •3.6.1. Погрешность установки деталей
- •3.6.2. Погрешности станков
- •3.6.3. Неточность изготовления режущего инструмента и его износ
- •3.6.4. Ошибки измерений
- •3.6.5. Температурные деформации деталей станка, инструмента и детали
- •3.6.6. Деформации, возникающие от действия остаточных напряжений
- •3.6.7. Деформация за счет недостаточной жесткости технологической системы
- •Определение жесткости системы
- •Методы экспериментального определения жесткости станков
- •Пути повышения жесткости технологической системы
- •3.6.8. Неточность настройки станка на размер
- •3.6.9. Определение суммарной погрешности при механической обработке
- •3.6.10. Пути повышения точности обработки
- •Средние статистические значения квалитетности технологического перехода по этапам обработки
- •3.6.11. Экономическая точность обработки
- •Среднестатистическая характеристика некоторых основных экономических методов и видов обработки
- •Контрольные вопросы
- •3.7. Качество поверхностей деталей машин
- •3.7.1. Основные понятия и определения
- •Предпочтительный и не предпочтительные ряды величин шероховатостей
- •3.7.2. Причины образования шероховатости на обрабатываемой поверхности
- •3.7.3. Физико-механические свойства поверхностного слоя Упрочнение (наклёп)
- •Возникновение остаточных напряжений при резании
- •3.8. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства детали
- •3.8.1. Влияние шероховатости на эксплуатационные свойства детали
- •3.8.2. Влияние физико- механических свойств на эксплуатационные свойства детали
- •Контрольные вопросы
- •3.9. Технологичность конструкций машин
- •3.9.1. Общие и производственные показатели
- •3.9.2. Технологичность конструкции деталей
- •3.9.3. Технологичность формы детали
- •Контрольные вопросы
- •Глоссарий
- •Библиографический список
3.6.4. Ошибки измерений
Ошибки измерений в процессе обработки могут происходить вследствие того, что мерительный инструмент имеет погрешности (половина цены деления) и вследствие субъективного человеческого фактора.
При проведении измерений должны быть соблюдены следующие условия:
а) правильный выбор измерительного инструмента, погрешность измерительного инструмента должна быть не более 10 …15% от допуска контролируемого размера;
б) контроль точных деталей должен проходить в помещении при температуре 20.
3.6.5. Температурные деформации деталей станка, инструмента и детали
При обработке металлов резанием точность может зависеть от температурных деформаций. Они появляются вследствие:
тепла, выделяющегося при резании;
тепла, образующегося при трении движущихся частей станка;
непостоянства температуры помещения.
Тепловые деформации по своей величине таковы, что проявляются только при обработке деталей, имеющих поверхности с точностью пятого-восьмого квалитетов. При изготовлении деталей с более грубой точностью температурными деформациями можно пренебречь.
1. Погрешности из-за температурных деформаций инструмента (рис. 97).
Рис. 97. Погрешности из-за температурных деформаций инструмента
Тепловое равновесие, при котором прекращается удлинение резца, наступает примерно через 20-24 мин работы.
2. Погрешности из-за температурных деформаций станка.
Известно, что во время работы станка за счет трения кинематических пар нагревается масло, что приводит к нагреву корпуса. Нагрев корпуса ведет к изменению положения шпинделя. В среднем величины температурных деформаций шпинделя колеблются в горизонтальном направлении от 8 до 30 мкм, в вертикальной плоскости – до 0,1 мкм.
3. Погрешности из-за температурных деформаций детали.
При равномерном нагреве детали изменяются ее размеры, при неравномерном нагреве – размеры и форма детали. Для того, чтобы избежать влияния температурных деформаций на точность обработки, необходимо обработку по этапам производить раздельно, т. е. приступать к последующей обработке только после охлаждения детали при обработке на предшествующем этапе.
|
|
а) б)
Рис. 98. Погрешности из-за температурных деформаций детали при фрезеровании плоскости: а – в момент окончания обработки на предшествующем этапе; б – после обработки на последующем этапе без охлаждения
Основное свойство температурных деформаций. Температурные деформации, как правило, через определенное время стабилизируются и обусловливаются постоянной погрешностью, которая может быть учтена при настройке. Для того, чтобы стабилизировать температурные деформации станка (особенно для высокоточных), такой станок перед началом работы прогревают на холостом ходу в течении двух-трех часов.
3.6.6. Деформации, возникающие от действия остаточных напряжений
Внутренние остаточные напряжения могут появиться в материале детали в результате:
неравномерного охлаждения отдельных частей заготовки;
фазовых превращений при закалке или резании;
неоднородных деформаций по объему при резании.
Рассмотрим деформации, возникающие от действия остаточных напряжений, при резании.
При обработке некоторых металлов могут произойти фазовые превращения. Как известно, фазовые превращения связаны с объемными изменениями металла. Например, при шлифовании стали с мартенситной структурой, если происходит прижог (засаленный шлифованный круг, неправильно выбран режим обработки, недостаток СОЖ), то в месте образования прижога появляется структура тростита или сорбита, имеющего меньший удельный объем, чем структура мартенсита, в результате появляются остаточные напряжения.
При резании в поверхностном слое происходит пластическая деформация, сопровождаемая упрочнением и изменением некоторых свойств металла: уменьшается плотность, удельный вес, следовательно, имеет место увеличение удельного объема. Увеличение объема происходит только на глубине деформированного слоя и не происходит в слоях, расположенных ниже зоны пластической деформации. Стремлению наружных слоев металла увеличиться в объеме будут препятствовать недеформированные внутренние слои. В результате появляются остаточные внутренние напряжения.
Основное свойство остаточных внутренних напряжений. С течением времени остаточные внутренние напряжения выравниваются, но при этом деталь деформируется. Этот момент всегда учитывают при получении больших отливок и поковок, которые сразу в обработку не поступают, их сначала подвергают операции, позволяющей снять внутренние напряжения, для этого применяют обработку – старение.
Старение бывает естественным и искусственным, применяют вибрационную обработку. При естественном старении деталь вылеживается в течение длительного времени (от нескольких месяцев до нескольких лет).Но этот метод неэкономичен. При искусственном старении деталь подвергается нагреву в специальных печах с выдержкой от 8 до 12 часов и дальнейшему медленному охлаждению со скоростью порядка 20°С/ч вместе с печью до 200°С, а затем деталь охлаждается на воздухе. Недостаток – сложность изготовления печей. При другом способе искусственного старения деталь подвергается вибрации, что также способствует снятию напряжений.