![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •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
3.6.7. Деформация за счет недостаточной жесткости технологической системы
Под жесткостью понимается способность технологической системы оказывать сопротивление действию сил, стремящихся ее деформировать. В основном жесткость системы оказывает влияние на точность обработки и на возникновение вибраций. Недостаточная жесткость технологической системы вызывает искажение формы детали при ее обработке, а возникающая при этом вибрация ведет к ухудшению шероховатости поверхности и увеличению вероятности разрушения рабочих органов. Для уменьшения этого влияния снижают режимы резания, что ведет к уменьшению производительности обработки.
Определение жесткости системы
Жесткость определяется отношением радиальной составляющей силы резания Ру к смещению режущей кромки инструмента, отсчитываемому в направлении действия этой силы
j = Ру/у, (27)
где j − жесткость системы, кг/мм,
у − смещение режущей кромки инструмента, мм.
Величина, обратная
жесткости, называется податливостью
системы ()
=
,
(мм/кг). (28)
Как определить жесткость технологической системы, состоящей из нескольких технологических частей?
Величина деформации системы (у) будет определяться
у=Ру/j=Руω, (мм). (29)
Общая деформация системы (усис) равна сумме деформаций отдельных ее частей (уi)
усис=у1+у2 + уn + …+ уn. (30)
Подставив в формулу (30) значения уi в соответствии с формулой (29), получим
ωсис=ω1+ω2+ω3+…+ ωn. (31)
Учитывая значения i (28), окончательно можно записать
. (32)
Жесткость детали. Определение жесткости детали сводится к определению радиальной составляющей Ру и величины деформации под действием этой силы; Руопределяют по соответствующим формулам режимов резания, а величину деформации – по формулам, известным из курса «Сопротивление материалов».
Для случая обработки детали в центрах токарного станка и приложением силы по середине детали (рис. 99) величина деформации будет определяться по формуле
, (33)
где l – расстояние до точки приложения силы; Е – модуль упругости; I – момент инерции.
Рис. 99. Расчетная схема обработки для определения величины деформации детали при установке в центрах
Для случая обработки детали в патроне и приложением силы на периферии детали (рис. 100) величина деформации будет определяться
. (34)
Рис. 100. Расчетная схема обработки для определения величины деформации детали при установке в патроне
Жесткость инструмента и приспособления. При определении погрешности обработки в зависимости от нежесткости технологической системы необходимо учитывать не только жесткость детали, но и жесткость инструмента и приспособления.
На токарном станке при обточке деталей радиальная составляющая при точении силы резания колеблется в пределах от 20 до 200 кг. Учитывая, что вылет инструмента очень мал (рис. 101), то собственная деформация резца мала и ее можно не учитывать.
|
|
Рис. 101. Схема деталь- инструмент при точении |
Рис. 102. Схема деталь-инструмент при растачивании |
При обработке на расточном станке деформации инструмента под действием силы Рунеобходимо учитывать (рис. 102).
Приспособления в зависимости от их конструкций имеют различную жесткость. Например, жесткость трехкулачкового патрона – j = 500-600 кг/мм. Жесткость суппорта – от 5000 до 6000 кг/мм, жесткость конуса Морзе 4 - 6 находится в пределах 5000 – 7000 кг/мм.
Определим, чему равняется жесткость станка, если она будет определяться жесткостью приспособления, деформацию инструмента будем считать достаточно малой и не учитываем. Деталь обрабатывается в центрах и положение инструмента – резца – по середине обрабатываемой детали.
Рис. 103. Расчетная схема обработки для определения величины деформации при закреплении детали в патроне
Жесткость технологической системы в этом случае будет определяться жесткостью суппорта, жесткостью передней и задней бабок.
Общая деформация будет определяться
усис = усуп + убаб;
в свою очередь
усуп = Ру ωсуп;
уп.б. = Ру/2 ωп.б;
уз.б. = Ру /2 ωз.б.
Определяем деформацию передней и задней бабок
убаб = ½(Ру/2 ωп.б + Ру/2 ωз.б ).
Суммарная деформация определяется
усист = Ру ωсуп + ¼ (Ру ωп.б + Ру ωз.б)= Ру ωсис;
ωсис = ωсуп + ¼ (ωп.б + ωз.б);
окончательно имеем
=
.
Из анализа формулы определения жесткости видно, что жесткость зависит от радиальной составляющей Ру и деформации у. В процессе обработки точка приложения сила Ру постоянно изменяется, поэтому изменяется и величина деформации. Инструмент с течением времени подвергается износу, в связи с чем сила Ру также изменяется (рис. 104, а). Изменение величины Ру также может быть вызвано колебанием твердости обрабатываемого материала (рис. 104, б), колебанием припуска на обработку поверхности.
|
|
а) б)
Рис. 104. Графики зависимости радиальной силы Ру:
а – от износа инструмента; б – твердости обрабатываемого материала
На основании изложенного ранее можно констатировать, что жесткость технологической системы является величиной переменной.
Погрешности детали вследствие недостаточной жесткости. Под действием силы Рувозникает погрешностьобработки детали ∆, которая равна
∆=2у. (35)
В качестве параметра,
характеризующего влияние жесткости на
точность обработки, используется
коэффициент уточнения
,
который определяется отношением
одноименных погрешностей заготовки
∆заг
и обрабатываемой
детали ∆дет
. (36)
Известна эмпирическая формула для определения жесткости оборудования
, (37)
где
– постоянный коэффициент, характеризующий
отношение
0.4…0.5;
Ср – постоянный коэффициент, характеризующий условия обработки.
Определяя из
формулы (37) величину
,
получим
, (38)
откуда видно, что жесткость влияет на точность прямо пропорционально: чем больше жесткость, тем выше точность обработки.
Примеры погрешностей деталей от недостаточной жесткости технологической системы. На рис. 105 приведены примеры возникновения конусности (а), бочкообразности (б) и седлообразности (в).
|
|
|
а) б) в)
Рис. 105. Примеры погрешностей деталей от недостаточной жесткости технологической системы: а – обработка в патроне; б – обработка в центрах: центры – жесткие, деталь – нежесткая; в – обработка в центрах: центры – нежесткие, деталь – жесткая
На рис. 106. показано изменение растачиваемого отверстия в нежесткой втулке.
а) б) в) г)
Рис. 106. Деформации нежесткой втулки при установке в патроне: а – до обработки; б – в момент зажима; в – после обработки, деталь еще закреплена в патроне; г – после обработки, деталь раскреплена и снята