6. Припуски на механическую обработку

ГОСТ 1.1109-82 устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области технологических процессов изготовления и ремонта изделий машиностроения и приборостроения [7].

Заготовка – предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготовляют деталь.

Механическая обработка – обработка давлением или резанием.

Обработка давлением – обработка, заключается в пластическом деформировании или разделении металла. Разделение металла происходит давлением без обработки стружки.

Ковка – обработка металлов давлением местным приложением деформирующих нагрузок с помощью универсального подкладного инструмента или бойков.

Поковка – изделие или заготовка, полученные технологическим методом ковки.

Штамповка – обработка металлов давлением с помощью штампа.

Штамп – технологическая оснастка, посредствам которой заготовка приобретает форму и (или) размеры, соответствующие поверхности или контуры элементов штампа.

Штампованная заготовка – изделие или заготовка, полученные технологическим методом штамповки.

Литьё – изготовление заготовок или изделия из жидкого металла заполнением им полостей заданных форы и размеров с последующим затвердеванием.

Отливка – изделие или заготовка, полученные технологическим методом литья.

Обработка резанием – обработка, заключающаяся в образовании новых поверхностей отделением поверхностных слоев материала с образованием стружки. Образование поверхностей сопровождается деформированием и разрушением поверхностных слоев материала.

Обрабатываемая поверхность – поверхность, подлежащая воздействию в процессе обработки.

Черновая обработка – обработка, в результате которой снимается основная часть припуска.

Чистовая обработка – обработка, в результате которой достигается заданная точность размеров и шероховатость обрабатываемых поверхностей.

Припуск – слой материала, удаляемый поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности. К свойствам отрабатываемого предмета труда или его поверхности относятся размеры, форма, твердость, шероховатость и т.п.

Операционный припуск – припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода.

Допуск припуска – разность между наибольшим и наименьшим значениями размера припуска.

Существуют следующие методы назначения припусков на обработку резанием:

1. По справочным таблицам. В соответствии с этим методом припуск на обработку резанием определяется в зависимости от метода получения заготовки (прокат, литье, поковка) и стадии обработки без уточнения метода (черновая, чистовая, отделочная). Справочные таблицы приведены в [2].

Этот метод является наименее точным, но позволяет определить припуск достаточно быстро. Справочные таблицы позволяют назначить припуски независимо от технологического процесса обработки детали и условий его осуществления и поэтому в общем случае являются завышенными. Содержит резервы для снижения расхода материала и трудоемкости изготовления детали.

Применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

2. По ГОСТам. В зависимости от метода получения заготовки припуск на обработку резанем и размеры заготовки могут быть определены по ГОСТ. Например, если заготовка получена методом горячей объемной штамповки, то необходимо воспользоваться ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски» [13]. Если заготовка получена свободной ковкой, то применяют ГОСТ 7062 – 90 «Поковки из углеродистой и легированной стали, изготовленные ковкой на прессах. Припуски и допуски» [12]. Если заготовка отливка из черных или цветных металлов – используют ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку» [15] и т.д.

Данный метод является более точным, так как учитывает конкретный метод получения заготовки и его особенности (например, тип оборудования, его точность, точность метода получения заготовки и т.п.), а также учитывает стадии обработки (черновая, чистовая, отделочная).

Применяется в серийном производстве деталей.

3. Расчетно-аналитический метод определения припуска на механическую обработку (РАМОП) [25]. Он базируется на анализе факторов, влияющих на припуски предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса обработки поверхности. Значение припуска определяется методом дифференцированного расчета по элементам, составляющим припуск. РАМОП предусматривает расчет припусков по всем последовательно выполняемым технологическим переходам обработки данной поверхности детали (промежуточные припуски), их суммирование для определения общего припуска на обработку поверхности и расчет размеров заготовки. Расчетной величиной является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

Применение РАМОП сокращает отход металла в стружку по сравнению с табличными значениями, создает единую систему определения припусков на обработку и размеров детали по технологическим переходам и заготовок, способствует повышению технологической культуры производства.

Метод является трудоемким и наиболее точным. Применяется, в основном, в массовом производстве.

Расчетно-аналитический метод определения припуска на обработку позволяет определить минимальный, максимальный и номинальный припуски на обработку резанием.

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей (односторонний припуск) определяется:

Z_{i min}=R z _i-1 +h_i-1+_i-1+_уi

При параллельной обработке противоположных поверхностей (двусторонний припуск):

2Z_{i min}=2(Rz _i-1+h_i-1+_i-1+_уi)

При обработке наружных и внутренних поверхностей (двусторонний припуск):

где Rz _i-1- высота неровностей профиля, достигнутая на предшествующем переходе;

h_i-1- глубина дефектного поверхностного слоя, достигнутая на предшествующем переходе;

_i-1- суммарное отклонение расположения поверхности, достигнутые на предшествующем переходе (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, позиционное и в некоторых случаях отклонение формы поверхности – отклонение от плоскостности, прямолинейности);

_уi- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Номинальный припуск на обработку поверхностей:

наружных

Z_i = Z_{i min} +ei_i-1+ei_i (4)

2Z_i = 2(Z_{i min} +ei_i-1+ei_i) (5)

внутренних

Z_i = Z_{i min} +es_i-1+es_i (6)

2Z_i = 2(Z_{i min} +es_i-1+es_i) (7)

где ei_i-1; es_i-1; ei; es_i - нижние и верхнее отклонения размеров на предшествующем и выполняемом переходах соответственно.

Знать номинальные размеры заготовок необходимо для определения номинальных размеров формообразующих элементов технологической оснастки (штампов, прессформ, моделей, волок, приспособлений).

Максимальный припуск на обработку поверхностей:

наружных

Z_{i max}= Z_{i min} +TD_i-1+TD_i (8)

2Z_{i max} = 2(Z_{i min} +TD_i-1+TD_i) (9)

внутренних

Z_{i max} = Z_{i min} +Td_i-1+Td_i (10)

2Z_{i max} = 2(Z_{i min} +Td_i-1+Td_i) (11)

где TD_i-1; Td_i-1; TD_i ; Td_i - допуски размеров на предшествующем и выполняемом переходе соответственно.

Максимальные припуски и припуски для технологических целей (уклоны, напуски, упрощающие конфигурацию заготовки, и т.д.) принимают в качестве глубины резания и используют для определения режимов резания (подачи, скорости резания) и выбора оборудования.

Различают общее и местное отклонение оси детали от прямолинейности (кривизну). Их значение определяют исходя из геометрических соотношений параметров детали. Так, при установке в центрах общее отклонение

_R=_Кl

местное

точно

приближенно

_км=_К(l-l_x)

При консольном закреплении общее отклонение

точно

приближенно

_к=2_Кl cosarctg (2_Кl) 

где _к – отклонение оси детали от прямолинейности, мкм на 1 мм (далее именуемое кривизной);

–расстояние от торца детали до сечения, в котором определяется местная кривизна детали, мм;

l – длина детали, мм.

Суммарное значение двух отклонений расположения определяют как векторную величину

В тех случаях, когда предвидеть направление векторов трудно, их суммируют

Так, суммарное отклонение расположения при обработке сортового проката круглого сечения в центрах

где _к – общее отклонение оси от прямолинейности;

-смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования.

где Тd – допуск на диаметральный размер базы заготовки, используемый при центрировании, мм.

Суммарное отклонения расположения при обработке отливок

где _кор – отклонение плоской поверхности отливки от плоскостности (коробление), которое определяется как

_кор=_кl

_см – смещение стержня в горизонтальной или вертикальной плоскости, мм;

l – длина отливки, мм.

Суммарное отклонения расположения при обработке поковок

где _кор – коробление поковок, мм

_см – отклонение от соосности элементов, штампуемых в различных половинках штампа, мм.

_кор=_кl

где _к – кривизна поковок, мкм на 1 мм;

l – длина поковки, мм.

Суммарное отклонение расположения при высадке горизонтально-ковочной машине

где _c – смещение оси фланца относительно оси стержня при высадке, мм;

_н –отклонение от перпендикулярности торца фланца к оси поковки, мкм на 1 мм радиуса;

R – радиус фланца, мм.

Суммарное отклонение для поковок, получаемых на ковочно-штамповых прессах методом выдавливания (детали типа клапанов)

где - изогнутость оси;=0,6мкм на 1 мм длины,

l - длина детали, мм;

- смещение оси; =0,12 мм.

При обработке торцев учитывают отклонения расположения торцевых поверхностей

где - отклонение от перпендикулярности, мкм на 1мм длины;

D – диаметр торцевой поверхности, мм.

Для промежуточных торцевых поверхностей ступенчатого вала, изготовленного на ВРКМ, отклонение от перпендикулярности торца

где - отклонение от перпендикулярности;

l -расстояние от середины наибольшего диаметра ступени до торцевой поверхности, для которой определяется отклонение, мм.

При D60 мм =0,05мкм на 1 мм длины,

при D>60 мм =0,1мкм на 1 мм длины.

Для поверхности концевых ступеней суммарное отклонение расположения

где - отклонение от перпендикулярности торца,мм;

- дефекты поковки вследствие отрубки, мм.

Остаточное отклонение расположения заготовки после обработки определяются по приближенной формуле

где - коэффициент уточнения;

- суммарное отклонение расположения заготовки, мм.

Расчетные размеры определяются:

для наружных поверхностей

для внутренних поверхностей

где - минимальный (расчетный) припуск на сторону на выполняемый технологический период;

- минимальный (расчетный) припуск на обе стороны или диаметр;

- соответственно наименьшие и наибольшие предельные размеры, полученные на предшествующем переходе;

- соответственно наименьшие и наибольшие предельные размеры, полученные на выполняемом технологическом переходе.

Правильность проведенных расчетов проверяют по формулам

где - соответственно допуск размера заготовки и детали;

n – количество переходов обработки элементарной поверхности.