Лекции Т К М 2013 1

Следует отметить, что отклонения размеров и формы деталей во многом обусловлены упругими деформациями элементов технологической системы,

в которой ведется обработка. Упругие деформации возникают непосредственно в процессе механической обработки под воздействием силы резания и вызывают изменение взаимного расположения обрабатываемой детали и инструмента.

Технологическая система ДИСП (деталь – инструмент – станок – приспособление) представляет собой упругую систему, деформации которой в процессе обработки вызывают погрешности размеров и геометрической формы деталей.

При обработке резанием гладкого вала нормальной жѐсткости в центрах токарного станка в момент нахождения резца у правого конца вала вся величина нормальной составляющей силы резания Py (рис. 13.8) передаѐтся через деталь на задний центр (рис. 13.9). Это усилие приводит к упругой деформации заднего центра yз.б, вызывая увеличение расстояния от вершины резца до оси вращения детали. Это, в свою очередь, приводит к увеличению радиуса обрабатываемой детали на величину этой деформации.

Рис. 13.8. Схема токарной обработки цилиндрической детали: t –

глубина резания

Одновременно под действием Py происходят упругие деформации резца и суппорта на некоторую величину yин, что также приводит к увеличению радиуса обрабатываемой детали. В начальный момент обработки радиус детали оказывается больше установленного на величину

171

∆ = уз.б. + уин.

При дальнейшей обработке, при перемещении резца от задней бабки к передней, отжатие задней бабки yз.б уменьшается, но возникают упругие деформации передней бабки yп.б. и обрабатываемой детали yдет., которые увеличивают ее фактический диаметр.

Рис. 13.9. Упругие деформации элементов системы ДИСП при токарной обработке

Так, в некотором сечении детали А-А ее фактический диаметр может быть определѐн по формуле

dфак = dнас + 2·(уз.б. + уп.б. + уин. + удет.).

В связи с тем что упругие отжатия элементов системы ДИСП изменяются по длине обработки, это приводит к изменению диаметра и формы детали. Погрешности размера и формы детали в общем случае равняются сумме упругих деформаций элементов системы ДИСП.

Следует отметить ряд характерных случаев, в которых та или иная упругая деформация одного из элементов системы ДИСП является

172

преобладающей в процессе обработки и тем самым определяет ту или иную

погрешность формы в продольном сечении.

1.Упругие деформации задней и передней бабок равны и больше упругого отжатия обрабатываемой детали. Такое соотношение упругих деформаций характерно для обработки массивных деталей. В этом случае фактический диаметр детали по еѐ краям будет больше, чем в середине. В

результате образуется такая погрешность формы, как седлообразность.

2.Упругая деформация детали больше упругих деформаций задней и передней бабок. Такое соотношение упругих деформаций характерно для обработки нежѐстких деталей, у которых отношение длины к диаметру превышает 12. После обработки детали фактические диаметры по еѐ краям будут меньше, чем в середине, и, как следствие, возникает бочкообразность.

3.Конусность образуется в случае обработки детали нормальной жѐсткости, упругая деформация которой меньше упругого отжатия одной из бабок. Такое соотношение возникает, например, при обработке детали нормальной жесткости, закреплѐнной в патроне и в центре задней бабки.

Получение заданной точности детали путѐм снижения технологических упругих деформаций связано с увеличением жѐсткости системы ДИСП и точности изготовления еѐ элементов.

13.3. Шлифование в процессах изготовления деталей

Механическая обработка более производительно проводится способом шлифованиея (рис. 13.10). Качество и производительность шлифования в основном зависят от правильного выбора характеристик абразивного инструмента и режимов обработки.

173

режущих зернах пассивирующих пленок и способствуют уменьшению трения в зоне обработки.

Твердость шлифовального круга во многом определяет качество обработанных поверхностей. Следует понимать, что твердость шлифовального круга характеризует не твердость абразивных зерен, а прочность связки. Если твердость шлифовального круга больше твердости обрабатываемого материала, то шлифовальный круг засаливается. Поэтому твердость круга, определяемая как сопротивление связки выкрашиванию зерен абразива под действием сил резания, должна назначаться в зависимости от твердости обрабатываемого материала. Для шлифования применяются абразивные инструменты различной степени твердости (табл.

13.1).

Зернистость абразивного круга выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала и технических требований к параметрам (точности и шероховатости) поверхности. При обработке вязких материалов применяют круги с более крупным зерном, чем при обработке твердых и хрупких материалов. Это делается во избежание процесса засаливания

абразивных кругов.

При шлифовании крупнозернистыми кругами достигается высокая производительность, но при этом формируется достаточно большая по

175

Основными факторами, влияющими на выбор режимов обработки,

являются: материал, форма и размеры обрабатываемой заготовки, жесткость технологической системы, материал режущей части инструмента, точность установки и надежность закрепления заготовки на станке, а также мощность станка.

Шлифование выполняют с окружной скоростью круга Vк=20…30 м/с,

скоростью вращения детали Vд=0,2…0,3 м/с и продольной подачей, которая назначается в долях ширины B шлифовального круга, S=0,5…0,7 B мм/об

(табл. 13.2). При этом расход смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ)

должен составлять не менее 0,3 л/мин.

Таблица 13.2.

Продольные подачи круга на один оборот детали в долях ширины

Следует отметить, что СОЖ облегчают процесс стружкообразования,

снижают температуру в зоне обработки, уменьшают трение и интенсивность пластической деформации обрабатываемого материала, что способствует получению менее шероховатой поверхности.

176

Стойкость абразивных кругов и качество поверхности при шлифовании можно повысить путем снижения удельных нагрузок и температуры в зоне обработки.

Шлифование наружных цилиндрических поверхностей производят на круглошлифовальных станках методом продольного шлифования, для которого характерно равномерное изнашивание круга в процессе работы,

минимальное тепловыделение и высокое качество поверхности.

Посадочные поверхности детали, как правило, обрабатывают дважды черновым и чистовым продольным шлифованием.

Черновое шлифование позволяет получить точность размера по 8…9

квалитету, при этом достигается шероховатость Ra в диапазоне 0,4…6,3 мкм.

Чистовое шлифование дает возможность получить точность обработки в диапазоне от 6 до 7 квалитета и чистоту поверхности Rа=0,3…3,2 мкм. И

наконец, при необходимости тонким шлифованием можно достичь точности обработки по 5 квалитету, получая при этом шероховатость Ra в диапазоне

0,025…0,16 мкм. Тонкое шлифование алмазными кругами осуществляют при особо малой глубине резания t = 0,03…0,05 мм.

При назначении операций шлифования и точения необходимо учитывать их себестоимость в зависимости от требуемой точности изделий (рис. 13.11).

Рис. 13.11. График затрат на обработку в зависимости от требуемой точности деталей: 1 – точение; 2 – чистовое шлифование; 3 – тонкое

шлифование

177

Механической обработке посадочных поверхностей детали должно уделяться особое внимание, так как от точности их обработки во многом зависит качество сборки объекта ремонта. Диаметральные размеры посадочных шеек изготовляют по 6…7 квалитету с шероховатостью поверхности Ra = 0,16…0,63 мкм, допуски на длину ступеней вала назначают в пределах 0,1…0,4 мм.

Допуск на погрешности формы посадочных поверхностей, т. е. на отклонение от круглости, цилиндричности, прямолинейности, назначают в долях допуска на диаметральный размер = β·Ti, где допуск на погрешности формы; β – доля допуска на диаметральный размер; Ti – допуск на диаметральный размер. Для точных цилиндрических деталей доля допуска на диаметральный размер β в большинстве случаев составляет 0,3.

Допустимые радиальные биения посадочных поверхностей относительно технологической базы и соосность поверхностей не должны превышать 0,01…0,03 мм.

При шлифовании кроме абразивных используют алмазные круги, т. е.

круги из синтетических сверхтвердых материалов (синтетический алмаз,

эльбор, баразон). В основном они применяются для финишной обработки гальванических и металлизационных покрытий. Алмазные круги имеют стойкость, в десятки раз превышающую стойкость абразивных кругов, а это позволяет обеспечить большую производительность, высокую точность обработки и чистоту поверхности.

13.4. Фрезерование в процессах изготовления деталей

Фрезерование – один из высокопроизводительных и наиболее распространенных способов механической обработки резанием.

Шероховатость обработанной после фрезерования поверхности достигает

Ra=20...1,25 мкм, а точность – 9...12 квалитета. Обработку производят фрезами, представляющими многолезвийный инструмент.

178

Главное движение при фрезеровании – вращение фрезы, движение подачи – перемещение заготовки.

Фрезерованием обрабатывают горизонтальные, вертикальные,

наклонные плоскости, уступы, пазы различного профиля и фасонные поверхности (рис. 13.12).

Рис. 13.12. Схемы обработки поверхностей на горизонтально- и

вертикально-фрезерных станках

Особенностью фрезерования является то, что зубья фрезы вступают в процесс резания последовательно и поочередно, при этом резать одновременно могут несколько режущих кромок.

В зависимости от расположения режущих кромок различают:

периферийное фрезерование (рис. 13.13) зубьями, расположенными на цилиндрической поверхности (цилиндрическими, дисковыми односторонними фрезами):

179

торцевое – зубьями, расположенными на торцевой поверхности (рис. ) (торцевыми фрезами);

периферийно-торцевое фрезерование (рис. ) зубьями, одновременно расположенными на цилиндрической и торцевой поверхностях

(концевыми, дисковыми двусторонними фрезами)

а б с

Рис. 13.13.Схемы обработки поверхностей периферийным, торцевым периферийно-торцевым фрезерованием

При периферийном фрезеровании (цилиндрическими фрезами) имеет место два способа обработки в зависимости от направления главного движения и подачи заготовки (рис. 13.14):

встречное фрезерование, когда направление главного движения противоположно направлению подачи;

попутное фрезерование, когда направление главного движения совпадает с направлением подачи заготовки.

Рис. 13.14.Схемы встречного и попутного фрезерования

180