17. Правила выбора баз.

В основе выбора технологических баз лежит ряд правил. Правила выбора черновых баз следующие:

1. Необработанные (черновые) поверхности в качестве баз можно исполь­зовать только на первой операции. При дальнейшей обработке это не допускается

2. В качестве технологических баз следует принимать наиболее точные по­верхности достаточных размеров, с наименьшей шероховатостью, без прибы­лей, литников, окалины и других дефектов. Это обеспечивает большую точ­ность базирования и закрепления.

3. Если у заготовки обрабатываются не все поверхности, за технологиче­ские для первой операции рекомендуется принимать поверхности, которые во­обще не обрабатываются. Это обеспечивает наиболее точное относительное по­ложение обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей.

4. Если у заготовки обрабатываются все поверхности, то в качестве черно­вой базы целесообразно принимать поверхности с наименьшими припусками. Это позволяет лучше «выкроить» деталь и избежать появления «чернот»,

5. Черновая база должна выбираться с учетом обеспечения лучших усло­вий обработки поверхностей, принимаемых в дальнейшем в качестве чистовых технологических баз.

Правила выбора чистовых баз следующие:

1 Наибольшая точность обработки достигается при использовании на всех операциях механической обработки одних и тех же базовых поверхностей, те необходимо соблюдать принцип постоянства баз. При вынужденной смене баз необходимо переходить от менее точной базы к более точной

2. Соблюдать принцип совмещения баз, согласно которому в качестве тех­нологических баз используются измерительные базы. При их совмещении по­грешность базирования равна нулю. При их несовпадении выбранная техноло­гическая база считается приемлемой при условии, что погрешность базирова­ния в сумме с погрешностью технологической системы не превышает допуск на размер, выдерживаемый на выполняемом переходе.

3. Точность, форма и размеры технологической базы должны обеспечивать необходимую точность обрабатываемой поверхности.

4. Для операций, на которых обеспечиваются требования по точности от­носительного расположения поверхностей, в качестве технологической базы выбираются поверхности, связанные с обрабатываемой требованиями по отно­сительному расположению.

5. В качестве технологической базы следует использовать те поверхности, которые связаны с обрабатываемой кратчайшей размерной связью.

6. Поверхности, которые будут использованы в качестве технологической базы в дальнейшем, должны быть обработаны на первой операции, желательно за один у станов детали.

7. Выбранные технологические базы должны обеспечивать простую и на­дежную конструкцию приспособления, удобство и быстроту установки и снятия обрабатываемой детали. Поверхности детали не должны деформироваться под действием сил резания, зажима и собственной массы.

8. Базы, используемые на операциях окончательной обработки, должны иметь наибольшую точность.

9. При отсутствии у заготовки надежных технологических баз, можно соз­дать искусственные базы, изменив при необходимости конструкцию заготовки (бобылки, приливы, технологические и центровые отверстия и др.).

Выбор технологических баз сопровождают расчетом погрешностей базиро­вания, что является основой для обоснования выбора схемы установки заготовки

Шероховатость поверхности и точность обработки

На поверхностях деталей после их механической обработки всегда остаются неровности. Совокупность неровностей, образующихся при обработке, называют шероховатостью поверхности. Величина шероховатости оказывает непосредственное влияние на качество неподвижных и подвижных соединений. Детали с большой шероховатостью поверхности в неподвижных соединениях не обеспечивают требуемой точности и надежности сборки, а в подвижных соединениях быстро изнашиваются и не обеспечивают первоначальных зазоров.

На поверхности, обработанной токарным резцом, образуются неровности в виде винтовых выступов и винтовых канавок (рисунок слева: а) - образование поперечной и б) - продольной шероховатости). Неровности, расположенные в направлении подачи S, образуют поперечную шероховатость, а неровности, расположенные в направлении скорости  резания, - продольную шероховатость. Высота Н и характер неровностей зависят от обрабатываемого материала, режима резания, геометрии режущих кромок инструмента и других факторов (рисунок справа: а) - влияние вспомогательного угла в плане, б) - влияние подачи, в) - влияние радиуса скругления режущей кромки резца). Величина Н увеличивается с увеличением подачи и уменьшается с увеличением радиуса скругления режущей кромки резца. При увеличении скорости резания высота Н неровностей уменьшается. Увеличение вспомогательного угла в плане, уменьшение заднего угла, затупление режущей кромки приводят к увеличению шероховатости поверхности. В производственных условиях шероховатость обработанной поверхности детали оценивают методом сравнения с образцом. В качестве образца используют обработанную деталь, шероховатость поверхности которой аттестована.

О тклонения размеров и других параметров готовой детали от указанных в чертеже определяют погрешность обработки, величина которой должна находиться в пределах допуска. Погрешности подразделяют на систематические и случайные. К систематическим относятся погрешности, которые при обработке партии деталей повторяются на каждой детали. Систематические погрешности по величине больше случайных и определяют точность обрабатываемой детали. Основными причинами систематических погрешностей обработки являются: неточность станка (например, непрямолинейность направляющих станины и суппортов, непараллельность или неперпендикулярность направляющих оси шпинделя, неточность изготовления щпинделя и его опор и т. д.); деформация сборочных единиц (узлов) и деталей станка под действием сил резания и нагрева в процессе работы; неточность изготовления режущих инструментов, приспособлений и их износ; деформация инструментов и приспособлений под действием сил резания и нагрева в процессе обработки; погрешности установки и базирования заготовки на станке; деформация обрабатываемой заготовки под действием сил резания и зажима, а также благодаря нагреву в процессе обработки; погрешности, возникающие при установке инструментов и их настройке на размер; погрешности в процессе измерения, вызываемые неточностью измерительных инструментов и приборов, их износом и деформациями, а также ошибкой рабочего при оценке показаний измерительных устройств. Причины, вызывающие систематические погрешности, можно установить и устранить. К случайным относятся погрешности, возникающие вследствие случайных упругих деформаций заготовки, станка, приспособления и режущего инструмента (например, из-за неоднородности обрабатываемого материала).

Жесткость и вибрации системы СПИД

Возникающие при резании нагрузки воспринимаются инструментом и приспособлением, в котором инструмент закреплен, а также деталью и приспособлением, в котором она установлена и закреплена. Возникающие нагрузки передаются приспособлениями на сборочные единицы (узлы) и механизмы станка, благодаря чему образуется замкнутая технологическая система станок- приспособление - инструмент - деталь (СПИД).

В процессе обработки детали сила резания не остается постоянной в результате действия следующих факторов: изменяется сечение срезаемой стружки, изменяются механические свойства материала детали; изнашивается и затупляется режущий инструмент; образуется нарост на передней поверхности резца и др. Изменение силы резания обусловливает соответствующее изменение деформаций системы СПИД, нагрузки на механизмы станка и условий работы электропривода, что приводит к колебаниям заготовки и инструмента. Характер изменения этих колебаний во времени называют вибрациями. Вибрации оказывают значительное влияние на условия обработки детали и зависят от жесткости системы СПИД, т. е. от способности системы препятствовать перемещению ее элементов под действием изменяющихся нагрузок. Жесткость системы СПИД является одним из основных критериев работоспособности и точности станка под нагрузкой.

Колебания при резании разделяют на вынужденные, причина возникновения которых - периодически действующие возмущающие силы, и автоколебания, которые не зависят от воздействия возмущающих сил. Источникам возмущающих сил являются неуравновешенные части станка (шкивы, зубчатые колеса, валы), выполненные с дефектом передаточные звенья, неуравновешенность обрабатываемой детали, неравномерный припуск на обработку и другие факторы.

Основными источниками возникновения автоколебаний являются следующие: изменение сил резания вследствие неоднородности механических свойств обрабатываемого материала; появление переменной силы резания в процессе удаления нароста с режущей части инструмента; изменение сил трения на поверхностях инструмента вследствие изменения скорости резания в процессе работы и др. На интенсивность автоколебаний оказывают влияние физико-механические свойства обрабатываемого материала, параметры режима резания, геометрические параметры инструмента, жесткость отдельных элементов и всей системы СПИД, зазоры в отдельных звеньях системы СПИД.

С увеличением скорости резания вибрации сначала возрастают, а затем уменьшаются. При увеличении глубины резания вибрации возрастают, а с увеличением подачи - уменьшаются. При увеличении главного угла  в плане (резца) вибрации уменьшаются, а при увеличении радиуса г скругления режущей кромки резца - возрастают. Износ резца по задней поверхности способствует возрастанию вибраций. Чем больше вылет резца из резцедержателя и чем меньше размеры державки резца в поперечном сечении, тем меньше жесткость системы СПИД, что приводит к увеличению вибраций станка, причем с повышением скорости, резания интенсивность влияния этих факторов на увеличение вибраций возрастает.

Зная причины возникновения вибраций, можно найти способы их уменьшения. Рациональными являются такие способы, с помощью которых можно значительно уменьшить вибрации станка, не снижая его производительности.