Выбор и расчет составляющих минимального припуска и методы их экспериментального определения
Расчетно-аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки.
Величина минимального промежуточного припуска для поверхностей вращения определяется по формуле 7.5. Числовые значения Rz и Т для сортового проката приведены в таблице 7.1; точность и качество поверхности после отрезки сортового проката ─ в таблице 7.2, после механической обработки заготовки из проката – в таблице 7.3, после обработки отверстий – таблице 7.4.
Таблица 7.1. Качество поверхности сортового проката, мкм
Диаметр проката, мм |
Точность прокатки |
|||||
высокая |
повышенная |
обычная |
||||
Rz |
T |
Rz |
T |
Rz |
T |
|
До 30 |
63 |
50 |
80 |
100 |
125 |
150 |
Свыше 30 до 80 |
100 |
75 |
125 |
150 |
160 |
250 |
Свыше 80 до 180 |
125 |
100 |
160 |
200 |
200 |
300 |
Свыше 180 до 250 |
200 |
200 |
250 |
300 |
320 |
400 |
Таблица 7.2. Точность и качество поверхности после отрезки сортового проката
Способ отрезки |
Квалитет |
Rz+T |
На ножницах |
17 |
300 |
Приводными ножовками, дисковыми фрезами на фрезерных станках |
14 |
200 |
Отрезными резцами на токарных станках |
13 |
200 |
Отрубка на прессах |
17 |
Rz=150-300 Т=1000-1600 |
При отрезке на ножницах и отрубке на прессах получается вмятина в направлении, перпендикулярном к поверхности среза, достигающая 0,2D(D —диаметр проката), и скос по торцу до 3° , которые необходимо учитывать при последующей обработке заготовок как по торцу, так и по диаметру.
Таблица 7.3. Точность и качество поверхности заготовок из проката после механической обработки
Способ обработки |
Переход |
Квалитет |
Rz, мкм |
Т, мкм |
|
Обработка наружных поверхностей |
|||||
Обтачивание резцами проката повышенной и обычной точности прокатки |
Обдирка |
14 |
125 |
120 |
|
Черновое |
12 |
63 |
60 |
||
Чистовое и однократное |
10–11 |
32–20 |
30 |
||
Тонкое |
7–9 |
6,3–3,2 |
– |
||
Шлифование в центрах проката обычной точности прокатки |
Черновое |
8–9 |
10 |
20 |
|
Чистовое и однократное |
7–8 |
6,3 |
12 |
||
Обработка торцевых поверхностей |
|||||
Подрезание резцом на токарных станках |
Черновое |
12 |
50 |
50 |
|
Чистовое |
11 |
32 |
30 |
||
Шлифование на кругло- и торцешлифовальных станках |
Однократное |
6 |
5–10 |
– |
|
Таблица 7.4. Качество поверхностей отверстий после обработки
Способ обработки |
Диаметр отверстий, мм |
Квалитет |
Rz, мкм |
Т, мкм |
|
Сверление спиральными сверлами |
От 3 до 6 |
12 |
20 |
40 |
|
Свыше 6 до 10 |
32 |
50 |
|||
Свыше 10 до18 |
40 |
60 |
|||
Свыше 18 до 50 |
50 |
70 |
|||
Свыше 50 до 80 |
63 |
80 |
|||
Глубокое сверление специальными сверлами |
От 3 до 10 |
12 |
16 |
25 |
|
Свыше 10 до 18 |
20 |
30 |
|||
Свыше 18 до 30 |
32 |
40 |
|||
Свыше 30 до 50 |
50 |
50 |
|||
Зенкерование |
|
||||
Однократное |
До 80 |
10 |
32 |
40 |
|
Черновое |
От 18 до 30 |
11 |
40 |
40 |
|
От 30 до 80 |
11 |
50 |
50 |
||
Чистовое |
До 30 |
10 |
32 |
30 |
|
Свыше 30 до 50 |
10 |
40 |
40 |
||
Растачивание |
|
||||
Черновое |
От 50 до 260 |
12 |
40 |
50 |
|
Чистовое |
|
10 |
20 |
20 |
|
Развертывание |
|
||||
Нормальное |
От 6 до 30 |
10 |
10 |
20 |
|
Точное |
8 |
5 |
10 |
||
Тонкое |
7 |
3,2 |
5 |
||
Отделочные методы |
|
||||
Шлифование |
До 80 |
7–9 |
5 |
10 |
|
Протягивание |
От 10 до 80 |
8 |
4 |
6 |
|
Калибрование шариком |
От 6 до 80 |
7 |
0,63 |
– |
|
Хонингование |
До 80 |
6–7 |
0,16 |
– |
|
Экспериментально
шероховатость Rz
поверхности заготовки определяется
приборами для измерения шероховатости
– профилометрами и профилографами.
Глубина дефектного слоя Т может
быть установлена с помощью измерения
его микротвердости – в дефектном слое
микротвердость непостоянна. Для этого
используется метод косых срезов (рис.
7.8), при применении которого под небольшим
углом
к поверхности шлифуется плоскость и
устанавливается расстояние от края
шлифа l, на котором
микротвердость дальше не изменяется.
Полученное расстояние и известный угол
наклона шлифа используются для расчета
величины дефектного слоя Т.
Рис. 7.8. Схема определения глубины дефектного слоя
Суммарное значение пространственных отклонений поверхности, подлежащей обработке, зависит от способа базирования и определяется по формуле:
,
(7.6)
где
–
отклонение оси заготовки от прямолинейности,
мкм;
–
смещение оси заготовки при центровании,
мкм.
Отклонение оси от прямолинейности (кривизна) для любого сечения заготовки определяется по формулам:
при установке заготовок в центрах (рис. 7.6, а)
,
где
–
удельная кривизна заготовок из проката,
мкм/мм (таблица 7.5);
–расстояние
рассматриваемого сечения заготовки до
ее ближайшего торца, мм;
≤0,5L(L–общая
длина заготовки);
Таблица 7.5. Удельная кривизна заготовок ∆к, мкм на 1 мм длины
Метод получения поверхности |
Диаметр или толщина детали, мм |
|||||
До 30 |
30–50 |
50–80 |
80–120 |
120-180 |
||
Прокат горячекатаный без правки |
2,5 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
1,0 |
|
Прокат горячекатаный после правки |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,2 |
|
Прокат калиброванный без правки |
2 |
1,3 |
0,9 |
0,6 |
0,5 |
|
Метод получения поверхности |
Диаметр или толщина детали, мм |
|||||
18-30 |
30–50 |
50–80 |
80–120 |
120–180 |
||
Прокат калиброванный после правки |
0,13 |
0,12 |
0,11 |
0,10 |
0,08 |
|
при консольном закреплении заготовки в патроне или в цанге (рис.7.6, б)
,
где – расстояние до места ее крепления в патроне или в цанге; ≤L(L–длина консольной части заготовки).
Таблица 7.6. Горячекатаный прокат по ГОСТ 2590-88, мм
Диаметр |
Допускаемые отклонения |
Допуск |
|
+ |
– |
||
Сталь горячекатаная повышенной точности (Б) |
|||
5; 5,5; 6; 6,5; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19 |
0,1 |
0,5 |
0,6 |
20; 21; 22; 23; 24; 25 |
0,2 |
0,5 |
0,7 |
26; 27; 28; 29; 30; 31; 32; 33; 34; 35; 36; 37; 38; 39; 40; 41; 42; 43; 44; 45; 46; 47; 48 |
0,2 |
0,7 |
0,9 |
50; 52; 53; 54; 55; 56; 58 |
0,2 |
1,0 |
1,2 |
60; 62; 63; 65; 67; 68; 70; 72; 75; 78 |
0,3 |
1,1 |
1,4 |
80; 82; 85; 87; 90; 92; 95;97 |
0,3 |
1,3 |
1,6 |
100; 105; 110; 115 |
0,4 |
1,7 |
2,1 |
120; 125; 130; 135; 140; 145; 150; 155 |
0,6 |
2,0 |
2,6 |
Сталь горячекатаная круглая обычной точности (В) |
|||
5; 5,5; 6; 6,5; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 15; 16; 17; 18; 19 |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
20; 21; 22; 23; 24; 25 |
0,4 |
0,5 |
0,9 |
26; 27; 28; 29; 30 |
0,3 |
0,7 |
1,0 |
31; 32; 33; 34; 35; 36; 37; 38; 39; 40; 41; 42; 43; 44; 45; 46; 47; 48 |
0,4 |
0,7 |
1,1 |
50; 52; 54; 55; 56; 58 |
0,4 |
1,0 |
1,4 |
60; 62; 65; 68; 70; 72; 75; 78 |
0,5 |
1,1 |
1,6 |
80; 82;85; 87; 90; 92; 95; 97 |
0,5 |
1,3 |
1,8 |
100; 105; 110; 115 |
0,6 |
1,7 |
2,3 |
120; 125; 130; 135; 140; 145; 150; 155 |
0,8 |
2,0 |
2,8 |
Смещение оси наружной обрабатываемой поверхности относительно оси центровых отверстий с учетом погрешности настройки центровальных станков определяют по следующей формуле
,
где IT – допуск на диаметральный размер базы заготовки, используемой при центровании (табл. 7.6).
Суммарные пространственные отклонения заготовки могут быть измерены непосредственно на станке с использованием стойки с индикатором часового типа либо при базировании заготовки в центрах прибором для проверки изделий на биение.
Погрешность установки круглого проката зависит от способа базирования и точности базовых поверхностей. При установке заготовки в жестких центрах погрешность установки в радиальном направлении ε = 0. Погрешность закрепления, получающаяся при установке в плавающий передний и вращающийся задний центры, не учитывается, так как перекрывается отклонением заготовки под действием силы резания. В осевом направлении отсутствует погрешность закрепления, но имеет место погрешность базирования, вызванная погрешностью глубины центрового отверстия (просадка центра). При угле центра 2α=60° погрешность глубины центрового отверстия находится в пределах 0,11-0,25 мм.
При закреплении заготовки в трехкулачковом самоцентрирующем патроне погрешность базирования = 0. Значение погрешности закрепления для горячекатаного прутка и обработанных заготовок приведены в таблице 7.7.
Таблица 7.7. Погрешность закрепления
заготовок в трехкулачковом патроне,
мкм
Вид заготовки |
Направление смещения заготовки |
Диаметр заготовки, мм |
||||||
Св.6 до 10 |
Св.10 до 18 |
Св.18 до 30 |
Св.30 до 50 |
Св.50 до 80 |
Св.80 до 120 |
Св.120 до 180 |
||
Горячекатаная |
Радиальное |
220 |
270 |
320 |
370 |
420 |
500 |
600 |
Осевое |
70 |
30 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
|
Предварительно обработанная |
Радиальное |
50 |
60 |
70 |
80 |
100 |
120 |
140 |
Осевое |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
|
Чисто обработанная |
Радиальное |
25 |
30 |
35 |
40 |
50 |
60 |
70 |
Осевое |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
Погрешность закрепления может быть измерена непосредственно на применяемом приспособлении. Для этого заготовка устанавливается в приспособлении и предварительно зажимается с небольшим усилием. К обрабатываемым поверхностям подводятся индикаторы, и затем деталь в приспособлении полностью зажимается. Индикаторы фиксируют смещение заготовки в двух плоскостях.