Технология машиностроения. Курс лекций для студентов III курса направления подготовки 35. 03. 06 Агроинженерия В. В. Чекмарев фгбоу во Саратовский гау
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
Температурные деформации инструмента, станка и заготовки очень сложны и мало изучены. Они могут вызывать погрешности в 10—40% от суммарной погрешности. Под действием изменения температуры в элементах системы СПИД нарушается взаимное положение и размеры частей станка, заготовки и инструмента. Для уменьшения влияния температурных деформаций на точность обработки изготовление деталей особо точных станков производится в термоконстантных цехах. Суммарная погрешность при механической обработке возникает в результате совокупного действия всех технологических факторов, создающих отдельные погрешности. В связи со случайным характером факторов, влияющих на значение и направление погрешностей, суммарная погрешность будет носить также случайный характер. Погрешности могут складываться, вычитаться или взаимно компенсироваться, поэтому часто результаты, полученные на основании аналитического метода расчета, не совпадают с экспериментальными данными. В общем виде суммарную погрешность рассматривают как сумму отдельных погрешностей. Выпуск годных деталей будет обеспечен при условии, что суммарная погрешность не приводит к получению размеров детали за пределами поля допуска (Δ z <=б). 3.3 Экономическая точность обработки При обработке на металлорежущих станках различают точность достижимую и точность экономическую для данного метода обработки и типа станка. Достижимой называется максимальная точность, которая может быть получена при обработке заготовки без ограничения времени рабочим высокой квалификации. Достижение такой точности вызывает чрезмерно большие затраты, так как требует использования специальных приемов, особо тщательной подготовки режущего инструмента, повышенного внимания и большого опыта рабочего, поэтому с повышением точности обработки стоимость ее быстро возрастает. Для каждого метода обработки существуют определенные пределы точности, которые ограничивают экономическую целесообразность его применения. Эти пределы зависят и от типа применяемого оборудования. На рисунке 8 показаны зависимости 25 стоимости обработки от допускаемой погрешности при разных методах обработки. Участки А, В и С определяют зоны экономической точности обработки для соответствующего метода. Экономической называется точность при заданном методе обработки на рассматриваемом оборудовании рабочим соответствующей квалификации при обеспечении высокой производительности труда и стоимости обработки, не превышающей стоимости обработки при других возможных методах. Рис. 8. Зависимость стоимости обработки от допускаемой погрешности при различных методах обработки отверстия: 1 — сверление; 2 — зенкерование; 3 — развертывание. Зоны экономической точности: А - сверление; В - зенкерование; С - развертывание; D - достижимая точность при развертывании. Вопросы для самоконтроля 1. Что понимается под размерной точностью, точностью формы и точностью взаимного расположения поверхностей. 2. Чем отличаются систематические погрешности от случайных? 3. Какое необходимо выдержать условие для изготовления годных деталей? 4. Что мы называем экономической точностью? Список литературы Основная 1. Базров, Б.М. Основы технологии машиностроения : учебник / Б. М. Базров. - 2-е изд. - М. : Машиностроение, 2007. - 736 с. : ил. - (В для вузов). - ISBN 978-5-217- 03374-4 Погрешность обработки 26 Дополнительная 1. Некрасов, С.С. Технология сельскохозяйственного машиностроения. Общий и спец. курсы : учебник / С. С. Некрасов, И. Л. Приходько, Л. Г. Баграмов. - М. : КолосС, 2005. - 360 с. : ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений). - ISBN 5-9532-0148-6 2. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред.- Минск : Высшая школа, 1983. 3. Ансеров, М.А. Приспособления для металлорежущих станков / М.А. Ансеров.- М. «Машиностроение, 1960. 27 Лекция №4 Базирование заготовок при обработке на станках 4.1. Основные понятия о базах Перед обработкой должны быть осуществлены базирование заготовки и закрепление ее на станке. Базированием называется придание заготовке требуемого положения относительно системы координат станка. Закреплением называется приложение сил к заготовке для обеспечения постоянства ее положения, достигнутого при базировании. В качестве базы могут слу- жить поверхность, сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке. По назначению базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные: Конструкторской называется база, используемая для определения положения: детали или сборочной единицы в изделии. Конструкторские базы бывают основные и вспомогательные. Первые используются для определения положения самой детали в изделии, а вторые — для определения положения присоединяемого изделия. Технологической называется база, используемая для определения положения заготовки в процессе ее обработки. По лишаемым степеням свободы технологические базы подразделяются на установочные, направляющие и опорные: Установочная база лишает заготовку трех степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг двух других осей. Направляющая база лишает заготовку двух степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси. Опорная база лишает заготовку одной степени свободы— перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси. Измерительная база служит для определения относительного положения измеряемой поверхности и отсчета размеров. В зависимости от состояния поверхности заготовки технологические базы можно разделить на черновые и чистовые. Необработанные поверхности, используемые в качестве баз при выполнении первой операции, называются черновыми базами. Их используют только один раз во избежание больших погрешностей при повторном применении. В качестве черновой базы желательно выбирать поверхности, остающиеся в готовой детали необработанными, или такие поверхности, при обработке которых снимается наименьший припуск. Тем самым обеспечивается более точное взаимное расположение обработанных и необработанных поверхностей. После выполнения первой операции в качестве технологических баз должны быть использованы чистовые базы— поверхности, обработанные на первой (второй, третьей) технологической операции. Схема расположения опорных точек на базах заготовки называется схемой базирования. Опорная точка символизирует одну из связей заготовки с выбранной системой координат. Для обеспечения неподвижности заготовки необходимо наложить на нее шесть двусторонних геометрических связей в избранной системе координат (правило шести точек). 28 Выбранная схема базирования графически указывается на операционных эскизах технологических карт условными обозначениями опор и зажимов (ГОСТ 3.1107—73). На рисунке 9 показаны базирование и закрепление призматической заготовки, установленной и зажатой в тисках с опорой на плоскость. Установочная база (внизу), направляющая база (слева) и скрытая база (опорная), создаваемая силой трения при зажатии, лишают заготовку всех шести степеней свободы. Рис. 9. Базирование призматической заготовки, зажатой в тисках с опорой на плоскость. - Неподвижные опоры (штыри, пальцы, пластины и др.) - Механический зажим Рис. 10. Базирование цилиндрической заготовки, установленной в центрах, На рисунке 10 показаны базирование и закрепление цилиндрической заготовки, установленной в центрах с применением упорного и вращающегося центров, поводкового патрона и люнета. Центровые гнезда на заготовке образуют две двойные направляющие базы, пятая степень свободы ликвидируется упором центрового гнезда заготовки в центр, а шестая — хомутиком, соединенным с заготовкой силами трения и упирающимся в поводковый патрон. 4.2. Принципы постоянства базы и совмещения баз При изготовлении детали часто выполняется большое число операций механической обработки, и на каждой из них возникают погрешности. В ряде случаев эти погрешности могут превышать допускаемые значения. Для повышения точности применяют принцип постоянства базы и принцип совмещения баз. Принцип постоянства базы заключается в том, что при возможно большем числе операций используется одна и та же база. При этом на последующих операциях исключается влияние погрешностей взаимного расположения технологических баз на точность изготовления детали. 29 Принцип совмещения баз заключается в том, что в качестве технологических баз используются конструкторские и измерительные базы. При этом исключается влияние погрешностей взаимного расположения технологических и конструкторских или измерительных баз на точность изготовления детали. Применение этих двух принципов создает условия для уменьшения погрешности при обработке. 4.3. Выбор баз Правильно выбранная система баз должна обеспечить: требуемое положение заготовки при обработке, жесткое и надежное закрепление заготовки с учетом воздействия на нее сил и моментов резания, свободный доступ режущего инструмента к обрабатываемой поверхности и возможность выполнения необходимых измерений. При выборе баз должны быть применены правило шести точек, принцип постоянства базы и принцип совмещения баз. Для надежной установки и закрепления заготовки опорные точки должны отстоять друг от друга достаточно далеко. При недостаточно жестких заготовках применяются дополнительные регулируемые опоры. Наиболее точное базирование при обработке валов обеспечивают центровые гнезда на торцах вала. В качестве чистовых баз при обработке втулок, дисков, зубчатых колес, шкивов и других подобных деталей используются цилиндрические поверхности основных отверстий, при этом установка и закрепление заготовки на станке производятся с помощью оправки. Базирование корпусных деталей (блок цилиндров, коробка передач, корпус заднего моста) осуществляется с использованием плоскости и двух точно обработанных технологических отверстий на ней. В качестве установочной технологической базы обычно принимается плоскость наибольшей протяженности, являющаяся и конструкторской базой. Линейная и угловая ориентация заготовки на этой плоскости производится с помощью двух пальцев (цилиндрического и ромбического), закрепленных на приспособлении (установочной плите), которые входят в технологические отверстия при установке заготовки. Вопросы для самоконтроля 1. В чем отличие конструкторской и технологической базы? 2. В чем заключается правило шести точек? 3. На чем основаны принципы постоянства и совмещения баз? Список литературы Основная 1. Базров, Б.М. Основы технологии машиностроения : учебник / Б. М. Базров. - 2-е изд. - М. : Машиностроение, 2007. - 736 с. : ил. - (В для вузов). - ISBN 978-5-217- 03374-4 30 Дополнительная 1. Некрасов, С.С. Технология сельскохозяйственного машиностроения. Общий и спец. курсы : учебник / С. С. Некрасов, И. Л. Приходько, Л. Г. Баграмов. - М. : КолосС, 2005. - 360 с. : ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений). - ISBN 5-9532-0148-6 2. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред.- Минск : Высшая школа, 1983. 3. Ансеров, М.А. Приспособления для металлорежущих станков / М.А. Ансеров.- М. «Машиностроение, 1960. 31 Лекция №5 Качество обработанной поверхности 5.1. Понятие о качестве обработанной поверхности Качество обработанной поверхности характеризуется точностью ее геометрических параметров и физико-механическими свойствами поверхностного слоя. Точность геометрических параметров определяется отклонением формы, отклонением расположения поверхности, шероховатостью и волнистостью. Под отклонением формы понимается отклонение формы действительной поверхности (или профиля) от формы номинальной поверхности (профиля), заданной чертежом. Она может оцениваться для цилиндрических поверхностей такими показателями, как некруглость, овальность, огранка, бочкообразность, конусообразпость и другими; для плоских поверхностей — неплоскостностью и непрямолинейностью. Отклонением расположения поверхностей детали называется отклонение от номинального расположения рассматриваемой поверхности, ее оси или плоскости симметрии относительно баз или отклонение от номинального взаимного расположения поверхностей. К основным видам отклонений расположения поверхностей относятся непараллельность и перекос осей, торцовое и радиальное биения и отклонение от соосности. Точность геометрической формы и расположения поверхностей характеризуется предельными отклонениями, назначаемыми при наличии особых требований, предъявляемых условиями работы, изготовлением или измерениями деталей. Во всех остальных случаях отклонения формы и расположения поверхностей должны находиться в пределах поля допуска соответствующего размера. Шероховатость поверхности — это совокупность неровностей, образующих микрорельеф поверхности детали. Она возникает главным образом вследствие пластической деформации поверхностного слоя заготовки при ее обработке из-за неровностей режущих кромок инструмента, трения, отрывания частиц материала от поверхности заготовки, вибрации заготовки и инструмента и т.п. Шероховатость поверхности влияет на эксплуатационные свойства деталей и узлов машин — износостойкость трущихся поверхностей, усталостную прочность, коррозионную устойчивость, сохранение натяга при неподвижных посадках и т. п. Требования к шероховатости поверхности устанавливают, исходя из функционального назначения поверхностей деталей и их конструктивных особенностей. Действующая система оценки шероховатости включает комплекс параметров профиля, способствует установлению обоснованных требований для поверхностей различного эксплуатационного назначения. При определении числовых значений шероховатости поверхности отсчет производится от единой базы, за которую принимается средняя линия профиля. Измерения ведутся в пределах базовой длины, т.е. длины участка поверхности, выбранного для измерения шероховатости без учета других видов неровностей (например, волнистости), имеющих больший шаг. Числовые значения базовой длины выбираются из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25 мм. Количественно шероховатость поверхности оценивается средним арифметическим отклонением профиля Ra, высотой неровностей профиля Rz по 10 точкам, наибольшей высотой неровностей профиля Rmax, средним шагом неровностей, относительной опорной длиной профиля tp и другими параметрами. Числовые значения параметров шероховатости, типы направлений неровностей поверхностей (параллельное, перпендикулярное, кругообразное и др.) установлены стандартом (ГОСТ 2789—73). Выбор параметров шероховатости поверхности зависит от конструкции деталей и функционального назначения их поверхностей. Например, для трущихся поверхностей ответственных деталей устанавливаются Допустимые значения Ra (или Rz), Rmax,tp. Требования 32 к шероховатости поверхности указываются числовым значением (или диапазоном значений) одного или нескольких параметров и базовой длиной. Для неответственных поверхностей шероховатость определяется требованиями технической эстетики, коррозионной стойкости и технологией изготовления. Так же, как и для точности обработки, существуют достижимая и экономическая шероховатости поверхности для каждого метода обработки. После приработки детали шероховатость поверхности изменяется по размеру, форме и направлению неровностей. Эти параметры шероховатости (эксплуатационной) обеспечивают минимальный износ и сохраняются в процессе длительной эксплуатации машины. Чем ближе начальные параметры шероховатости (технологической) к тем, какие образуются после периода приработки, тем меньше первоначальный износ деталей. Волнистость поверхности занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности. Она проявляется в виде периодически повторяющихся возвышений с шагом, превышающим длину участка измерения шероховатости. Волнистость характеризуется высотой Wz и средним шагом Sw. Основное влияние на эксплуатационные качества поверхности оказывает высота волн. В результате механической обработки на обработанной поверхности чаще всего образуется волнистость с высотой Wz в пределах 0,25—4 мкм и с шагом Sw до 10 мм. Обычно волнистость не указывается на рабочих чертежах и учитывается допуском на размер. Физико-механические свойства поверхностного слоя характеризуются микроструктурой поверхности, значением и знаком остаточных напряжений. Свойства поверхностного слоя отличаются от свойств основного металла потому, что при резании поверхностный слой подвергается пластическим и упругим деформациям и воздействию высоких температур. От физико-механических свойств поверхностного слоя зависят износостойкость, усталостная прочность и антикоррозионная стойкость детали. 5.2. Влияние технологических факторов на шероховатость поверхности Шероховатость поверхности зависит от метода и режима обработки, геометрии и качества режущего инструмента, свойств обрабатываемого металла и смазочно- охлаждающих жидкостей, способа закрепления заготовки, вибраций, возникающих при обработке. Наиболее существенное влияние на шероховатость оказывают подача и скорость резания. На резце может образовываться нарост, срывающийся и вновь образующийся и увеличивающий шероховатость. При обработке заготовок из мягкой малоуглеродистой стали получается более шероховатая поверхность, чем на деталях из твердой стали с большим содержанием углерода. Повышение содержания серы (автоматные стали) способствует получению менее шероховатой поверхности. Стали, имеющие мелкозернистую структуру, обрабатываются лучше, чем крупнозернистые. Увеличение зазоров в подшипниках шпинделя станка, неуравновешенность вращающихся деталей привода и станка увеличивают шероховатость. Применение в качестве смазывающей охлаждающей жидкости масла, в особенности осерненного (сульфофрезол), значительно снижает шероховатость. Пониженная шероховатость образуется при точении стали на малых скоростях (5—10м/мин) с резцами из быстрорежущей стали и с применением смазочно- охлаждающей жидкости, а также при больших скоростях резания (свыше 70 м/мин) при обработке сталей резцами, оснащенными пластинками твердого сплава. Точение на средних скоростях резания (20— 50 м/мин) создает повышенную шероховатость главным образом в связи с образованием нароста на передней поверхности резца. С увеличением подачи шероховатость возрастает. Глубина резания существенного влияния на шероховатость не оказывает. При обработке заготовок недостаточной жесткости и на изношенных станках шероховатость повышается в связи с вибрациями, |