Главная » Литература » Машиностроение » Косилова - Справочник технолога-машиностроителя. Том 1 (1986)
Косилова - Справочник технолога-машиностроителя. Том 1 (1986)
В 1-м томе приведены сведения по точности обработки и качеству поверхностей деталей машин, припуски на механическую обработку, рекомендации по проектированию различных технологических процессов изготовления деталей. Четвертое издание (3-е изд.
Для инженерно-технических работников всех отраслей машиностроения.
Глава 1. ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ
Качество изготовления продукции определяется совокупностью свойств процесса ее изготовления, соответствием этого процесса и его результатов установленным требованиям. Основными производственными факторами являются качество оборудования и инструмента, физико-химические, механические и другие свойства исходных материалов и заготовок, совершенство разработанного технологического процесса и качество выполнения обработки и контроля.
В машиностроении показатели качества изделий весьма тесно связаны с точностью обработки деталей машин. Полученные при обработке размер, форма и расположение элементарных поверхностей определяют фактические зазоры и натяги в соединениях деталей машин, а следовательно, технические параметры продукции, влияющие на ее качество (например, мощность двигателей, точность станков), надежность и экономические показатели производства и эксплуатации.
Под погрешностью обработки понимают отклонение полученного при обработке значения геометрического или другого параметра от заданного. При несимметричном расположении поля допуска относительно номинального значения вместо номинального значения параметра принимают его среднее значение. Отношение абсолютной погрешности к заданному значению параметра называют относительной погрешностью:
Количественно точность характеризуется обратной величиной модуля относительной погрешности.
Конструктивные допуски и технические требования на изготовление деталей назначают с учетом условий работы деталей в машине. Эти требования обеспечиваются финишными переходами обработки. Однако важно обязательное соблюдение технологического регламента изготовления детали и на всех предшествующих переходах обработки, так как результаты финишных переходов обработки существенно зависят от качества выполнения предшествующих переходов обработки. Допуски размеров регламентируются ГОСТ 25346-82 (СТ СЭВ 145-75), допуски формы и расположения — ГОСТ 24643 — 81 (СТ СЭВ 636-77).
В табл. 1 — 3 приведены допуски формы цилиндрических и плоских поверхностей и значения параметра шероховатости в зависимости от квалитетов допусков размеров и уровней относительной геометрической точности. При отсутствии указаний о допускаемых отклонениях формы и расположения поверхностей эти отклонения ограничиваются полем допуска на размер. Однако на всех переходах механической обработки отклонения формы и расположения поверхностей рекомендуется ограничивать некоторой частью допуска размера, с тем чтобы исключить возможность появления брака по размеру.
ТАБЛИЦЫ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ
Особенности выполнения отдельных операций не позволяют дать заключение о точности обработки по аналогии с другими операциями, так как между ними не бывает всестороннего сходства. В частности, отличаются размеры и форма обрабатываемых заготовок, состояние станков, режимы обработки и другие технологические факторы. Хотя таблицы дают лишь общее представление о возможной точности обработки, они необходимы как справочные данные при проектировании технологических процессов.
Приводимые таблицы содержат ориентировочные данные по точности для различных методов обработки, полученные систематизацией непосредственных наблюдений в производственных условиях.
В табл. 4 и 5 приведены данные о точности и качестве поверхностей при обработке наружных цилиндрических поверхностей и отверстий, а в табл. 6 — данные о точности расположения осей отверстий при растачивании.
Каждому методу обработки соответствует определенный диапазон квалитетов точности размеров, степеней точности формы, параметров шероховатости поверхности и глубины дефектного слоя. Для черновых переходов обработки это в первую очередь связано с точностью исходной заготовки, для чистовых — с точностью выполнения предшествующих переходов обработки и с условиями осуществления данного перехода. Точность на каждом последующем переходе обработки данной элементарной поверхности обычно повышается на черновых переходах на один — три квалитета или одну — три ступени точности, на чистовых — на один — два квалитета точности размера или одну — две степени точности формы обрабатываемой поверхности.
Для деталей из чугуна, цветных сплавов размеры обрабатываемых поверхностей выдерживают на один квалитет, а отклонения формы — на одну степень точности выше, чем для деталей из стали, обрабатываемых в аналогичных условиях.
Обработка отверстий осевым режущим инструментом часто выполняется на многошпиндельных станках, на которых условия обеспечения точности отличаются от условий одно- инструментной последовательной обработки на универсальных сверлильных станках.
На точность отверстий при зенкеровании влияет, выполняется ли оно после сверления или для отверстий, полученных в отливках или поковках.
В табл. 7 — 9 приведены допуски расположения осей отверстий, обеспечиваемые на агрегатных многошпиндельных станках. Повышению точности при зенкеровании и развертывании способствует: работа с минимальным вылетом конца инструмента за торец втулки; увеличение длины направляющей втулки; уменьшение зазора в сопряжении втулка — инструмент (при развертывании — до 5 — 12 мкм для отверстий диаметром до
В табл. 10 приведены диаметры сверл для отверстий под нарезание резьбы.
РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ
Методы получения размеров. Заданные размеры могут быть выдержаны при наладке технологической системы: индивидуальной, при которой каждую деталь обрабатывают после новой наладки (к ней относят наладку путем пробных рабочих ходов и измерений); партионной, называемой также способом автоматического получения размеров, при котором заданную партию деталей обрабатывают после одной наладки; к ней относят обработку осевым инструментом (сверлами, зенкерами, развертками, протяжками), обработку деталей на предварительно налаженных токарных, фрезерных и других станках. К этому же способу относят обработку на автоматическом оборудовании (станки с ЧПУ, станочные гибкие производственные системы и т. п.) с применением систем автоматического управления и контроля. В этом случае можно уменьшить не только допуск размера (отклонения размера не, превышают 2 — 40 мкм), но и допуск формы и расположения обрабатываемых поверхностей (отклонения не превышают 5-20 мкм).
Различают два способа получения размеров заготовки: индивидуальный, когда точность заготовок зависит от произвольного сочетания условий изготовления каждой отдельной заготовки (например, для отливок — от плотности и точности форм, для поковок, выполненных ковкой, — от условий ковки, от профессиональных навыков и качества работы оператора); автоматический, когда точность заготовок определяется погрешностями регулирования, наладки соответствующего оборудования, точностью изготовления инструмента, влиянием нарастающего износа инструмента (литье под давлением, получение заготовок штамповкой в штампах).
Способы получения размеров заготовок и деталей при механической обработке тесно связаны между собой. Заготовки, полученные индивидуальным способом, обычно устанавливают на станках с помощью выверки. Положение инструмента также обеспечивают индивидуальным способом. Обработка на автоматическом оборудовании (автоматических линиях, автоматах, станках с ЧПУ, в том числе встроенных в гибкие производственные модули и системы) проводится способом партионной наладки технологической системы. В этом случае необходимо иметь более точные заготовки вне зависимости от программы выпуска изделий.
Эти особенности получения размеров учитывают при" определении элементарных погрешностей установки заготовок для обработки, наладки технологических систем и т. п., а также при определении суммарной погрешности обработки.
Модель. Для изучения и выявления закономерностей процессов обработки деталей часто прибегают к их исследованию с помощью моделей, отражающих основные свойства объектов моделирования. Изучение свойств объекта моделирования с помощью анализа аналогичных свойств его модели представляет собой процесс моделирования. Различают физические и математические методы моделирования. Физическое моделирование предназначено для исследования натурных моделей подобия, воспроизводящих объект моделирования в меньшем масштабе. Математическое моделирование основано на том, что реальные процессы в объекте моделирования описывают определенными математическими соотношениями, устанавливающими связь между входными и выходными воздействиями.
Математическое моделирование, сохраняя основные черты протекающих явлений, основано на упрощении и схематизации. Математические модели являются моделями неполной аналогии.
Для успешного использования модели необходимо, чтобы она количественно и качественно верно описывала свойства объекта моделирования, т. е. она должна быть
адекватна.
В зависимости от метода получения математических соотношений различают модели:
статистические, основанные на описании физических и химических явлений, и смешанные.
Модели смешанного типа для решения технологических задач строят на основании описания физических процессов в объекте моделирования, однако ряд коэффициентов определяют экспериментально. Расчет погрешности обработки детали по данному параметру (размеру, отклонениям формы, расположения и т. п.) состоит из трех этапов. На первом этапе проводят схематизацию реальной операции. Далее выполняют теоретический анализ операции, в результате которого устанавливают зависимости для
расчета элементарных и суммарной погрешностей. На третьем этапе экспериментально проверяют полученные соотношения.
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Анализ точности с полным учетом всех факторов невозможен, поэтому при схематизации операции (выборе расчетной схемы модели) обосновывают возможность учета факторов, которые наиболее заметно влияют на рассматриваемый параметр точности обработки.
Так, при расчете погрешности базирования обычно пренебрегают отклонениями формы поверхности заготовок, служащей базой. Такая схематизация часто оправдана, но не для всех операций. Например, при обработке валов, устанавливаемых в люнете, погрешности формы поверхности, используемой в качестве базы, копируются на обработанном профиле детали, поэтому расчетная схема здесь должна быть иной.
При оценке отклонений размера цилиндрической поверхности, возникающей из-за упругих деформаций технологической системы, ограничиваются анализом влияния постоянной (в пределах одного оборота) составляющей силы резания; для объяснения механизма возникновения отклонений формы и расположения обработанного профиля и их оценки необходим анализ системы в динамике. Таким образом, вид рассматриваемого параметра точности может решительным образом сказаться на модели процесса.
При анализе точности обработки технологическую систему обычно рассматривают как линейную динамическую систему. Это позволяет получить явные решения в замкнутой форме. Термин «динамическая система» указывает на то, что процессы в этой системе протекают во времени. Динамическая система может быть нелинейной, но поскольку исследуется точность обработки, при которой смещения невелики, то систему можно рассматривать как линейную.
...