Что понимают под точностью механической обработки
Электронное учебное пособие по курсу Техническая механика»
Тема 2. Точность механической обработки детали
Точность изготовления машин
Стандартами (ГОСТ 2.308, ГОСТ 24642, ГОСТ 24643) установлены следующие показатели точности:
точность размеров – точность расстояний между различными элементами деталей и сборочных единиц;
отклонения формы – отклонение формы реальной поверхности или реального профиля от формы номинальной поверхности или профиля;
отклонения взаимного расположения элементов деталей – отклонение реального взаимного расположения элементов детали от заданного;
Рис. 1. Виды сопрягаемых поверхностей
Под размером элементов, образующих соединения, понимается: числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерения (в машиностроении обычно в миллиметрах). Разность размеров отверстия и вала до сборки определяет характер соединения деталей, или посадку, то есть большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей. Разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала, называется зазором (2. а )
Зазор характеризует свободу относительного перемещения деталей соединения. Разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия, называется натягом (2. б\
Рис 2. Зазор и натяг в соединении
Точность и погрешность изготовления деталей машин
При проектировании деталей машин их геометрические параметры задаются размерами элементов, а также формой и взаимным расположением их поверхностей. При изготовлении возникают отступления геометрических параметров реальных деталей от идеальных (запроектированных) значений. Эти отступления называются погрешностями. Степень приближения действительных параметров к идеальным называется точностью. Понятия о точности и погрешности взаимосвязаны. Точность характеризуется действительной погрешностью или пределами, ограничивающими значение погрешности. Чем уже эти пределы, тем меньше погрешности, тем выше точность. Точность деталей по геометрическим параметрам есть совокупное понятие, подразделяющееся по следующим признакам:
Получить при изготовлении абсолютно точное идеальное значение параметра нельзя. Поэтому на все параметры детали должны быть назначены пределы, ограничивающие их погрешности, то есть наибольшее и наименьшее допустимые значения параметра. Эти пределы в процессе изготовления и контроля деталей являются критериями их годности.
Действительный и предельные размеры.
Рис.3. Предельные размеры и допуск
Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском размера:
Допуск является мерой точности размера. Чем меньше допуск, тем выше точность детали.
Номинальный размер. Отклонение. Поле допуска
При выполнении чертежей и измерениях размер, как правило, удобнее выражать не в абсолютной форме – полным числовым значением, а с помощью отклонения его от номинального размера.
Номинальным размером (Dн, d н ) называется размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяются предельные размеры. Номинальный размер указывают в чертежах деталей. Он выбирается не произвольно, а исходя из функционального назначения детали путем расчета (на прочность, жесткость и т. п.) и на основе других конструктивных и технологических соображений. При этом расчетное значение номинального размера должно округляться до ближайшего большего нормального линейного размера по стандарту.
Отклонением размера называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером. Отклонения могут быть и положительными и отрицательными. Если размер равен номинальному размеру, то его отклонение равно нулю.
Действительным отклонением называется алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами:
Предельным отклонением называется алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения.
Верхнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами (рис. 4):
Нижнее отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами:
При необходимости, пользуясь этими формулами по номинальному размеру и отклонению можно подсчитать соответствующий предельный размер:
В эти формулы отклонения должны подставляться со своими знаками. Допуск размера может быть определен как разность предельных размеров.
Посадки. Предельные зазоры и натяги
Посадкой с зазором называется посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении. В посадке с зазором поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис. 5).
Посадкой с натягом называется посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении. В такой посадке поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала (рис. 6).
Переходной посадкой называется посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. В такой посадке поля допусков отверстия и вала полностью или частично перекрывают друг друга (рис. 7). Переходные посадки характеризуются наибольшими значениями натяга и зазора:
Единая система допусков и посадок (ЕСДП)
Рисунок 8 – Расположение основных отклонений валов и отверстий
Образование и обозначение полей допусков.
Поле допуска в ЕСДП образуется сочетанием основного отклонения (характеристика расположения) и квалитета (характеристика допуска). Соответственно условное обозначение поля допуска состоит из буквы основного отклонения и числа – номера квалитета, например:
Рисунок 9 – Расположение основных отклонений в ЕСДП
Рисунок 10 – Указание допусков и предельных отклонений на чертежах а ) вал; б ) отверстие; в ) сборочный чертеж (соединение); г ) на поле чертежа
Допуски формы и расположения поверхностей
Отклонения (погрешности) формы и расположения поверхностей возникают в процессе обработки деталей на станках. В подвижных соединениях эти отклонения приводят к увеличению износа, к нарушению плавности хода, снижению точности механизмов. В неподвижных и плотных подвижных соединениях отклонения формы и расположения поверхностей вызывают неравномерность натягов или зазоров, вследствие чего снижаются прочность соединения, герметичность и точность центрирования. В соответствии со стандартами допуски формы и расположения поверхностей делятся на три группы:
Отклонением формы называется отклонение формы реальной поверхности (ограничивающей тело и отделяющей его от окружающей среды) от формы номинальной поверхности (рис. 11).
Рисунок 11 – Отклонение формы поверхности
Рисунок 12 – Схемы взаимного расположения прилегающих и реальных поверхностей.
На чертежах указания допусков формы и расположения поверхностей указываются либо непосредственно на изображении детали (рис. 13), либо в виде записи на поле чертежа в технических требованиях по типу
Рисунок 13 – Примеры обозначения отклонений формы и расположения поверхностей на чертежах
Базовая длина L – это длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.
Базовая линия – это линия, определенным образом проведенная относительно профиля поверхности и служащая для оценки геометрических параметров поверхности.
Линия эквидистантная средней линии и проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины, называется линией впадин профиля.
Согласно ГОСТ 2789 установлено шесть параметров шероховатости поверхности (рис. 14, а ).
Рисунок 14 – Параметры шероховатости поверхности
Волнистость представляет собой совокупность периодически повторяющихся возвышений и впадин с шагом значительно большим, чем шаг неровностей образующих шероховатость поверхности.
Вопросы и задания для самоконтроля
Курс лекций по дисциплине МДК.01.01«Технологические процессы изготовления деталей машин» Лекция 125. «Контроль точности механической обработки»
продолжение Курс лекций по дисциплине МДК.01.01«Технологические процессы визготовления деталей машин»
Просмотр содержимого документа
«Курс лекций по дисциплине МДК.01.01«Технологические процессы изготовления деталей машин» Лекция 125. «Контроль точности механической обработки»»
Курс лекций по дисциплине
МДК.01.01«Технологические процессы изготовления деталей машин»
Лекция 125. «Контроль точности механической обработки»
Точность в машиностроении, методы достижения точности
Точностью изделия в машиностроении называют степень соответствия заранее установленному образцу. Под точностью детали понимается степень соответствия реальной детали, полученной механической обработкой заготовки, по отношению к детали, заданной чертежом и техническими условиями на изготовление, т.е. соответствие формы, размеров, взаимного расположения обработанных поверхностей, шероховатости поверхности обработанной детали требованиям чертежа.
Следовательно, точность понятие комплексное, включающее всестороннюю оценку соответствия реальной детали по отношению к заданной.
При работе на металлорежущих станках применяют следующие методы достижения заданной точности:
обработка по разметке или с использованием пробных проходов путем последовательного приближения к заданной форме и размерам; после каждого прохода инструмента производится контроль полученных размеров, после чего решают какой припуск необходимо снять; точность в этом случае зависит от квалификации рабочего, например токаря или фрезеровщика;
обработка методом автоматического получения размеров, когда инструмент предварительно настраивается на нужный размер, а затем обрабатывает заготовки в неизменном положении; в этом случае точность зависит от квалификации наладчика и способа настройки;
автоматическая обработка на копировальных станках и станках с программным управлением, в которых точность зависит от точности действия системы управления.
Но какой бы станок или способ обработки не применялся, несколько деталей, даже обработанных на одном и том же станке одним и тем же инструментом, будут немного отличаться друг от друга. Это объясняется появлением неизбежных погрешностей обработки, которые служат мерой точности обработанной детали.
Таким образом, к причинам, вызывающим появление погрешностей при обработке резанием, будь-то токарная обработка, сверление или фрезерование, можно отнести следующие:
неточности самого металлорежущего станка, вызванное погрешностями изготовления его деталей и неточностями сборки;
погрешности установки заготовки;
неточности изготовления, установки, настройки и износ режущего инструмента;
упругие деформации технологической системы;
тепловые деформации технологической системы;
остаточные деформации в заготовке;
изношенность направляющих, ходовых винтов и в целом самого станка и др.
При эксплуатации инструмента по мере его изнашивания наступает такой момент, когда дальнейшее резание инструментом должно быть прекращено, а инструмент отправлен на переточку. Момент затупления инструмента устанавливается в соответствие критериями износа, под которым понимается сумма признаков или один решающий признак.
Применяется два критерия: первый — критерий оптимального износа и второй- критерий технологического износа. В обоих критериях за основу принимается линейный износ задней поверхности, так как она изнашивается всегда при обработке любых материалов и при всех режимах резания, и измерение ширины площадки износа гораздо проще, чем глубины лунки износа.
Качество поверхности, обработанной режущими инструментами, определяется шероховатостью и физическими свойствами поверхностного слоя. Обработкой резанием не может быть получена идеально ровная поверхность. Режущие кромки инструментов оставляют неровности в виде впадин и выступов различной формы и размеров.
Поверхностный слой после обработки резанием существенно отличается от основной массы металла, так как под действием инструмента его твердость и кристаллическое строение изменяются. Толщина дефектного поверхностного слоя зависит от материала заготовки, вида и режима обработки и др. От качества поверхности зависят следующие эксплуатационные характеристики деталей: износостойкость поверхностей трущихся пар, характер посадок подвижных и неподвижных соединений, усталостная или циклическая прочность при переменной нагрузке, противокоррозионная стойкость поверхности и др.
Таким образом, даже этот краткий материал по обработке металлов резанием ясно показывает, что на качество обработанной поверхности влияет много факторов: материал обрабатываемой заготовки, вид обработки, жесткость системы станок — приспособление — инструмент деталь, характер, форма, материал и степень остроты или износа режущих инструментов, режим обработки, вид смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), а также квалификация рабочего человека, стоящего у станка, его отношение к делу.
Оптимизация всех факторов, влияющих на качество обработки, обеспечит стабильность получения желаемого результата: качества изделия в конечном итоге, что принесет любому предприятию прибыль и вознаграждение за свой труд, а потребителю экономию за счет снижения эксплуатационных издержек при техобслуживании и ремонте машин.
Контроль качества продукции
Основные виды и причины брака в механических цехах. На машиностроительных заводах цеха механической обработки выполняют наиболее точные операции, в результате которых детали машин получают заданные размеры, форму и параметры шероховатости. В общей трудоемкости изготовления продукции машиностроительных заводов трудоемкость механической обработки достигает 70%.
Технологические процессы в механических цехах характеризуются непрерывным повышением степени их механизации и производительности труда, а также улучшением качества выпускаемой продукции. Перед работниками технического контроля в механических цехах стоят большие и ответственные задачи по выявлению, предупреждению и устранению брака.
Брак в механических цехах машиностроительных заводов можно классифицировать в зависимости от его причин следующим образом.
Брак по ‘линейным размерам и отклонениям от правильной геометрической формы определяется неточностью оборудования, износом или неточностью приспособлений и измерительных средств, ошибками рабочего из-за невнимательности или недостаточной квалификации и слабого инструктажа со стороны администрации цеха. Статистические данные учета показывают следующее примерное распределение брака в процентах к общему количеству брака этого вида: из-за невнимательности рабочего 70—80%, из-за неточности приспособлений и инструмента 7—10%, из-за неточности оборудования 6—10%, из-за недостаточного инструктажа рабочих со стороны мастеров и бригадиров 6—10%. Брак по линейным размерам и отклонениям от правильной геометрической формы составляет до 75 % общего количества брака в механических цехах.
Брак по параметрам шероховатости поверхности составляет около 15—20 % общего количества брака. Причины этого вида брака — несоблюдение режимов резания, износ оборудования и приспособлений, некачественный режущий инструмент, несоответствие твердости материала значениям, указанным на чертеже.
Брак по вине поставщиков, обнаруживаемый в механических цехах — пороки литых заготовок в виде раковин, рыхлот, засоров, пористости и пороки кованых, штампованных, тянутых и катаных заготовок в виде волосовин, трещин. Заготовки иногда имеют также отклонения геометрии, вызывающие утонение стенок, ребер и смещение бобышек, что приводит к браку при механической обработке. Брак по вине поставщиков составляет около 5—10% общего количества брака.
Методы контроля в механических цехах. Контроль изделий в механических цехах современных машиностроительных заводов в основном заключается в оценке правильности геометрических размеров и форм, но не ограничивается только этим. Контролю подвергают следующие характеристики деталей и узлов: размеры и геометрическую форму изделия; твердость материала и другие его механические свойства; параметры шероховатости поверхности; качество материала (отсутствие в материале трещин, волосовин, рыхлот, пористости, раковин, засоров и т. д.); массу; сбалансированность изделия (статическую и динамическую); частоту собственных колебаний; гид-ро- и пневмопроницаемость. Ниже кратко описаны методы и средства контроля геометрических размеров, применяемые в механических цехах.
Первой операцией контроля во всех случаях является внешний (визуальный) осмотр, при котором выявляют:
— законченность всех операций обработки в соответствии с технологическим процессом;
— механические повреждения детали (забоины, царапины, трещины и т. п.);
— параметры шероховатости обработанных поверхностей; при этом особенно тщательно осматривают сопрягаемые поверхности; места уплотнений, скругления, резьбы и др.; для сильно нагруженных деталей риски, царапины на поверхности, особенно в местах закругленных переходов, не допускаются;
— трещины термического происхождения, являющиеся следствием нарушения режимов в термических цехах и во время отделочных (шлифовальных) операций;
— пороки металла (раковины, пористость, засоры, рыхлоты, волосовины и т. п.), видимые невооруженным глазом или через лупу; пределы допустимости подобных дефектов должны быть установлены специальными техническими условиями, инструкциями: 146
— качество декоративных и антикоррозионных покрытий; наличие контрольного клейма предыдущих контрольных операций и номеров деталей.
Измерительные средства, предназначенные для измерения линейных и угловых размеров, классифицируют следующим образом:
— меры с постоянным значением, к которым относятся плоскопараллельные концевые меры длины и угловые меры;
— меры с переменным значением — раздельные штриховые меры длины (рулетки, метры, масштабные линейки) или раздельные угловые меры (лимбы, транспортиры);
— калибры — измерительные инструменты, предназначенные для контроля размеров, формы и взаимного расположения частей изделий;
— универсальные измерительные средства — шкальные инструменты и приборы для определения размера изделия;
— специальные средства контроля (контрольные приспособления и приборы), предназначенные для измерения одного или нескольких параметров определенных изделий; контрольные приспособления оснащают показывающими элементами — индикаторами, электроконтактными или индуктивными датчиками, пневматическими измерительными приборами, микровинтами и т. п.;
— в зависимости от числа измеряемых параметров контрольные приспособления разделяют на одно- и многомерные, а по степени механизации — на неавтоматические, полуавтоматические и автоматические;
— существуют специальные контрольные приспособления для контроля размеров и геометрической формы валов, цилиндрических отверстий с параллельными осями, деталей типа корпусов, изделий сложных форм (более подробно конструкции этих приспособлений описаны в специальной литературе).
Вопросы для самопроверки
Точностью изделия в машиностроении называют …
Понятие точности механической обработки
Точностью обработки детали называют степень соответствия размеров и геометрической формы изготовленной детали чертежу и техническим условиям. Точность детали складывается из: точности геометрической формы, точности размеров, точности взаимного расположения поверхностей детали относительно друг друга, чистоты поверхности.
Для достижения заданной точности необходимо знать причины возникновения погрешностей и их влияние на точность обработки.
Степень точности определяется следующими факторами:
— точность станка и инструмента;
— точность изготовления, установки заготовки, износ режущего инструмента;
— точность изготовления приспособлений;
— упругие деформации системы приспособление, инструмент, станок, деталь (СПИД).
Экономическая точность обработки
Под экономической точностью обработки понимают такую точность, которая при минимальной себестоимости обработки достигается в нормальных производственных условиях.
Под достижимой точностью понимают такую, которую можно достичь в особых наиболее благоприятных условиях высококвалифицированными рабочими.
Припуски на изготовление деталей
— общий припуск – технологический припуск для выполнения всех операций техпроцесса;
Заготовки
Отливка, прокат, поковка, штамповка.
Основы базирования
Существуют 3 вида установки детали при обработке:
— установка с выверкой непосредственно на станке;
— установка детали на станке по разметке (используется при недостаточно точной заготовке);
— установка детали в приспособлении (наиболее совершенный способ – обеспечивает ориентировку детали при обработке с достаточной точностью при минимальных затратах времени).
Дата добавления: 2017-03-12 ; просмотров: 3771 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Точность обработки
Качество обработки деталей машин определяется двумя критериями: точностью обработки и шероховатостью обработанных поверхностей.
Под точностью обработки понимают степень соответствия изготовленной детали заданным размерам и форме. В большинстве случаев форма деталей определяется комбинацией известных геометрических тел: цилиндрических, конических, плоскостей и т. д. Можно установить следующие основные критерии соответствия детали заданным требованиям:
Отклонения формы и расположения поверхностей
Отклонение формы реальной поверхности от номинальной, т. е. заданной чертежом, оценивается наибольшим расстоянием D между точками реальной поверхности и номинальной, измеренным по нормали к последней. Отклонения формы и расположения поверхностей регламентируются ГОСТом. Наиболее часто встречающиеся из них:
Отклонения от плоскостности:
Отклонения от круглости:
Рисунок 1. Определение величины отклонения формы
Рисунок 2. Отклонения профиля продольного сечения
Рисунок 3. Отклонения расположения
Отклонения расположения характеризуется отклонением реального расположения поверхностей (осей) от их номинального расположения:
Факторы, определяющие точность обработки
В состав погрешности обработки входят:
Погрешность настройки складывается из:
Рисунок 4. 
Точность настройки станка и режущего инструмента
При смещении резца на размер а вверх-вниз относительно оси станка (рис. 4) диаметр D заготовки увеличивается.
Биение вращающихся центров станка приводит к биению обрабатываемых поверхностей заготовки относительно оси центральных отверстий. При перестановке обработанной заготовки на другой станок с другим биением центров может возникнуть отклонение от соосности у заготовок, обрабатываемых в разных условиях.
Жёсткость технологической системы
Жёсткостью технологической системы называют отношение радиальной силы резания Py, направленной перпендикулярно обрабатываемой поверхности, к смещению y режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки в том же направлении:
Под влиянием силы резания возникает упругая деформация элементов технологической системы СПИД (изгиб и сжатие резца, изгиб заготовки и т.п.). Если бы под действием сил резания заготовка и инструмент не деформировались, то обработанная поверхность имела бы форму цилиндра диаметром d (рис.5).
Деформации режущего инструмента, зависящие от величины его вылета из резцедержателя, особенно сказываются при растачивании глубоких отверстий (рис. 8).
Влияние на точность обработки температуры и других факторов
В процессе резания звенья технологической системы нагреваются, что приводит к возникновению температурных погрешностей. Так, вследствие нагрева инструмента удлиняется его режущая часть, что приводит к возникновению погрешности формы и размеров при обработке длинных поверхностей.
Температура нагрева обрабатываемой заготовки зависит от количества теплоты, поступающей в заготовку, которая в свою очередь зависит от массы заготовки, теплоёмкости её материала, режима резания. Чем больше масса заготовки, тем меньше она подвержена температурным деформациям.
При работе станка выделяется теплота из-за трения в узлах и подшипниках, вследствие чего нагреваются детали станка и его механизмы. У токарно-винторезного станка главным образом нагревается передняя бабка. Задняя бабка, суппорт и станина нагреваются незначительно. Ввиду больших масс частей станка происходят медленные температурные деформации, которые незначительно влияют на точность обработки.
Большое влияние на точность обработки оказывает размерный износ режущего инструмента в направлении нормали к обрабатываемой поверхности. Величина износа зависит от пути, пройденного резцом за период его стойкости, т.е. пути резания:
[м], где 
скорость резания, м/мин.
Характеристикой интенсивности размерного износа является относительный износ (мкм), т.е. размерный износ приходящийся на 1000 м пути резания:
Рисунок 9. 
Рисунок 10.
Тогда размерный износ может быть определён по формуле:
