Четверг, 25.04.2024, 13:51 Приветствую Вас Гость | RSS
			Главная | Регистрация | Вход
			ТО и ремонт автомобилей Узнай всё про автомобиль

МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Что такое точность обработки деталей

Показатели точности

Допуски показателей точности

Причины возникновения погрешностей при механической обработке

Точностью обработки детали называют степень ее приближения к геометрически правильному прототипу.

 Очевидно, что абсолютно точно изготовить деталь практически невозможно, поэтому за меру точности принимают допустимые отклонения размеров; взаимного расположения поверхностей и формы от идеальных.

Показатели точности соответствия реальной детали своему идеальному прототипу, номиналу:

1) точность размеров деталей, т.е. расстояний между двумя точками или линиями на поверхности, определяемая отклонением фактических размеров от номинальных;

2) точность взаимного расположения поверхностей, определяемая техническими требованиями;

3) точность формы поверхностей детали, характеризуемая следующими тремя видами отклонений:

         макрогеометрические отклонения, т.е. отклонения реальной формы в пределах габаритных размеров детали;

         волнистость, т.е. отклонения в пределах малых участков протяженностью 1...10 мм;

         микрогеометрические отклонения (микронеровности, или шероховатость), т.е. отклонения реальной поверхности в пределах очень малых участков с длиной менее 1 мм.

Каждый из показателей точности определяется допуском, и между этими допусками существует следующее соотношение:

δр > δр.п > δмакр > δш

где δр — допуск на размер; δр.п — допуск на расположение поверхностей;   δмакр— допуск на отклонения макрогеометрических параметров поверхности; δш — допуск на шероховатость.

Допуски на все показатели точности детали и машины обычно подразделяются на две части:

1) допуск на изготовление детали машины Smax

2) допуск на износ детали машины во время ее эксплуатации Sэкспл

 Величина допуска Sэкспл на износ, например, пары трения оценивается по формуле

Sэкспл = Спред - Smax = Спред - (δо + δв +  Smin)

 где  Спред  — предельный (максимально допустимый) зазор в данном стыке; Smin — минимально допустимый зазор; δо,δв — допуски на изготовление соответственно отверстия и вала.

Долговечность работы стыка деталей

Дст = Sэкспл / (Gо + Gв)

где Gо и Gв — скорости изнашивания соответственно детали с отверстием и вала.

Как следует из этих формул, основными направлениями повышения долговечности являются:

увеличение значения Sэкспл за счет уменьшенияδо и δв;

уменьшение Gо и Gв , например, за счет применения более износостойкого покрытия или упрочнения поверхностей.

Теперь рассмотрим причины возникновения погрешностей при механической обработке, влияющих на точностные параметры деталей.

1. Неточность геометрических параметров станка и износ его узлов (Δг).

Если исходное биение шпинделя токарного станка 5 мкм, а износ подшипников достиг 10 мкм, то из-за возможного перехода от жидкостного трения в подшипнике к сухому погрешность может возрасти до 15 мкм.

Следует учитывать, что передняя направляющая токарного станка изнашивается примерно в 5 раз больше, чем задняя.

Годовой износ передней направляющей при двухсменной работе составляет 0,04...0,05 мм в единичном и 0,1...0,12 мм — в массовом производстве.

2. Неточность изготовления инструмента (Δизг).

Наличие погрешности в изготовлении, например, резьбового или модульного инструмента, развертки или протяжки непосредственно отразится на точности деталей.

3. Износ инструмента (Δи).

Во всех случаях процесс изнашивания протекает в три этапа.

Первый характеризуется повышенным износом, второй — нормальным и третий — быстрым (ускоренным или катастрофическим) износом с последующим возможным разрушением инструмента.

Для определения величины износа Ux инструмента после обработки х деталей, непосредственно влияющего на погрешность при точении, используется уравнение, основанное на зависимости износа от пути резания:

 Ux = Uи + Uотн = Uи + (U2 / L2) ∙ lx

где — Uи износ на начальном этапе; Uотн и  U2 — относительный износ после обработки х деталей и по завершении второго этапа; lx — путь, пройденный инструментом за время обработки х деталей; L2 — путь, пройденный инструментом за время 2 этапа.

Пути уменьшения Δи:

периодическая подналадка станка;

принудительная смена инструмента и непрерывная правка шлифовальных кругов;

применение более износостойкого инструмента и т. п.  

4. Нежёсткость упругой системы ДИСП (деталь-инструмент-станок-приспособление) (Δупр).

Эта причина вызывает такие погрешности формы, как бочкообразность и конусность.

Жесткость J, Н/мм, системы ДИСП равна отношению силы резания Ру к величине деформации у в точке приложения этой силы:

J = Ру / у 

податливость W, мкм/Н, системы ДИСП — это величина, обратная J

W = 10³ /J

В свою очередь, погрешность, мкм, возникающая вследствие упругости системы ДИСП, равна

Δупр = 2 • 10^-3 у  = 2РуW.

Для примера приведем некоторые данные о жесткости, кН/мм, токарных станков с высотой центров 300 мм:

у передней бабки J= 150,

у задней бабки — 75,

у суппорта — 200.

У старых, изношенных станков значение J в 2 — 3 раза меньше, чем у новых.

Пути снижения погрешности Δупр : поджим детали задним центром, применение подвижных и неподвижных люнетов.

5. Погрешность настройки станка (Δн).

Эта погрешность возникает, например, при настройке на размер по лимбу ручки подачи и составляет 30...50% цены деления на лимбе, а также при смещении оси заднего центра относительно оси шпинделя в вертикальной или горизонтальной плоскости.

6. Температурный фактор (Δт).

Рассмотрим три причины возникновения погрешности вследствие температурной деформации отдельных составляющих при работе системы ДИСП.

Нагрев инструмента рассмотрим на примере когда вылет резца l = 50 мм, средняя температура нагрева этой части Δtср = 80°С (353 К), а коэффициент линейного рас- ширения материала резца α = 1,2 • 10^-5 К^-1.

После подстановки этих данных в формулу Δl = α • l • Δtср получим величину Δl = 0,05 мм и погрешность размера детали 0,1 мм

Нагрев детали происходит в зоне контакта с инструментом.

Поскольку 3...10% теплоты при резании переходят непосредственно в поверхностный слой детали, последний расширяется и удаляется в виде стружки, что приводит к соответствующему уменьшению диаметра после охлаждения детали.

На начальном участке обработки (Н), когда деталь не нагрелась, имеем наибольший диаметр, в средней части (С) повышение температуры и съем металла равномерные, а в конце резания (К) сток тепла через торец детали резко снижается, что приводит к расширению металла, поэтому диаметр этого участка детали оказывается наименьшим.

Неравномерный нагрев отдельных узлов станка связан с влиянием различных факторов, например постоянного теплового потока, возникающего в результате металлообработки, или внешнего источника теплоты (батарея, солнечные лучи и т.п.).

Пути снижения влияния этих факторов: интенсивное охлаждение зоны резания, инструмента и приспособления; своевременная смазка трущихся частей станка; достаточное удаление станка от внешних и внутренних тепловых источников.

7. Неравномерность распределения остаточных напряжений (Δо.н)

При неравномерном охлаждении нагретой детали в ней возникают внутренние остаточные напряжения первого рода, которые приводят к её деформации.

Далее, при последующей механической обработке, когда снимаются слои металла с остаточными напряжениями разного знака, деталь будет деформироваться вследствие перераспределения этих напряжений.

Для устранения данной погрешности необходима высококачественная термообработка или термообработка детали, закрепленной в стапеле.

8. Погрешность установа детали (εу).

Эта погрешность включает в себя три составляющие: погрешность базирования (ε) и закрепления (εз) детали, а также погрешность приспособления (εпр), связанную в основном с базированием.

 Теперь, учитывая все возможные причины, способные вызвать погрешность, составим общее выражение для расчетно-аналитической оценки погрешности при изготовлении деталей:

Δобщ =√ Δг² + Δизг² + Δи² + Δупр² + Δн² + Δт² + Δо.н² + εу²   

На практике расчетно-аналитический метод оценки точности обработки деталей используется в основном в серийном и массовом производстве. В авторемонтных организациях (АРО) применяется, как правило, опытно-статистический метод.