Материал: Лекции по ТПвМ

Лекция 11 Припуски на обработку

Припуском на обработку называется слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали. Размер припуска определяется разностью между размером заготовки и размером детали по рабочему чертежу; припуск задается на сторону.

Припуски подразделяют на общие, удаляемые в течение всего процесса обработки данной поверхности, и межоперационные, удаляемые при выполнении отдельных операций. Если общий припуск на обработку Z₀, размер заготовки а_з и размер готовой детали а_д, то для (рис.11.1):

наружных поверхностей ;

внутренних поверхностей . (11.1)

Рис. 11.1 – Припуск на обработку

Межоперационный припуск определяется разностью размеров, полученных на предыдущей и последующей операции.

Если обозначить припуск на данной операции Z_м, то общий припуск на обработку равен сумме межоперационных припусков по всем технологическим операциям

. (11.2)

Размер припуска зависит от ряда факторов. Это может быть толщина поврежденного поверхностного слоя, т.е. толщина корки для литых заготовок, обезуглероженный слой для проката, глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин, а также от неизбежных производственных и технологических погрешностей, которые являются совокупностью погрешностей заготовки и погрешностей, возникающих при выполнении отдельных операций. Для компенсации этих погрешностей необходимо предусматривать припуск, размер которого обеспечит соответствующее качество данной заготовки на последней операции обработки.

Производственные погрешности характеризуются отклонениями размеров, геометрическими нарушениями формы и отклонениями взаимосвязанных поверхностей, поверхностными микронеровностями, глубиной дефектного поверхностного слоя, погрешностями установки.

Исходя из сказанного, наименьший межоперационный припуск на обработку при наименьшем предельном размере заготовки для наружных поверхностей и при наибольшем предельном размере для внутренних поверхностей может быть определен из формулы

, (11.3)

где - средняя высота микронеровностей;

- глубина дефектного поверхностного слоя;

- геометрическая сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей;

- погрешность установки;

i-1 – индекс, характеризующий предшествующую операцию;

i – индекс данной операции.

Отсюда выходит, что в межоперационный припуск входят погрешности предшествующей операции и погрешности установки данной операции.

Влияние размера припуска на экономичность процесса обработки очень велико, т.к. чем ближе припуск, тем больше число ходов требуется для снятия соответствующего слоя металла, что приводит к повышению трудоемкости процесса, расхода электроэнергии, износу режущего инструмента и увеличению отходов металла.

Чтобы обеспечить постоянные межоперационные припуски на каждой из операций, размер обрабатываемой поверхности должен находиться в определенных пределах, характеризующих межоперационный допуск. Общий припуск на обработку складывается из суммы наименьших межоперационных припусков и межоперационных допусков без допуска на последнюю операцию (рис.11.2). Допуск на последнюю операцию должен соответствовать допуску на окончательную обработку данной поверхности.

Рис. 11.2 – Межоперационные припуски и допуски

Здесь В₁ – размер заготовки; В₂ и В₃ – наибольший и наименьший предельные размеры заготовки после первой операции; В₄ и В₅ – то же после второй операции; В₆ и В₇ – то же после третьей операции.

В итоге общий припуск по всем операциям при обработке данной заготовки будет равен

. (11.4)

Допуск на последнюю операцию δ₃ не учитываем.

Тема 8 методы обработки типовых поверхностей и деталей лекция 12

12.1 Обработка наружных поверхностей тел вращения

Поверхности тел вращения представляют собой наиболее распространенный вид обрабатываемых поверхностей заготовок, торцы которых подрезают или фрезеруют, а если по техпроцессу предусмотрена дальнейшая обработка в центрах, их центрируют. Центровые отверстия являются, как правило, установочными базами, и поэтому от точности исполнения их зависит и точность обработки остальных поверхностей заготовки. Для центрования применяют типовые наборы инструмента – спиральные сверла и конические заготовки. Обрабатывают на токарных, револьверных, сверлильных и двухсторонних центровальных станках. В качестве технологических баз на этой операции используют наружные поверхности заготовки, устанавливаемой в призмы.

Наибольший удельный вес при обработке наружных поверхностей вращения имеет обработка на станках токарно-револьверной группы, которые составляют 25-50% от общего станочного парка машиностроительного завода. Наружные поверхности тел вращения на токарных станках обтачиваются при продольном перемешивании суппорта с режущим инструментом (рис. 12.1а).

Фасонное обтачивание, т.е. обработку поверхностей сложной конфигурации (сферических, ступенчатых, конических и др.), осуществляют при одновременном перемещении режущего инструмента в продольном и поперечном направлениях (рис. 12.1б).

Фасонное обтачивание по копиру, контур которого соответствует контуру обрабатываемой заготовки, значительно упрощает обработку (рис. 12.1в).

а) б)

в) г)

Рис. 12.1 – Обработка наружных поверхностей

Нарезание резьбы: на современных токарных станках можно нарезать метрические, дюймовые и другие резьбы, а также многозаходные резьбы разных профилей (рис. 12.1г).

Токарная обработка состоит из черновых (обдирочных) и чистовых операций. В ряде случаев применяют также получистовую и отделочную (тонкую) обработку. При черновых операциях, связанных со снятием большей части припуска, получается грубая поверхность с шероховатостью R_z = 40 мкм. Получистовое точение позволяет улучшить шероховатость обрабатываемой поверхности до R_a = 6,3 мкм, при этом достигается более высокая точность обработки. При чистовых операциях заготовке придают окончательную форму в пределах точности по 8…11 квалитетам и шероховатости поверхности R_a = 1,6…6,3 мкм. Тонкое точение может заменить шлифование, являясь, таким образом, отделочной операцией. Оно позволяет получить шероховатость обработанной поверхности R_a = 0,4 мкм.

Простейшей формой фасонного обтачивания является обработка конической поверхности. Узкие конические поверхности, например, фаски, обрабатывают установкой прямолинейной режущей кромки резца на заданный угол. Конус можно обработать также при повороте верхних салазок суппорта на заданный угол.

В крупносерийном и массовом производстве широко применяют различные токарные полуавтоматы и автоматы. Основными технологическими схемами обработки на этих станках являются:

1. параллельная – при обработке каждого изделия в каждой позиции участвует несколько инструментов, работающих одновременно, начало и окончание работы отдельных инструментов могут не совпадать, но необходимо, чтобы в течение некоторого времени все инструменты работали одновременно;

2. последовательная – в обработке каждого изделия участвует несколько инструментов, вступающих в действие один за другим, начало работы следующего инструмента наступает только после окончания работы предыдущего;

3. параллельно-последовательная – в обработке каждого изделия участвует несколько групп инструментов, в группах инструменты работают параллельно, а сами группы инструментов – последовательно;

4. ротационная – в обработке каждого изделия участвует один или группа инструментов при одновременном ротационном движении заготовок и инструментов, каждая деталь обрабатывается инструментами, которые не участвуют в обработке других деталей;

5. непрерывная – в обработке каждого изделия участвует один или несколько инструментов при непрекращающейся подаче заготовок.

12.2 Обработка шлифованием

Шлифование – это вид обработки, с помощью абразивного инструмента, режущим элементом которого являются зерна абразивных материалов. При этом достигается высокая точность и малая шероховатость обрабатываемых поверхностей. Режущим инструментом являются шлифовальные абразивные круги, которые состоят из мелких зерен абразивных материалов, сцементированных связующим веществом – связкой. Твердость абразивных материалов значительно выше твердости закаленной стали.

Для изготовления абразивного инструмента применяют природные и искусственные материалы. Природные – алмаз, корунд, гранит, кварц, полевой шпат, пемза и др.; искусственные – электрокорунд, карбиды кремния, бора, циркония, кубический нитрид бора (эльбор), синтетический алмаз и др.

Шлифовальные круги в основном изготовляют из искусственных шлифовальных материалов. Они более однородны и чисты по составу, а также дешевле природных.

Для кругов применяют шесть видов связок: керамическую, бакелитовую, вулканитовую, силикатную глифталевую и металлическую. В машиностроении наиболее распространена керамическая связка. Ее изготовляют из огнеупорной глины, полевого шпата и кварца.

Бакелитовая (органическая) – синтетическая смола. Круги на этой связке прочны и упруги, но плохо переносят воздействие охлаждающей жидкости.

Вулканитовая связка состоит из каучука и серы. Круги на вулканитовой связке прочны и водостойки, позволяют работать с большой скоростью, но сравнительно быстро засаливаются.

Силикатная связка предназначена для кругов, работающих без охлаждения. Эти круги водо- и щелочеустойчивы.

Глифталевая связка применяется для волокнистых упругих кругов при тонком и отделочном шлифовании деталей из закаленных сталей.

Металлическая связка бывает вольфрамокобальтовая, железоникелевая, медно-оловянная и применяется для алмазных кругов. Круги обладают большой износостойкостью и производительностью и позволяют работать при более высокой температуре.

Важнейшим параметром, определяющим режущие свойства шлифовального круга, является его зернистость. Она определяется размерами сторон ячеек контрольных сит, применяемых для анализа зернистых абразивных материалов. Так, например, номер зернистости 16 означает, что абразивные зерна проходят через сито с ячейками размерами сторон 200 мкм и не проходят через сито с ячейками в 160 мкм.

Твердость шлифовального круга характеризуется силой, которую нужно приложить к зерну, чтобы вырвать его из связки. Чем больше эта сила, тем тверже круг. Мягкие круги быстро изнашиваются, а слишком твердые быстро забиваются снимаемой стружкой (засаливание) и вследствие этого сильно нагревают обрабатываемую заготовку. Поэтому твердые стали шлифуют мягкими кругами, т.к. их затупившиеся зерна легко вырываются из связки, обнажая нижележащие зерна с острыми кромками – круг как бы самозатачивается.

Наоборот, при шлифовании мягкой стали применяют твердые круги, т.к. стойкость их выше. Для шлифования меди и латуни применяют мягкие крупнозернистые круги.

По твердости круги разделены на классы: мягкий (М), среднемягкий (СМ), средний (С), среднетвердый (СТ), твердый (Т), весьма твердый (ВТ) и чрезвычайно твердый (ЧТ).

По форме абразивные круги бывают (рис. 12.2) плоскими «а», чашечными коническими «б» и цилиндрическими «в», тарельчатыми «г» и дисковыми «д».

Для шлифования резьбы применяют специальные профильные круги. Есть специальные таблицы для выбора шлифовальных кругов в зависимости от материала и поверхности обрабатываемой детали.

а) б) в) г) д)

Рис. 12.2 – Формы абразивных кругов

Шлифовальные круги подвергаются правке для восстановления режущей способности, потерянной в результате засаливания и затупления, исправления геометрической формы изношенного круга.

Шлифовальные станки подразделяют на станки для круглого шлифования (центровые и бесцентровые), плоского шлифования и для доводочно-притирочных работ. Последние в свою очередь подразделяют на три группы в зависимости от применяемых абразивных материалов: работающие шлифовальным кругом, порошком и полировочной пастой.

Каждая схема имеет преимущества и недостатки, поэтому достоинства их определяются формой и размерами обрабатываемых заготовок. На основе этих признаков токарные полуавтоматы и автоматы подразделяются на следующие виды: автоматы фасонно-отрезные и фасонно-продольного точения; токарно-револьверные автоматы; токарно-одношпиндельные автоматы; токарные многошпиндельные автоматы и полуавтоматы; копировальные автоматизированные станки.