книги / Основы технологии машиностроения

накладываться одна на другую, либо компенсировать одна другую в той или иной степени, в зависимости от величины и направления деформаций. Поэтому результирующая погрешностей обработки, вызываемых температурными деформациями элементов технологи­ ческой системы, определяется как алгебраическая сумма (с учетом знака).

Учитывая изложенное, можем написать:

Схи — приращение выдерживаемого размера вследствие размер­ ного износа инструмента;

еу — погрешность установки заготовки для обработки на станке;

2Д71— алгебраическая сумма размерных отклонений вследствие температурных деформаций элементов технологической системы, направленных по нормали к обрабатываемой поверхности.

Не располагая надежными методами расчета температурных деформаций, мы принуждены ограничиться включением составляю­ щей ^txT в формулу допуска на выдерживаемый размер лишь в общем виде, не приводя ни рекомендаций, ни нормативных величин.

Проводившиеся в области точности исследования позволяют сделать попутный вывод, что даже при наиболее неблагоприятных условиях обработки (тонкостенные детали, тяжелые режимные условия, плохие условия охлаждения) погрешность за счет темпера­ турных деформаций не превышает 15% суммы остальных составляю­ щих допуска.

Таким образом, исключая при практических расчетах допусков на выдерживаемые размеры составляющую ^txT, мы вносим в расчет некоторую дополнительную погрешность.

Формула (71) справедлива при одностороннем снятии стружки.

При обработке наружных и внутренних поверхностей враще­ ния (обтачивание, растачивание), а также при параллельной обра­ ботке плоских противолежащих поверхностей (параллельная много­ резцовая подрезка торцов, параллельное фрезерование противоле­

жащих плоскостей) погрешность установки, как было уже рассмот­ рено (см. фиг. 22), не влияет на выдерживаемый размер.

Все составляющие допуска определяют погрешности по радиаль­ ному размеру (при обработке поверхностей вращения) или на сто­ рону (при параллельной обработке противолежащих плоских поверх­ ностей) и для диаметрального размера или размера между параллель­ ными плоскими поверхностями должны быть удвоены. Таким образом, в этих случаях формула (71) принимает вид

Проведенные для проверки расчетных формул (71) и (73) опыты показали хорошую сходимость расчетных и действительных погреш­ ностей обработки *. При параллельной подрезке торцов с установкой заготовки в жесткие центры (см. фиг. 20) допуск на размер а опре­ деляется по формуле (73), так как погрешность установки не влияет

поверхности ступени с торцом вала и допуск на размер b определяется по формуле (71).

При установке на плавающий передний центр с базированием по торцу вала (см. фиг. 22), т. е. в случае совмещения установочной и измерительной баз, погрешность установки не имеет места и допуски на размеры а и b определяются по формулам (73) и (72).

В некоторых случаях при малых размерах обрабатываемых поверхностей целесообразно упрощать расчеты, исключая составляю­ щие, вызываемые геометрическими погрешностями станка. Напри­ мер, можно не учитывать неперпендикулярность торцов ступеней валов с небольшим перепадом диаметров.

При обработке отверстий мерным инструментом (сверление, зенкерование, развертывание, протягивание) получается разбивка отверстий, под которой понимают разность диаметров обработанного отверстия и инструмента. Разбивка отверстий существенно влияет на точность обработки.

Существующие гипотезы различно объясняют возникновение разбивки отверстий.

Считают основной причиной разбивки нарост, образующийся на передней поверхности заборного конуса инструмента, который как полагают, увеличивает диаметр обработанного отверстия и ухуд­ шает чистоту его поверхности.

Однако это вызывает возражения у исследователей, установив­ ших экспериментально, что по мере притупления развертки нарост1

1 Проверочные опыты производились: а) при многорезцовом обтачивании сту­ пенчатых валов; отклонения получались в пределах 1—23% (последняя цифра — в единственном случае по одной ступени вала); б) при обработке плоских поверхно­ стей на вертикально-фрезерных станках; отклонения получались от 0 до 16% (послед­ няя цифра — в одном случае); а) при растачивании отверстий на расточном станке: отклонения получались в пределах 3—9%.

В результате увода имеем перекос осей сверла и обрабатываемого отверстия, вызывающий местное повышение удельных, давлений по нормали к обрабатываемой поверхности и, следовательно, гео­ метрические погрешности формы отверстия.

Биение оси шпинделя, а также отклонение оси конического гнезда шпинделя от оси его вращения, по-видимому, можно также рассмат­ ривать как причины, вызывающие разбивку отверстия.

Вследствие возникшего при заточке на­ рушения равенства углов наклона режущих кромок к оси сверла срх и <р2* Длины этих кромок получаются неодинаковыми (фиг. 57), что приводит к возникновению результирую­ щей радиальных сил, которая изменяет свое направление при вращении сверла, прижи­ мая его к стенкам отверстия и создавая раз­ бивку отверстия; при этом результирующая радиальных сил [17]

^ Р р — Р у г Р у 1-

Неравенство радиусов зубьев зенкера также вызывает появление результирующей сил, направленных по нормали к обрабатываемой поверхности, изменяющей при вращении свое направление и приво­ дящей к разбивке отверстия [55].

По-видимому, явление разбивки отверстия не может быть объяс­ нено действием отдельных причин, а требует учета всего сложного комплекса действующих факторов.

На допуск выдерживаемого размера влияет не абсолютная вели­ чина разбивки отверстия, а разности предельных значений разбивки при обработке отверстий.

Колебание величины разбивки неизбежно по следующим причи­ нам.

При обработке совокупности нескольких партий заготовок при­ ходится менять инструмент, а его диаметральные размеры будут колебаться в пределах допуска на изготовление. Кроме того, обра­ ботка будет производиться как новым, так и бывшим в употреблении переточенным инструментом. При каждой заточке инструмента уменьшается его диаметральный размер из-за имеющейся у него обратной конусности. У сверл и зенкеров, в целях увеличения их стойкости и устранения возможности защемления в обрабаты­ ваемом отверстии, диаметр инструмента уменьшается к хвостовику на 30—100 мк на каждые 100 мм длины рабочей части инструмента, в зависимости от диаметра. У разверток делают задний конус, длина которого составляет от 0,25 до 0,5 длины всей калибрующей части [19]. Под размерным износом инструмента понимают не уменьшение

в третьем случае ДР имеет отрицательное значение (— ДР) и, следо­

При наличии геометрических погрешностей формы отверстия (овальности и конусности) предельные значения разбивки опреде­ ляются разностью наибольшего размера отверстия и соответствую­

1)не разбивка отверстий, а разность предельных значений раз­ бивки влияет на допуск по размеру отверстия;

2)при равных предельных значениях разбивки она не влияет на допуск по размеру отверстия;

3) наименьшее значение допуска получаем при рх < .р 2 ‘, учи­ тывая, однако, что нельзя заранее предвидеть соотношения пре­ дельных значений разбивки, следует принимать наибольшее значе­ ние допуска по формуле (74).

В ряде случаев разбивка отверстия имеет не положительное, а отрицательное значение, т. е. диаметр обработанного отверстия получается меньше диаметра инструмента.

Отрицательная разбивка образуется, очевидно, в результате температурных деформаций заготовки и инструмента (усадка отвер­ стия больше усадки инструмента при остывании) и упругого восста­ новления металла заготовки после прохода режущего инструмента (упругое восстановление превышает разность диаметра отверстия и инструмента, имевшую место в процессе резания). Однако отри­ цательная разбивка не вносит изменений в наши выводы, определяю­ щие погрешность обработки. При отрицательной разбивке величины (— рх) и (— р 2) могут находиться в тех же соотношениях, как и при положительной разбивке.

Поэтому, произведя аналогичный вывод и приняв

Pi — Pi = АР>

получим

AD = 8В+ Ди + Др

т. е. ту же зависимость, что и при положительной разбивке отвер­ стия с той лишь разницей, что при отрицательной разбивке получим

ную разность предельных ее значений при рг < р 21учитывая, однако, что в случаях отрицательной разбивки нельзя предвидеть соотно­

на основании ранее изложенных соображений, что Др объединяет удвоенное значение (ДУ + 2Д СШ+ 2 ^ ) » а ,8ц заменяет удвоенное значение ДН в формуле (73).

Всвязи с тем что все методы тонкой, а в ряде случаев чистовой

иоднократной обработки применяются на завершающих технологи­ ческий процесс операциях,допуски на размеры, получаемые этими методами, должны соответствовать классам точности по системе ОСТ. Таким образом, получая расчетом приближенные значения допусков, следует округлять их до значений ближайшего класса

точности системы ОСТ. При черновой и получистовой обработке обычно возникает вопрос не о достижимой точности, а о целесообраз­ ной величине назначаемого технологического допуска, обеспечиваю­ щего при минимальном числе подналадок станка качественную после­ дующую обработку.

Таким образом, технологические допуски для предварительной обработки целесообразно также приводить к классам точности системы ОСТ, так как в этом случае значительно сокращается номенклатура калибрового хозяйства.

Допуски, по системе ОСТ установлены на размеры готовых деталей, исходя из соответствующих посадок, и связаны определен­

ственно от диаметра и вообще от поперечного размера; эта зависимость является косвенной в связи с тем, что более крупные черные заготовки имеют более значительные производственные погрешности. Жесткость заготовки оказывает значительно большее влияние на точность обработки, чем поперечный размер.

Изложенное положение было проверено экспериментом, прове­ денным в лаборатории технологии машиностроения МВТУ при обработке жестких заготовок диаметром 36—182 мм. Предваритель­

чили отклонения размеров от 84 до 96 мк (в среднем 90 мк) для зато-

108 Точность в машиностроении

товок диаметром 182 мм и от 72 до 102 мк (в среднем 87 мк) для заго­ товок диаметром 36 мм; в этих же пределах лежали отклонения всех промежуточных размеров.

Таким образом, влияние диаметрального размера на точность обработки после устранения погрешностей черных заготовок путем соответствующей предварительной обработки не было обнаружено.

В связи с тем что погрешности черных заготовок зависят от их раз­ меров и уменьшаются закономерно при каждом выполняемом техно­ логическом переходе механической обработки, имеется определен­ ная зависимость технологических допусков при механической обра­ ботке от промежуточных размеров заготовок, что обусловливает возможность приведения технологических допусков, с некоторым приближением, к системе ОСТ.

При определении ожидаемой точности обработки, на металлоре­ жущих станках исходными являются погрешности черных загото­ вок, обусловливающие разность глубин резания, влияющую на оста­ точные погрешности при механической обработке; поэтому переходим

крассмотрению погрешностей черных заготовок. Производственные погрешности горячекатаной стали возникают

от неточности изготовления и износа ручьев прокатных валков, погрешности их наладки, упругих отжатий валков в процессе про­ катки и колебаний температуры прокатываемого металла.

Допускаемые отклонения на горячекатаный прокат стандартизо­ ваны.

При установлении допусков на размеры заготовок, полученных горячей штамповкой на молотах, нужно учитывать условия полу­ чения отдельных размеров.

В направлении удара (перпендикулярно плоскости разъема) большое влияние на точность выдерживаемого размера оказывает недоштамповка, поэтому верхнее отклонение задается по величине большим чем нижнее.

В направлении разъема (параллельно плоскости разъема) боль­ шое влияние оказывает износ ручья и колебания величины усадки в связи с тем, что размеры по горизонтали обычно значительно больше размеров по вертикали.

Штампованная заготовка копирует форму и размеры окончатель­ ного ручья штампа, поэтому при определении допусков на размеры штампованных заготовок необходимо учитывать точность изготов­ ления штампа, принимая во внимание, что в производственных

На основе изложенных соображений приходим к выводу, что существует некоторая аналогия в факторах, влияющих на точность выдерживаемых размеров при штамповке и обработке на станках, а именно: недоштамповка вследствие отдачи падающих частей молота аналогична упругим отжатиям технологической системы, износ штампа — размерному износу инструмента, погрешности формы

вследствие геометрических погрешностей окончательного ручья штампа — погрешностям формы вследствие геометрических погреш­ ностей станка, колебания величины усадки в результате отклонений температурного режима ковки — погрешностям размеров в резуль­ тате температурных деформаций элементов технологической системы станок — заготовка — инструмент. Погрешность установки не воз­ никает при штамповке, так же как при параллельной обработке противолежащих граней, а погрешность настройки молота не влияет непосредственно на получаемые размеры и формируемые в ручьях штампа очертания заготовки, но влияет на пространственные откло­ нения, вызываемые смещением штампов.

Применительно к ГОСТу 7505-55 допуски на размеры штампованых поковок можно определять по нижеуказанным формулам, в ко­ торых приняты следующие обоз­ начения:

8 — допуск на размеры штампованной поковки; Нед — элемент допуска на недоштамповку;

Ишт — элемент допуска на износ штампа, включая погрешности обработки окончательного ручья;

Нез — элемент допуска на размер, независящий от износа штам­ пов;

Кус — колебание усадки потемпературному интервалу штамповки; В0 — верхнее отклонение; Н0 — нижнее отклонение.

Колебание усадки принимают +1,0 мк/мм (на 1 мм измеряемого размера); таким образом

Кус = 2L мк,

где L — измеряемый размер в мм.

Значения элементов допуска даны в ГОСТе 7505-55, которым предусмотрено четыре группы точности поковок.

Для размеров элементов поковки, где возможна недоштамповка, т. е. для размеров, параллельных направлению удара и перпендику­ лярных к плоскости разъема штампов, а также для размеров эле­ ментов поковки, где имеет место двусторонний износ штампов, т. е. для размеров, параллельных плоскости разъема штампов (размеры

на глубину и допуски на размеры для внутренних поверхностей (размеры D и А на фиг. 89) определяются по формуле (77), но верхнее отклонение (плюс)

Допуски, подсчитанные по формуле (77), для размеров, парал­ лельных плоскости разъема штампов, получаются с определенным запасом, так как при недоштамповке происходит увеличение наруж­ ных и уменьшение внутренних размеров, параллельных плоскости разъема штампов, выражающиеся, в зависимости от штамповочных уклонов, десятыми долями величины недоштамповки, тогда как в формуле (77) недоштамповка учитывается полностью.

Для размеров, обусловливающих односторонний износ штампов

ипараллельных плоскости разъема (размеры Б на фиг. 59), влияние недоштамповки и износа штампов значительно уменьшается

идопуски определяются (также с запасом) по формуле

на фиг. 59) допуски определяются по формуле (78), но верхнее откло­ нение (плюс)

Для размеров, определяющих расстояние между осями бобышек или другими элементами, не выходящими к периферии поковок