окраска обработанных деталей, окончательная окраска всей машины.) На каждом этапе производственного процесса, по отдельным опе­ рациям технологического процесса, осуществляется контроль за из­ готовлением деталей в соответствии с техническими условиями, предъ­ являемыми ц детали для обеспечения должного качества готовой ма­

шины (изделия).

Технологический процесс механической обработки деталей должен проектироваться и выполняться таким образом, чтобы посредством наиболее рациональных и экономичных способов обработки удовлет­ ворялись требования к деталям (точность обработки и шероховатость поверхностей, взаимное расположение осей и поверхностей, правиль­ ность контуров и т. д.), обеспечивающие правильную работу со­ бранной машины.

Согласно ГОСТ 3. 1109—73 технологический процесс может быть проектным, рабочим, единичным, типовым, стандартным, временным, перспективным, маршрутным, операционным, маршрутно-операцион­ ным.

2. Производственный состав машиностроительного завода

Машиностроительные заводы состоят из отдельных производствен­ ных единиц, называемых цехами, и различных устройств.

Состав цехов, устройств и сооружений завода определяется объе­ мом выпуска продукции, характером технологических процессов, тре­ бованиями к качеству изделий и другими производственными факто­ рами, а также в значительной мере степенью специализации производ­ ства и кооперирования завода с другими предприятиями и смежными производствами.

ливками, поковками, штамповками), комплектующими агрегатами, различными приборами и устройствами, изготовляемыми на других специализированных предприятиях.

Если проектируемый завод будет получать отливки в порядке кооперирования, то в его составе не будет литейных цехов. Например, некоторые станкостроительные заводы получают отливки со специали­ зированного литейного завода, снабжающего потребителей литьем в централизованном порядке.

Состав энергетических и санитарно-технических устройств за­ вода также может быть различным в зависимости от возможности коопе­ рирования с другими промышленными и коммунальными предприя­ тиями по снабжению электроэнергией, газом, паром, сжатым воздухом, в части устройства транспорта, водопровода, канализации и т. д.

Дальнейшее развитие специализации и в связи с этим широкое кооперирование предприятий значительно отразятся на производ­ ственной структуре заводов. Во многих случаях в составе машино­ строительных заводов не предусматриваются литейные и кузнечно­

Например, обтачивание вала, выполняемое последовательно сна­ чала на одном конце, а потом после поворота, т. е. перестановки вала в центрах, без снятия его со станка, — на другом конце, является одной операцией.

Если же все заготовки (валы) данной партии обтачиваются сначала на одном конце, а потом на другом, то это составит две операции.

У с т а н о в о м называют часть операции, выполняемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно обрабатывае­ мых) на станке или в приспособлении, или собираемой сборочной еди­ ницы.

Так, например, обтачивание вала при закреплении в центрах — первый установ; обтачивание вала после его поворота и закрепления в центрах для обработки другого конца — второй установ. При каждом повороте детали на какой-либо угол создается новый уста­ нов (при повороте детали необходимо указывать угол поворота: 45°, 90° и т. д.).

Установленная и закрепленная заготовка может изменять свое

ки, занимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреп­ лении.

Например, при обработке на многошпиндельных полуавтоматах и автоматах деталь при одном ее закреплении занимает различные по­ ложения относительно станка путем вращения стола (или барабана), последовательно подводящего деталь к разным инструментам.

технологической операции, характеризуемая постоянством применяе­ мого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой, или режима

ная часть технологической операции, состоящая из действия человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности, но необходимы для выполне­ ния технологического перехода. Примерами вспомогательных пере­ ходов являются установка заготовки, смена инструмента и т. д.

Изменение только одного из перечисленных элементов (обраба­ тываемой поверхности, инструмента или режима резания) определяет новый переход.

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Под рабочим х о д о м понимают часть технологического перехо­ да, охватывающую все действия, связанные со снятием одного слоя материала при неизменности инструмента, поверхности обработки и режима работы станка.

На станках, обрабатывающих тела вращения, под рабочим ходом понимают непрерывную работу инструмента, например на токарном

станке снятие резцом одного слоя стружки непрерывно,на строгальном станке —снятие одного слоя металла по всей поверхности.

Если слой материала не снимается, а подвергается пластической деформации (например, при образовании рифлений или при обкаты­ вании поверхности гладким роликом с целью ее уплотнения), также применяют понятие рабочего хода, как и при снятии стружки.

В с п о м о г а т е л ь н ы й х о д — законченная часть техно­ логического перехода, состоящая из однократного перемещения ин­ струмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Все действия рабочего, совершаемые им при выполнении техно­ логической операции, расчленяются на отдельные приемы. Под п р и ­ е м о м понимают законченное действие рабочего. Обычно приемами являются вспомогательные действия, например постановка или сня­ тие детали, пуск станка, переключение скорости или подачи и т. п. Понятие «прием» используется при техническом нормировании опера­ ции.

В план механической обработки включают также промежуточные работы — контрольные, слесарные и др., необходимые для дальнейшей обработки, например спайка, сборка двух деталей, запрессовка со­ прягаемых деталей, термическая обработка и т. д.; окончательные опе­ рации для других видов работ, выполняемых после механической обра­ ботки, вносятся в план соответствующих видов обработки.

Операциям и переходам в технологической документации придают порядковые номера, причем операции обозначаются римскими цифра­ ми, а переходы — арабскими. Порядковые номера переходов дают в каждой операции самостоятельно, начиная с первого номера.

Установки обозначаются буквами, причем в каждой операции бук­ венное обозначение начинается с первой буквы алфавита. Ходы зна­ ками не обозначают, но указывают их число.

Содержание операций и переходов с указанием их номеров и бук­ венных обозначений установок, наименования оборудования, при­ способлений, инструментов, режимов работы, норм времени и другие данные, необходимые для выполнения технологического процесса, указываются в технологической документации (см. гл. IX).

Операции формулируются кратко по виду обработки, например: токарная, фрезерная, сверлильная, шлифовальная и т. д.; переходы излагаются подробно с указанием наименования, порядкового номера или размера обрабатываемой поверхности.

Для более ясного и точного представления плана и способа обра­ ботки технологический процесс иллюстрируется графическими изо­ бражениями (эскизами) переходов обработки со схематическим указа­ нием поверхностей обработки, способа крепления детали на станке (в приспособлении), положения детали, приспособления и инстру­ ментов. Таким образом, эти эскизы изображают технологические на­ ладки для обработки поверхностей детали. Эскиз дается для каждого перехода отдельно. Эскизы переходов для разных видов обработки приведены в табл. 1

Я

5

Ч

\С

Эскизы переходов с указанием положения детали и инструмента

П р о и з в о д с т в е н н а я п р о г р а м м а машиностроитель­ ного завода содержит номенклатуру изготовляемых изделий (с указа­ нием их типов и размеров), количество изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года, перечень и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям.

На основании общей производственной программы завода состав­ ляется подетальная производственная программа по цехам, указы­ вающая наименование, количество, черный и чистый вес (массу5") де­ талей, подлежащих изготовлению и обработке в каждом данном цехе (литейном, кузнечном, механическом и др.) и проходящих обработку в нескольких цехах; составляется программа по каждому цеху и одна сводная, указывающая, какие детали и в каком количестве проходят через каждый цех. При составлении подетальных программ по цехам к общему количеству деталей, определяемому производственной про­ граммой, прибавляются детали запасные, прилагаемые к выпускаемым машинам, а также поставляемые в качестве запасных частей для обес­ печения бесперебойной работы машин, находящихся в эксплуатации. Количество запасных деталей принимают в процентном отношении к количеству основных деталей.

К производственной программе прилагаются чертежи общих видов машин, чертежи сборочные и отдельных деталей, спецификации де­ талей, а также описание конструкций машин и технические условия на их изготовление и сдачу (о технической документации подробнее см. гл. IX).

5. Виды (типы) производства и характеристика их технологических процессов. Организационные формы работы

В зависимости от размера производственной программы, характера продукции, а также технических и экономических условий осуществле­ ния производственного процесса все разнообразные производства условно делятся на три основных вида (или типа): единичное (индивидуал'ьное), серийное и массовое. У каждого из этих видов произ­ водственный и технологический процессы имеют свои характерные особенности, и каждому из них свойственна определенная форма орга­ низации работы.

Необходимо отметить, что на одном и том же предприятии и даже в одном и том же цехе могут существовать различные виды производ-

* С ! января 1963 г. в СССР введен в действие принятый в 1961 г. ГОСТ 9 867—61 «Международная система единиц» (СИ), который устанавливает предпоч­ тительное применение этой системы в науке, технике и всех областях народного хозяйства СССР. В СИ вместо термина вес, когда он характеризует количество ве­ щества (например, расход материала на изготовление продукции), применяется термин масса. Единицей массы является килограмм (кг). Если же термин вес ха­ рактеризует силу, возникающую под действием земного притяжения на данное тело, то в СИ применяется термин сила тязкести. Единицей силы является нью­ тон (я)- 1 кГ = 9,80665 я, или приближенно 1 кГ = 9,81 я.

штангенциркули, микрометры, нутромеры, шгихмасы, индикаторы и другие универсальные измерительные средства.

Разнохарактерность изготовляемых изделий, неравномерность по времени поступления в производство более или менее сходных кон­ струкций, различие требований, предъявляемых к изделию в отношении точности обработки деталей и качества применяемых материалов, необходимость благодаря разнообразию деталей выполнения различ­ ных операций на универсальном оборудовании — все это создает особые условия успешной работы цехов и всего завода, характерные для единичного производства.

Указанные особенности этого вида производства обусловливают относительно высокую себестоимость выпускаемых изделий. Увели­ чение потребности в данной продукции с одновременным уменьшением ее номенклатуры и стабилизацией конструкций изделий создает воз­ можность перехода от единичного производства к серийному.

Единичное производство существует в тяжелом машиностроении, на судостроительных верфях, на предприятиях, выпускающих слож­ ное оборудование для химических и металлургических заводов, в

сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одно­ временно. Основным принципом этого вида производства является изготовление всей партии (серии) целиком как в обработке деталей, так и в сборке.

Понятие «партия» относится к количеству деталей, а понятие «серия» — к количеству машин, запускаемых в производство одно­ временно. Количество деталей в партии и количество машин в серии могут быть различными.

В серийном производстве в зависимости от количества изделий в серии, их характера и трудоемкости, частоты повторяемости серий в течение года различают производство мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Такое подразделение является условным для раз­ ных отраслей машиностроения: при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производ­ ство может быть отнесено к разным видам (табл. 2).

В серийном производстве технологический процесс преимуществен­ но дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за определенными станками.

Станки здесь применяются разнообразных видов: универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные. Станочный парк должен быть специализирован в такой мере, чтобы был возможен-переход от производства одной серии машин к произ­ водству другой, несколько отличающейся от первой в конструктив­ ном отношении.

При использовании универсальных станков должны широко при­ меняться специализированные * и специальные приспособления, спе­ циализированный и специальный режущий инструмент и, наконец, измерительный инструмент в виде предельных (стандартных и специаль­ ных) калибров и шаблонов, обеспечивающих взаимозаменяемость обра­ ботанных деталей. Все это оборудование и оснастку в серийном про­ изводстве можно применять достаточно широко, так как при повто­ ряемости процессов изготовления одних и тех же деталей указанные средства производства дают технико-экономический эффект, который с большой выгодой окупает затраты на них. Однако в каждом отдель­ ном случае при выборе специального или специализированного стан­ ка, изготовлении дорогостоящего приспособления или инструмента необходимо подсчитать затраты и ожидаемый технико-экономический эффект.

Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучшее использование оборудования, специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивают уменьшение себе­ стоимости продукции.

Серийное производство является наиболее распространенным видом производства в общем и среднем машиностроении. К этому виду про­ изводства относятся: станкостроение, производство прессов, компрес­ соров, насосов, вентиляторов, текстильных машин, деревообделоч­ ных станков, оборудования для пищевой и лесной промышленности, для коммунального хозяйства, транспорта и т. д.

М а с с о в ы м называется производство, в котором при доста­ точно большом количестве одинаковых выпусков изделий изготовле­ ние их ведется путем непрерывного выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций.

Массовое производство бывает следующих видов:

а) п о т о ч н о - м а с с о в о е п р о и з в о д с т в о , при ко­ тором осуществляется непрерывность движения деталей по рабочим местам, расположенным в порядке последовательности технологи­ ческих операций, закрепленных за определенными рабочими местами и выполняемых примерно в одинаковый (или кратный) промежуток времени, соответствующий такту выпуска** деталей;

* В качестве специализированного приспособления (или инструмента) могут использоваться нормализованные конструкции, приспособленные для Данной операции-

** См. гл. VIII.

б) м а с с о в о е п р я м о т о ч н о е п р о и з в о д с т в о . Здесь технологические операции также выполняются на определенных рабочих местах, расположенных в порядке операций, но время на вы­ полнение отдельных операций не всегда одинаково (или кратно такту), вследствие чего у некоторых станков образуются заделы и движение деталей протекает с перерывами.

Массовое производство возможно и экономически выгодно при выпуске достаточно большого количества изделий, когда все затраты на организацию массового производства окупаются и себестоимость единицы выпускаемой продукции получается меньше, чем при серий­ ном производстве.

Экономичность выпуска достаточно большого количества изделий

где п — число единиц изделий; С — величина затрат при переходе с серийного на массовое производство; зс — себестоимость единицы изделий при серийном производстве; $„ — себестоимость единицы изделий при массовом производстве.

К условиям, определяющим эффективность массового производ­ ства, относятся прежде всего объем производственной программы и специализация завода на определенных типах изделий, причем наи­ более благоприятным условием массового производства является такая специализация, когда в производстве находится один тип, одна конст­ рукция изделия.

Однако изделия массового производства с течением времени и раз­ витием техники все же подвергаются конструктивным изменениям в целях улучшения их эксплуатационных качеств или в связи с тре­ бованиями технологического характера. В таких случаях технологи­ ческий процесс приходится перестраивать.

ференцируется (расчленяется) на элементарные операции с примерно одинаковым временем выполнения (тактом) или кратные такту; каж­ дый станок выполняет одну определенную операцию. В связи с этим станки здесь применяются специальные и узкоспециализированные; приспособления для обработки должны быть также специальными, предназначенными для выполнения только одной операции. Часто

дусматривает концентрацию операций, выполняемых на многошпин­ дельных автоматах, полуавтоматах, агрегатных, многопозиционных, многорезцовых станках, отдельно на каждом станке или на автома­ тизированных станках, связанных в одну линию (автоматические ли­ нии), производящих одновременно несколько операций при малой за­

трате основного (технологического) времени. Подобные станки все шире внедряются в производство; особенно широкое применение они получили в автомобильном и тракторном производстве.

На рис. 1 показана схема наладки для обработки по принципу концентрации ступенчатого вала на шестишпиндельном вертикальном токарном полуавтомате. На рис. 2 изображена схема унифицированной наладки для обработки на таком же станке двух шестерен — цилин­ дрической и конической.

Режущий инструмент для выполнения определенных операций применяется преимущественно специальный и специализированный.

Рис. 1. Эскизы технологической наладки для обработки сту­ пенчатого вала на шестишпиндельном вертикальном токарном полуавтомате непрерывного действия

В качестве измерительного инструмента, гарантирующего взаимо­ заменяемость деталей, применяют предельные калибры, а также из­ мерительные приборы, приспособления и автоматические измеритель­ ные устройства.

Наиболее эффективны автоматические контрольные устройства, из­ меряющие детали в процессе их обработки на станках. Благодаря этим

Станки располагают по признаку однородности обработки, т. е. создают участки станков, предназначенных для одного вида обработки,

—токарных, строгальных, фрезерных и др.

2)П р е д м е т н а я , свойственная главным образом серийному производству; для отдельных деталей применяется в массовом про­ изводстве.

Станки располагают в последовательности технологических опе­ раций для одной или нескольких деталей, требующих одинакового порядка обработки. В той же последовательности, очевидно, обра­ зуется и движение деталей. Детали обрабатывают на станках партия­ ми; при этом время выполнения операции на отдельных станках может быть не согласовано с другими станками. Изготовленные дета­ ли во время работы хранят у станков и затем транспортируют целой партией. Детали, ожидающие поступления на следующий станок для выполнения очередной операции, хранят или у станков, или на спе­ циальных площадках между станками, на которых производится кон­ троль деталей.

также в последовательности технологических операций, установлен­ ной для деталей, обрабатываемых на данной станочной линии. Произ­ водство идет партиями, причем детали каждой партии могут несколько отличаться одна от другой размерами или конструкцией, допускаю­ щими, однако, обработку их на одном и том же оборудовании. Произ­ водственный процесс ведется таким образом, что время выполнения операции на одном станке согласовано с временем работы на следующем станке; детали данной партии перемещают со станка на станок в по­ следовательности технологических операций, создавая непрерывность движения. Переналадка станков, приспособлений и инструментов, а также перестройка производственного процесса при переходе на обра­ ботку других разновидностей сходных деталей обеспечиваются пред­ варительной технической подготовкой.

4) П р я м о т о ч н а я , свойственная массовому и в меньшей мере крупносерийному производству; станки располагают в последователь­ ности технологических операций, закрепленных за определенными станками; детали со станка на станок передают поштучно, но синхрони­ зация времени операций выдерживается не на всех участках линий, т. е. время выполнения отдельных операций не всегда одинаково (или кратно такту); вследствие этого около станков, у которых время выполнения операции больше такта, создаются заделы необработан­ ных деталей. Такая форма работы называется иногда пульсирующим потоком.

Транспортирование деталей от одного рабочего места к другому осуществляется рольгангами, наклонными лотками и другими немеханизированными транспортными устройствами; иногда приме­ няют и конвейеры, служащие здесь только в качестве транспор­ теров.

5) Н е п р е р ы в н ы м п о т о к о м , свойственная только мас­ совому производству. При этой форме организации работы станки

располагают в последовательности операций технологического про­ цесса, закрепленных за определенными станками, время выполнения отдельных операций на всех рабочих местах примерно одинаково или кратно такту, благодаря чему достигается синхронизация операций и создается определенный такт работы для всей поточной линии.

Различают несколько разновидностей работы непрерывным пото­ ком:

а) С передачей деталей (изделий) простыми транспортными устрой­ ствами — без тягового элемента (рольганги, склизы, скаты, наклонные желобы и т. п.).

б) С периодической подачей деталей (изделий) транспортными устройствами с тяговым элементом.

Передвижение деталей от одного рабочего места к другому про­ изводится при помощи механических конвейеров, которые двигаются периодически — толчками. Конвейер перемещает деталь через про­ межуток времени, соответствующий величине такта работы, в течение которого конвейер стоит и выполняется рабочая операция; продол­ жительность выполнения операции примерно равна (или кратна) величине такта работы, который поддерживается конвейером меха­ нически.

в) С непрерывной подачей деталей (изделий) транспортными устрой­ ствами с тяговым элементом; в этом случае механический конвейер движется непрерывно, перемещая расположенные на нем детали от одного рабочего места к другому. Операция выполняется во время движения конвейера; при этом деталь или снимается с конвейера для выполнения операции, или остается на конвейере и в этом случае опе­ рация выполняется во время движения детали вместе с конвейером. Скорость движения конвейера должна соответствовать времени, необ­ ходимому на выполнение операции. Как и в предыдущем случае, такт работы механически поддерживается конвейером.

Для всех рассмотренных случаев работы непрерывным потоком можно установить, что решающим фактором, обусловливающим со­ блюдение принципа непрерывного потока, является не механическое транспортирование деталей (изделий), а такт работы.

ГЛАВА II

ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ МАШИН И ДЕТАЛЕЙ

1. Общий обзор применяемых видов обработки деталей машин

в металлические формы (кокили), центробежным способом, под давле­ нием, по выплавляемым моделям (прецизионное литье), в оболочковые

Этот метод электрообработки применяется для получения сквозных и глу­ хих отверстий разного профиля в металлических заготовках (например, в штам­ пах) при обработке закаленных металлов, твердых сплавов и других труднообра­ батываемых токопроводящих материалов.

8) А н о д н о - м е х а н и ч е с к и й м е т о д заключается в том, что при прохождении постоянного тока через электролит и электроды происходит процесс растворения поверхности анода с образованием пленки, которая принудительно снимается вращающимся диском.

Анодно-механический метод обработки применяется при разрезании труднооб­ рабатываемых металлов, заточке и доводке режущего инструмента из твердых сплавов, отделочном шлифовании твердых магнитных сплавов.

Анодно-механическое разрезание металла осуществляется диском-электро­ дом, вращающимся с большой скоростью. Диск-электрод присоединен к отрица­ тельному полюсу (зажиму), заготовка — к положительному. В зону обработки подается водный раствор жидкого стекла — электролит; между диском и заго­ товкой непрерывно проходит электрический ток. Питание установки происходит от источника постоянного тока. Врезание диска достигается поперечной подачей его. Диск изготовляется из материала с твердостью ниже твердости разрезаемой заготовки — из мягкой стали, меди, чугуна.

или масле под торцовую поверхность инструмента и разрушают обрабатываемый материал.

Этот метод позволяет обрабатывать отверстия любого профиля в деталях, изготовляемых из труднообрабатываемых материалов, таких, как, например,

д е т а л е й . Для покрытия поверхностей деталей слоем других металлов наибо­ лее широко применяется г а л ь в а н и ч е с к и й метод, основанный на элект­ ролизе. Этим методом пользуются для покрытия деталей слоем хрома, никеля, цинка, меди и др.

Хромирование поверхностей деталей производится с целью предохранения их от коррозии, увеличения сопротивляемости механическому изнашиванию, про­ дления срока службы, восстановления размеров изношенных поверхностей, для придания деталям красивого вида и блеска.

Никелирование применяется для придания изделиям красивой блестящей поверхности и в меньшей степени для предохранения деталей от коррозии.

Омеднению подвергают части цементируемой детали (не подлежащие после­ дующей закалке) для предохранения их от науглероживания в целях облегчения последующей механической обработки.

М е т а л л и з а ц и я — покрытие посредством р а с п ы л е н и я (пуль­ веризации) расплавленного металла — применяется для ремонта и восстановле­ ния изношенных деталей, исправления брака, повышения жароупорности деталей(например, покрытие алюминием), придания антикоррозионных свойств (оцинковка). Процесс в основном протекает следующим образом. К соплу аппара­ та подается проволока из металла, служащего материалом для покрытия, к кото­ рой подводятся кислород и ацетилен, дающие при горении высокую температуру (до 3000° С), проволока плавится; расплавленный металл распыляется сжатым воздухом, поступающим к соплу под давлением до 4 ат (392,4 кн/м2)*, с силой ударяется о поверхность детали и прочно к ней пристает.

Реже применяется в машиностроении т е р м и ч е с к а я м е т а л л и з а ­ ц и я — нагрев покрываемых деталей вместе с расплавленным металлом покры­ тия (например, алюминием) для изменения химических свойств поверхностного

* В СИ единица давления 1 ат = 98066,5 н!м*, или приближенно 1 ат = = 98,1 ки/м*. Здесь приставка «к» (кило) означает 1000 =» 10® (по ГОСТ 7663— 65 «Образование кратных и дольных единиц измерений)». В дальнейшем изложе­ нии после значений величин, выраженных в существующих единицах, будут даны эквивалентные значения в единицах СИ.

ж) упрощение сборки и возможность выполнения параллельной во времени и пространстве сборки отдельных сборочных единиц и изде­ лия в целом.

Технологичность конструкции изделия должна отвечать также и требованиям сборки и эксплуатации. Основными требованиями сбор­ ки являются: обеспечение возможности сборки без пригоночных работ (или при наименьшем их количестве), создание возможности неза­ висимой сборки узлов изделия, наименьшее количество деталей как по наименованиям, так и в штуках, наиболее высокий уровень взаимо­ заменяемости, стандартизации, унификации и нормализации сбороч­ ных единиц и их изделий, наличие удобных сборочных баз, исключение необходимости разборок при регулировках и др.

В табл. 3 показаны конструкции деталей с указанием основных технологических требований, которым должны удовлетворять кон­ струкции, и преимуществ технологических конструкций.

Технологичность конструкции заготовок деталей должна иметь в виду не только максимальную рационализацию механической обра­ ботки, но и упрощение процессов изготовления самих заготовок.

Литые заготовки из чугуна и стали в этом отношении должны удовле­ творять следующим основным требованиям:

а) толщина стенок отливки должна быть по возможности одинаковой без резких переходов тонкостенных частей в толстостенные; выполнение этого требования необходимо для получения однородной структуры отливки и уменьшения внутренних напряжений в ней;

б) форма любой заготовки должна предусматривать простой, без затруднений разъем модели*;

в) поверхности отливки, расположенные перпендикулярно плос­ кости разъема модели, должны иметь конструктивные литейные уклоны, для того чтобы изготовление литейных форм и стержней и удаление моделей из форм происходило без затруднений.

Уклон в направлении выхода модели из формы обозначается (рис. 3) на чертежах линейной величиной Ь или отношением этой величины к высоте (длине) к данной поверхности отливки (Ь : к).

Величины литейных уклонов в зависимости от высоты (длины)

На чертежах заготовок, полученных методами штамповки и ковки, должно быть обозначено:

а) отсутствие резких переходов в поперечных сечениях и усиление сечений в изгибах; б) выполнение переходов от одного сечения к дру­ гому по дугам относительно больших радиусов; в) закругление острых ребер у штамповок.

Штамповки должны иметь уклон поверхностей, расположенных перпендикулярно плоскости разъема штампа, необходимый для уда­ ления заготовки из штампа. Величины уклонов для наружных повер-

*Рекомендуемые величины углов сопряжений и радиусов закругления см.

в«Справочнике машиностроителя». М., Машгиз, 1963, стр. 80—85.

мости деталей, сборочных единиц и комплектов при техническом об­ служивании и ремонте;

10) требования к выполнению регулировочно-доводочных работ в процессе технического обслуживания и ремонта;

11) требования к конструкции изнашивающихся деталей в части приспособленности к восстановлению до первоначальных или ремонт­ ных размеров с применением про1рессивной технологии восстанови­ тельных работ.

ГЛАВА III

БАЗИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ. УСТАНОВКА ДЕТАЛЕЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ НА СТАНКАХ

1. Поверхности и базы обрабатываемой детали

При установке деталей для обработки на станках различают сле­ дующие поверхности:

1) обрабатываемые поверхности, с которых режущими инстру­ ментами снимается слой металла (или подвергающиеся воздействию другого рабочего инструмента);

2) поверхности базы, определяющие положение детали при обра­ ботке;

3)поверхности, воспринимающие зажимные силы;

4)поверхности, от которых измеряют выдерживаемые размеры;

5)необрабатываемые поверхности.

Базами могут служить поверхности, линии, точки и их совокупности. В технологии машиностроения различают базы технологические,

сборочные и конструктивные.

Технологические базы подразделяются на установочные и измери­ тельные.

У с т а н о в о ч н ы м и б а з а м и называют такие поверхности детали, которыми она устанавливается для обработки в определенном положении относительно станка (или приспособления) и режущего или другого рабочего инструмента.

Установочными базами могут служить плоские поверхности, на­ ружные и внутренние цилиндрические поверхности, торцовые поверх­ ности с отверстиями, поверхности отверстий, поверхности центровых гнезд, конические, криволинейные поверхности (например, поверхно­ сти зубьев зубчатых колес, резьбы) и др.

В качестве установочных баз могут служить обработанные и не­ обработанные поверхности. Необработанные поверхности можно при­

ровными и гладкими, без поверхностных дефектов.

ли, которая служит для установки детали при обработке и сопряга­ ется с другой деталью, совместно работающей в собранной машине,

ГО” »*________.

1 049

'Л

верхность детали, которая служит только для ее установки при обра­ ботке, не сопрягается с другой деталью, совместно работающей в собранной машине, и не оказывает влияния на работу данной детали в машине.

Примером вспомогательных баз могут служить центровые отвер­ стия валов, используемые только при обработке, так как по конструк­ ции они не требуются. Вспомогательными базами являются также при обработке поршня двигателя (рис. 5) поверхности А и пояска Б, которые при работе поршня ни с какими поверхностями других де­ талей не сопрягаются и на работу поршня влияния не оказывают.

И з м е р и т е л ь н о й базой называют поверхность, от которой при измерении производится непосредственный отсчет размеров.

С б о р о ч н о й базой называют поверхность (или совокупность поверхностей, линий, точек), которая определяет положение данной детали относительно других деталей в собранном узле или в машине.

К о н с т р у к т и в н о й базой называют совокупность поверх* ностей линий, точек, от которых задаются размеры и положение дру­ гих деталей при разработке конструкции. Конструктивная база может быть реальной, если она представляет собой материальную поверх­ ность, или геометрической, если она является осевой геометрической линией.

2. Принципы постоянства базы и совмещения баз. Закрепление деталей. Последовательность операций

Наибольшей точности обработки детали можно достигнуть в том случае, когда весь процесс обработки ведется от одной базы с одной установкой, так как ввиду возможных смещений при каждой новой установке вносится ошибка во взаимное расположение осей поверх­ ностей. Так как в большинстве случаев невозможно полностью обра­ ботать деталь на одном станке и приходится вести обработку на других станках, то в целях достижения наибольшей точности необходимо все дальнейшие установки детали на данном или другом станке произво­ дить по возможности на одной и той же базе.

П р и н ц и п п о с т о я н с т в а базы состоит в том, что для выполнения всех операций обработки детали используют одну и ту же базу.

Если по характеру обработки это невозможно и необходимо при­ нять за базу другую поверхность, то в качестве новой базы надо вы­ бирать такую обработанную поверхность, которая определяется точ­ ными размерами по отношению к поверхностям, наиболее влияющим на работу детали в собранной машине.

Надо всегда помнить, что каждый переход от одной базы к другой увеличивает накопление погрешностей установок (погрешностей по­ ложения обрабатываемой детали относительно станка, приспособления,

надо стремиться использовать одну и ту же поверхность в качестве различных баз, так как это тоже способствует повышению точности обработки.

В этом отношении целесообразно в качестве измерительной базы использовать установочную базу, если это возможно; еще более вы­ сокой точности обработки можно достигнуть, если сборочная база является одновременно установочной и измерительной. В этом и заклю­ чается п р и н ц и п с о в м е щ е н и я б а з .

Решение вопроса о возможности использования установочной базы в качестве измерительной зависит от того, какой размер детали должен быть точно выдержан и от какой поверхности при измерении может быть произведен отсчет размера.

Цр рис. 6 , а точно выдерживается размер х\ отсчет этого размера производится от поверхности А —А, которая в данном случае является

верхности, т, е. для выполнения первой операции, в качестве черновой базы приходится принимать, как уже упоминалось, необработанную поверхность, которая должна быть по возможности чистой, гладкой и ровной, без заусенцев и уклонов (последние применяются при изго­ товлении отливок, поковок, штамповок). При отсутствии поверхности, удовлетворяющей этим требованиям, у заготовок делают специальные установочные бобышки, на которые деталь базируется при обработке

ееустановочной поверхности (установочной базы).

Далее, когда обработана установочная поверхность, обрабатывают

остальные поверхности, соблюдая при этом определенную последова­ тельность и имея в виду, что обработка каждой последующей поверх­ ности может искажать ранее обработанную поверхность. Это проис­ ходит по той причине, что снятие режущим инструментом слоя металла

споверхности детали вызывает перераспределение внутренних напря­ жений в материале детали, что приводит к ее деформации.

Всвязи с указанным явлением сначала обрабатывают поверхности, к точности которых предъявляются меньшие требования, а потом поверхности, которые должны быть более точными. Последней обра­ батывается поверхность, которая должна быть наиболее точной и имеет наибольшее значение для работы детали в собранной машине. Если по условиям обработки эту поверхность необходимо обработать раньше, то после обработки всех остальных поверхностей ее надо повторно обработать для выверки и придания ей окончательного размера.

Например, обработку зубчатых колес обычно начинают с обра­ ботки отверстия, так как оно (как уже упоминалось выше) служит базой для дальнейших^операций. Но так как это отверстие сопрягается

споверхностью вала, на который надевается данное колесо, совместно

сним работает в собранной машине и, следовательно, должно быть очень точным, так как является сборочной базой, то после ряда опе­ раций обработка зубчатого колеса заканчивается шлифованием от­ верстия.

При необходимости точной обработки в качестве установочных баз следует по возможности выбирать основные базы, а не вспомогатель­ ные, так как при этом обработка может быть произведена с минималь­ ной погрешностью. При обработке от вспомогательных баз всегда воз­ никают дополнительные погрешности.

Если при выполнении некоторых операций есть опасность полу­ чения брака из-за специфических условий обработки, то эти операции следует выполнять в начале процесса обработки, по возможности рань­ ше, благодаря чему в случае брака будет устранена лишняя работа.

3. Способы установки деталей. Правило шести точек

Установка детали для обработки может быть осуществлена раз­ личными способами.

кой ее положения относительно стола станка и инструмента. Этот способ требует много времени, и его применяют в единичном и мелко­

дельных элементов приспособления не происходило нарастания по­ грешностей при обработке. В связи с этим при определении допусков на размеры приспособлений необходимо назначать такие предельные отклонения, чтобы они были в два раза меньше предельных отклонений обрабатываемой детали. Необходимая точность обработки детали в этом случае будет обеспечена.

Вопрос о целесообразности использования приспособления при

В крупносерийном и'массовом производстве применение приспо­ соблений является обязательным, и в экономическом отношении оно всегда выгодно. При повторяемости одних и тех же деталей, обраба­ тываемых в больших количествах, специальные приспособления дают технико-экономический эффект, который со значительной выгодой окупает затраты на них.

При этих видах производства в каждом отдельном случае решается лишь вопрос о конструкции приспособления и о том, на какое коли­ чество одновременно обрабатываемых деталей следует конструировать приспособление.

В специальных приспособлениях предусматриваются установочные поверхности для базирования деталей.

Как известно из механики, твердое тело в пространстве имеет шесть степеней свободы: три возможных перемещения (/, //, III, рис. 7) вдоль трех произвольно выбранных взаимно перпендикулярных осей

координат X , У и 2 и три возможных вращательных движения отно­ сительно тех же осей (IV, V, VI). Лишить деталь (тело) каждой из шести степеней свободы можно, прижав деталь к соответственно рас­ положенной неподвижной точке приспособления (или стола станка), называемой одноточечной опорой. Каждая неподвижная одноточечная опора лишает деталь одной степени свободы, т. е. возможности пере­ мещения тела по направлению нормали к поверхности тела в точке опоры. Для того чтобы лишить деталь всех шести степеней свободы, она должна базироваться на шести неподвижных точках. П р а в и ­ л о ш е с т и т о ч е к з а к л ю ч а е т с я в т о м, ч т о к а ж ­

Эти шесть точек должны быть расположены в трех взаимно пер­ пендикулярных плоскостях: три опорные точки (/, 2 и 3) в плоскос­ ти Х02, две точки (4 и 5) в плоскости У02 и одна точка (б) в плоскости

ХОУ.

Три координаты (1,2,3) определяют положение детали относительно плоскости Х02.

а) лишают деталь возможности перемещаться в направлении оси У; б) лишают деталь возможности вращаться вокруг осей X и 2.

Таким образом, три координаты (1, 2, 3) лишают деталь трех степеней свобода.

Две координаты (4, 5) определяют положение детали относительно плоскости У02:

а) лишают деталь возможности перемещаться в направлении оси

б) лишают деталь возможности вращаться вокруг оси У. Следовательно, две координаты (4, 5) лишают деталь еще двух сте­

пеней свободы..

Одна координата (б) определяет положение детали относительно плоскости ХОУ, лишая деталь возможности перемещаться в направ­ лении оси 2, т. е. одна координата (б) лишает деталь еще одной — пос­ ледней — степени свободы.

Следовательно, для определения положения детали в пространстве необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек: 1, 2 и 3 опре­ деляют опорную плоскость; 4 и 5 определяют направляющую плос­ кость; б — упорную плоскость.

При большем числе неподвижных опор деталь опирается не на все опоры, а если все же она будет искусственно прижата (притянута) ко всем неподвижным опорам, то она будет деформирована действием зажимов.

Для надежного закрепления при обработке деталь должна быть прижата одновременно ко всем шести опорным точкам.

При базировании цилиндрической детали на призме (рис. 8) она лишается четырех степеней свободы четырьмя неподвижными одно­ точечными опорами (/, 2, 3 и 4) и остальных двух степеней свободы — от перемещения детали вдоль призмы и вращения детали вокруг своей

Нижеследующие примеры иллюстрируют различные случаи ус­ тановки детали по двум поверхностям (рис. 9).

На рис. 9, а показана установка детали по двум параллельным плоскостям. Деталь 5 устанавливают на одну (из двух параллель­ ных) плоскость (Л), а другая плоскость (Б) подпирается самоустанавливающимся штифтом 1 с пружиной 2. Положение фиксируется вин­ том 3 через вкладыш 4. Стрелками показано направление сил зажатия.

*Рис. 9. Схемы установки деталей по различным поверхностям

На рис. 9, б изображена установка детали / по двум взаимно пер­ пендикулярным плоскостям. Одна поверхность детали опирается на плоскую поверхность 2, а другая — на поверхность 3.

Установка детали на плоскость и цилиндрическую поверхности показана на рис. 9, в.

На рис. 9, г изображена установка детали на цилиндрическую поверхность — палец 1 и плоскую поверхность 2, причем деталь под­ клинивается клином 3. Если деталь не подклинить, то она вследствие погрешности обработки не будет плотно прилегать к поверхности / или не наденется на палец.

При установке детали на срезанный палец 1, как показано на рис. 9, д, деталь опирается на поверхность 2 без помощи клина.

Если деталь 1 имеет два отверстия и должна быть установлена на два пальца 2 и 3, то один из них (2) должен быть срезанным (рис. 9, е), иначе точно установить деталь не представится возможным вследствие неизбежной неточности обработки; при этом для облегчения установки один палец должен быть короче другого.

Цилиндрические детали (валики, втулки и т. п.) при сверлении и фрезеровании базируются обычно своими наружными цилиндрическими поверхностями на опорные призмы, которые изготовляют преиму­ щественно с углом а = 90° (см. рис. 8), хотя иногда встречаются приз­ мы с углом 60 и 120°.

Ступенчатые цилиндрические детали (например, ступенчатые ва­ лики) нельзя устанавливать на две неподвижные призмы, так как неточность размеров диаметров, получаемая при обработке, будет изменять положение оси детали по высоте; при такой установке за­ труднительно также достигнуть точного положения оси детали в го­ ризонтальной плоскости.

Поэтому при установке ступенчатой цилиндрической детали (ва­ лика) (рис. 9, ж) следует применять одну призму неподвижную (/) (и более длинную), а другую — регулируемую (2).

Г Л А В А IV

'ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

1.Понятие о точности. Основные факторы, влияющие

на точность обработки

При конструировании и построении машин необходимо наряду с расчетами кинематическими, расчетами на прочность, жесткость и износоустойчивость производить расчеты на точность.

Точность — основная характеристика деталей машин или прибо­ ров. Абсолютно точно изготовить деталь невозможно, так как при ее обработке возникают погрешности; поэтому точность обработки бывает различной.

Точность детали, полученная в результате обработки, зависит от многих факторов и определяется;

а) отклонениями от геометрической формы детали или ее отдельных элементов;

б) отклонениями действительных размеров детали от номиналь­ ных;

в) отклонениями поверхностей и осей детали от точного взаимного расположения (например, отклонениями от параллельности, перпен­ дикулярности, концентричности).

Основные определения и предельные отклонения формы и распо­ ложения поверхностей предусмотрены ГОСТ 10356—63.

Трудоемкость и себестоимость обработки деталей в значительной мере зависят от требуемой точности и с повышением точности (при неиз­ менных прочих условиях) увеличиваются, что видно из представлен­ ного графика (рис. 10).

Чтобы производить обработку деталей одного и того же размера с различной степенью точности (в зависимости от характера и назначения этих деталей), ГОСТом установлено несколько классов точности об­ работки. Классы точности имеют названия и порядковый номер; номер возрастает по мере убывания степени точности; таким образом, пер­ вый класс является самым точным (очень точный), второй класс слу­ жит для точных работ (точный), третий класс — для работ средней или обыкновенной точности (средний), для более грубых работ при­

г

меняют последующие классы точности. ГОСТ устанавливает 10 клас­ сов точности: 1; 2; 2а; 3; За; 4; 5; 7; 8 ; 9. 2-й класс является основным, 6 -й класс временно не установлен.

В массовом и крупносерийном производстве при изготовлении взаи­ мозаменяемых деталей требуемая точность обработки обеспечивается главным образом соответствующей настройкой станков. В мелкосе­ рийном и единичном производстве высокая точность достигается при­ менением дополнительных отделочных операций и путем использо­ вания исполнителей работы более высокой квалификации.

Точность заготовок, методы предварительной и окончательной механической обработки, методы термической обработки значительно

ботки понимают такую точность, которая при минимальной себестои­ мости обработки достигается в нормальных производственных усло­ виях, предусматривающих работу на исправных станках с применением необходимых приспособлений и инструментов при нормальной за­ трате времени и нормальной квалификации рабочих, соответствующей характеру работы.

Под д о с т и ж и м о й т о ч н о с т ь ю понимают такую точ­ ность, которую можно достичь при обработке в особых, наиболее бла­ гоприятных условиях, необычных для данного производства, высоко­ квалифицированными рабочими, при значительном увеличении за­ траты времени, не считаясь с себестоимостью обработки.

На точность обработки на металлорежущих станках влияют сле­ дующие основные факторы.

1. Неточность станков, являющаяся следствием неточности изго­ товления их основных деталей и узлов и неточности сборки, в частности недопустимо больших зазоров в подшипниках или направляющих, износа трущихся поверхностей деталей, овальности шеек шпинде­ лей, нарушения взаимной перпендикулярности или параллельности осей, неточности или неисправности направляющих, ходовых вин­ тов и т. п.

2.Степень точности изготовления режущего и вспомогательного инструмента и его изнашивание во время работы.

3.Неточность установки инструмента и настройки станка на размер.

4.Погрешности базирования и установки обрабатываемой дета­ ли на станке или в приспособлении (например, неправильное поло­ жение детали относительно оси шпинделя и т. п.).

5.Деформации деталей станка, обрабатываемой детали и инстру­ мента во время обработки под влиянием силы резания вследствие недостаточной жесткости их и упругой системы станок — приспо­ собление — инструмент — деталь (СПИД), в частности деформация детали, возникающая при ее закреплении для обработки.

6. Тепловые деформации обрабатываемой детали, деталей станка

ирежущего инструмента в процессе обработки и деформации, возни­ кающие под влиянием внутренних напряжений в материале детали.

7.Такое качество поверхности детали после обработки, которое может дать неправильные показания при измерениях.

8. Ошибки в измерениях вследствие неточности измерительного

образом от точности изготовления основных деталей и узлов станка и точности их сборки. Погрешности, допущенные в размерах и форме Этих деталей и их взаимном расположении (плоскостность, цилиндричность, параллельность и перпендикулярность осей и плоскостей, кон­

в ненагруженном состоянии, при неподвижном положении его частей и при медленном их перемещении от руки. Проверку производят при помощи приспособлений с индикаторами, измерительных приборов, точных линеек, уровней и других средств измерения.

Нормы точности и методы проверки станков регламентированы стандартами (ГОСТ).

Так, например, радиальное биение шпинделей токарных и фре­ зерных станков у конца шпинделя в ненагруженном состоянии до­ пускается не более 0,01—0,015 мм.

Погрешность в прямолинейности и параллельности направляю­ щих токарных и продольно-строгальных станков на длине 1000 мм допускается не более 0,02 мм и на всей длине не более 0,05— 0,08 мм.

У металлорежущих станков прежде всего изнашиваются детали, которые при их взаимном относительном перемещении испытывают

зания на участке пробных проходов и на всей остальной части обра­ батываемой поверхности может оказаться неодинаковой вследствие

по этому методу станки предварительно настраивают на заданный раз­ мер, т. е. рабочим звеньям станка, приспособления и инструмента при­ дается определенное взаимное положение, которое и обеспечивает авто­ матическое получение требуемого размера обрабатываемой детали.

Пробные проходы в этом случае не нужны, и время обработки со­ кращается.

Заготовки, подлежащие обработке, при установке их в приспо­ соблении автоматически, без выверки, принимают определенное положение относительно инструмента, установленного на определен­ ный размер. Нужное положение инструмента относительно детали не изменяется до окончания обработки всей партии деталей или до смены инструмента из-за его притупления. Неточность установки инстру­ мента после его смены и износ инструмента приводят к неточности обработки.

На автоматах, полуавтоматах и револьверных станках детали обра­ батывают способом автоматического получения размеров, для чего станки предварительно настраивают на размер. Перемещение ин­ струмента относительно детали ограничивается упорами. При одно­ временной обработке несколькими инструментами (набором резцов, фрез и т. п.) установку их на размер (настройка) производят по шабло­ нам.

С целью повышения точности обработки и сокращения времени на измерение в производстве все больше применяют специальные авто­ матизированные устройства для непосредственного измерения дета­ лей в процессе их обработки на станке. При достижении необходи­ мого размера детали измерительный прибор выключает механизм по­ дачи станка. Такие ' устройства дают возможность автоматизировать измерения и работу станка.

Погрешности установки и базирования заготовки на станке или в приспособлении

Погрешность установки является одной из величин, составляющих общую погрешность при выполнении заданного размера обрабаты­ ваемой детали.

Погрешность установки (еу) определяется суммой погрешности базирования (еб) и погрешности закрепления (е3).

Погрешность базирования возникает вследствие несовмещения установочной базы с измерительной. Эта погрешность определяется величиной колебания (т. е. разностью) предельных (наибольшего и наименьшего) расстояний измерительной базы от режущей кромки, установленного на размер инструмента.

Погрешность закрепления возникает вследствие смещения за­ готовки под действием зажимной силы, прилагаемой для фиксации

ее положения. Смешение заготовки из положения, определяемого уста­

деталей и элементов приспособления, деформация поверхностных слоев металла и поверхностных неровностей (шероховатостей). Смещения заготовки могут быть осевые, радиальные, угловые.

Погрешность закрепления равна разности между предельными (наибольшей и наименьшей) величинами смещения измерительной базы по направлению выполняемого размера.

При обработке плоских поверхностей можно принять, что вектор погрешности базирования и вектор погрешности закрепления направ­ лены на одну точку (коллинеарные векторы); в этом случае погрешность установки

®у —1“ еа- ( 1)

При обработке поверхностей тел вращения векторы погрешности базирования и векторы закрепления могут иметь взаимное положение под разными углами; погрешность установки в этом случае можно при­ нять по наиболее вероятному значению, равному корню квадратному из суммы квадратов величин погрешностей базирования и закре­ пления, т, е.

(2)

При обработке методом автоматического получения заданных раз­ меров (т. е. при обработке на станках, настроенных на размер) по­ грешность базирования, как уже сказано, возникает в тех случаях, когда установочная база не совмещена с измерительной.

При совмещении установочной и измерительной баз погрешность базирования равна нулю (е6 = 0), поэтому следует, если возможно, принимать в качестве установочной базы поверхность, которая явля­ ется в то же время измерительной базой, т. е. ту поверхность, от ко­ торой должен быть выдержан заданный размер и от которой произво­ дится измерение.

Погрешность базирования отсутствует также при обработке на стан­ ках, не настроенных на размер (т. е. при обработке методом пробных проходов), так как положение режущей кромки относительно уста­ новочной базы регулирует рабочий путем взятия пробных стружек и промеров от измерительной базы для каждой отдельной обрабаты­ ваемой детали.

По схеме установки на плоскую поверхность, изображенной на рис. 11, погрешность базирования по отношению к размеру Ь равна нулю (е6с = 0), так как базы измерительная и установочная совме­ щены (А—А). Погрешность базирования по отношению к размеру К имеет место, так как установочная (А—А) и измерительная (В—В)

базы не совмещены; погрешность базирования в этом случае равна допуску б на размер Н заготовки: ебя =■ б .

При установке детали базовым отверстием на цилиндрическую поверхность (палец) (рис. 12) следует учитывать смещение измери­ тельной базы в направлении выдерживаемого размера. При посадке на разжимной палец, т. е. без зазора, погрешность базирования по от­ ношению к размеру ^ выражается величиной половины допуска б на диаметр й заготовки: еб= 8/2. При посадке на жесткий палец с за­ зором погрешность базирования будет больше на величину предельного колебания диаметрального зазора Д3 и в этом случае выразится ве­ личиной е ’6 = (6/2) Н- Д3.

Как было отмечено выше, цилиндрические детали (валики, втул­ ки и т. п.) при сверлении и фрезеровании часто базируются своими наружными цилиндрическим поверхностями на опорные призмы, из­ готовляемые преимущественно с углом а = 90°.

При такой установке ось цилиндрической детали всегда находится в плоскости симметрии призмы независимо от отклонений в размерах диаметра детали, но расстояние центра деталей от основания призмы будет изменяться на величину еб в зависимости от отклонений в раз­ мерах диаметра детали и величины угла а призмы.

Величину погрешности базирования еб при несовмещении уста­ новочной базы с измерительной можно определить путем расчета, ис­ ходя из геометрических зависимостей элементов схемы установки, принятой для базирования детали.

В качестве примера можно привести определение величины по­

отрезка В 1 В2, равной разности — /2, которая и выражает величину

погрешности базирования еб. Последнюю можно определить, исходя из геометрических зависимостей:

®б — ^1 ^2 — ^ 1 ^ 2 — А В Х---- АВ%\

Здесь 0 | и й 2 — наибольший и наименьший диаметры детали; а — угол призмы; бо — допуск на размер диаметра О детали.

Приведем другой пример. Валик, имеющий буртик с диаметром, большим, чем диаметр*двух других ступеней (рис. 14), обрабатывается в центрах, причем передний центр жесткий; торцовые поверхности бур­ тика обрабатываются параллельно двумя резцами, установленными на размеры К — со т! и Ь — соп$1. В этом случае погрешность бази­

рования не окажет влияния на точность размера 1и но будет влиять на точность размера /2, отсчитываемого от левого торца валика, который служит измерительной базой для данного размера. Расстояние этого торца валика относительно резца, положение которого установлено на размер /2, может изменяться по причине погрешности зацентровки. Эта погрешность возникает из-за того, что не все заготовки партии могут быть засверлены на одинаковую глубину, поэтому и диаметры конических центровых гнезд будут различны и, следовательно, рас­ стояние измерительной базы, которой является левый торец вала, от­ носительно резца, установленного на размер /2, будет изменяться. Погрешность базирования еб относительно размера /2 определяется разностью предельных расстояний (Ьтах—6т,п) от торца заготовки до вершины центра («просадка» центра); она может быть исчислена по геометрическим зависимостям из схемы установки заготовки в цен­ трах; величина погрешности еб определяется из уравнения

При обработке того же валика (рис. 14) в центрах, но с плаваю­ щим передним центром установочная и измерительная базы совмеща­ ются, так как положение левого торца валиков всей партии определя­ ется упором и остается постоянным относительно резцов, установ­ ленных на размеры К и Ь. Следовательно, в этом случае погреш­ ность базирования е6 =■ 0 .

При установке заготовки для обработки ее цилиндрической поверх­ ности на жесткой оправке с базированием по цилиндрическому отвер­ стию," со свободной посадкой и закреплением гайкой, возможно смеще­ ние оси отверстия относительно оси оправки; в этом случае погреш­ ность базирования равна величине смещения осей.

При обработке этой же заготовки на разжимной или на жесткой оправках с прессовой посадкой смещение оси отверстия относительно оси оправки отсутствует и погрешность базирования равна нулю.

Деформация деталей станка, обрабатываемой детали и инструмента под влиянием сил, воздействующих на систему СПИД.

Жесткость упругой системы СПИД

При обработке деталей на металлорежущих станках силы резания, зажатия и другие воздействуют на детали станка, обрабатываемую деталь и режущий инструмент, вследствие чего происходит их дефор­ мация, изменение величины стыковых зазоров, изменение положения режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой детали (отжим); размеры обрабатываемой детали изменяются, появляются от­ клонения от правильной геометрической формы (конусность, оваль­ ность и т. п.).

На рис. 15 показано, какие возможны отклонения от правильной геометрической формы вала вследствие влияния деформации, возникаю* щей при обработке.

Деформации, возникающие в технологической упругой системе СПИД под влиянием воздействия действующих в системе сил, являют­

Из сказанного видно, что жесткость упругой системы СПИД имеет большое значение для точности обработки деталей на металлорежущих станках.

Под жесткостью упругой системы понимают ее способность ока­ зывать сопротивление действию сил, стремящихся ее деформировать.

Жесткость упругой системы влияет в основном на точность обра­ ботки и на возникновение вибраций.

Большая жесткость системы является одним из основных условий достижения точности при обработке. При отсутствии достаточной жест­ кости под действием сил резания и других сил система деформируется, что приводит к искажению формы детали и получению неправильных

ееразмеров.

Сжесткостью системы СПИД связано и явление вибрации. Сис­ темы, обладающие большой жесткостью, могут работать с более вы*

сокими режимами резания без появления вибрации, что обеспечивает их большую производительность.

Жесткость упругой системы СПИД выражается отношением радиаль­ ной составляющей силы резания, направленной по нормали к обраба­ тываемой поверхности, к смещению режущей кромки инструмента, ус­

где /с — жесткость системы в кГ/мм (н/м); Ру — радиальная состав­ ляющая силы резания в кГ; у — смещение режущей кромки инстру­ мента (деформация упругой системы) в мм.

Аналогично выражается жесткость отдельных элементов техно­ логической упругой системы — для суппорта (/суп), передней бабки (/п.б), задней бабки Ц3 б), приспособления (/пр), обрабатываемой детали

Величина деформации упругой системы станок — приспособление—

Жесткость станков повышается усовершенствованием их конструк­ ции или применением дополнительных устройств (например, на гори­ зонтально-фрезерных станках применяют дополнительное крепление кронштейна и стола), а также повышением качества сборки.

Станкостроительная промышленность, Экспериментальный научноисследовательский институт металлорежущих станков (ЭНИМС) ра­ ботают над вопросами установления стандартизованных норм жест­ кости для всех типов металлорежущих станков. По данным на 1/1— 1975 г. действуют ГОСТ 7035—54 «Станки металлорежущие. Общие условия к стандартам на нормы жесткости» и стандарты на нормы жест­ кости станков: токарных общего назначения (ГОСТ 7895—56), кругло­ шлифовальных (ГОСТ 11654—65), автоматов токарных многошпиндель­ ных прутковых (ГОСТ 43—65) и ряда других.

Большая жесткость детали в процессе обработки достигается ра­

пример люнетов. В практике при обработке валов применяют люнеты, если отношение длины вала к его диаметру бодее 10.

На рис. 16 показан пример применения неподвижного люнета, а на рис. 17 — подвижного люнета при обтачивании длинного вала на токарном станке в центрах (при отношении длины вала к диаметру, равном примерно 30—40).

Величину деформации вала, установленного в центрах токарного станка (без люнета), можно приближенно определить по формуле для изгиба балки, свободно лежащей на двух опорах (рис. 18). Точно опре­

Из приведенной формулы видно, что величина прогиба вала про­ порциональна его длине в третьей степени; если, например, один вал длиннее другого в два раза, то более длинный при тех же диаметре и силе резания будет иметь величину прогиба в восемь раз больше, чем короткий.

Вследствие прогиба вала при обтачивании диаметр его увеличи­ вается в средней части (см. рис. 15). Это увеличение примерно равно удвоенной величине прогиба (2/). Дополнительная опора в виде лю­ нета дает возможность избежать такой деформации.

При обтачивании вала в патроне без опоры на другом конце (рис. 19) конец вала, выступающий из патрона, можно принять за балку, за­ крепленную на одном конце. Максимальный прогиб вала под воздей-

ствием радиальной составляющей силы резания Ру равен'

[ = ^ ^ - [ м м ] , или / = -7 7 7 - (1 • Ю“3) [л»1.

Сравнение формул (9) и (10) показывает, что при обработке вала в патроне величина деформации — прогиба — в 16 раз больше, чем при обработке этого же вала в центрах.

= 3 ~

При обработке вала в центрах на токарном станке радиальная со­ ставляющая силы резания Ру вызывает отжим задней и передней ба - бок, зависящей от жесткости их конструкции. Величина этого отжима в процессе обработки изменяется. В начале обработки вала вся сила резания воспринимается задней бабкой, в конце обработки — передней;

— не более 0,03 мм.

Для обеспечения точности обработки необходимо, чтобы конструк­ ции режущих инструментов и приспособлений также обладали дос­ таточной жесткостью. С этой целью в некоторых случаях применяют дополнительные опоры; например, на расточных станках при растачи­ вании глубоких отверстий (или нескольких отверстий, расположенных

последовательно внутри корпусной детали) для борштанг создают дополнительную опору на противоположном конце; на револьверных станках с целью уменьшения отжима инструмента к резцедержателю инструмента 1 (рис. 20) прикрепляется скалка 2, которая направля­ ется втулкой 3, закрепленной на передней бабке станка; на горизон­ тально-фрезерных станках применяют дополнительно крепление крон­ штейна и стола.

На точность механической обработки деталей при выполнении окончательных операций существенно влияют температурные дефор­ мации обрабатываемой детали и деталей станка, вызываемые их на­ гревом.

На точность обработки могут влиять также тепловые деформации режущего инструмента, который во время работы сильно нагревается.

Тепловые деформации происходят по причинам: 1) нагрева теплом, выделяющимся при резании металла; 2) нагрева теплом, образующимся при трении движущихся частей станка; 3) непостоянства температуры помещения, вследствие чего происходят неравномерный нагрев или охлаждение системы станок — приспособление — инструмент — де­ таль.

Тепловые деформации особенно влияют на точность обработки де­ талей, изготовляемых по 1-му и 2-му классам точности.

При обработке с охлаждением детали и инструмента смазывакмцеохлаждающей жидкостью тепловые деформации всей системы станок — приспособление — инструмент — деталь значительно уменьшаются.

Изготовление точных измерительных инструментов и выполнение окончательных операций обработки деталей высокой точности (точ­

С течением времени (иногда весьма продолжительного) внутренние напряжения постепенно ослабляются, выравниваются и исчезают, при этом деталь деформируется (коробится). При обработке металла резанием, когда снимается поверхностный слой заготовки (особенно литой), в металле происходит перераспределение внутренних напряже­ ний и деталь деформируется. По этой причине черновые (обдирочные) операции отделяют от чистовых, которые исправляют форму детали и придают ей окончательные размеры.

Для уменьшения или устранения внутренних напряжений круп­ ные отливки подвергают «старению» — искусственному или естест­ венному (см. гл. I).

Влияние качества поверхности детали после обработки на показания измерений

Качество поверхности детали после обработки может существенно влиять на точность показаний при измерении. Если поверхность детали после обработки имеет большую шероховатость, то при контроле раз­ мера детали измерение производят по вершинам гребешков О у (не­ ровностей) или по впадинам Ог (рис. 22), что не дает правильного, определенного представления о размере. Гребешки шероховатостей поверхности при сопряжении с поверхностью другой детали (особенно при прессовой посадке и повторных соединениях) сминаются, и дей­ ствительный размер детали, таким образом, отличается от размера, полученного при измерении после обработки. Из этого видно, что точ­ ность обработки становится неопределенной, если качество поверхности после обработки не соответствует условиям работы детали. Чтобы достичь заданной точности размеров детали и установить при контроле, действительно ли получен заданный размер, необходимо обеспечить при обработке надлежащий класс шероховатости поверхности.

Большая шероховатость поверхности лишает возможности дос­ тигнуть высокой точности обработки.

Суммарная погрешность обработки

Как видно из изложенного, погрешностей, возникающих в про­ цессе обработки и дающих в результате неточные размеры и искаже­ ние формы детали, много. Происхождение этих погрешностей, их ха­ рактер и направленность разные: одни погрешности дают увеличение размеров (плюс), другие уменьшение (минус), некоторые — компен­ сируют, «гасят» другие и таким образом уменьшают большую погреш­ ность, другие, наоборот, накладываются, накапливают и увеличи­ вают общую погрешность, причем направленности (векторы) погреш­ ности могут совпадать или могут идти под разными углами; разных сочетаний может быть множество. Некоторые погрешности приводят к искажению формы детали.

Общую суммарную погрешность можно определить эксперименталь­ но, пользуясь точными измерительными приборами; можно также установить влияние некоторых факторов, порождающих погреш­ ности, и определить их числовые значения. Но теоретически (путем рас­ чета) определить влияние каждого фактора (при их совместном дей­ ствии) затруднительно. Поэтому расчеты по предлагаемым многими авторами формулам для определения суммарной погрешности не сов­ падают с экспериментальными данными. Анализ показывает, что в формулах не учитывается ряд факторов, вызывающих погрешности в процессе обработки, что, разумеется, и отражается на общей величине суммарной погрешности. В этом одна из причин расхождения данных,