5. Способы оценки шероховатости поверхностей

Двойной микроскоп основан на использовании метода «светового сечения»; с его помощью определяют среднюю высоту микронеров­ ностей в пределах 3—70 мк.

Использование микроинтерферометра для измерения неровностей поверхности основано на явлении интерференции света, которое можно наблюдать с помощью специального оптического устройства. Микроинтерферометры применяют в лабораторных условиях для оцен­ ки наиболее чистых поверхностей с неровностями высотой в пределах 0,02—2 мк. Поле зрения у этих приборов малое — до 0,5 мм12.

В производственных условиях шероховатость поверхности деталей часто оценивают путем сравнения их с эталонами чистоты, представ­ ляющими собой плоские или цилиндрические образцы, изготовленные из различных материалов (сталь, латунь идр.) с шероховатостью обра­ ботанных поверхностей, соответствующей разным классам шерохо­ ватости.

Наборы образцов — эталонов — изготовляют для разных видов механической обработки — точения, фрезерования, шлифования и т. д.

Визуальную оценку шероховатости поверхностей деталей, обра­ ботанных отделочными методами, при сравнении их с поверхностями эталонов следует производить с помощью лупы с пятикратным или большим увеличением.

Оценку шероховатости поверхности методом сравнения с эталоном можно выполнить более точно, пользуясь сравнительным микроско­ пом, позволяющим просматривать одновременно обе поверхности — эталона и проверяемой детали.

ГЛАВА VI

ВИДЫ ЗАГОТОВОК ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН. ПРИПУСКИ НА ОБРАБОТКУ ДЕТАЛЕЙ

1. Виды заготовок

Заготовками для изготовления деталей машин могут служить: 1) отливки чугунные, стальные, из цветных металлов, из пласт­

масс; 2) поковки и штамповки;

3) прокат стали (горячекатаной и холоднотянутой) и цветных металлов.

Выбор вида заготовок зависит от конструктивных форм деталей, их назначения, условий их работы в собранной машине, испыты­ ваемых напряжений и т. д.

Фасонные детали, не подвергающиеся ударным нагрузкам, дей­ ствию растяжения и изгиба, изготовляются обычно из чугунных от­ ливок; для фасонных деталей машин, работающих в тяжелых усло­ виях и испытывающих большие напряжения, вместо чугунных от­ ливок применяются стальные. Из чугуна отливают станины, рамы, пли­ ты, коробки, картеры, корпуса подшипников, шкивы, маховики и т. п.; из более мелких деталей — фланцы, втулки, кронштейны, зубчатые

штампы, себестоимость которых в этом случае раскладывается на

большое количество заготовок.

Заготовки из проката (круглого, квадратного, шестигранного) применяются для деталей, по конфигурации приближающихся к како­

гом виде заготовки.

На рис. 37, 38 и 39 изображены заготовки в виде отливки, штам­ повки и из проката с указанием припусков.

2. Припуски на обработку деталей машин

режущими инструментами. Поверхности детали, не подвергающиеся обработке, припусков не имеют.

Разность размеров заготовок и окончательно обработанной дета­ ли определяет величину припуска, т. е. слоя, который должен быть снят при механической обработке.

Припуски разделяют на общие и межоперационные. Под общим по­ нимают припуск, снимаемый в течение всего процесса обработки дан­ ной поверхности — от размера заготовки до окончательного размера готовой детали. Межоперационным называют припуск, который уда­ ляют при выполнении отдельной операции. Величина припуска обыч­ но дается «на сторону», т. е. указывается толщина слоя, снимаемого на данной поверхности. Иногда для цилиндрических деталей припуск дается «на диаметр», т. е. указывают двойную толщину снимаемого слоя, что должно быть оговорено.

Припуски могут быть симметричные и асимметричные, т, е. рас­ положенные по отношению к оси заготовки симметрично и асиммет­ рично. Симметричные припуски могут быть у наружных и внутрен­ них поверхностей тел вращения; они могут быть также у противоле­ жащих плоских поверхностей, обрабатываемых параллельно, одно­ временно. Однако как в первом, так и во втором случае возможно и асимметричное расположение припусков.

Припуск должен иметь размеры, обеспечивающие выполнение необ­ ходимой для данной детали механической обработки при удовлетво­ рении установленных требований к шероховатости и качеству по­ верхности металла и точности размеров деталей при наименьшем расходе материала и наименьшей себестоимости детали. Такой при­ пуск является оптимальным. Установление оптимальных припусков на обработку является весьма важным технико-экономическим воп­ росом.

Чрезмерные припуски вызывают излишние затраты на изготовле­ ние детали и тем самым увеличивают ее себестоимость, слагающуюся из трех основных элементов: затрат на материал, основной зарабо­ тной платы производственных рабочих и накладных расходов.

При увеличении припуска на обработку вес (масса) заготовки возрастает; материала требуется больше и, значит, себестоимость заготовки и готовой детали повышается.

Снятие излишних припусков увеличивает трудоемкость обработки, следовательно, возрастает и основная заработная плата производ­ ственных рабочих за обработку одной детали с увеличенными припус­ ками. Поэтому целесообразно назначать припуск, который можно уда­ лить за один проход. На станках средней мощности за один проход можно снимать припуск до 6 мм на сторону.

Накладные расходы, входящие в себестоимость детали и принятые в процентах от основной заработной платы производственных рабо­ чих, с увеличением заработной платы также увеличиваются.

В число накладных расходов наряду с другими входят затраты, связанные с эксплуатацией станка при обработке детали, например затраты на ремонт, инструмент, электроэнергию, транспорт, амор­ тизационные отчисления, а также дополнительная заработная плата, начисления и др.

При излишних припусках вес заготовок и снимаемой стружки уве­ личивается, станки для снятия лишнего количества материала должны работать с большим напряжением, вследствие чего увеличивается их износ и затраты на ремонт.

Излишние припуски вызывают повышение затрат на режущий ин­ струмент, так как излишний материал снимается в несколько прохо­

расход.

При излишних припусках часто приходится увеличивать глубину резания (чтобы уменьшить число проходов), а это требует повышения мощности станка и в результате — увеличения расхода электроэнер­ гии.

Как видно, излишние припуски вызывают повышение всех трех основных элементов себестоимости детали.

С другой, стороны, слишком малые припуски не дают возможности выполнить необходимую, механическую обработку с желаемой точностью и чистотой, в результате чего получается брак, что также удорожает изделие.

Таким образом, необходимо стремиться к назначению оптимальных припусков, обеспечивающих выполнение механической обработки с удовлетворением требований к точности и чистоте обрабатываемых поверхностей при наименьшей себестоимости детали; при оптимальных припусках уменьшаются расход металла, затраты времени на обра­ ботку и увеличивается производительность оборудования.

В современном серийном и массовом производстве существует определенное и вполне рациональное стремление к максимальному уменьшению припусков на обработку и получению заготовок, тре­ бующих возможно меньшей механической обработки и вовсе не тре­ бующих ее.

Устанавливая размеры припусков на обработку, необходимо ука­ зать допускаемые отклонения от них, т. е. допуски на размеры за­ готовки, так как получить заготовку точно установленных размеров не представляется возможным. Допускаемые отклонения припусков должны лежать в ограниченных пределах, так как при большой раз­ нице в размерах заготовок создаются большие затруднения в произ­ водстве — приходится часто перенастраивать станки на размеры заго­ товок, понижается точность работы в приспособлениях, ограничи­ вается их применение и т. п.

Факторы, влияющие на величину припусков

Величины припусков на обработку и допуски на размеры заготовок зависят от ряда факторов, степень влияния которых различна; к чис­ лу основных факторов относятся следующие:

а) материал заготовки; б) конфигурация и размеры заготовки;

в) вид заготовки и способ ее изготовления;

г) требования в отношении механической обработки; д) технические условия в отношении качества и класса шерохо­

ватости поверхности и точности размеров детали.

М а т е р и а л з а г о т о в к и . У заготовок, получаемых литьем, поверхностный слой имеет твердую корку. Для нормальной работы режущего инструмента необходимо, чтобы глубина резания была боль­ ше толщины корки отливки; исходя из этого требования и должен быть назначен припуск. Толщина корки бывает различной, она зависит от материала, размеров отливки и способов литья; для отливок из серого чугуна — от 1 до 2 мм; для стальных отливок — от 1 до 3 мм.

Поковки и штамповки могут быть из легированной или углеро­ дистой стали; поковки изготовляются из слитка или проката.

При изготовлении поковок на них образуется слой окалины, ко-, торый при дальнейшей механической обработке сильно увеличивает износ режущего инструмента; иногда этот слой бывает настолько тверд, что инструмент не может его обрабатывать; поэтому глубина резания должна быть больше толщины слоя окалины. При обработке углеродистых сталей для этого часто оказывается достаточной глу­ бина резания, равная 1,5 мм; для легированных сталей глубина ре­ зания должна быть 2—4 мм.

Для поковок из слитков припуски должны быть больше, чем для поковок из прокатанного материала, так как на поверхности слитков бывают иногда трещины и пузыри, поперечные сечения которых при прокате уменьшаются.

Поверхностный слой у штамповок обезуглероживается, и при обра­ ботке его необходимо удалить. Толщина этого слоя бывает различная; у штамповок из легированных сталей до 0,5 мм; у штамповок из угле­ родистых сталей 0,5—1,0 мм в зависимости от конфигурации и раз­

готовку сложной конфигурации получить свободной ковкой затруд­ нительно, поэтому ради упрощения формы заготовки иногда оказы­ вается необходимым увеличивать припуски на обработку.

Вштамповках сложной конфигурации затруднено течение мате­ риала, поэтому для таких штамповок также необходимо увеличивать припуски.

Вотливках сложной конфигурации в целях достижения более равномерного остывания металла необходимо делать плавные, по­ степенные переходы от тонких стенок к толстым, не допуская резкого изменения поперечных сечений; это требование также вызывает необ­ ходимость увеличения припусков.

При изготовлении крупных отливок необходимо считаться с усад­ кой, которая в таких отливках достигает значительных размеров, и назначать для них увеличенные припуски.

В и д з а г о т о в к и и с п о с о б ее и з г о т о в л е н и я . Заготовки, как указывалось, бывают в виде отливок, поковок, штам­ повок и проката.

Отливка может быть изготовлена по-разному: посредством машин­ ной или ручной формовки, по деревянным или металлическим моде-

вило, должна быть величина припуска. Если, например, по техни­ ческим условиям требуется, чтобы поверхность металла была чистой без каких-либо расслоений, волосовин, черноты, раковин, то припуск приходится увеличивать для удаления с поверхности металла всех этих недостатков. Если поверхность должна быть гладкой, то необхо­ димо давать припуск, позволяющий после черновой обработки про­ извести и чистовую.

Если размеры детали должны быть выполнены точно в пределах установленных допусков, то припуск должен обеспечить возмож­ ность достижения необходимой точности и класса шероховатости повер­ хности, что должно быть учтено при определении величины припуска.

При этом необходимо предусмотреть слой металла, компенсирую­ щий погрешности формы, возникающие в результате предшествующей обработки (особецро термической), а также погрешности установки детали на данной операции.

Определение величины припусков

Из всего сказанного выше следует, что величина общего припуска зависит от толщины дефектного поверхностного слоя, подлежащего снятию, и припусков, необходимых для всех промежуточных опера­ ций механической обработки — межоперационных припусков, учи­ тывающих погрешности формы, пространственные отклонения*, воз­ никающие в предшествующей обработке, погрешности установки, допуски на операционные (промежуточные) размеры, необходимую шероховатости поверхности.

Так как размеры заготовок могут иметь допускаемые отклонения, направленные в положительную и отрицательную сторону, то при опре­ делении общей величины припуска следует прибавить к размеру за­ готовки величину возможного отрицательного (минусового) отклоне­ ния (если таковое допускается), иначе припуск будет недостаточен для механической обработки.

Таким образом, общий (суммарный) припуск слагается из следую­ щих основных величин:

1)толщины дефектного поверхностного слоя, подлежащего сня­ тию за первый черновой проход режущего инструмента;

2)суммы припусков на все промежуточные операции, учитываю­ щие влияние ряда факторов (погрешность формы, пространственные отклонения, погрешность установки, операционные допуски на раз­ меры, класс шероховатости поверхности и т. п.);

3)величины отрицательного отклонения от номинального размера заготовки (если таковое предусмотрено).

Припуск на толщину дефектного поверхностного слоя, подлежа­

щего снятию за первый черновой проход режущего инструмента, а

также общий припуск для разных видов заготовок можно принимать по следующим средним данным (табл. 8).

Величины припусков на промежуточные операции механической обработки можно принимать по справочным и руководящим материа­ лам заводов, ведущих исследовательских и проектных институтов, а также по приводимым в учебниках, установленным на основании опыт­ ных и экспериментальных данных.

Сумма припусков на все промежуточные операции, предусмотрен­ ные технологическим процессом, вместе с припуском на толщину де­ фектного поверхностного слоя определяет общий (суммарный) при­ пуск по каждой обрабатываемой поверхности детали.

Размеры припусков на отливки установлены стандартами. ГОСТ 1.855—55 устанавливает припуски на механическую обработку отливок из серогр чугуна в соответствии с тремя классами точности отливок (1—3-й), регламентированными этим же стандартом. По­ добным же образом ГОСТ 2.009—55 установлены припуски для сталь­ ных фасонных отливок, также для 1—3-го классов точности изготов­ ления отливок. Этими данными обычно пользуются при проектирова­ нии технологических процессов.

В производственных условиях размеры припусков устанавливают на основании опыта, пользуясь практическими данными в зависи­ мости от веса (массы) и габаритных размеров деталей, конструктивных форм и размеров, необходимой точности и класса чистоты обработки. Многие заводы, научно-исследовательские и проектные институты имеют свои нормативные таблицы припусков, разработанные ими на основа­ нии длительного опыта применительно к характеру своего производ­ ства.

Расчетные методы определения припусков, предложенные некото­

П л о т к и н.