Основы ТМ пособие ч1

Примеры ошибок базирования:

1. Закрепление в патроне: εδа 0 , εδв Та .

Рис. 67. Обработка на токарном станке с продольного и поперечного суппортов

2. Закрепление в приспособлении при обработке уступов: εδА ТВ ТС .

Рис. 68. Обработка уступа на вертикально-фрезерном станке

3. Обработка цилиндрических деталей. Установка детали на плоскость (рис. 69, а, б).

εδm ТD	εδN 0
а)	б)	в)

Рис. 69. Ошибка базирования при обработке:

а– при выполнении размера m; б – при выполнении размера N;

в– при установке в патроне

51

Установка детали в патроне (рис. 69, в).

Возможны три варианта простановки операционного размера: первый вариант – простановка размера «m», εδm ТD / 2 ;

второй вариант – простановка размера «к», εδK ТD / 2 ; третий вариант – простановка размера «n», εδn 0 .

4. Установка детали на две плоскости или на призму.

εδB 0 , εδA 0 ,	εδ÷B	TD	εδ÷B 0
а)	2		б)

Рис. 70. Обработка шпоночного паза на фрезерном станке:

а– установка на две плоскости; б – установка на призму

5.Примеры оценки погрешностей базирования при обработке на токарных станках с применением жёсткого (рис. 71, а) и плавающего переднего центра

(рис. 71, б).

εδA TK ,	εδB TK ,	εδC 0	εδA 0 ,	εδB 0 ,	εδC 0
	а)			б)

Рис. 71. Обработка детали на токарном многорезцовом станке:

а– установка с жестким передним центром;

б– установка с плавающим передним центром

Рассмотрев приведенные схемы, следует сделать вывод о том, что схему установки детали надо выбирать такой, чтобы ошибки базирования на выполняемые размеры не было (рис. 71, б).

52

Контрольные вопросы

1. ........................ – это придание заготовке или изделию требуемого положения

	относительно рабочих органов станка или приспособления.
2.	..................... – это поверхность или их сочетание, ось или точка, определяющие
	положение детали при ее установке на станке или при ее работе в собранном
	узле.
3.	Базы по назначению подразделяются на.....................		: конструкторские, техно-
	логические, измерительные, основные, вспомогательные.
4.	По лишаемым степеням свободы базы подразделяются на.....................			: устано-
	вочные, направляющие, опорные, черновые, искусственные.
5.	................. – это база, лишающая заготовку трех степеней свободы.
6.	................ – это база, лишающая заготовку двух степеней свободы: перемеще-
	ния вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой.
7.	............... – это база, лишающая заготовку одной степени свободы.
8.	............... – это база, лишающая заготовку четырех степеней свободы.
9.	............... – это база заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси
	или точки.
10.	...............	– это база заготовки или изделия в виде реальной поверхности, разме-
	точной риски или точки пересечения рисок.
11.	..............	– это база, лишающая заготовку двух степеней свободы: перемещения
	вдоль двух координатных осей.
12.Схема............		– это расположение опорных точек на базовой поверхности заго-
	товки: базирования, оборудования, установки, закрепления, наладки.
13. Схема..............		– это расположение опорных точек и элементов зажима в ус-
	ловных обозначениях: базирования, оборудования, установки, закрепления,
	наладки.

14.Правильная последовательность увеличения количества опорных точек на базах: двойная направляющая, направляющая, опорная, установочная.

15.При установке цилиндрической детали в патроне с поджимом задним центром и упором в кулачки патрона реализуются следующие базы...........: двойная направляющая, опорная явная, опорная скрытая, установочная, направляющая.

16.При установке цилиндрической детали в центрах реализуются следующие базы...........: двойная направляющая, опорная явная, опорная скрытая, установочная, направляющая.

17.При установке цилиндрической детали с l<<d (коротких узких деталей) в патроне с упором в кулачки патрона реализуются следующие базы: установочная, опорная явная, опорная скрытая, двойная опорная, двойная направляющая.

18.К типовым схемам установки призматической корпусной детали относятся: на плоскость и два отверстия, на две плоскости и отверстие, на три плоскости, на призму, в центрах.

19.	............... – это погрешность выполняемого размера, обусловленная погрешно-
	стью уже выполненных размеров.

53

20.Погрешность базирования равна нулю в случаях, когда...........: технологическая база совпадает с измерительной, технологическая база совпадает с конструкторской, выполняемые размеры (размер) получаются в результате обработки настроенными инструментами за одну установку, конструкторская база совпадает с измерительной, выполняемые размеры (размер) получаются в результате обработки ненастроенными инструментами за одну установку.

21.При установке детали типа вал на длинную призму реализуется......база: двойная направляющая, направляющая, установочная, двойная опорная, опорная.

22.Поверхности, которые не обрабатываются, выбираются в качестве .......баз: черновых, чистовых, промежуточных, проверочных, настроечных.

3.5. Точность механической обработки

Точность любого изделия определяется точностью составляющих его элементов, т. е. деталей.

Точность обработки – степень соответствия реального размера размеру, указанному на чертеже детали.

Погрешность обработки – степень отклонения реального размера от размера, указанного на чертеже детали. Как известно, изготовить деталь абсолютно точно невозможно.

Точность размера зависит от многих факторов и определяется отклонениями действительных размеров Тр, от правильной геометрической формы Тф, от требуемой точности расположения поверхностей Трасп. Отклонения действительных размеров оцениваются квалитетами: 01, 0, 1, 2…18.

Погрешность формы (ГОСТ 2.308, ГОСТ 24643) оценивается отклонением от цилиндричности, отклонением от круглости, отклонением от формы в продольном сечении, отклонением от плоскостности, от прямолинейности.

Взаимное расположение поверхностей оценивается отклонением от соосно-

сти, отклонением от параллельности, биением радиальным или торцовым, отклонением от симметричности, отклонением от пересечения осей.

Допустимая величина погрешности зависит от размера детали и от точности

ееизготовления и приводится в ГОСТах.

Впроизводственных условиях при обработке деталей используется два метода достижения точности размеров: индивидуальный и автоматический. Индивидуальный метод характерен для единичного производства. Возникающие погрешности зависят от исполнителя работы и его квалификации. Этот метод характерен для свободной ковки, когда размеры и форма поковки выдерживается путем пробных промеров в процессе ковки. Тоже наблюдается при литье в земляные формы при ручной формовке. К этому методу относится сборка методом индивидуальной подгонки соединяемых деталей машин. При механической обработке заготовок индивидуальным методом размеры получаются на ненастроенных станках путем пробных замеров и рабочих ходов.

54

3.5.1. Метод пробных рабочих ходов и замеров

Метод пробных рабочих ходов и замеров сводится к тому, что с обрабатываемой поверхности сначала снимают пробную стружку, далее станок останавливают и делают замер полученного размера. После этого вносится поправка в положение режущего инструмента при помощи деления лимба на станке. Затем делают пробный рабочий ход и замер получаемого размера. Опять сравнивают полученный размер с чертежным и при необходимости опять вносят поправку в положение режущего инструмента.

Таким образом, путем пробных ходов и замеров добиваются правильного положения инструмента относительно детали. После этого обработка поверхности детали производится окончательно по всей длине. При обработке других поверхностей той же детали установка на размер повторяется снова.

Положительные стороны этого метода:

а) получение более высокой точности обработки по характеристикам Тр и Тф за счет увеличения расчетного количества рабочих ходов;

б) исключается влияние износа режущего инструмента на точность получаемого размера, так как пробные замеры дают возможность учесть износ инструмента;

в) применение разметки в сочетании с данным методом позволяет правильно распределить припуск и предотвратить брак при обработке маломерных заготовок;

г) отпадает необходимость в изготовлении различного рода сложных и специальных приспособлений таких, как кондукторов, поворотных и делительных устройств. Взаимное расположение обработанных поверхностей достигается с помощью разметки.

Отрицательные стороны:

а) точность обработки лимитируется минимальной величиной снимаемой стружки. При работе доведенными резцами минимальная толщина снимаемой стружки 0,005мм (5мкм), при точении заточенными резцами обычно 0,02мм, при работе резцами с небольшим затуплением 0,05мм;

б) возможность появления брака вследствие усталости рабочего; в) необходимость высокой квалификации рабочего; г) низкая производительность обработки; д) высокая себестоимость обработки.

Разновидностью индивидуального метода является метод работы по формуляру, который применяется в тяжелом машиностроении. Данный метод заключается в следующем: одну из сопрягаемых деталей обрабатывают, и полученный размер вносят в формуляр детали. Исходя из полученного размера и необходимой посадки, определяют размеры другой сопрягаемой детали, которую и выдерживают при изготовлении.

При выполнении операции шлифования независимо от типа производства применяется индивидуальный метод достижения точности размера. Это объясняется тем, что шлифовальный круг быстро изнашивается, а точность требуется высокая. Пробные замеры для новой установки шлифовального круга в зависимости

55

от типа производства могут производиться вручную или при помощи автоматических устройств. Исключение составляет шлифование установленным кругом, где применяется автоматический метод достижения точности размеров.

Признаки данного метода:

а) универсальные ненастроенные станки, б) применение разметки и выверки, в) отсутствие специальных приспособлений.

3.5.2. Автоматический метод достижения точности размеров

Автоматический метод достижения точности размеров характерен для мелкосерийного, серийного, крупносерийного и массового производств. Размеры при данном методе получаются на настроенных станках. Настройка может быть элементарной, с помощью специальных устройств, применением станков автоматов и полуавтоматов. Исполнитель работы, его квалификация не влияют на точность получаемых размеров. Данный метод используется при выполнении заготовок методами штамповки и литья, за исключением литья в земляные формы ручной формовки. К этим методам относятся сборка, осуществляемая методами взаимозаменяемости.

Метод автоматического достижения точности при механической обработке состоит в том, что инструмент окончательно устанавливается в определенное положение перед обработкой, т. е. настраивается на обрабатываемый размер. После этого вся партия деталей обрабатывается без изменения положения режущего инструмента (рис. 72). Настроечные размеры: Н1 =а, Н2 =К=Dф/2+в.

Рис. 72. Настроечные размеры при выполнении автоматического метода достижения точности при механической обработке

56

Если при методе пробных рабочих ходов и замеров точность обрабатываемой поверхности целиком определяется квалификацией рабочего, то при применении автоматического метода точность будет зависеть от наладчика (точность установки инструмента на настроечные размеры), от инструментальщика (точность изготовления инструмента), от технолога (правильность назначения технологических баз и размеров , определяющих схему установки детали и конструкцию приспособления).

Преимущества автоматического метода достижения точности:

а) независимость точности обработки от минимально возможной толщины снимаемой стружки,

б) независимость точности обработки от квалификации рабочего и его усталости,

в) повышение производительности обработки, г) более низкая себестоимость обработки за счет высокой производительно-

сти, снижение брака и уменьшения потребности в квалифицированных рабочих.

Как известно, режущий инструмент в процессе работы изнашивается. При автоматическом методе достижения точности размеров инструмент находится в определенном положении, поэтому появление износа приводит к появлению неточности при обработке. Для компенсации погрешностей, вызванных износом инструмента, производится периодическая поднастройка станка, восстановление первоначального положения детали инструмента. В серийном производстве подобная поднастройка производится вручную методом пробных замеров и рабочих ходов. В крупносерийном и массовом производствах поднастройка осуществляется автоматически.

Признаки данного метода:

а) использование настроенных станков, б) использование специальных и специализированных приспособлений, в) работа мерными инструментами, г) наличие поднастройки,

д) использование активных методов контроля.

3.5.3. Погрешности, возникающие при механической обработке и их определение

В практике машиностроительного производства установлено, что причинами, приводящими к погрешностям, являются:

неточность установки заготовки,

неточность станков, характеризуемая неточностью изготовления деталей, их узлов и неточностью их сборки,

неточность изготовления режущего инструмента и его износ в процессе обработки,

ошибки измерений в процессе обработки,

температурные деформации деталей станка, инструмента и обрабатываемой детали,

57

деформации, возникающие за счет действия остаточных напряжений,

деформации за счет недостаточной жесткости технологической системы,

неточность настройки станка.

Для определения величин погрешностей используют следующие методы: а) статистический, б) расчетно-аналитический,

в) расчетно-статистический.

Статистический метод основан на определении величин погрешностей при уже действующем технологическом процессе. По этому методу можно определить величины систематических, случайных погрешностей и погрешностей настройки станка. Применяется в серийном, крупносерийном и массовом производствах.

Расчетно-аналитический метод основан на определении величин погрешностей по аналитическим или эмпирическим зависимостям. Основные причины возникновения погрешностей в этом случае точно известны, и на них можно воздействовать. Применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

Расчетно-статистический метод объединяет в себе первые два метода, когда одна часть погрешностей определяется расчетным методом, а другая – статистическим. Применяется для различных условий производства.

3.5.4. Статистические методы исследования и определения точности

Неточность обработки деталей определяется целым рядом причин, приводящим к различным видам погрешностей. При использовании статистических методов различают погрешности систематические и случайные. Погрешности, вызванные определенными закономерными причинами, называются систематическими. Последние делятся на постоянные и переменные. Например, при обработке отверстий разверткой, заниженной на 0,1 мм, получим во всех обрабатываемых деталях отверстие меньше требуемого размера на 0,1мм. Такие погрешности будут постоянными систематическими, но если учесть, что развертка еще и изнашивается, то в процессе обработки размер ее будет уменьшаться, а погрешность будет с каждой деталью увеличиваться. Такая погрешность будет относиться к переменной систематической.

Погрешности, появление которых не носит закономерного характера, называются случайными. Под действием случайных причин размеры обрабатываемых деталей получаются разными на некотором интервале, называемом интервалом рассеивания размеров.

К случайным причинам, вызывающим рассеивание размеров детали, относят: а) колебание твердости обрабатываемого материала; б) колебание величины снимаемого припуска (в пределах допуска);

в) колебание интенсивности затупления режущих инструментов; г) колебание упругих деформаций технологической системы под влиянием не-

стабильных сил резания.

Суммарная погрешность обработки будет равна сумме систематических и случайных погрешностей.

58

Исследование точности обработки методом анализа кривых рассеивания

Предполагая известными закономерности возникновения систематических погрешностей, случайные погрешности могут быть выявлены с помощью методов математической статистики. Вследствие действия случайных причин при обработке получаемые размеры детали можно считать случайными величинами, а любая случайная величина обычно характеризуется законом распределения. Классическим примером является закон нормального распределения (рис. 73).

Рис. 73. Кривая нормального рассеивания: х размеры; n частота повторения размеров

Распределение размеров – совокупность действительных размеров деталей, обрабатываемых при неизменных условиях и расположенных в возрастающем порядке с указанием частоты их повторения.

Распределение выявляется следующим образом: замеряют размеры обрабатываемой на станке партии деталей. Разбивают их в соответствии с установленным интервалом размеров на группы. Подсчитывают количество деталей, входящих по своим размерам в каждую группу. Отношение числа деталей в каждой группе к числу деталей партии называется частостью.

Число деталей в каждой группе носит название частоты.

Распределение размеров графически представляется так: по оси абсцисс откладывают интервалы размеров, по оси ординат – частоту или частость. Для конкретного примера приведем следующие данные. После измерения партий деталей в 100шт. получили размеры деталей в пределах от 20 до 20,35мм. Частота и частость по интервалам представлены в табл. 8.

Таблица 8

	Результаты измерений партии деталей
				Частость
Интервалы		Частота
размеров, мм		(m)		(m/n)
20,00 – 20,05		2		0,02
20,05 – 20,10		11		0,11
20,10 – 20,15		19		0,19
20,15 – 20,20		28		0,28
20,20 – 20,25		22		0,22
20,25 – 20,30		15		0,15
20,30 – 20,35		3		0,03
Итого:		100		1

На основании данных измерений строим статистические оценки распределения размеров: гистограмму и полигон распределения (рис. 74).

59

Ступенчатая линия характеризует гистограмму распределения; ломаная линия, соединяющая точки, соответствующие середине каждого интервала, характеризует полигон распределения размеров. При большом числе замеряемых деталей и большом количестве интервалов размеров ломаная линия приближается к плавной кривой – кривой распределения размеров.

Рис. 74. Гистограмма и полигон распределения размеров

Для построения гистограммы рекомендуется измеренные размеры разбивать не менее чем на шесть интервалов, при этом общее число замеряемых деталей должно быть не менее 100. Чем больше число замеряемых деталей, тем точнее получаем полное распределение размеров.

Как показывает практика, в технологии машиностроения в зависимости от условий обработки рассеивание величин погрешностей подчиняется различным распределениям, известным из математической статистики. Наибольшее практическое применение получили закон нормального распределения – закон Гаусса, закон Максвелла, закон модуля разности, закон равной вероятности.

Многочисленными исследованиями установлено, что распределение размеров деталей, обработанных на настроенном станке, подчиняется нормальному распределению

	y		1	e	xi xcр 2
					2σ2	,	(4)
		σ	2π

где у – функция нормального распределения;
σ – среднее квадратичное отклонение;
хi – конкретный размер детали;
хср – среднее арифметическое размеров деталей данной партии,
σ	xi xcp 2	,	(5)
	n

где n – количество деталей в партии.

60