3.2. Обоснование допусков на диаметральные размеры обработанных цилиндрических поверхностей

Важным элементом проектирования технологии и определения размеров заготовки является обоснование допусков на размеры обработанных цилиндрических поверхностей.

Суммарное радиальное смещение  инструмента относительно детали можно представить в виде

, (3.1)

где – смещение под действием силы Р_у, соответствующей максимальной глубине резания, К_н  –  доля смещения , компенсируемая путем настройки инструмента на размер (например, К_н=0,5), – смещение, соответствующее радиальному износу инструмента, – смещение инструмента относительно детали, учитывающее погрешность установки инструмента на размер, погрешность установки самой детали, погрешности базирования детали в приспособлениях. Сюда же может быть отнесено, как правило, незначительное смещение, связанное с точностью станка (биение шпинделя, погрешности направляющих и т.д.).

Смещения инструмента относительно детали под действием сил резания найдем, зная жесткость J технологической системы «станок – приспособление – инструмент – деталь» и значения силы Р_у, min, а также колебания этой силы P_y (рис. 3.3).

Для металлорежущих станков нормальной и повышенной точности регламентируемая отечественными стандартами жесткость находится обычно в пределах от 10 до 40 кН/мм. В каждом конкретном случае жесткость может быть определена делением приращения P_y расчетной силы Р_у на фактическое измеренное отклонение радиального размера обработанной поверхности при обработке ступенчатой поверхности.

а)

б)

Рис. 3.3. Минимальные и максимальные значения силы Ру (а)

и смещения (б)

3.3. Определение диаметральных размеров заготовки

Припуск на получистовую и чистовую обработку и его колебания зависят от допуска на размеры обрабатываемой поверхности, достигнутого на предыдущих проходах, а также от глубины дефектного слоя и погрешностей базирования, установки и закрепления детали.

Минимальный припуск на получистовой проход должен быть несколько больше глубины дефектного слоя и других возможных погрешностей, связанных с переустановкой детали. Кроме того, необходимо иметь в виду, что точная обработка стальных деталей с весьма малыми припусками (менее 0,1 мм) возможна только на весьма жестких станках повышенной точности. Это связано с тем, что небольшой натяг, создаваемый силой Ру, благоприятно сказывается на ликвидации зазоров в упругой системе и повышает ее динамическую устойчивость. В связи с этим при обработке пов. 5 на операции 30 примем минимальный припуск равным 0,2 мм. С учетом допуска на диаметр 0,7 мм максимальный припуск равен 0,55 мм.

Для получистовых проходов целесообразно применять резцы с положительными передними углами и стружкозавивающими лунками (канавками). Такую форму передней поверхности, как правило, имеют сменные многогранные твердосплавные режущие пластины, механически закрепляемые в державке резца.

Расчеты на ЭВМ (рис. 3.3) показывают, что с увеличением подачи от 0,2 до 0,8 мм/об сила Ру увеличивается примерно вдвое: от 0,5 до 0,9 кН. Соответственно, смещение на сторону при жесткости j=25 кН/мм будет около 0,03 мм. При поднайстройке резца через hз= 0,3 мм (или при предварительном притуплении до hо=0,3 мм) отклонение на сторону вследствие размерного износа будет около 0,04 мм. Таким образом, суммарное отклонение диаметра обработанной поверхности при увеличении подачи от 0,2 до 0,8 мм будет находиться в пределах от 0,12 до 0,16 мм. В частности, при подаче s=0,4 мм/об погрешность обработки составит 0,14 мм на диаметр.

По аналогичной методике проверяется погрешность обработки на чистовом проходе. Сам металлорежущий станок (т.е. жесткость его узлов, геометрическая точность), режим резания на этом проходе и геометрические параметры чистового резца выбираются таким образом, чтобы обеспечить допуск 0,047 мм. Если это невозможно, то вводится дополнительный проход.

Для проектирования заготовки ограничимся рассмотрением размеров только тех цилиндрических поверхностей детали и заготовки, которые связаны между собой (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Диаметральные размеры детали D_i и заготовки C_i

Обозначение размера	Минимальный размер, мм	Максимальный размер, мм	Допуск на диаметр, мм
D1	310,9	313	2,1
D2	251,1	253	1,9
D3	229,4	229,45	0,05
D5	255,553	255,6	0,047
D6	214	214,29	0,29
C1			7
C2			6
C3			6
C5			6
C6			10

Рис. 3.4. Граф диаметральных размеров заготовки и детали

«Коронная шестерня»

Размеры заготовки C_i связаны с размерами детали D_i и припусками Z_i, (рис.3.4) которые в свою очередь должны быть не менее суммы радиальных биений , характеризующих погрешности оборудования, включая погрешности установки детали, погрешности обработки поверхности, зависящие от износа режущего инструмента, его смещения относительно детали под действием сил резания, а также глубины дефектного слоя h_i:

      . (3.2)