1.13. Методы и этапы механической обработки поверхностей. Показатели точности и шероховатости при различных этапах механической обработки

Методы и этапы механической обработки поверхности

Механическая обработка поверхности производится, в основном, резанием металла со снятием стружки лезвийным или абразивным инструментом, а также пластическим деформированием. Резание лезвийным инструментом осуществляется точением, фрезерованием, сверлением и другими методами. При абразивной обработке применяется шлифование, хонингование, суперфиниширование. Пластическое деформирование осуществляется обкаткой и раскаткой роликами, дорнованием (калибровкой) отверстий шариками или оправками, дробеструйной обработкой. Каждый метод имеет свои технологические возможности по обеспечению точности и шероховатости поверхности. В тоже время одина­ковые показатели можно получить различными методами. Например, тонкое точение обеспечивает 7-8 квалитет точности и шероховатость поверхности 0,2 - 1,2 мкм. Близкие показатели можно получить шлифованием.

Технологический процесс представляет собой совокупность операций, при выполнении которых, обработке подвергается одна или несколько поверхностей. В результате заготовка превращается в готовую деталь. Обработать каждую поверхность по требованиям чертежа за один технологический переход удается не всегда. Чтобы обеспечить эти требования, возникает необходимость разделить обработку на этапы с распределением по ним припуска. Так, в простейшем случае, все этапы выполняют на одном станке, выбирая режимы резания, инструмент и приспособления так, чтобы обеспечить требования чертежа. В более сложном случае изменяют метод обработки поверхности. Например, после точения, применяют шлифование или обкатку роликами. Таким образом, обработка одной поверхности тоже представляет собой дискретный процесс, который выполняется за несколько этапов. В самом сложном варианте обработка поверхности включает следующие этапы:

Черновой, на котором удаляется с поверхности заготовки основная часть припуска, обеспечивается точность обработки по 12-14 квалитету, а шерохова­тость поверхности составляет более 12,5 мкм.

Получистовой, на котором обработка поверхности выполняется с допусками по 10-11 квалитету, а ее шероховатость составляет 3,2 - 10 мкм. На первых двух этапах применяются, в основном, точение, строгание и фрезерование. Чистовой, на котором по точности имеем 7-9 квалитет, а по шероховатости -0,63 - 2,5 мкм. Здесь применяются точение, фрезерование, шлифование, развертывание и протягивание.

Отделочный, (тонкая обработка) на котором за счет применения тонкого точения и растачивания хонингования, суперфиниширования, точность обработки повышается до 5-6 квалитета, а шероховатость составляет менее 1 мкм.

Приведенный перечень этапов является ориентировочным. В технической и учебной литературе можно встретить другие варианты, которые могут отличаться по показателям точности и шероховатости. Однако эти отличия, как правило, несущественные.

На количество этапов оказывает влияние метод получения заготовок. Если заготовка получена точным литьем или холодной штамповкой с точностью по 12-14 квалитету с шероховатость поверхности не более 10 мкм, то необходимость чернового этапа обработки отпадает. Однако, в большинстве случаев процесс механической обработки состоит из нескольких этапов. Каждый этап выполняется соответствующим методом обработки и на соответствующем оборудовании. Например, черновой этап токарной обработки можно выполнять на старых изношенных станках, в то время как для чистового этапа требуются точные станки.

11.1. Способы достижения заданной точности изделий при механической обработке, возможности и область их применения,

Под точностью детали принимают ее соответствие требованиям чертежа: по размерам, геометрической форме, правильности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей и по степени их шероховатости. Заданную точность обработки заготовки можно достигнуть методом пробных ходов и промеров, а также методом автоматического получения размеров на настроечных станках. Сущность метода пробных ходов и промеров заключается в том, что к обрабатываемой поверхности заготовки, установленной на станке, подводят режущий инструмент и с короткого участка заготовки снимают стружку. После этого станок останавливают и делают пробный замер полученного размера, определяют величину его отклонения от чертежа и вносят поправку' в положение инструмента, которую отсчитывают по делениям лимба станка. Затем вновь проводят пробную обработку участка заготовки, новый пробный замер полученного размера и при необходимости вносят новую поправку в положение инструмента. Таким образом, путём пробных ходов и промеров устанавливают правильное положение инструмента относительно заготовки, при котором обеспечивается требуемый размер. После этого выполняют обработку заготовки по всей длине. Этот метод используют в единичном и мелкосерийном производстве, в опытном производстве, а также в ремонтных и инструментальных цехах. Часто этот метод применяют в тяжёлом машиностроении При серийном производстве метод применяется для получения годных деталей из неполноценных исходных заготовок (спасение «брака»по литью и штамповке), в условиях крупносерийного и массового производства метод используют при шлифовании, так как позволяет без труда компенсировать износ абразивного инструмента.

При обработке заготовок по методу автоматического получения размеров, станок предварительно настраивается таким образом, чтобы требуемая от заготовок точность достигалась автоматически, то есть почти независимо от внимания и квалификации рабочего. При этом методе задача обеспечения требуемой точности обработки переносится с рабочего-оператора на настройщика выполняющего предварительную настройку станка, на инструментальщика, изготовляющего специальные приспособления и на технолога, назначающего технологические базы и размеры заготовок. Метод широко распространён в условиях серийного и массового производства. Использование этого метода в условиях мелкосерийного производства ограничивается экономическими соображениями: потери времени на изготовление однородных и точных заготовок, требуемых для работы на настроечных станках, могут не окупиться при малом количестве выпускаемой продукции.

Допуски и посадки гладких соединений

При изготовлении деталей размеры D и d выполняются с погрешностями. Конструктор исходит из того, что погрешности неизбежны, и определяет, в каких пределах они допустимы, т. е. сопря­жение еще удовлетворяет требованиям правильной сборки и нормальному функционированию. Конструктор устанавливает два предельных размера для вала — c/_max, d_min и два предельных размера для отверстия — O_max, D_mm, внутри которых должны находиться действительные размеры сопрягаемых деталей (рис. 1.1, б). Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском —

Нанесение на чертеже соединения такого количества размеров крайне неудобно, поэтому было принято устанавливать один общий размер для вала и отверстия, называемый номинальным — D, и указывать от него предельные отклонения (рис. 1.1, в).

Верхнее отклонение ES, es — алгебраическая разность между наибольшим и номинальным размерами.

ES = D_max -D; es = d_max - D.

Нижнее отклонение El, ei — алгебраическая разность между наименьшим и номиналь­ным размерами.

EI = D_min - D; ei = d_min - D.

Поле допуска — поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно нулевой линии, соответствующей номинальному размеру.

Графическое изображение полей допусков посадки с зазором приведено на рис. 1.1, в.

Чем уже поле между верхним и нижним отклонениями, тем выше при прочих равных условиях степень точности, которая обозначается цифрой и называется квалитетом.

Положение допуска относительно нулевой линии определяется основным отклонением — одним из двух предельных отклонений, ближайшим к нулевой линии, и обозначается одной из букв (или их сочетанием) латинского алфавита. Прописные буквы относятся к отверстиям, а строчные — к валам.

Таким образом, поле допуска обозначается сочетанием буквы, указывающей на положение допуска относительно нулевой линии, с цифрой, говорящей о степени точности — величине допуска.