3.6.4. Ошибки измерений

Ошибки измерений в процессе обработки могут происходить вследствие того, что мерительный инструмент имеет погрешности (половина цены деления) и вследствие субъективного человеческого фактора.

При проведении измерений должны быть соблюдены следующие условия:

а) правильный выбор измерительного инструмента, погрешность измерительного инструмента должна быть не более 10 …15% от допуска контролируемого размера;

б) контроль точных деталей должен проходить в помещении при температуре 20.

3.6.5. Температурные деформации деталей станка, инструмента и детали

При обработке металлов резанием точность может зависеть от температурных деформаций. Они появляются вследствие:

• тепла, выделяющегося при резании;

• тепла, образующегося при трении движущихся частей станка;

• непостоянства температуры помещения.

Тепловые деформации по своей величине таковы, что проявляются только при обработке деталей, имеющих поверхности с точностью пятого-восьмого квалитетов. При изготовлении деталей с более грубой точностью температурными деформациями можно пренебречь.

1. Погрешности из-за температурных деформаций инструмента (рис. 97).

Рис. 97. Погрешности из-за температурных деформаций инструмента

Тепловое равновесие, при котором прекращается удлинение резца, наступает примерно через 20-24 мин работы.

2. Погрешности из-за температурных деформаций станка.

Известно, что во время работы станка за счет трения кинематических пар нагревается масло, что приводит к нагреву корпуса. Нагрев корпуса ведет к изменению положения шпинделя. В среднем величины температурных деформаций шпинделя колеблются в горизонтальном направлении от 8 до 30 мкм, в вертикальной плоскости – до 0,1 мкм.

3. Погрешности из-за температурных деформаций детали.

При равномерном нагреве детали изменяются ее размеры, при неравномерном нагреве – размеры и форма детали. Для того, чтобы избежать влияния температурных деформаций на точность обработки, необходимо обработку по этапам производить раздельно, т. е. приступать к последующей обработке только после охлаждения детали при обработке на предшествующем этапе.

а) б)

Рис. 98. Погрешности из-за температурных деформаций детали при фрезеровании плоскости: а – в момент окончания обработки на предшествующем этапе; б – после обработки на последующем этапе без охлаждения

Основное свойство температурных деформаций. Температурные деформации, как правило, через определенное время стабилизируются и обусловливаются постоянной погрешностью, которая может быть учтена при настройке. Для того, чтобы стабилизировать температурные деформации станка (особенно для высокоточных), такой станок перед началом работы прогревают на холостом ходу в течении двух-трех часов.

3.6.6. Деформации, возникающие от действия остаточных напряжений

Внутренние остаточные напряжения могут появиться в материале детали в результате:

• неравномерного охлаждения отдельных частей заготовки;

• фазовых превращений при закалке или резании;

• неоднородных деформаций по объему при резании.

Рассмотрим деформации, возникающие от действия остаточных напряжений, при резании.

При обработке некоторых металлов могут произойти фазовые превращения. Как известно, фазовые превращения связаны с объемными изменениями металла. Например, при шлифовании стали с мартенситной структурой, если происходит прижог (засаленный шлифованный круг, неправильно выбран режим обработки, недостаток СОЖ), то в месте образования прижога появляется структура тростита или сорбита, имеющего меньший удельный объем, чем структура мартенсита, в результате появляются остаточные напряжения.

При резании в поверхностном слое происходит пластическая деформация, сопровождаемая упрочнением и изменением некоторых свойств металла: уменьшается плотность, удельный вес, следовательно, имеет место увеличение удельного объема. Увеличение объема происходит только на глубине деформированного слоя и не происходит в слоях, расположенных ниже зоны пластической деформации. Стремлению наружных слоев металла увеличиться в объеме будут препятствовать недеформированные внутренние слои. В результате появляются остаточные внутренние напряжения.

Основное свойство остаточных внутренних напряжений. С течением времени остаточные внутренние напряжения выравниваются, но при этом деталь деформируется. Этот момент всегда учитывают при получении больших отливок и поковок, которые сразу в обработку не поступают, их сначала подвергают операции, позволяющей снять внутренние напряжения, для этого применяют обработку – старение.

Старение бывает естественным и искусственным, применяют вибрационную обработку. При естественном старении деталь вылеживается в течение длительного времени (от нескольких месяцев до нескольких лет).Но этот метод неэкономичен. При искусственном старении деталь подвергается нагреву в специальных печах с выдержкой от 8 до 12 часов и дальнейшему медленному охлаждению со скоростью порядка 20°С/ч вместе с печью до 200°С, а затем деталь охлаждается на воздухе. Недостаток – сложность изготовления печей. При другом способе искусственного старения деталь подвергается вибрации, что также способствует снятию напряжений.