8. Припуски на обработку поверхностей

   1. Общие сведения о припусках на обработку и их функциях

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготов­ки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Операционный припуск - это слой материала. удаляемый с заготовки при выполнении одной технологической операции (ГОСТ 3.1109-82*). Операционный припуск равняется сумме промежуточ­ных припусков, т.е. припусков на отдельные переходы, входящие в данную операцию. Промежуточный припуск опреде­ляют как разность размеров заготовки, полученных на смежном предше­ствующем ( i–1 - м ) и выполняемом (i - м) технологических перехо­дах. Общим припуском называют сумму промежуточных припусков по всему технологическому маршруту обработки данной по­верхности. Его величина равна разности размеров исходной заготовки и готовой детали.

В производстве крайне важно установить оптимальную величину при­пусков. Заготовки с заниженными размерами припусков могут не обес­печивать удаление дефектных поверхностных слоев, получение требуе­мой точности и шероховатости поверхностей; в отдельных случаях со­здаются неприемлемые условия для работы режущих инструментов (на­пример, по окалине или литейной корке). Это служит причиной образо­вания или увеличения процента брака, что ведёт к повышению себесто­имости изготавливаемых деталей. Завышенные припуски приводят к пе­рерасходу материала, энергии и режущего инструмента; к необходимо­сти введения дополнительных технологических переходов или рабочих ходов, что увеличивает трудоемкость процессов и также повышает се­бестоимость обработки деталей. Кроме того, при увеличенных припус­ках иногда удаляется наиболее износостойкий слой с функциональных поверхностей детали.

Одновременно с назначением припусков устанавливают допуски на размеры тех же поверхностей заготовки, причём слишком широкие до­пуски служат причиной снижения точности обработки методом автомати­ческого получения размеров и затрудняют использование станочной ос­настки.

Определение оптимальных припусков на обработку и предельных про­межуточных и исходных размеров заготовки необходимо: для конструи­рования приспособлений, специальных режущих инструментов, пресс-форм, штампов, моделей, стержневых ящиков; для настройки металлорежущих станков; для расчёта массы исходной заготовки, а также норм времени на выполнение технологических операций.

2. Методы назначения припусков на обработку

В машиностроении припуск на обработку поверхностей деталей уста­навливают двумя методами: опытно-статистическим и расчётно-аналитическим.

При опытно-статистическом методе величину общих и промежуточных припусков приникают по справочным таблицам и ГОСТам, составленным на основе обобщения и систематизации производственных данных пере­довых заводов. Недостаток способа состоит в том, что припуски на­значают без учёта конкретных условий построения технологического процесса: общие - без учёта маршрута обработки данной поверхности; промежуточные - без учёта схемы установки заготовки и погрешностей предшествующей обработки.

Технологи, не анализируя условий выполнения операции, устанавли­вают табличные значения припусков, которые во многих случаях завы­шены, так как ориентированы на условия обработки для которых во избежание брака припуск должен быть наибольшим. Использование таб­лиц припусков ускоряет процесс проектирования технологических про­цессов. Опытно-статистический метод широко применяют в условиях единичного и серийного производства.

Научно обоснованный рас четно-аналитический метод назначения при­пусков разработал проф. В.М. Кован; метод основан на учёте конкре­тных условий выполнения технологических операций. По В.М. Ковану припуск должен позволять удалять погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих технологических операциях (или переходах), а также погрешности установки заготовки, возникавшие на выполняемом переходе. При определении его величины учитывают следующие четыре основных фактора.

1. Высоту шероховатости R_{Z i-1} , полученную на смежном предшествующем переходе обработки данной поверхности. При выполнении первой операции величину R_{Z i-1} принимают по исходной заготовке; при второй - снимают неровности, получившиеся на поверхности при выполнении первой операции и т.д. Величина R_{Z i-1} зависит от ме­тодов, режимов и условий выполнения предшествующей обработки.

2. Состояние и глубину поверхностно­го слоя h _i-1 полученные на смежной предшествующей техноло­гической операции или переходе. Этот слой отличен от основного металла, например: перлитная корка, следы формовочного песка у отли­вок из серого чугуна, обезуглероженный слой у заготовок из стали и др. Он подлежит полному или частичному удалению. Стремятся сохра­нить, например, отбел, образующийся на поверхностях отливок распре­делительных валов двигателей; наклеп - упрочнённый износостойкий слой, получающийся при предварительной обработке резанием; твёрдый поверхностный слой, образующийся в результате поверхностной закалки, и пр. Схема поверхностного слоя заготовки изображена на рис. 99, где Н - удаляемая часть поверхностного слоя, за которой сле­дуют неудаляемая часть S и основная структура.

3. Суммарное (пространственное) отклонение расположения обра­батываемой поверхности относительно базовых поверхностей заготовки (от­клонения от параллельности, перпен­дикулярности, соосности, симметрич­ности, пересечения осей и пр.) и в некоторых случаях откленения формы поверхности (отклонения от плоскост­ности, прямолинейности и т.п.), образовавшиеся на предшествующей операции или переходе (рис. 100). Такие погрешности возникают из-за неточного выполнения заготовок, погрешностей механической обработки, в том числе, из-за копирования первичных погрешностей в уменьшенном масштабе и по другим причинам.

Пример. Заготовка втулки с эксцентрично расположенным от­верстием диаметром d своей наружной (базовой) поверхностью уста­новлена в трёхкулачковый самоцентрующий патрон для растачивания от­верстия до диаметра D (см. рис. 100,а). Очевидно, что составляю­щая промежуточного припуска (на диаметр), компенсирующая несоосность поверхностей втулки, равна 2е, т.е. = 2е,. Диаметр отверстия d заготовки с учётом влияния только одной этой составляющей следует взять равным .

Для компенсации изогнутости оси заготовки вала  , обрабаты­ваемой в центрах, приходится снимать суммарный припуск

(см. рис. 100,6). Здесь диаметр заго­товки ,

где - диаметр детали (вала).

Иногда наличие пространственных отклонений учитывают при составлении маршрута обработки детали. Так, при обработке деталей класса дисков реко­мендуется сперва расточить отверстие D с базой на наружную поверхность диска, а затем после устранения несоосности обработать наружную поверхность с базой на отверстие (рис. 101). При обратной последовательности обработки с наружной поверхности будет снято значительно больше металла; производительность операции снизится, а расходы на инструмент и энергию воз­растут.

4. Погрешность уста­новки , возникающую на выполня­емом переходе, которая в данном случае характеризуется величиной смещения обра­батываемой поверхности относительно ба­зовой, происходящем при закреплении за­готовок из-за неточности её базовых по­верхностей; в результате неточности из­готовления и износа установочных деталей приспособления; в результате погрешнос­тей выверки при индивидуальной установке заготовок и др. Для компенсации этих смещений и поворотов требуется дополнитель­ная часть припуска . Так, при обработке по схеме (рис. 102) =2е. Здесь е - эксцентриситет,

,

где S - минимальный зазор между отверстием в заготовке D и оправкой d , равный ; T_d, T_D - допуски на изготовление отверстия и оправки соответственно; T_dи - допуск на износ оправки. (Недостаток схемы - после обработки между обточенной и базо­вой поверхностями полу­чается несоосность в пределах е ).

Пространственные от­клонения и погрешность установки имеют не толь­ко величину, но и направление. По этой причине их суммирование часто выполняют по прави­лам сложения векторов.