- •Структура (состав) дисциплины тм и омп
- •Основные сведения о теории резания, ри и мрс
- •Резьбонарезание, зубонарезание, зубофрезерные станки
- •Комплексная обработка, агрегатные станки, станки с чпу, автоматические линии, оц и тоц, гпм, ртк
- •1.1. Стандартизация
- •Допуск – это интервал, в пределах которого должны находиться действительные размеры годных деталей. Он может быть только положительной величиной.
- •Нижнее отклонение ei, ei – это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами:
- •Значения допусков, мкм
- •Условия применения относительной геометрической точности формы цилиндрических поверхностей.
- •1.2.6.3. Шероховатость поверхности и ее обозначение на чертежах.
- •1.3.1.Основные понятия. Классификация средств измерения и контроля.
- •1.3.5. Предельные калибры
- •2.1.1. Материалы для режущих инструментов.
- •2.1.2. Элементы режима резания.
- •2.1.3. Геометрия токарных резцов.
- •2.1.4. Стружкообразование при резании.
- •2.7.5. Силы в процессе резания.
- •2.1.6. Тепловые явления при резании.
- •Следовательно, приближенно количество образуемой теплоты в единицу времени, (Дж/с),
- •Тепловой баланс процесса резания (рис. 2.11) можно записать в виде:
- •2.1.7. Изнашивание и стойкость режущих инструментов.
- •2.1.7.1. Закономерности и виды износа инструментов.
- •2.1.7.2. Критерии износа инструментов.
- •2.1.7.3.Смазывающе-охлаждающие среды (сос, в том числе сож),
- •2.1.8. Скорость резания и стойкость инструментов.
- •2.1.9. Основные сведения о металлорежущих станках.
- •2.1.9.1. Классификация и обозначение станков.
- •2.1.9.2. Движения в станках.
- •2.1.9.3. Определение крутящего момента и мощности
- •2.1.9.4. Назначение и взаимодействие основных частей и механизмов станка.
- •2.4.9.5. Приводы главного движения станков.
- •2.2 Обработка на токарных станках
- •2.2.1.Общие сведения о токарной обработке
- •2.2.2. Устройство и работа токарного станка
- •2.2.3. Работы, выполняемые на токарных станках, и режущий инструмент
- •2.2.4. Обработка заготовок на токарно-револьверных станках
- •2.2.4. Нормирование обработки на токарных станках
- •При обтачивании и растачивании основное время, мин., определяется по формуле
- •2.3.1. Основные схемы
- •2.3.2. Определение основного времени
- •2.3.5. Сверлильные станки
- •2.3.6. Расточные станки
- •2.4 Фрезерование и обработка на фрезерных станках
- •2.4.1. Особенности фрезерования и элементы режима резания
- •Р и с. 2.36. Зуб фрезы – резец
- •Скорость, м/мин, главного движения фрезерования определяют по формуле
- •2.4.2. Силы резания и мощность при фрезеровании
- •2.4.3. Попутное и встречное фрезерование
- •2.4.4. Фрезы для обработки различных поверхностей
- •2.5. Обработка на строгальных и долбежных станках
- •2.5.1. Особенности строгания и долбления
- •2.5.2. Конструктивные особенности и геометрические параметры
- •2.5.3. Строгальные и долбежные станки
- •2.6. Обработка на протяжных станках
- •2.6.1. Протягивание и протяжной инструмент
- •2.6.2. Типы протяжек, их конструктивные элементы и
- •2.6.3. Протяжные станки
- •2.7. Станки для нарезания зубчатых колес
- •2.7.1. Нарезание зубчатых колес по методу копирования
- •2.7.2. Инструменты и технологические процессы
- •2.7.3. Зубообрабатывающие станки для нарезания цилиндрических колес
- •2.8. Обработка на шлифовальных станках
- •2.8.1. Абразивные инструменты и их характеристика
- •2.8.2. Основные типы абразивных инструментов.
- •2.8.3. Виды шлифования
- •2.8.4. Виды шлифовальных станков
- •2.8.4.1. Конструктивные особенности универсального плоскошлифовального станка с прямоугольным столом и горизонтальной осью шпинделя
- •2.8.4.2. Конструктивные особенности универсального круглошлифовального станка
- •2.8.4.3. Конструктивные особенности внутришлифовального станка
- •2.8.4.4. Конструктивные особенности бесцентрово-шлифовального станка
- •3.1.1. Изделие и технологический процесс в машиностроении
- •3.1.1.1. Качество продукции
- •3.1.1.2. Изделие и его элементы
- •3.1.1.3. Производственный и технологический процессы
- •3.1.1.4. Техническая норма времени
- •3.1.1.5. Типы производства и методы работы
- •3.1.2.Точность механической обработки и методы её обеспечения
- •3.1.2.1. Основные понятия и определения
- •3.1.2.2. Анализ параметров точности механической обработки методом
- •3.1.2.3. Базы и погрешность установки заготовок
- •Выбор баз. Пересчет размеров и допусков при смене баз
- •3.1.2.5. Факторы, влияющие на точность механической обработки
- •Путь резания при точении одной заготовки
- •3.1.2.6.Определение суммарной погрешности
- •3.1.2.7. Пути повышения точности механической обработки
- •3.1.3 Качество поверхности деталей машин и заготовок
- •3.1.3.1. Основные понятия и определения
- •3.1.3.2. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей
- •3.1.3.3. Факторы, влияющие на качество поверхности
- •3.1.3.4. Методы измерения и оценки качества поверхности
- •Средства измерения шероховатости поверхности
- •3.1.3.5. Технологические методы, повышающие качества
- •3.1.4. Технологичность и ремонтопригодность конструкций
- •3.1.4.1. Основные понятия и определения
- •3.1.4.2. Технологические требования к конструкции сборочных единиц
- •2. Требования к конструктивному оформлению элементарных поверхностей деталей.
- •З.1.4.4. Ремонтопригодность машин
- •Заготовки для деталей машин
- •Методы получения заготовок
- •3.1.5.6. Предварительная обработка заготовок
- •3. 2. Основы проектирования технологических
- •3.2.1. Основные понятия и положения
- •Этапы проектирования технологических процессов механической обработки
- •3 .2.3. Анализ исходных данных и технологический контроль чертежа
- •Выбор типа производства
- •Выбор исходной заготовки
- •Выбор технологических баз
- •Общие рекомендации при выборе баз:
- •Установление маршрута обработки отдельных поверхностей
- •Проектирование технологического маршрута изготовления детали с выбором типа оборудования
- •Расчет (выбор) припусков
- •3.2.10 Определение промежуточных и исходных размеров заготовки
- •Проектирование технологических операций.
- •3.2.1.1. Структура построения операций обработки.
- •Выбор оборудования.
- •Выбор технологической оснастки.
- •Расчет режимов обработки.
- •Техническое нормирование производства.
- •Нормирование технологического процесса (пример расчета для детали «Ось шестерни», см.Прил. 2, часть 1)
- •Технико-экономические показатели.
- •Методика расчета себестоимости
- •Методика расчета составляющих z
- •Документирование технологического процесса
- •Типизация технологических процессов
- •Специфика построения групповых технологических процессов
- •3.2.17.Проектирование технологических процессов на эвм
- •Обработка детали в условиях ртк или гпм
3.1.2.5. Факторы, влияющие на точность механической обработки
При изготовлении деталей неточность механической обработки является следствием ряда так называемых первичных производственных погрешностей: погрешности установки заготовки перед обработкой ; погрешности настройки станка на размер; упругих деформаций элементов технологической системы «станок— приспособление — заготовка — инструмент» под влиянием силы резания; размерного износа режущего инструмента; геометрических погрешностей станка и режущего инструмента; тепловых деформаций технологической системы; остаточных напряжений в материале заготовок.
1. Погрешность настройки станка. При наладке станка для достижения заданного размера обработки режущий инструмент должен занимать определенное положение относительно обрабатываемой поверхности, называемое настроечным размером (размер h рис.3.21,в).
Определенное значение настроечного размера обычно достигается двумя способами: настройкой по результатом обработки пробных заготовок и настройкой по эталону. Первый способ заключается в том, что после обработки пробной заготовки измеряют получаемый размер и по результатам измерения корректируют положение режущего инструмента до тех пор, пока получаемый размер не будет находиться в пределах поля допуска. Второй способ основан на достижении определенного настроечного размера путем контакта режущей части инструмента с эталоном, размеры которого заранее рассчитаны с учетом выполнения конкретной операции.
При настройке станка невозможно достичь строго одного и того же настроечного размера. Поле рассеяния настроечного размера называется погрешностью настройки.
При настройке станка первым способом (по пробным заготовкам) погрешность настройки связана с неточностью измерения пробных заготовок и с неточностью регулирования (корректировки) положения инструмента.
Если принять, что составляющие изменения и регулирования определяются наличием только случайных погрешностей, то суммирование их возможно по правилу квадратного корня. В этом случае при односторонней обработке погрешность настройки
∆н=К√∆2изм+ ∆2рег,
где К = 1,1 - 1,2—коэффициент, учитывающий отклонение закона распределения погрешностей ∆изм и ∆рег от закона нормального распределения.
При обработке поверхностей вращения составляющая ∆изм относится к диаметру, а составляющая ∆рег к радиусу, поэтому
∆н=2К√(∆изм/2)2+ ∆2рег.
Допускаемые погрешности измерения и регулирования инструмента находятся в зависимости от допуска на получаемый размер, в соответствии с чем выбираются измерительные средства и методы регулирования положения инструмента. Так, например, при обработке по 9-му квалитету точности возможно применение обычного микрометра, а при обработке по 7-му квалитету необходим микрометр с ценой деления 0,002 мм. При обработке по II—13-му квалитетам точности можно использовать штангенциркуль.
Погрешность регулирования (установки) режущего инструмента по лимбу с ценой деления 0,02 мм составляет 10- 15 мкм, а при установке по жесткому упору — 20 - 50 мкм.
На координатно-расточных станках используют оптико-механические, электромеханические и другие устройства для отсчета координат расположения шпинделя, позволяющие повысить точность регулирования до 2—3 мкм.
П ри настройке станка по эталону погрешность настройки зависит от погрешности изготовления эталона ∆эт и погрешности выверки положения инструмента при использовании эталона ∆в. Погрешность настройки по эталону при односторонней обработке рассчитывается по формуле
∆н=К√∆2эт+ ∆2в,
а при обработке тел вращения
∆н=2К√(∆эт/2)2+ ∆2в .
Обычно ∆эт == 10— 12 мкм, а ∆в с использованием щупа, который располагается между эталоном и режущей частью инструмента, составляет 15 -45 мкм. Коэффициент К = 1, 2.
Настройка станка по пробным заготовкам обеспечивает хорошую точность, но трудоемка и допустима при обработке заготовок небольших размеров. Настройка по эталону менее трудоемка, обеспечивает получение стабильных результатов и весьма эффективна при наладке многоинструментальных обработок (настройке многорезцовых станков, инструментальных блоков для агрегатных станков н др.).
2. Упругие деформации элементов технологической системы под влиянием силы резания. Под технологической системой понимается комплекс, включающий станок, приспособление, заготовку и инструмент. В процессе обработки сила резания вызывает смещения (отжатия) элементов технологической системы. Эти отжатия включают собственные деформации отдельных деталей системы и контактные деформации сопряженных поверхностей, которые смещают элементы системы из исходного (ненагруженного) состояния. Анализируя влияние смещений элементов системы на точность обработки, следует рассматривать эти смещения в направлении получаемого, размера, т.е. в направлении, перпендикулярном к обработанной поверхности. Способность системы или ее элемента сопротивляться приложенной статической нагрузке характеризует жесткость данной системы (элемента) и имеет размерность Н/мм или Н/мкм:
j=Py/y,
где Py—составляющая силы резания, направленная по нормали к обработанной поверхности; у — отжатие системы или элемента в том же направлении.
При расчете упругих отжатий силу резания умножают на коэффициент динамичности К. Этот коэффициент для предварительной обработки принимают в пределах 1,2—1,4, а при чистовой - в пределах 1 - 1,2.
При точностных расчетах используют также понятие податливости системы w, имеющей размерность мм/Н или мкм/Н:
w=1/j=y/Py.
Величинами j и w обычно пользуются при ориентировочных расчетах точности обработки.
Статическая податливость узлов и суммарная податливость станков приводятся в справочной литературе. Жесткость новых станков составляет 20 -100 кН/мм, что соответствует податливоcти 0,05-0,01мм/кН.
На рис.3.22. показана схема отжатий элементов технологической системы от силы резания для случая продольного точения: у1— смещение заготовки; у2— смещение инструмента (на рис.3.22,а - позиция инструмента до начала резания, на рис.3.22,б - в процессе резания).
Р и с. 3.22. Упругие деформации технологической системы
Для определенного сечения фактическая глубина резания
tф=tз-(y1+y2),
где tз—заданная глубина резания.
y1=Pyω1 ; y2=Pyω2,
где ω1 — податливость элемента технологической системы, включающего заготовку, станочное приспособление и узел станка, на котором закреплено приспособление; ω2 — податливость элемента системы, включающего инструмент, приспособление для установки инструмента и узел станка, на котором закреплено это приспособление; Ру — радиальная составляющая силы резания, определяемая из уравнения
Py=CytxфPSy PHBn,
где Су —постоянная для данных табличных условий резания; Хр, Yр и п—- показатели степени у глубины резания tф подачи S и твердости НВ заготовки.
Сумма смещений y1+y2=y представляет собой погрешность получаемого размера. Подставив развернутые значения y1 и y2, получим погрешность для определенного сечения при обработке индивидуальной заготовки:
y=t3 – tф = Py(ω1 + ω2)=Py ωс
где ωс — податливость технологической системы в данном сечении.
С помощью этого уравнения можно определить погрешность получаемого размера при обработке партии заготовок; погрешность формы обрабатываемой поверхности у индивидуальной заготовки; степень уменьшения первичных погрешностей на выполняемой операции.
Из приведенных зависимостей видно, что точность обработки повышается с увеличением жесткости технологической системы и с повышением стабильности силы резания.
В результате изменения податливости технологической системы по длине обработки от наибольшего значения (ωmax) до наименьшего (ωmin) появляется продольная погрешность формы обрабатываемой поверхности.
Для уменьшения погрешности формы обрабатываемой поверхности следует стремиться к выравниванию значений податливости системы в различных сечениях и к уменьшению силы резания Ру. Уменьшение силы Ру может быть достигнуто улучшением геометрических параметров режущей части инструмента или обработкой поверхности за два рабочих хода и более.
Одним из способов выравнивания жесткости технологической системы является обработка с непрерывно изменяющейся подачей: изменение подачи по определенному закону приводит к соответствующему изменению силы резания с таким расчетом, что колебание упругих отжатий технологической системы по длине обработки будет незначительным.
На станках с программным управлением повышение точности формы можно достичь путем заведомо скорректированной траектории движения режущего инструмента, определяемой программоносителем.
3. Размерный износ режущего инструмента. В процессе механической обработки режущий инструмент подвергается изнашиванию. С точки зрения влияний износа на точность обработки следует рассматривать так называемый размерный износ, измеряемый в направлении нормали к обрабатываемой поверхности (сечение I—I на рис.3.23.).
Р и с. 3.23. Размерный износ резца
При обработке деталей на настроенном станке размерный износ приводит к постепенному изменению размеров обрабатываемых заготовок. Если же заготовка имеет значительную протяженность (например длинный вал), то при ее обработке (обтачивании) появляется погрешность в виде конусности с возрастанием диаметрального размера к передней бабке.
Изнашивание инструмента в зависимости от пути резания характеризуется кривой, приведенной на рис.3.24,а. Процесс изнашивания можно разделить на три периода: первый период (отрезок I) кратковременный и характеризуется активным изнашиванием в связи с приработкой инструмента; второй период (отрезок //) — это нормальное изнашивание инструмента, когда наблюдается примерно линейная зависимость износа от пути резания; третий период (отрезок ///) характеризуется резким возрастанием износа, за которым следует вскоре разрушение режущей кромки. Износ инструмента по окончании второго периода изнашивания называют предельно допустимым износом (Ипр).
На втором (основном) участке кривой размерного износа его интенсивность характеризуется значением тангенса угла наклона кривой к оси абсцисс, называемым относительным (удельным) износом Ио:
Иo=tgα=И2/L2,
где И2 — размерный износ за второй период работы инструмента; L2 — путь резания, соответствующий второму периоду работы инструмента.
Относительный износ обычно принимают на 1000 м пути резания и выражают в мкм/км.
Р и с.3.24. Процесс размерного износа инструмента
В период приработки зависимость износа от пути резания выражается степенной функцией; для упрощения расчета размерного износа кривую на этом участке заменяют прямой аА, которая является продолжением прямой АВ, характеризующей период нормального изнашивания; линия аА отсекает на оси ординат величину Ин, которая характеризует износ за период приработки. Величина Ин называется начальным износом и выражается в мкм.
Следовательно, для конкретных условий обработки по данным Ио и Ин можно рассчитать размерный износ Δр в мкм на длине пути резания:
Δр=Ин+ИоL/1000,
где L — путь резания, м.