Точность обработки

Точность обработки. Назначение любого вида обра­ботки состоит в том, чтобы изготовить детали с заданной точностью. Под точностью обработки понимают соответствие размеров, формы и взаимного расположения участков обрабатываемых поверхностей за­данной точности, а также шероховатости обработки поверхности детали требованиям чертежа и техническим условиям.

Долговечность машин, работающих с большими скоростями и наг­рузками, зависит во многом от качества поверхности трущихся дета­лей. Несмотря на большую точность и высокое совершенство современ­ного металлорежущего оборудования, невозможно получить абсолют­но точных размеров или формы детали в соответствии с допуском на размер, заданным чертежом, Поэтому все изготовленные детали будут иметь некоторые отклонения (погрешности).

Величина погрешностей при изготовлении деталей зависит от сле­дующих причин:

  • точности станков (станки, не могут быть абсолютно точными и изго­товляются с определенными отклонениями);
  • точности изготовления и износа режущего инструмента (режущий инструмент изготовляется с допуском на точность);
  • температуры проверяемой детали. При повышении температуры детали размер ее будет отличаться от размера, измеренного при нор­мальной температуре (20° С);
  • исправности измерительного инструмента;
  • умения рабочего пользоваться измерительным инструментом.

Погрешности измерения могут быть уменьшены многократным из­мерением детали. Для этой цели деталь измеряют в одном и том же месте, тем же самым инструментом несколько раз. Результаты измере­ния складывают и делят на число измерений.

Шероховатость поверхности

При любом методе обработки металлов резанием (сверление, развертывацие, строгание, опиливание, шабрение, притирка и т. д.) не получится идеально глад­кая и ровная поверхность деталей, всегда останутся следы в виде впа­дин, задиров и другие неровности, называемые гребешками.

Даже поверхности, кажущиеся совершенно гладкими, после шаб­рения, доводки имеют мелкие неровности, не видимые невооружен­ным глазом, но отчетливо различаемые при помощи приборов.

Чем чище требуется обработка, тем ниже должны быть гребешки. Высота гребешков и глубина впадин (микрогеометрия) колеблются в значительных пределах — от десятых долей миллиметра до сотых долей микрона.- Высота и глубина микронеровностей зависит от способа обработки, степени вязкости металла обрабатываемой детали, конструкции режущего инструмента, режима механической обработки (скорости резания, подачи и др). При опиливании достигаются 1, 2 и 3-й классы шероховатости поверхности (рис.93, а), при сверлении 4,5 и 6-й (рис. 93, б), при шабрении — 7,8 и 9-й (рис. 93, в), а при притирке — 10, И, 12,13 и 14-й классы (рис. 93, г). При изготовлении деталей обработку ведут с соблюдением установленных для них клас­сов шероховатостей.

Профили поверхностей различных классов шероховатости по видам обработки

Профили поверхностей различных классов шероховатости по видам обработки

Согласно ГОСТ 2789-73 (рис. 94) параметры шероховатости (один или несколько) выбираются из следующей номенклатуры:

  • Rа — сред­нее арифметическое отклонение профиля;
  • Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам;
  • Rmax — наибольшая высота неровностей про­филя;
  • Sm — средний шаг неровностей;
  • S — средний шаг неровностей по вершинам;
  • tp— относительная опорная длина профиля, где p — числовое значение уровня сечения профиля.

В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала (например, точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т. п.), применяется знак обозначения шероховатости поверхности

символ обозначения шероховатости поверхности

символ обозначения шероховатости поверхности

В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя ма­териала (например, литьем, ковкой, объемной штамповкой, прокатом, волочением и т. п.), применяют знак

шероховатость поверхности без удаления слоя

шероховатость поверхности без удаления слоя

Поверхность, не об­рабатываемая по данному чертежу, обозначается знаком

Поверхность, не об­рабатываемая по данному чертежу

Поверхность, не об­рабатываемая по данному чертежу

Вид обработки поверхности указывают в обозначении шерохова­тости только в случаях, когда он является единственным, применяе­мым, для получения требуемого качества поверхности.

Например:

обозначение шероховатости поверхности

обозначение шероховатости поверхности

Применяется упрощенное обозначение шероховатости поверхнос­тей с разъяснением его в технических требованиях чертежа.

Например:

упрощенное-обозначение-шероховатости-поверхностей-с-разъяснением

упрощенное-обозначение-шероховатости-поверхностей-с-разъяснением

В зависимости от величины Rа и Rz установлено 14 классов шеро­ховатости поверхности. Для 6-12-го классов основной является шкала Rа, для остальных классов шероховатости — шкала Rz.

Шероховатость обработанной поверхности определяют различны­ми методами. Современная измерительная техника располагает раз­личными средствами контроля микронеровностей.

Приборы делятся на две основные группы: для непосредственного измерения шерохо­ватости поверхности и для косвенного определения ее.

Непосредственное измерение основано на контактном способе и осуществляется при помощи профилометра. Косвенное определение выполняют при помощи микроскопа. Этот способ является наиболее точным и применяется для контроля поверхностей высокого класса шероховатости.

Профилометр

Профилометр

На рис. 95 показан электродинамический профилометр. Игла 1 с радиусом закругления до 0,015 мм движется по проверяемой поверх­ности детали 2 с постоянной скоростью. Колебание иглы передается электромагнитным способом на датчик 3. Количественное значение непосредственно средних квадратичных отклонений определяется по шкале прибора 4. Электродинамическим профилографом проверяют поверхности с шероховатостью 5-12-го классов.

Профилометры применяются главным образом в измерительных лабораториях. В производственных условиях, особенно на небольших предприятиях, где при контро­ле качества поверхностей не тре­буется количественной оценки микронеровностей, применяют­ся специально изготовляемые образцы шероховатости поверх­ности (ГОСТ 9378-60), пред­назначенные для оценки шеро­ховатости поверхности методом сравнения, визуального или осязанием, а также при помощи приборов, позволяющих произ­водить визуальное сравнение. Данный стандарт не распростра­няется на образцовые детали шероховатости поверхности. Эталонные образцы изготовля­ются из тех же металлов (чугун, сталь, алюминий, бронза и т. д.), что и проверяемые детали,- так как поверхности деталей, обра­ботанные одинаковым способом и имеющие один и тот же класс шероховатости, будут иметь разные следы обработки, если они вы­полнены из разных металлов.

Наборы эталонных образцов (рис.96, а) хранятся в пеналах. В каж­дом держателе имеются четыре образцовые пластины. При проверке качества поверхности берут эталонные образцы соответствующей фор­мы, изготовленные из такого же металла и обработанные таким же способом, что и проверяемая деталь, и прикладывают к проверяемой детали. Сравнивая обработанную поверхность проверяемой детали с эталоном, устанавливают класс шероховатости (рис. 96, б).

Набор эталонов для проверки шероховатости поверхности

Набор эталонов для проверки шероховатости поверхности

Описанный способ дает правильные результаты при проверке деталей шероховатости с 1-го по 7-й класс. Недостатком является субъективность оценки. Для снижения утомляемости глаз при сли­чении двух поверхностей с шероховатостью не выше 7-10-го классов, а также для усиления возможности человеческого глаза пользуются лупой. При этом способе необходимо иметь большое количество образ­цов, различных по форме, материалам, способу обработки; кроме того, образцы необходимо предохранять от коррозии, резко снижающей их точность.

Взаимозаменяемость деталей

Важнейшей предпосылкой, обеспечивающей экономичность про­изводства и эксплуатации мaшин, механизмов и приборов с минималь­ными простоями, а также ускорение их ремонта, является взаимоза­меняемость деталей.

Готовые детали, которые можно использовать без дополнительной пригонки при сборке узла или машины, а также для замены изно­шенных деталей, называются взаимозаменяемыми.

Взаимозаменяемость деталей исключает необходимость трудо­емкой работы по пригонке деталей при монтаже, позволяет обеспе­чивать высокие темпы сборки на конвейере.

Взаимозаменяемость стала основой не только поточной сборки, но и необходимой предпосылкой комплексной механизации и автома­тизации цехов и заводов. Различают взаимозаменяемость полную и неполную (ограниченную).

Полная взаимозаменяемость деталей опреде­ляется их способностью занимать свои места в узле, механизме, ма­шине, приборе при сборке или ремонте без какой-либо механической или ручной пригонки и после установки на место выполнять свои функции с соблюдением необходимых технических требований.

Неполная, или ограниченная, или частичная, взаимо­заменяемость характеризуется частичным или групповым подбором деталей по месту, либо сортировкой по размерам и группам, либо дополнительной обработкой в процессе сборочных операций од­ной из деталей, входящих в комплект соединения.

Под необходимой точностью изготовления понима­ется такая степень соответствия формы и размеров, при которой не на­рушаются правильная сборка машины и нормальная работа в ней данной детали. Иными словами, отклонения размеров должны нахо­диться в определенных пределах, обеспечивающих взаимозаменяе­мость детали. Эти отклонения обусловливаются Государственными стандартами.

Номинальные, действительные и предельные размеры.

Размеры, указываемые на чертежах, бывают номинальные и пре­дельные (рис. 97, а, б — ГОСТ 7713-62).

Графическое изображение размеров и отклонений допусков

Графическое изображение размеров и отклонений допусков

Номинальным размером называется основной раз­мер, определенный исходя из функционального назначения детали и служащий началом отсчета отклонений. Общий для отверстия и вала, -составляющих соединение, номинальный размер называется номи­нальным размером соединения. Он выбирается из ряда диаметров и длин, установленных ГОСТом.

Действительным размером называется размер, полученный в результате непосредственного измерения с допустимой погрешностью. Действительный размер годной детали должен быть не больше наибольшего и не меньше наименьшего допускаемых пре­дельных размеров.

Предельными размерами называются два предель­ных значения размера, между которыми должен находиться действи­тельный размер. Большее из них называется наибольшим предельным размером, меньшее — наименьшим предельным размером.

Допуски

Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельным размерами. Величина допуска обозначается в десятых, сотых долях миллиметра, микрометрах (0,001 мм). Допуск указывают в виде двух отклонений от номинального: верхнего и нижнего.

Верхним предельным отклонением называ­ется алгебраическая разность между наибольшим предельным раз­мером и номинальным, а нижним предельным откло­нением — алгебраическая разность между наименьшим предель­ным размером и номинальным. Отклонение может быть положитель­ным, если предельный размер больше номинального, и отрицатель­ным, если предельный размер меньше номинального.

Правильный выбор допуска имеет решающее значение для эконо­мичности изготовления детали. Чем меньше допуск, тем сложнее изготовление деталей, выше стоимость станков и инструментов для их обработки и контроля. Выбирают такие допуски, которые обеспе­чивают надежную работу детали. При графическом изображении допусков и посадок пользуются нулевой линией.

Нулевой линией называется линия, соответствующая но­минальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок (см. рис. 97). Положительные отклонения откладываются вверх от нулевой ли­нии, отрицательные вниз.

Полем допуска называется интервал значений размеров, ограниченный предельными размерами; оно определяется величи­ной допуска и его расположением относительно номинального размера. На схеме поле допусков изображается зоной между линиями, соот­ветствующими верхнему и нижнему предельным отклонениям. Верх­няя граница поля допуска соответствует наибольшему предельному размеру, нижняя граница — наименьшему предельному размеру. Величина поля допуска зависит от класса точности, назначения де­тали, величины номинального размера, характера посадки. Размер готовой детали (действительный размер) должен лежать внутри поля допуска, т. е. между наибольшим и наименьшим предельными разме­рами. Если это требование не соблюдено, то деталь не соответствует предъявленным к ней требованиям и бракуется.

На чертежах номинальный раз­мер обозначается целыми числами, а отклонения в виде десятичной дроби проставляются от номиналь­ного размера одно над другим: верхнее — вверху, нижнее — вни­зу. Перед цифрой положительно­го отклонения становится знак плюс (+), перед цифрой отрицательного отклонения — знак минус (-). Если отклонения одинаковы по своему численному значению, но одно из них положительное, а другое отрицательное, то величину отклонения указывают один раз после знаков (±). Обозначение отклонений показано на рис. 98.

Примеры обозначений отклонений

Примеры обозначений отклонений

Например:

Обозначение отклонений

Обозначение отклонений

Как видно из примера, номинальный размер будет равен 30 мм, верхнее отклонение +0,03, нижнее — 0,02. Отсюда наибольший пре­дельный размер 30 + 0,03 = 30,03 мм, наименьший предельный раз­мер 30 — 0,02 = 29,98 мм. Следовательно, допуск в данном случае равняется: 30,03 — 29,98 = 0,05 мм. Это значит, что слесарь имеет право выполнить размер детали в пределах от 30,03 до 29,98 мм.

Графическое изображение допусков показано на рис. 97, б.