Средняя точность и параметры шероховатости обработанной поверхности цилиндрических отверстий

Способ обработки	Квалитет	Параметр шероховатости R a, мкм
В сплошном металле
Сверление		25…12,5
Сверление и зенкерование		6,3…3,2
Сверление и развертывание	8…9	3,2…1,6
Сверление и протягивание	9…8	3,2…0,4
Сверление, зенкерование и развертывание	9…8	1,6…0,8
Сверление и двукратное развертывание	8…7	1,6…0,4
Сверление, зенкерование и двукратное развертывание	8…7	0,8…0,4
Сверление, зенкерование и шлифование	8…7	0,8…0,4
Сверление, протягивание и калибрование	8…7	0,8…0,4
В заготовках с отверстиями
Зенкерование или растачивание		6,3…3,2
Рассверливание		25…6,3
Двукратное зенкерование или двукратное растачивание		12,5…6,3
Зенкерование или растачивание и развертывание	9…8	3,2…1,6
Зенкерование и растачивание	9…8	6,3…3,2
Двукратное зенкерование и развертывание или двукратное растачивание и развертывание	9…8	1,6…0,8
Зенкерование или растачивание и двукратное развертывание	8…7	0,8…0,4
Зенкерование или двукратное растачивание и двукратное развертывание или тонкое растачивание	8…7	0,8…0,2
Зенкерование или двукратное растачивание и хонингование	8…7	0,2…0,05
Зенкерование и растачивание, тонкое растачивание и хонингование	8…7	0,1…0,025
Протягивание и шлифование	8…7	0,8…0,2

Наличие кондукторных втулок определяет смещение оси отверстия кондукторной втулки относительно номинального положения D_см и увод оси сверла D_ув:

,

где ТА _кон рассматривается как D_изг; e _{п. в} – эксцентриcитет постоянной втулки, т.е. несоосность внутренней и наружной поверхностей постоянной втулки; e _{б. в} – эксцентриситет быстросменной втулки; S _в– максимальный зазор между быстросменной и постоянной втулками. По литературным источникам, e _{п. в}, e _{б. в} = 0,0025 –- 0,005 мм.

Ось внутренней поверхности сменной втулки, определяющая положение инструмента, при наличии e _{п. в}, e _{б. в} смещается относительно номинального положения в произвольном направлении, поэтому e _{п. в}, e _{б. в} рассматриваются как случайные величины. Рассмотрим случайные погрешности увода оси сверла D_ув (рис. 27).

Здесь В – высота втулки, С – зазор между нижним торцом втулки и поверхностью заготовки.

Через зазор С осуществляется удаление стружки, что способствует уменьшению износа кондукторной втулки. При сверлении чугуна и других хрупких материалов С = (0,3 – 0,5) d; при сверлении стали и других вязких материалов С = d; при зенкеровании С = 0,3 d (d – диаметр инструмента).

Под действием неуравновешенных сил, возникающих при обработке отверстия, инструмент смещается на зазоре S ^max между смежной втулкой и инструментом. В результате этого возникает погрешность пространственного положения оси обрабатываемого отверстия, причем место контакта инструмента со втулкой при вращении инструмента меняется.

Из подобия треугольников KMN и K¢ M ¢ N¢ ввиду равенства углов следует:

.

Тогда D _ув = S ^max (C / B + 1/2)при C = 0; D _ув = 0,5 S ^max. На противоположном торце увод оси сверла будет больше:

D_ув обычно для всех деталей в партии имеет направление одного знака, определяемое перекосом сверла. Поэтому в расчетные формулы необходимо вносить D _ув в радиальном направлении.

Износ кондукторной втулки приводит к искажению формы ее направляющего отверстия в диаметральном и осевом сечениях. По мере износа зазор между втулкой и инструментом увеличивается, что и определяет характер расположения оси отверстия в обрабатываемой детали, т.е. влияет на D_ув.

С учетом износа можно записать:

,

где D d _изн – увеличение диаметров втулки за счет износа. D d _изн определяется экспериментально, поэтому в проектных расчетах определяется допустимый износ. При этом предельным износом считается нижнее допустимое отклонение обрабатываемого отверстия. Для рассматриваемого примера расчетная формула имеет вид:

.

10. Базирование заготовки по двум цилиндрическим
отверстиям с параллельными осями и плоскости,
перпендикулярной осям отверстий

Эта схема базирования используется при обработке плит, рам, станин, корпусных и других деталей. Она обеспечивает простую конструкцию приспособления, позволяет достаточно точно выдерживать принцип постоянства баз и дает возможность относительно просто осуществлять передачу и фиксацию заготовок на автоматических линиях. Установочными элементами служат два пальца (жестких или выдвижных) и опорные планки (рис. 28). Плоскость и два отверстия заготовки всегда точные чистовые базы. Плоскость обрабатывается начисто на одной из первых операций, отверстия, как правило, развертывают по 7-му квалитету. На плоскости располагается три опорные точки, на поверхности одного цилиндрического отверстия – две, на поверхности другого цилиндрического отверстия – одна опорная точка.

Заготовка может базироваться на два цилиндрических пальца (рис. 28, б) или на один цилиндрический, один ромбический палец (рис. 28, в). Сопряжение пальцев с отверстием осуществляется по посадке с гарантированным зазором.

Существует условие, определяющее возможность установки заготовок на два цилиндрических пальца, которое может быть получено из рассмотрения следующей размерной цепи:

Здесь e ₁ – эксцентриситет между осью отверстия 1 и осью пальца; e ₂ – эксцентриситет между осью отверстия 2 и осью пальца.

в

г

O 2

O 1

a

S p

S 2min

a

б

Рис. 28. Базирование заготовки по двум цилиндрическим отверстиям
с параллельными осями и плоскости, перпендикулярной осям отверстия:
а, б – номинальное положение; в – предельное положение; г – поворот заготовки

Рассматриваем предельный случай, когда зазоры в сопряжениях пальцев с отверстиями минимальны, ибо в противном случае пальцы не войдут в отверстие.

Основное уравнение размерной цепи имеет вид: e ₁ + e ₂ = L _о – L _п. Использование метода максимума-минимума дает:

S ₁^min. + S ₂^min = TL _о + TL _п. (10)

Тогда условие базирования на два цилиндрических пальца имеет вид:

S ₁^min + S ₂^min≥ TL _о + TL _п. (11)

Диаметр одного из пальцев задают равным номинальному диаметру базового отверстия, а поле допуска назначают по f 6, f 7, e 9 в зависимости от точности отверстия. Если и второй палец устанавливать с такими малыми зазорами, то допуски на межцентровые расстояния L _отв, L _п должны быть очень малы. Это делает обработку базовых отверстий дорогой. Обычно допуски на межцентровые расстояния пальцев и отверстий значительно шире допусков на их диаметры. Поэтому, чтобы выдержать условия базирования заготовки на два цилиндрических пальца, диаметр второго пальца приходится значительно уменьшать. В связи с этим возникает задача расчета размеров второго пальца при заданных TL _отв, TL _п размеров отверстий и первого пальца.

S ₂^min = – .

Подставляем это выражение в (10) и получаем:

= S ₁^min + D – TL _о – TL _п.

Рассмотрим пример, изложенный в [37]. В приспособлении необходимо установить заготовки, имеющие базовые отверстия 20^+0,021(Н 7) и допуск на межцентровые расстояния TL _о = 0,05 мм; TL _п = 0,02 мм.

Решение. В первое отверстие устанавливаем палец с полем допуска f 7, т.е. d 20 .

Тогда S_l ^min = D _о^min – d _п^max = 20 – 20_{– 0,020} = 0,020 мм.

Определяем d = S ₁ + D – TL _о – TL _п= 0,020 + 20 – 0,1 –- 0,04 = 19,88 мм.

Окончательно = 19,88_{– 0,021} мм.

Тогда S ₂^min = D – d = 20 – 19,88 = 0,12 мм.

Зазор в сопряжении второго пальца и отверстия по сравнению с зазором в сопряжении первого пальца и отверстия увеличился на 0,12 – 0,02 = 0,1 мм. Это ведет к снижению точности установки. Значительно повысить точность удается, если второй палец будет срезанным (ромбическим), а не цилиндрическим (рис. 28). При этом имеем следующее: в осевом направлении имеем зазоры S ₁^min и Х. Геометрические параметры таковы, что S ₁^min < X. Поэтому
положение заготовки в осевом направлении определяется цилиндрическим пальцем и отверстием. В то время когда зазор выбран цилиндрическим пальцем, он не будет выбран ромбическим пальцем. Это позволяет увеличить допуск на L _о, L _п, что является положительным фактором. Говорят, что применение ромбического пальца снижает влияние допуска межосевого расстояния отверстий заготовки на точность ее установки в приспособлении. Ввиду наличия зазоров заготовка поворачивается. Наличие ромбического пальца уменьшает поворот.

Рассмотрим аналитические соотношения. Минимальный зазор между ромбическим пальцем и отверстием есть Х. Условие базирования на цилиндрический и ромбический пальцы получаем, заменив в выражении (11) S ₂^min на Х:

. (12)

Х определим, рассмотрев два треугольника и , которые имеют общую высоту h:

.

есть радиус описанной окружности, из которой и вырезается палец. Тогда

Отсюда

Так как С = X + b, то

(13)

Определим . Подставив (13) в (12), получим:

.

Из условия равенства найдем :

Установочные пальцы стандартизованы, цилиндрические - по ГОСТ 12209–66, ромбические - по ГОСТ 12210–66. Рекомендованные размеры ромбических пальцев приведены в табл. 44.

Таблица 44