Качестве поверхности деталей машин

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ И

10.1. Характеристики точности и факторы, ее определяющие

Степень соответствия изготовленной детали заданным разме­рам, форме и иным характеристикам, вытекающим из служебного назначения детали, называется точностью обработки.

Основные признаки соответствия изготовленной детали задан­ным требованиям следующие:

• точность формы, т. е. степень соответствия отдельных поверх­ностей детали тем геометрическим телам, с которыми они отож­дествляются (цилиндр, конус, сфера и т.п.);

• точность размеров поверхностей детали;

• точность взаимного расположения поверхностей детали;

• степень соответствия реальной шероховатости поверхности детали идеально гладкой поверхности.

Точность изготовления детали зависит от комплекса технологи­ческих процессов, применяемых в данном производстве. Всякий технологический процесс изготовления детали вносит те или иные погрешности, поэтому абсолютно точную деталь получить практи­чески невозможно.

Отклонения от формы и взаимного расположения поверхно­стей можно подразделить:

• на отклонения от правильной цилиндрической формы в по­перечном сечении — некруглость, в продольном — бочкообразность, изогнутость, конусообразность, седлообразность;

• отклонения от плоской поверхности — непрямолинейность, неплоскостность, выпуклость, вогнутость;

• отклонения от правильного взаимного расположения поверхностей — несоосность, торцевое биение, радиальное биение, не­параллельность осей, непараллельность и неперпендикулярность плоскостей.

Точность взаимного расположения поверхностей зависит не только от работы станка, но от положения обрабатываемой заго­товки относительно станка, последовательности технологических операций и типа применяемого оборудования.

Шероховатость поверхности — размерная характеристика мик­рогеометрических неровностей, возникающих в процессе резания под влиянием пластических деформаций и других факторов, со­путствующих резанию.

Величину погрешностей при обработке характеризуют откло­нения значений параметров реальной детали от заданных черте­жом.

При проектировании чертежа детали конструктор устанавли­вает размер детали, который требуется по условиям ее работы. Этот размер называется номинальным размером.

Учитывая погрешности обработки, конструктор указывает в чер­тежах не одно значение допустимого размера, а два: наибольший предельный размер и наименьший предельный размер. Разность между ними сокращенно называется допуском на обработку или просто допуском. Следовательно, допуск показывает разрешенную погреш­ность обработки, заранее предусмотренную и отраженную в чер­теже детали. В этом случае годными и взаимозаменяемыми будут такие детали, у которых размер, полученный после обработки, находится в пределах допуска.

Правильность получения размеров при обработке заготовки де­талей определяется их измерением. Измерить размер — значит срав­нить его значение с заданным. Все приборы и инструменты, при­меняемые для измерений, имеют общее название — средства из­мерения.

Погрешностью измерения называется разность между показани­ями измерительного средства и действительной величиной изме­ряемого размера.

Действительный размер — это размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью.

На точность обработки влияет ряд факторов, присущих самому процессу обработки: неточность и износ станка, приспособления и инструментов, погрешности установки заготовки на станке, не­жесткость технологической системы и самой обрабатываемой за­готовки, копирование погрешностей предшествующей обработки, неточность средств и методов измерения и др.

10.2. Суммирование погрешностей обработки

Все погрешности обработки можно разделить на две группы: систематические погрешности и случайные погрешности. Суммар­ная погрешность обработки представляет собой поле рассеяния выполняемого размера в результате воздействия на технологиче­ский процесс различных факторов. Суммирование погрешностей обработки осуществляется в зависимости от вида погрешностей (систематических или случайных). Правила суммирования различны. При суммировании погрешностей следует иметь в виду, что отдельные погрешности могут взаимно перекрывать друг друга.

Систематические погрешности суммируются арифметически.

Систематические и случайные погрешности суммируются с уче­том менее выгодных вариантов, т. е. когда они имеют один знак.

Независимые случайные погрешности подчиняются закону нор­мального распределения (распределения Гаусса) и суммируются по правилу квадратного корня:

где _Е — суммарная погрешность; _1, ,…..— составляю­щие погрешности.

Если все составляющие погрешности подчиняются одному ка­кому-либо закону распределения, то суммарная погрешность об­работки определяется по формуле

где К— коэффициент, характеризующий вид кривой распределе­ния погрешностей.

Отступление от закона нормального распределения (К=1) вы­зывает изменение К в пределах 1,1... 1,73. При работе на настроен­ных станках в условиях массового производства К= 1,2.

10.3. Качество поверхности (определения и основные понятия)

Качество поверхности деталей машин в значительной мере оп­ределяет эксплуатационные свойства деталей и долговечность их работы.

В отличие от теоретической поверхности детали, изображаемой на чертеже, реальная поверхность всегда имеет неровности раз­личной формы и высоты, зависящие от метода механической об­работки (рис. 7.1, а). Высота, форма, характер расположения и на­правление неровностей поверхностей заготовок зависят от режима резания (v и S), условий охлаждения и смазки режущего инстру­мента, химического состава обрабатываемого материала, конст­рукции, геометрии и режущей способности инструмента, типа и состояния оборудования.

Отклонения от теоретической формы могут быть трех групп: макрогеометрические (овальность, конусообразность, вогнутость и другие отклонения от правильной геометрической формы); вол­нистость (рис. 7.1, б) поверхности (следствие вибраций и неравно­мерности процесса резания); микрогеометрические или микро­неровности, образующиеся в результате воздействия режущей кромки инструмента на обрабатываемую поверхность, а также вслед­ствие пластической деформации металла в процессе резания.

Характер и расположение микронеровностей обработанной по­верхности зависят от направления главного движения при реза­нии и направления подачи. Направления имеют характерный вид для каждого метода механической обработки и шесть характерных разновидностей (типов) направлений неровностей: параллельное, перпендикулярное, перекрещивающиеся, произвольное, кругооб­разное и радиальное. Типы направлений неровностей и их услов­ные обозначения, проставляемые на чертежах, даны в табл. 7.1.

10.4. Параметры оценки шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности оценивается по ГОСТ 2789—73 по следующим основным параметрам:

Rа — среднее арифметическое отклонение профиля;

R_Z— высота неровностей профиля по десяти точкам.

Среднее арифметическое отклонение профиля R а есть среднее зна­чение расстояний точек измеренного профиля до его средней ли­нии (рис. 7.2).

Средняя линия делит измеряемый профиль таким образом, что. в пределах длины участка измерения сумма квадратов расстояний точек профиля до этой линии минимальна.

Высота неровностей R_Z характеризует среднее расстояние меж­ду находящимися в пределах базовой длины l пятью высшими точ­ками выступов и пятью низшими точками впадин, измеренное от линии, параллельной средней линии:

R_Z= [(h₁ +h₃ +h₅+….+h₉) + (h₂ +h₄ +h₆ +….+h₁₀)]/5,

где h₁, h₃,h_5,….h₉— расстояния от высших точек выступов до базовой линии, параллельной средней линии; h₂,h₄,h₆,….h₁₀— расстояния от низших точек впадин до этой же линии.

В соответствии с ГОСТ 2789—73 под шероховатостью поверх­ности понимается совокупность неровностей с относительно ма­лыми шагами, образующих рельеф поверхности и рассматрива­емых в пределах участка, длина которого выбирается в зависимо­сти от характера поверхности и равна базовой длине. Требования к шероховатости поверхности детали устанавливаются исходя из функционального назначения поверхности путем указания число­вого значения параметра Rа и R_Z зависимости от класса шерохо­ватости (табл. 7.2).

Таблица 7.2