Определение припусков на обработку

Припуском называют слой материала, который удаляют для достижения заданных точности и качества обработанной поверхности. Различают проме­жуточный и общий припуски. Промежуточным припуском называют слой материала, удаляемый при выполнении отдельного техноло­гического перехода. Общим припуском называют слой материала, который удаляют с заготовки на всех технологических переходах обработки данной поверхности. Следовательно, общий припуск на обработку Z _о равен сумме промежуточных припусков:

, (6.2)

где Z_i – промежуточные припуски; т – число технологических переходов.

Припуски измеряют по нормали к обрабатываемой поверхности. При обработке поверхностей вращения и при обработке параллельных поверхностей с одноименным маршрутом припуски задают на диаметр или толщину, т.е. указывают удвоенное значение припуска:

при обработке наружных поверхностей вращения

(6.3)

где D _з – диаметр исходной заготовки; D _д – диаметр готовой детали;

при обработке внутренних поверхностей вращения

. (6.4)

Общий припуск на обработку зависит от ряда факторов: раз­меров и конфигурации детали, материала детали, точности детали, способа изготовления заготовки и др.

Припуски следует назначать оптимальными с учетом конкрет­ных условий обработки. Завышенные припуски приводят к излиш­нему расходу материала, возрастанию трудоемкости механической обработки, повышению эксплуатационных расходов станочной обработки (расход инструмента, электроэнергии и др.). Недостаточ­ные припуски могут препятствовать исправлению погрешностей от предшествующей обработки и получению необходимой точности и шероховатости обработанной поверхности на выполняемом пере­ходе.

Значения припусков устанавливают по опытно-статистическим данным или расчетно-аналитическим методом. Опытно-статистиче­ские данные составляют на основе обобщения опыта передовых заводов в виде нормативных таблиц. В справочной литературе приводятся табличные значения припусков на механическую обра­ботку заготовок, получаемых-различными методами. Эти материалы (ГОСТ, РТМ и т. д.) охватывают лишь общие для различных отрас­лей машиностроения типовые детали машин и, естественно, не могут охватить все многообразие конструктивных форм, размеров, при­меняемого материала, требований качества изготовляемых деталей и других факторов. Исходя из этого более объективным и обосно­ванным является определение оптимальных припусков расчетно- аналитическим методом, разработанным профессором В. М. Кова­ном.

Р а с ч е т н о – а н а л и т и ч е с к и й м е т о д о п р е д е л е ­ н и я п р и п у с к о в основан на учете погрешности обработки на предшест-вующем и данном технологических переходах.

Расчет минимального промежуточного при-пуска. При расчете минимального промежуточного при­пуска учитывают следующие элементы погрешности: а) высоту неровностей, полученную на предшествующем переходе; б) состояние и глубину Т_{i- 1} поверхностного слоя заготовки в ре­зультате выполнения предшествующего перехода; в) пространствен­ные отклонения ρ _{i- 1} в расположении обрабатываемой поверх­ности и г) погрешность установки E_i при выполнении данного перехода.

Шероховатость поверхности и характеристика поверх­ностного слоя T_{i- 1} зависят от режима резания, качества обра­батываемого материала и других факторов (см. гл. 3, «Качество поверхности деталей машин и заготовок»).

Поверхностный слой T_{i- 1}, образовавшийся в результате пред­шествующего перехода, удаляется на выполняемом переходе пол­ностью или частично. Например, при выполнении поковок обра­зуется обезуглероженный слой до 0,5 мм, который следует удалить полностью, так как этот слой не отличается выносливостью. Пол­ностью надо удалить на первом же технологическом переходе повер­хностный слой, образовавшийся при отливке заготовки из серого чугуна. Этот слой в 1—2 мм состоит из перлитной корки с включе­ниями формовочного песка.

Пространственные отклонения ρ _{i- 1} характеризуются погреш­ностью расположения обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей заготовки. Примерами пространственных отклонений могут быть: несоосность наружной поверхности враще­ния относительно отверстия у заготовок типа втулок и дисков, изгиб заготовки ступенчатого вала, выпуклость, вогнутость и изо­гнутость плоскостей, непараллельность подлежащей обработке плоскости корпусной заготовки относительно базовой плоскости, неперпендикулярность торцовой поверхности относительно оси от­верстия и др.

Составляющей минимального промежуточного припуска явля­ется также погрешность установки заготовок на выполняемом переходе.

Погрешность установки Е_i характеризуется смещением или поворотом подлежащей обработке поверхности относительно базы, потому это значение должно быть компенсировано соответствующим увеличением припуска. Например, при обработке втулки по наружному диаметру при установке базовым отверстием на оправку с зазором (рис. 6.3, а) смещение заготовки

,

где Δ – гарантированный зазор между отверстием заготовки и оправкой;

δ₁ – допуск на изготовление оправки; δ₂ – допуск на изготовление базового отверстия; δ₃ – допуск на износ оправки.

Рис. 6.3, а – обработка втулки; б – обработка диска

Для компенсации возможной неточности установки заготовки следует увеличить припуск на 2 Е_i.

Второй пример: при обточке диска по наружному диаметру до размера d с установкой в кулачковом патроне (рис. 6.3, б) по­грешность установки E_i обусловливается неточностью центриро­вания заготовки; О — осевая линия кулачков патрона; О ₁ — осе­вая линия шпинделя станка. Для компенсации погрешности уста­новки необходимо увеличить припуск на 2 Е_i.

Следует обратить внимание на отличие понятия погрешности установкипри расчете припуска от понятия погрешности установки при расчете точности обработки (см. гл. 2 Точность механической обработки и методы ее обеспечения).

Суммируя величины,, ρ _{i- 1} и E_i, получим минималь­ный при-пуск для технологического перехода. (R_{z i - 1}, T_{i- 1}, ρ _{i- 1} – величины: высота неровностей, состояние и глубина поверхностного слоя заготовки, пространственные отклонения, соответственно).

Рассмотрим методы суммирования составляющих. При обработке плоскостей значения ρ _{i- 1} и Е_i суммируются арифметически. Сле­довательно, при обработке плоскости расчетная формула мини­мального припуска имеет вид

. (6.5)

При обработке двух противолежащих плоскостей одноименными методами припуск на две стороны составит

. (6.6)

При обработке поверхностей вращения векторы ρ _{i- 1} и Е_i могут принять любое угловое положение и потому их суммирование целесообразно выполнять по правилу квадратного корня:

. (6.7)

Следовательно, припуск на диаметр при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения (без установки в центрах)

. (6.8)

Значения составляющих расчетных формул приведены в спра­вочной литературе. Конкретные значения этих составляющих зависят от точности выполнения предшествующего (i — 1) и дан­ного (i) переходов, точности установки заготовки на выполняемом переходе, материала заготовки и других факторов. При анализе конкретных переходов некоторые составляющие могут быть исклю­чены. Например, при обтачивании или шлифовании цилиндрической поверхности заготовки, установленной в центрах станка, погреш­ность установки принимают равной нулю, поэтому в формуле (6.8) погрешность Е_i исключается и формула приобретает вид

. (6.9)

Р а с ч е т м а к с и м а л ь н о г о п р о м е ж у т о ч н о г о п р и - п у с к а. Как указывалось выше (см. гл. 2, Точность механической обработки и методы ее обеспечения), при обработке резанием в результате упругих отжатий элементов технологической системы наблюдается явление копирования погрешностей, полученных на предшествующем переходе. Это явление заключа­ется в том, что в процессе обработки партии заготовок методом автоматического получения заданного размера при наибольшем предельном размере заготовки (рис. 6.4) получаемый раз­мер оказывается также наибольшим, т. е. h_{i max}, а при наимень­шем предельном

Рис. 6.4

размере полученный размер оказывается наименьшим, т. е. h_{i min}. Разность представляет собой полученное ранее значение минимального припуска Z_{i min}.

Наибольший припуск

.

Но так как, а,

где δ _{i – 1} – допуск на размер на предшествующем переходе и δ _i – допуск на размер на выполняемом переходе, следовательно,

или, (6.10)

Значение максимального припуска принимают, когда опреде­ляют максимальную силу резания при расчете режущего инстру­мента, мощность при резании, необходимую силу закрепления заготовки в приспособлении. По среднему значению припуска определяют режимы обработки, стойкость режущего инструмента.

Расчетно-аналитический метод определения припусков приме­ним для массового, крупно- и среднесерийного производства. В условиях единичного и мелкосерийного производства припуски устанавливают по нормативным таблицам. Это вызвано отсутствием подробно разработанных технологических операций, на основе которых выполняют аналитический расчет припусков.

Определение промежуточных и исходных размеров заготовки. На основе расчета промежуточных припусков возможно определе­ние предельных промежуточных и исходных размеров заготовки. На рис. 6.5, а показаны предельные припуски и допуски, а также предельные значения размеров заготовки при обработке наружной поверхности вращения в два перехода: черновое и чистовое точение.

Рис. 6.5

Построение схемы начинают с наименьшего предельного раз­мера после окончательной обработки, в данном случае чистового точения, т. е. размера d _{чис mln}. К этому размеру прибавляют мини­мальный припуск на чистовое точение Z _{чис min} и получают наи­меньший предельный размер после чернового точения d _{чep min}; к размеру d _{чep min} прибавляют минимальный припуск на черновое точение Z _{чep min} и получают наименьший предельный размер исходной заготовки d _{заг min}. Следовательно, d _{зaг min} =d_{чис min} + Z _{чис min} + Z _{чер min}.

Наибольшие предельные размеры заготовок получают прибав­лением к наименьшим диаметральным размерам значений техно­логических допусков на чистовое точение (δ_чис), черновое точение (δ_чер) и допуска па размер исходной заготовки (δ_заг): d _чисmax = d _{чис min} + δ_чис; d _{чер max} = d _{чер min} + δ_чер и d _{заг max} = d _{заг min} + δ_заг.

Наибольшие припуски получают путем вычитания наибольших предельных размеров заготовки на предшествующем и выполняе­мом переходах.

Из схемы видно, что общий минимальный Z _{o min} и максималь­ный Z _{o max} припуски получают суммированием соответствующих минимальных и максимальных припусков, т. е.

;

.

Или в общем виде

; (6.11)

, (6.12)

где Z_{i min} и Z_{i max} – минимальный и максимальный припуски на i- м переходе; т – число переходов.

Рис. 6.6, Схема обработки поверх-ностей а – наруж-ных, б – внутрен-них

Схема расположения предельных припусков и допусков при обработке отверстий методом чернового и чистового растачивания показана на рис. 6.5, б.

Приведенные на рис. 6.5 схемы соответствуют случаю, когда каждый переход выполняется за один рабочий ход. Если же задан­ный размер достигается методом последовательной многоходовой обработки (шлифованием, хонингованием, притиркой), то для та­кого перехода минимальный припуск следует отсчитывать от наи­большего предельного размера max при обработке наружных поверхностей (рис. 6.6, а) и соответственно от наименьшего предельного размера d _{ш min} при обработке внутренних поверхностей (рис. 6.6, б). Это обусловлено тем обстоя-тельством, что при отде­лочной обработке упругие отжатия технологической системы незна­чительны, а рабочий при выполнении такой операции стремится придерживаться размера по проходной стороне калибра, т. е. наи­большего при обработке наружной поверхности и наименьшего при обработке внутренней поверхности. Из схемы, приведенной на рис. 6.6, видно, что общий минимальный припуск уменьшается на размер допуска на шлифование δ_ш (хонингование).

При расчете припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам расчетные данные целесообразно записывать в сводную карту.

Рассмотрим пример расчета припусков на обработку и определение промежуточных и исходного размеров заготовки при обработке шейки вала.

Пример:

Шейка вала Ø 35±0,008 мм с шероховатостью поверхности R _a = 0,63 ÷ 0,32 мкм. Материал – сталь 45. Заготовка – штамповка.

Решение: 1.Поскольку шейка вала обрабатывается с отклонением h 6, технологическими переходами будут: предварительное точение, чистовое точение, предварительное шлифование, чистовое шлифование. Перечисленные технологические переходы заносят в графу 1 карты расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Маршрут обработки	Элементы припуска, мкм	Расчетн. прип. мм	Расчетн.ьин.разм мм	Доп. на промеж. разм, мм	Принят. размер. загот. по пере-ходам, мм	Предельн. знач. припуск. мм
Rzi - 1	Ti- 1	ρi - 1	Ei
max	min	max	min
Штамповка…..	-	-	-	-	-	38,404	2,7	41,1	38,4	-	-
Точение: предварительн чистовое ……. Шлифование: предварит. … чистовое ……			-	- - - -		35,504 35,174 35,068 35,008	0,39 0,16 0,062 0,016	35,89 35,33 35,13 35,008	35,50 35,17 35,068 34.992	5,21 0,56 0,200 0,122	2,90 0,33 0,102 0.076

2. По справочнику определяем элементы припуска для каждого перехода, которые записываем в графы 2, 3, 4 и 5.

3. Определяем минимальный (min) расчетный припуск на диаметр путем суммирования и удваивания элементов припуска (графа 6).

4. Записываем в графу 7 расчетные наименьшие (min) размеры по переходам (начиная с последнего) путем прибавления к наибольшему (max) размеру шейки вала после чистового шлифования соответствующих значений расчетных припусков, записанных в графе 6.

5. Заполняем графу 8 (допуски на промежуточные размеры): допуск на чистовое шлифование, согласно данным чертежа, 0,016 мм; допуск на предварительное шлифование принимаем по 9-му квалитету (0,062 мм), на чистовое точение – по 11-му, на предварительное точение – по 13-му и на размер после штамповки берем из чертежа исходной заготовки (2,7 мм).

6. Заполняем графу 10 путем округления данных графы 7 до знака, соответствующего допуску на выполняемом переходе.

7. Заполняем графу 9 путем прибавления к наименьшему размеру заготовки соответствующего допуска на промежуточный размер.

8. В графах 11 и 12 предельные отклонения припусков, определяемые соответственно по данным граф 9 и 10.

Конец лекции № 10.

Уч. Воробьева Л. Н. «Технология машиностроения и ремонт машин».

Гл.6. стр. 90 ÷ 97. Определение припусков на обработку.

[1] Индекс i – 1 означает предшествующий переход, а индекс i – выполняемый.