Экономическая и достижимая точность обработки

Под экономической понимают такую точность , для достижения которой затраты при данном способе обработке будут меньше затрат при применении другого способа обработки той же поверхности.

Под достижимой понимают точность , которая может быть получена при обработке заготовки высококвалифицированным рабочим на станке, находящимся в отличном состоянии, при неограниченной затрате труда и времени на обработку.

Экономическая точность обработки разных видов поверхностей приведена в технологических справочниках.

Определить тип производства .

- по коэффициенту закрепления операций

Кз.о=Р/Q , где Р- количество операций в месяц,

Q- количество рабочих мест.

а) Коэффициент унификации конструктивных элементов детали.

К_у.э=Q_у.э/Q_э ,

где Q_у.э – число унифицированных элементов детали, шт.

Q_э- общее число конструктивных элементов детали, подлежащих м/о, шт.

При К_у.э ≥0,6 деталь считается технологичной.

б)Коэффициент использования материала.

К_им=М_д/М_з.

в)Коэффициент точности обработки детали.

К_тч=1-1/А_ср.

Где А_ср – средний квалитет точности обработки.

А_ср= , где n_i- число размеров соответствующего квалитета.

Чем больше К_тч, тем технологичнее конструкция.

г)Коэффициент шероховатости поверхности детали.

К_ш=1/Б_ср, Б_ср- средняя шероховатость поверхностей.

Б_ср= ,

Σ n_i

где n_i- кол-во поверхностей, имеющих шероховатость , соответствующую числовому значению параметра R_a.

Деталь считается технологичной, если К_ш<0,32.

Факторы, влияющие на качество поверхности. Методы и средства оценки шероховатости.

Качество поверхности, обработанной режущими инструментами , определяется шероховатостью и физическими свойствами поверхностного слоя.

От качества поверхности поверхности зависят следующие эксплуатационные характеристики деталей: износостойкость поверхностей трущихся пар, характер посадок подвижных и неподвижных соединений, усталостная или циклическая прочность при переменной нагрузке, противокоррозионная стойкость поверхности, аэро- и гидродинамические свойства обдуваемых газом или обтекаемых жидкостью поверхностей.

Износостойкость детали определяется стойкостью её поверхностного слоя против разрушения при трении о соприкасающуюся деталь. Из-за неровностей на поверхности соприкосновение трущихся деталей происходит не по всей номинальной площади соприкосновения, а лишь по вершинам выступов обеих трущихся поверхностей. Т.о, давление одной детали на другую передаётся лишь на фактически находящиеся в контакте выступы, которые могут сминаться или даже срезаться при движении одной поверхности по другой. Смятие вершин выступов происходит интенсивно в начале работы двух трущихся поверхностей, пока они не приработаются, т.е неровности сгладятся , а суммарная площадь контакта увеличится.

Характер посадок подвижных соединений зависит от качества поверхности потому, что при значительной шероховатости сопряжённых поверхностей первоначальная посадка после кратковременной работы подвижного соединения переходит в более свободную вследствие изнашивания этих поверхностей. При неподвижных посадках фактический натяг , получающийся при запрессовке детали с более шероховатой поверхностью, оказывается иным, чем при запрессовке детали с менее шероховатой поверхностью. Это объясняется тем, что деталь контролируют при контакте измерительного инструмента с вершинами выступов, которые при запрессовке сминаются.

Усталостная прочность детали зависит от шероховатости обработанных поверхностей потому, что риски, получающиеся при обработке резанием, вызывают концентрацию напряжений и вначале приводят к появлению мелких трещин, которые в дальнейшем увеличиваются и разрушают деталь.

Противокоррозионная стойкость поверхностей с незначительной шероховатостью выше, т.к общая площадь поверхности, соприкасающейся с корродирующей средой, меньше. Вещества, вызывающие коррозию, задерживаются на дне впадин, и поэтому чем больше глубина впадин и меньше радиус закругления дна их, тем больше действие коррозии.

Аэро- и гидродинамические свойства поверхности зависят от шероховатости, т.к при обтекании поверхности жидкостями и газами сопротивление достижению возрастает или уменьшается в зависимости от высоты неровностей поверхности.

На качество обработанной поверхности влияют многие факторы , например материал обрабатываемой заготовки, вид обработки, жёсткость системы станок – приспособление- инструмент- деталь , характер , форма , материал и степень остроты режущих инструментов, режим обработки и вид СОЖ.

На качество поверхности влияют СОЖ. Они уменьшают трение между инструментом и заготовкой и понижают температуру трущихся поверхностей. Наклёп и шероховатость поверхности зависят от вибрации станка, инструмента и заготовки. Колебательные движения в направлении , перпендикулярном к обрабатываемой поверхности, приводят к попеременному сближению и удалению режущей кромки инструмента с обрабатываемой поверхностью, создавая на ней то впадины, то выступы.

Колебательные движения , возникающие при резании металлов, разделяют на вынужденные и самовозбуждающиеся или автоколебания. Вынужденные колебания вызываются действием внешних возмущающих сил. Причинами вынужденных колебаний могут быть дефекты зубчатых передач в механизме привода станка, создающие непостоянство скорости рабочего движения, дефекты подшипников шпинделя, недостаточная уравновешенность, быстро вращающихся частей ( обрабатываемой заготовки, патрона, шкивов и т.п), вызывающая появление динамических нагрузок, неравномерность снимаемого слоя металла.

Критерии оценки шероховатости поверхности.

Шероховатостью поверхности согласно ГОСТ 25142—82 называют

совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами,

выделенную с помощью базовой длины. Базовая длина l — длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.

Базовая линия (поверхность) — линия(поверхность) задан ной геометрической формы,

определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) и служащая

для оцен ки геометрических параметров поверхности. Шероховатость возникает из-за множества причин, связанных с условиями формообразования:

пластической деформации поверхностного слоя детали, копирования

неровно стей режущих кромок инструмента, вибраций станка и других

причин. Числовые значения шероховатости поверхности определяют от

единой базы, за которую принята средняя линия профиля m-m.

Рис. 2.11. Профилограмма поверхности

1. Среднее арифметическое отклонение профиля Ra - среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений про­филя в пределах базовой длины:

,

где l — базовая длина; n — число выбранных точек профиля на базовой длине; у — расстояние между любой точкой профиля и средней линией (отклонение профиля).

2. Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz — сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

или ,

где определяются относительно средней линии, а h_{i max}, h_{i min} –относительно произвольной прямой, параллельной средней линии и не пересекающей профиль.

3. Наибольшая высота неровностей профиля Rmax — расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

4. Средний шаг неровностей профиля Sm — среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины:

,

где Sm_i — шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, заключенного между точками пересечения смежных выступов и впадин профиля со средней линией.

5. Средний шаг неровностей профиля по вершинам S — среднее арифметическое значение шага неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины:

,

S_i — шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, заключенного между проекциями на нее наивысших точек двух соседних местных выступов профиля.

6. Относительная опорная длина профиля tр — отношение опорной длины профиля к базовой длине:

,

где h_р - опорная длина профиля — сумма длин отрезков b_i, отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля линией, эквидистантной средней линии т в пределах базовой длины (см. рис. 2.11):

.

Базовой длиной ℓ называется длина базовой линии, используемая для выделения неровностей , характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения её параметров.

Для правильной оценки шероховатости с учётом возможной неоднородности строения неровности и рассеяния показаний прибора длину участка измерения рекомендуется увеличивать до нескольких базовых длин. В этом случае за результат измерения принимают среднее арифметическое из результатов измерения шероховатости на нескольких участках, причём длина каждого участка должна быть равна ℓ . Числовые значения базовой длины выбирают из ряда : 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Параметрами шероховатости, связанными с высотными свойства-

ми неровностей, являются: среднее арифметическое отклонение про-

филя Rа, высота неровностей профиля Rz, наибольшая высота неров-

ностей профиля R max . Параметр Rа является пред почтительным. Пара-

метр Ra характеризует среднюю высоту всех неровностей профиля,

Rz — среднюю высоту наибольших неровностей, R mаx — наибольшую

высоту профиля.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra — среднее арифме-

тическое из абсолютных значений отклонений про филя в пределах базо-

вой длины

Количество шероховатости поверхности оценивается средним арифметическим отклонением профиля Ra, высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz.

Параметр Ra даёт более полную оценку шероховатости, т.к для его определения измеряются и суммируются расстояния большого количества точек действительного профиля до его средней линии, тогда как при определении Rz измеряются только расстояния между вершинами и впадинами неровностей.

Форма неровностей влияет на параметр Ra, но влияние формы неровностей на эксплуатационные качества деталей величиной Ra оценить нельзя, т.к при различных формах неровностей значения Ra могут быть одинаковыми.

Требования к шероховатости поверхности устанавливают , указывая числовое значение или диапазон значений одного или нескольких параметров и величину базовой длины, на которой необходимо определять параметры шероховатости. Значения ℓ выбирают не в зависимости от Ra или Rz, а исходя из требований к шероховатости поверхностей.

В зависимости от числовых значений Ra и Rz установлено 14 классов шероховатости поверхности. В классах шероховатости 1-5 , 13 и 14 не применяется параметр Ra, а в классах 6-12 параметр Rz. Это вызвано необходимостью однозначного определения класса шероховатости при различных методах её контроля. Требования к шероховатости поверхности устанавливают без учёта дефектов поверхности ( царапин, раковин и т.п).

При указании одинаковой шероховатости для всех поверхностей детали обозначение шероховатости помещают в правом верхнем углу чертежа и на изображении не наносят.

Если шероховатость одной и той же поверхности различна на отдельных участках , то эти участки разграничивают сплошной тонкой линией с нанесением соответствующих размеров и обозначений шероховатости.. Обозначение шероховатости рабочих поверхностей зубьев зубчатых колёс, эвольвентных шлицев и т.п , если на чертеже не приведён их профиль, условно наносят на линии делительной поверхности.

Обозначение шероховатости на чертежах.ГОСТ 2.309 – 73* устанавливает обозначения шероховатости поверхностей и правила нане-

сения их на чертежах изделий.

На рис. 2.13 приведена структура обозначения шероховатости. При обозначении шероховатости только по параметру применяют знак без полки.

Примеры обозначения шероховатости на чертежах приведены на рис. 2.14. В обозначении числового значения

Знак (√) показывает, что все поверхности детали , на которых на изображении не нанесены обозначения шероховатости, должны иметь шероховатость , указанную под скобкой.

1. Шероховатость поверх поверхностей деталей из металлов, пластмасс и других материалов, вид обработки которой конструктором не устанавливается, обозначают на чертежах знаком √ с указанием над ним числового значения в мкм одного из выбранных параметров Rz 40 параметров шероховатости. Величину Ra указывают под знаком √ Ra 1,25, а Rz - √.

2. Поверхности в состоянии поставки или с обработкой без снятия стружки обозначают символом √ , а с обработкой со снятием стружки – символом √.

параметра Ra символ не указывается (см. рис. 2.14).

а) б) в)

Рис. 2.14. Примеры обозначения шероховатости на чертежах

При необходимости дополнительно к параметрам шероховатости поверхности устанавливаются требования по направлению неровностей поверхности (табл. 2.5), а также по способу или последовательности спосо­бов получения (обработки) поверхности. При этом способ обработки указывают только в случаях, когда он является единственно приемлемым для получения требуемого качества поверхности.

Таблица 2.5

Направления неровностей поверхности по ГОСТу 2789 – 73*

Различают качественный и количественный методы оценки шероховатости поверхности.

Качественный метод оценки основан на сравнении обработанной поверхности с образцом – эталоном или эталонной деталью. Сравнение производят сопоставлением ощущений , полученных ощупыванием пальцем ( а также визуально или с помощью лупы) обработанной поверхности и поверхности образца, или сопоставлением результатов наблюдений в микроскоп. Таким методом можно определить шероховатость поверхности не выше Ra = 0,16 мкм.

Количественный метод оценки основан на измерении неровностей поверхности приборами. Величину неровностей определяют при ощупывании исследуемой поверхности иглой с твёрдым наконечником. Приборы, основанные на этом принципе , называются контактными и называются профилометры и профилографы.

Технологичность деталей.

Под технологичностью конструкции понимают соответствие конструкции требованиям минимальной трудоёмкости и материалоёмкости.

Правила выбора показателей технологической конструкции изделия ( ГОСТ 14.202-73) направлены на повышение производительности труда, снижения затрат и сокращение времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении его необходимого качества. Различают виды технологичности деталей : производственную и эксплуатационную.

Производственная технологичность конструкции заключается в сокращении затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства и процессы изготовления , контроля и испытаний.

Эксплуатационная технологичность конструкции заключается в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделия.

Наиболее важные показатели технологичности конструкции машины: трудоёмкость её изготовления, удельная материалоёмкость, коэффициент использования материала, технологическая себестоимость могут быть определены путём сравнения отношения трудоёмкости изготовления данной машины к трудоёмкости изготовления машины других конструктивных вариантов в сопоставимых производственных условиях. Трудоёмкость и материалоёмкость изготовления машины зависят не только от конструкции, но также и от выбранного технологического процесса, его оснащения и режимов обработки.

Общую трудоёмкость изготовления машины определяют , суммируя трудоёмкости изготовления отдельных её деталей, сборочных единиц и машины в целом, поэтому технологичность конструкции машины можно рассматривать как сумму технологичности конструкций её отдельных деталей и сборочных единиц. Заданные точность и шероховатость поверхностей заготовки или детали должны быть обоснованы её служебным назначением, т.к завышенные требования по точности и шероховатости вынуждают вводить дополнительные операции . удлиняют цикл обработки, увеличивают трудоёмкость процесса обработки и повышают себестоимость детали. Стандартизация и унификация деталей и их элементов способствует уменьшению трудоёмкости процессов производства и снижению себестоимости деталей в связи с увеличением серийности выпуска и унификацией станочных наладок.

Влияние технологических факторов на величину шероховатости.

На шероховатость пов-ти заготовок и деталей оказывают влияние многие технологические факторы . Высота микронеровностей поковок , отливок и проката зависит от метода их получения. Так, у проката горячекатаного она не более 150 мкм, холоднотянутого – не более 50 мкм, горячештампованных заготовок -150…500 мкм, у отливок в песчаные формы при ручной формовке мелких заготовок – до 500 мкм, крупных – до 1500 мкм, при машинной формовке –до 300 мкм, при кокильном и центробежном литье – до 200 мкм, литье в корковые формы и по выплавляемым моделям – 10…40 мкм, под давлением -10 мкм.

При обработке резанием величина, форма и направление неровностей зависят от методов , режимов и схем обработки. Каждому методу соответствует определённый диапазон шероховатостей. Эти величины даются в справочниках.

Из параметров режимов резания наиболее существенное влияние на величину шероховатости оказывают скорость резания и подача.

Влияние скорости резания на шероховатость зависит от наростообразования на режущей кромке инструмента, а также от захвата и отрыва слоёв, расположенных под режущей кромкой ( для стали) , и хрупкого выламывания частиц материала ( для серого чугуна и твёрдых цветных сплавов). При скоростях порядка 15…30 м/мин имеет место увеличение шероховатости. Причиной явл-ся наростообразование на резце.

При скорости резания более 30 м/мин из-за возрастания температуры в зоне резания наростообразование прекращается и величина шероховатости уменьшается . При обработке резанием материалов не склонных к образованию нароста величина шероховатости не зависит от изменения скорости резания.

При шлифовании шероховатость снижается с увеличением скорости круга и уменьшением его подачи во всех трёх направлениях. В малых диапазонах подач оно менее заметно, в больших – проявляется больше. Наиболее целесообразны подачи при точении в диапазоне S = 0,05…0,12 мм/об.

При точении и строгании резцами с широкой режущей кромкой , при сверлении, зенкеровании, развёртывании величина подачи оказывает мало заметное влияние на шероховатость.

Глубина резания при достаточной жёсткости не оказывает существенного влияния на шероховатость. При снятии корки у отливок и наклёпанного слоя у стальных заготовок должна быть назначена глубина резания , обеспечивающая полное снятие такого слоя.

Геометрическая форма режущего инструмента оказывает влияние на шероховатость. Передний угол γ, угол наклона режущей кромки λ, задний угол α мало влияют на величину шероховатости. Большее значение оказывают радиус закругления при вершине , углы в плане – главный φ и вспомогательный φ1. При увеличении радиуса закругления величина шероховатости уменьшается . С увеличением углов φ и φ1 величина шероховатости увеличивается .

Применение смазочно- охлаждающих жидкостей снижает шероховатость.

Свойства и структура обрабатываемого материала оказывают влияние на шероховатость поверхности. Более вязкие и пластичные материалы ( например, малоуглеродистая сталь), склонны к пластическим деформациям, дают при их обработке резанием большую шероховатость.

При увеличении хрупкости материала величина шероховатости уменьшается. Стали с повышенным содержанием серы ( автоматные) и стали с присадкой свинца после обработки резанием имеют меньшую шероховатость , чем углеродистая сталь, обработанная в одинаковых с ними условиях. С увеличением твёрдости обрабатываемого материала величина шероховатости снижается.

Величина шероховатости также зависит от жёсткости, уравновешенности технологической системы, материала и степени притупления.

Дата добавления: 2014-04-17; просмотров: 1219; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!