Суржик О.С. Технологiя машинобудування. Частина I

Подождите немного. Документ загружается.

ТЕМА 2

ТОЧНІСТЬ ОБРОБКИ

Вивчивши цю тему, студент повинен знати:

- поняття про точність розмірів і форми;

- відхилення деталі та профілі повздовжнього перетину;

- відхилення геометричного положення поверхонь;

- фактори, що впливають на точність обробки;

- фактори, що впливають на точність роботи механізмів ма-

шин;

- розсіювання розмірів під час обробки;

- про економічну та здобуту точність обробки.

На основі набутих знань, студент повинен вміти:

- визначати дійсні розміри деталі;

- давати визначення основним термінам та поняттям;

- розрізняти основні відхилення розмірів деталей;

- правильно визначати основні види відхилень форми та гео-

метричного положення поверхонь;

- правильно визначати способи одержання заданої точності;

- визначати допуски та посадки.

План

(логіка викладу і засвоєння матеріалу)

1.1 Поняття про точність розмірів і форми;

1.2 Фактори, що впливають на точність обробки;

1.3 Розсіювання (розподіл) розмірів під час обробки;

1.4 Економічна та здобута точність.

Ключові терміни та поняття

- номінальний розмір - економічна точність

- граничний розмір - здобута точність

- квалітет - температурні деформації

- допуск - похибки

- відхилення - гістограма розподілу

Рекомендована література:

1. Чумак М.Г. Матеріали та технологія машинобудування: Під-

ручник. - К.: Либідь, 2000

2. Данилевский В,В. Технология машиностроения. - М.: Высшая

школа, 1984

Поняття про точність розмірів і форм

Деталі треба виготовляти так, щоб їх можна було складати без до-

даткової припасовки.

Під точністю обробки розуміють відповідність розмірів виготов-

леної деталі і розмірів, указаних на рисунку. Чим менша різниця між

цими розмірами, тим вищою вважається точність обробки.

Рис. 2.1 Поле допуску та допуск

Розміри, які поставив конструктор на рисунку, називаються номі-

нальними. Здебільшого їх округляють до цілих одиниць. Розміри, які

має деталь після остаточної обробки, називають дійсними (рис. 2.1).

Дійсний розмір визначають, вимірюючи деталь відповідними ви-

мірювальними інструментами. Дійсні розміри майже завжди відріз-

няються від номінальних — вони бувають або більші, або менші за

них. Ці відхилення свідчать про точність виготовлення виробу, а дійс-

ні розміри, що допускаються за даної точності, називаються гра-

ничними. Найбільший допустимий дійсний розмір називають найбі-

льшим граничним розміром, а найменший допустимий дійсний розмір

— найменшим граничним розміром. Різниця між найбільшим гранич-

ним розміром і номінальним називається верхнім відхиленням, а між

найменшим граничним розміром і номінальним — нижнім відхилен-

ням. Різницю між найменшим і найбільшим граничними розмірами

деталі називають допуском, а проміжок між верхнім і нижнім відхи-

ленням — полем допуску. Деталі з розмірами, що не виходять за межі

поля допуску, — якісні, придатні для використання.

Під час виготовлення деталей допускаються незначні відхилення

від номінальних розмірів, щоб деталі можна було взаємозамінювати.

Взаємозамінними називають деталі, які в разі спрацювання або поло-

мки можна замінити іншими без будь-якої додаткової обробки або

припасовки. Взаємозамінність робить сучасне виробництво доско-

налішим і продуктивнішим, особливо під час ремонту машин.

Завдяки цьому принципу впроваджується кооперування та спеціа-

лізація підприємств, бо створюються умови для виготовлення деталей

для однакових машин на різних заводах. Без такого принципу вироб-

ництва неможлива була б також механізація та автоматизація проце-

сів. Проте виготовити кілька однотипних деталей абсолютно однако-

вих розмірів дуже важко.

Допустимі коливання розмірів характеризують ступінь точності

виготовлених деталей. Відповідно для визначення точності виготов-

лення стандартом встановлено певні допуски — ДСТУ 2500-94 вста-

новлено 20 квалітетів. Квалітет — сукупність допусків, що відпові-

дають однаковому рівню точності всіх номінальних розмірів. Прийня-

ті умовні позначення відхилень: верхнє відхилення отвору ЕS; верхнє

відхилення вала es; нижнє відхилення отвору ЕІ; нижнє відхилення

вала ei.

Основне — відхилення (верхнє або нижнє), яке визначає поло-

ження поля допуску відносно нульової лінії.

Характер з'єднання двох деталей утворює посадку з зазором, на-

тягом і перехідну, коли можливі і зазор, і натяг. Для задоволення ви-

мог посадок передбачені допуски та основні відхилення відносно ну-

льової лінії кожного номінального розміру. Допуск, який залежить від

номінального розміру, позначають числами (квалітет): 01, 0, 1, 2, З, 4,

5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, а поле допуску — латин-

ськими прописними літерами для отвору А, В, С, CD, D, Е, ЕF, F, FG,

G, Н, Js, J, К, М, N, Р, R, S, Т, U, V, X, Y, Z, ZА, ZВ, ZС, для вала; а, Ь, с,

сd, d, е, еf, f, fg, g, h, js, j, k, т, п, р, r, s, t, u, v,

х, у, z, zа, zЬ, zc.

Під час виготовлення деталі можливе відхилення від геометричної

форми та взаємного розміщення. Так, круг у поперечному перерізі

утворює овал (рис. 2.2, а) або огранювання (рис. 2.2, б); у поздовж-

ньому перерізі хвилястість, бочкуватість (рис. 2.2, в), сідлуватість

(рис. 2.2, г), криволінійність (рис. 2.2, д), конусоподібність (рис. 2.2,

є); можливе відхилення від співвісності (рис. 2.3, а), радіальне биття

(рис. 2.3, б), торцеве биття (рис. 2.3, в); від паралельності відносно осі

базової поверхні (рис. 2.3, г); від розміщення осей, що перетинаються

(рис. 2.3, д).

Рис. 2.2 Відхилення деталі та профілі поздовжнього перетину

Відхилення геометричної точності плоских поверхонь можуть ви-

значатися паралельністю площин (рис. 2.4, а), площинністю (рис. 2.4,

б), перпендикулярністю площин (рис. 2.4, в), прямолінійністю осі у

просторі (рис. 2.4, г), повним радіальним биттям (рис. 2.4, д). На рис.

2.2...2.4 введено такі позначення: L — довжина нормальної ділянки

(задана довжина);

max min

()/2

=−dd

— відхилення форми, розмі-

щення або їх сумарне відхилення; — розміри площин, що приля-

гають, — відхилення реальних поверхонь; а і — розміри

реальних поверхонь.

Δ= −ab b

Рис. 2.3 Відхилення форми та розміщення поверхонь

Рис. 2.4 Відхилення геометричного положення поверхонь

2.2 Фактори, що впливають на точність обробки

Точність обробки деталі характеризується похибкою

окремих її

ділянок відносно розмірів, форм і розміщення. Деталь вважається то-

чною, якщо похибка не перебільшує заданого допуску

(

)

≤ . При-

чини виникнення похибки — похибка виготовлення верстата, при-

строїв і інструментів, жорсткість системи верстат — пристрій — ін-

струмент — деталь

(ВПІД), неоднорідність матеріалу заготовки, де-

формація верстата під дією сил різання та нагрівання частин, що під-

даються тертю, тощо.

Під впливом сили різання відбувається деформація пружної сис-

теми ВПІД. Здатність системи протистояти деформації визначає її жо-

рсткість. Жорсткістю технологічної системи є відношення радіальної

складової сили різання до зміщення різальної кромки різця

Похибки можуть бути випадковими або систематичними. Випадко-

вими називають похибки, які не підпорядковуються законам, систе-

матичними — похибки, що мають постійний характер. Наприклад,

якщо неправильно установлено різець, то виникає певна систематична

похибка. Проте деталі можуть бути неоднакових розмірів внаслідок

впливу випадкових похибок, що залежать від матеріалу, нерівномір-

ності подачі тощо.

В окремих випадках точність виготовлення та вимірювання пови-

нна досягати тисячних часток міліметра. Завдяки цьому в сучасному

машинобудівному виробництві застосовується велика кількість різних

видів і типів вимірювальних інструментів та приладів, які дають змогу

виготовити деталі та виміряти їх з необхідною в обумовлених межах

точністю,

Експериментальне встановлено, що під час виготовлення деталей

машин і при складанні неминучі похибки, тому абсолютної точності

одержати практично неможливо. Допущену точність визначає конс-

труктор, виходячи з призначення машини, яку проектують, і умов її

експлуатації з урахуванням усіх діючих факторів і технологічних мо-

жливостей виробництва. На точність роботи механізмів машин впли-

вають:

- відхилення від заданого руху;

- технологічна неминучість відхилення розмірів форми деталей

(регламентуються системою допусків);

- пружні деформації ланок під впливом діючих сил (жорсткість

ланок має суттєве значення для більшості механізмів);

- температурні деформації;

- відносне зміщення деталей під дією сил за рахунок нещільнос-

тей і деформацій;

- зміщення ланок за рахунок зазорів і товщини шарів мастила в

кінематичних парах.

Для механізмів і машин важлива не лише початкова точність їх

роботи, а й здатність зберігати цю точність за тривалої експлуатації, а

також тривалого зберігання.

Існують такі способи одержання заданої точності: пробні робочі

ходи і автоматичний вихід на розмір. Перший спосіб застосовують у

одиничному виробництві. Він полягає в тому, що з кінця заготовки

знімається стружка з одночасним вимірюванням і коректуванням піс-

ля кожного пробного робочого ходу до одержання потрібного резуль-

тату. Потім заготовка обробляється. Спосіб трудомісткий, із значною

втратою часу на операції, які необхідно виконати для одержання за-

даного розміру.

Другий спосіб більш продуктивний, бо дає змогу одержати потріб-

ну точність за один робочий хід, але заготовки повинні мати стабільні

вихідні розміри. Спосіб застосовують у серійному та масовому ви-

робництві, коли для обробки партії заготовок настроюють верстат з

спеціальним пристосуванням, коригуючим її положення та установку

різального інструмента на заданий розмір.

Суб'єктивний фактор — кваліфікація робітника теж має вплив на

точність. Необхідно відзначити, що точність і собівартість обробки

взаємозв'язані: чим вища точність, тим дорожча обробка деталі.

В умовах автоматизації технологічних процесів особливу увагу

звертають на механізовані і автоматизовані засоби контролю. Конт-

роль дає можливість безперервно наглядати за процесом обробки, ке-

рувати процесом, впливати на механізми привода й подачі верстатів.

Для контролю використовують автоматичні системи керування за ре-

зультатами вимірювання заготовок у процесі роботи, регулювання за

результатами вимірювання після роботи, регулювання за результата-

ми вимірювання заготовок, комбіновані системи.

До складу комбінованих систем контролю входять пристрої, один

з яких контролює заготовку до обробки, інший — в процесі обробки

за результатами вимірювання назначає режими різання.

2.3 Розсіювання (розподіл) розмірів під час обробки

Практично в реальних умовах кожна деталь після обробки має свої

розміри, тобто справжні розміри залежать від похибок і є випад-

ковими в межах певного інтервалу, що регулюється системою допус-

ків. Таким чином, після обробки відбувається розсіювання (розподіл)

розмірів деталей у партії, наприклад деякі з них будуть ближчими до

максимального чи мінімального дійсного граничного розміру, деякі —

всередині поля допуску. Різниця розмірів деталей, які обробляються в

однакових умовах, утворює партію деталей з однаковим допуском і

характеризується полем розсіювання розмірів.

Різницю розмірів деталей та розподіл розмірів з урахуванням до-

пустимих систематичних і випадкових похибок визначають за допо-

могою вимірювання (мікрометром, іншими шкальними інструментами

необхідної точності). У зв'язку з тим, що вплив загальної величини

похибок на дійсний розмір неоднаковий у партії деталей, в технології

машинобудування неточності обробки характеризуються полем роз-

сіювання розмірів і законом їх розподілу. Для встановлення факторів,

що впливають на точність обробки, будують криві розподілу (розсію-

вання) розмірів, застосовуючи ймовірно-статистичний метод оцінки

точності.

Розподіл розмірів можна подати у вигляді таблиць чи графіків.

Для цього треба взяти 50... 100 деталей з дійсними розмірами

(20...20,35 мм) і виміряти їх.

Одержані вимірюванням розміри поділити на інтервали або роз-

ряди та записати у вигляді таблиці з попереднім визначенням гранич-

них значень ( і ), поля розсіювання розмірів (розмах розподілу

max

min

) і частоти повторень розмірів (т/п) із загальним числом деталей у

партії (n) і числом деталей (m), фактичний розмір яких знаходиться в

межах інтервалу, що розглядається. Полем розсіювання розмірів на-

зивають різницю між максимальним і мінімальним дійсними розмі-

рами партії деталей

max min

=−

Для складання таблиці та побудови графіка визначають число т

деталей, які попали в інтервал 0,05

мм, і число розмірних груп і:»

встановленим інтервалом, поділивши значення Ар на інтервал 0,05

мм:

0,35 / 0,05 = 7 груп.

Після вимірювання деталей виявлено, що в першій групі дві дета-

лі, у другій — 11, у третій — 19, у четвертій — 28, у п'ятій — 22, у

шостій — 15, у сьомій — 3. Потім визначають частоту.

Таблиця 2.1 Розподіл розмірів заготовок

Інтервал, мм Число деталей, т

Частота повторень, т/п

20,00...20,05 2 0,02

20,05...20,10 11 0,11

20,10...20,15 19 0,19

20,15...20,20 28 0,28

20,20...20,25 22 0,22

20,25...20,30 15 0,15

20,30...20,35 3 0,03

100

Σ=nm

Частотою називається відношення кількості заготовок одного

розміру до загальної кількості заготовок партії. За одержаними дани-

ми складають табл. 2.1 і будують графік розподілу розмірів деталей

(рис. 2.5). Для цього дані таблиці переносяться на осі абсцис і орди-

нат. На осі абсцис відкладають розміри деталей (або інтервали розмі-

рів), а на осі ординат — число т деталей або частоту повторень розмі-

рів т/п. Після з'єднання точок прямими графік має вигляд ступінчас-

тої лінії 1, яку називають гістограмою розподілу. Як правило, визна-

чають точки середини кожного інтервалу і з'єднують їх, внаслідок чо-

го виходить ламана лінія 2, яку називають емпіричною кривою розпо-

ділу, або полігоном розподілу розмірів.

При значному збільшенні числа розмірних груп і кількості дета-

лей, що обробляються, емпірична крива стає плавною і наближається

за формою до плавної кривої, яку називають кривою розподілу.

Щоб одержати значущі практичні результати гістограмного роз-

поділу, необхідно для дослідів брати не менше 50 деталей, а одержані

вимірювання розподілити на інтервали (не менше шести).

Розсіювання дійсних розмірів оброблених деталей можна вста-

новити різними математичними законами. Найпоширеніші в техно-

логії машинобудування закони рівної ймовірності, рівнобедреного

трикутника (закон Сімпсона) та нормального розподілу (закон Гауса).

Рис. 2.6 Розподіл розмірів заготовок

Метод дослідження точності оброблюваних деталей вибирається

залежно від факторів, що впливають на розмір деталі, яка обробля-

ється, та на форми побудованих кривих, що характеризують закони

розподілу (рис. 2.6). Закон рівної ймовірності застосовують в умовах,

коли розміри деталей залежать від одного головного фактора, а інші

впливу не мають, наприклад такі, як спрацювання різального інстру-

мента (рис. 2.6, а). В тих випадках, коли на точність обробки деталі

впливають ще й інші фактори, наприклад додаткова деформація, яка

залежить від жорсткості технологічних систем, розподіл розмірів має

форму

Рис. 2.6 Закони розсіювання розмірів

а – рівної імовірності; б – Сімпсона; в – Гауса

трикутника (закон Сімпсона (рис. 11.6, б). За умови обробки деталей,

коли на точність впливають усі фактори однаково, застосовується за-

кон Гауса (рис. 11.6, в). Необхідно вказати, що дослідженнями А. Б.