 |
Износ режущего инструмента
|
|
|
|
Точность механической обработки
Точность является важным показателем качества изделий. Повышение точности увеличивает долговечность и надежность эксплуатации изделия, повышает взаимозаменяемость. За последние 100 лет точность механической обработки возросла более чем в 2000 раз.
В настоящее время минимальный стандартный допуск на размеры до 3 мм по 01 квалитету составляет 0,3 мкм. (0,01% от размера), на размеры 1250-1600 мм. - 8 мкм. (0,0005%). В то же время повышение точности должно быть экономически оправданным. На рис.12.1 представлена качественная зависимость (без цифр) стоимости обработки от допуска на размер. Из рисунка следует, что с уменьшением допуска, стоимость обработки возрастает по экспоненте.
Очевидно, что требования к точности и шероховатости поверхности оказывают существенное влияние на технологический процесс, т.к. выбор методов обработки, расчетрежимов резания, припусков на обработку и. т. д. во многом зависят от этих требований.
Точность и погрешность
Точность изделия – это степень соответствия действительного значения геометрического параметра его заданной величине.
Количественным показателем точности (нормой точности) является допуск. Назначение величины допуска называется нормированием точности. Нормированию подлежат допуски размеров, отклонения формы и расположения поверхностей.
После механической обработки на станках детали имеют определенные геометрические параметры. Контроль этих параметров определяет их действительное значение.
Погрешностью называетсячисленноеотклонение действительного (измеренного) значения параметра от его заданного значения. Заданным значением параметра могут быть предельные и номинальный размеры, а также параметры определяющие номинальную форму и расположение поверхностей (круглость, прямолинейность, соосность и. т. д.).
|
|
|
Погрешность может быть абсолютной и относительной. Представленное выше определение относится к абсолютной погрешности. Отношение абсолютной погрешности к заданному значению параметра, называется относительной погрешностью. Эта погрешность обычно выражается в процентах. Таким образом, погрешность тоже является количественным показателем точности. Очевидно, что при изготовлении деталей с большими погрешностями невозможно обеспечить высокую точность. Например, погрешность может быть определена как разность между номинальным и действительным размером. Сравнивая это значение с предельными отклонениями размера, можно дать оценку точности изготовления.
Погрешность может быть детерминированной (закономерной) или случайной (статистической) величиной. Согласно принятой в технологии машиностроения терминологии, детерминированные погрешности называются систематическими. Систематические погрешности делят на два вида: постоянные и переменные.
Постоянными называются такие погрешностями, которые при обработке партии заготовок не изменяются от заготовки к заготовке. К ним можно отнести погрешности, возникающие за счет использования неточных станков, неточного мерного (калиброванного) инструмента (сверла, развертки, метчики), неточности настройки станков на заданный размер.
Переменные погрешности меняются от заготовки к заготовке при обработке партии. К ним следует отнести погрешности из-за постепенного износа режущего инструмента и тепловые деформации системы деталь – инструмент – приспособление – станок (ДИПС или устаревшее, читай наоборот - СПИД).
Случайные погрешности не подчиняются видимой закономерности. Для каждой заготовки из партии они имеют свое значение. Можно предполагать и даже знать причину появления случайной погрешности. Однако, корни этой причины, как правило, находятся в малоисследованные области, что не позволяет придать этой погрешности детерминированный характер. Например, причиной погрешности может быть колебания механических свойств, связанные с металлургическими факторами и. т. д.
|
|
|
При механической обработке в силу разнообразных причин возникают все виды погрешностей. Поэтому погрешность механической обработки состоит из трех составляющих: постоянной, переменной и случайной.
Факторы, влияющие на точность изделий при механической обработке
Нормы точности изделия устанавливаются конструктором и заданы на чертеже. Для технолога эти нормы являются законом. Чтобы обеспечить требования чертежа, необходимо знать факторы, которые влияют на точность и шероховатость поверхности при механической обработке, и уметь управлять ими. Основные из этих факторов рассмотрены ниже.
Точность станков
Точность станков делят на два вида: геометрическую и кинематическую. Геометрическая точность станка определяется в его ненагруженном состоянии. Она определяется погрешностями изготовления и сборки станка. Кинематическая точность зависит от погрешностей перемещения звеньев в кинематических цепях механизмов станка, что нарушает теоретические законы движений инструмента и заготовки при формообразовании.
Станки по точности делятся на следующие группы: Н – нормальная; П – повышенная; В – высокая; А – особо высокая; С – особо точные. При переходе от группы к группе точность станков возрастает, примерно, в 1,58 раза. Допуски на геометрическую точность станков группы Н составляют сотые доли миллиметра. В частности, допускаемое радиальное биение шпинделя токарных и фрезерных станков нормальной группы точности составляет 0,01 – 0,015 мм, торцевое – 0,01 – 0,02 мм. Допуск отклонений от прямолинейности и параллельности направляющих токарных и продольно-строгальных станков составляет на длине 1000 мм - 0,02 мм. Допуски на геометрическую точность особо точных станков меньше, примерно, в 5-6 раз. Соответственно во столько же раз возрастает стоимость станков.
|
|
|
Точность станков оказывает непосредственное влияние на геометрию обработанных поверхностей. Многочисленные примеры нарушения геометрии из-за неточности станков можно найти в специальной и учебной литературе. Так, при точении в центрах в результате отклонения в горизонтальной плоскости от соосности шпинделя и пиноли задней бабки токарного станка возникает погрешность формы – конусообразность. Тогда вместо цилиндра получается усеченый конус (рис.12.3;а). Такая же погрешность формы возникает при консольном закреплении заготовки в самоцентрирующем патроне. Здесь причиной является отклонение от параллельности оси шпинделя и направляющих станины в вертикальной плоскости. Отклонение в вертикальной плоскости от соосности шпинделя и пиноли задней бабки токарного станка приводит к седлообразности. Тогда вместо цилиндра получается гиперболоид вращения (рис.12.3;б).
Примерами влияния кинематической точности станков на геометрию обработанных поверхностей, является погрешность шага резьбы при ее нарезании резцом на токарно-винторезных станках, или погрешности геометрии зубьев, возникающие при нарезании зубчатых колес.
Очевидно, что в процессе эксплуатации станков, точность их понижается.
Износ режущего инструмента
Износ режущего инструмента при работе по методу автоматического получения размеров приводит к изменению этих размеров. При этом возникает переменная систематическая погрешность. Для исключения брака при обработке крупных партий заготовок детали периодически контролируют и выполняют при необходимости поднастройку станков.
Согласно общим закономерностям износа твердых тел при трении скольжения, кривая зависимости износа лезвийного инструмента от времени его работы или пути резания имеет три участка (рис.12.2.).
В пределах первого участка идет приработка инструмента при интенсивном его износе. Обычно длина пути резания при приработке инструмента составляет 500 – 2000 м.
После приработки интенсивность износа инструмента уменьшается. Его величина становится пропорциональной пути резания. Этому периоду работы инструмента на кривой износа соответствует второй участок. Длина пути резания на этом этапе составляет 8000 – 30 000 м.
Начало третьего участка характеризуется катастрофическим ростом износа инструмента. В результате режущая часть инструмента быстро разрушается.
Вопросы, связанные с износом инструмента изучаются в соответствующих курсах по резанию металлов. Данные по износу инструмента приведены в справочной литературе [5, дополнительная литература].
|
|
|
