CC BY
421
НАДЕЖНОСТЬ МАШИН
УДК 621.753.3
А.Н. Васин
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ ЗАГОТОВОК
Рассмотрены основные методики расчета припусков на механическую обработку заготовок, использующиеся в настоящее время в производстве и научных целях. Показаны особенности расчета и назначения припусков в различных технологических ситуациях в зависимости от стадии и метода обработки, вида заготовки, установочно-зажимных приспособлений и т.д. Приведены главные факторы, лежащие в основе разработки всех методик расчета припусков.
A.N. Vasin
THE STATE-OF-THE-ART REVIEW OF MODERN METHODS OF CALCULATION ALLOWANCES ON MACHINING OF PIECES
The basic calculating procedures of machining pieces allowances used in manufacture and for scientific purposes are considered. Features of calculation and purpose of allowances in various technological situations are shown depending on a stage and method of processing, kind of preparation, installation-tightening adaptations, etc. The primary factors underlying development of all design procedures of allowances are resulted.
Важнейшие показатели качества машин в значительной степени определяются точностью их изготовления. Неслучайно поэтому точность является одной из определяющих характеристик современного машиностроения. А под точностью изготовления деталей машин понимается соответствие размеров, формы, расположения поверхностей и их качества требованиям чертежа и технических условий. На настоящий момент исторического и технического развития машиностроения достижение этих требований реализуется в основном различными методами резания. В Х1Х веке были разработаны все основные способы механической обработки резанием, в ХХ веке началось их совершенствование, повышение точности изготовления и продолжается в нынешнем ХХ1 веке. В процессе резания формообразование достигается путем снятия стружки при относительном перемещении инструмента и заготовки (обрабатываемой детали). Целью обработки резанием является придание заготовкам необходимой формы и качества с по-
мощью выбранного метода обработки, причем в качестве технологических критериев должны учитываться производительность, точность обработки и фактическая себестоимость. Обеспечение вышеназванных требований реализуется, как правило, в течение нескольких последовательных операций, в процессе которых получаемая конфигурация детали постепенно приближается к окончательно заданной форме. Отсюда расчет припусков для обработки резанием непосредственно связан с технологическим процессом обработки и составляет его часть.
Согласно ГОСТ 3.1109-82, припуски подразделяются на операционные и промежуточные. Припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции, называется операционным, а припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода -промежуточным. В операции расчета припусков на обработку можно выделить два основных этапа: определение припусков на обработку в соответствии с технологическими переходами и определение размеров заготовки.
Размеры заготовки, то есть размеры полуфабриката, изготовленного из исходного материала, определяются суммированием припусков на обработку, назначаемых для отдельных операций и переходов технологического процесса. Из этого следует, что для определения размеров заготовки необходимо очень тщательно просчитать размерные параметры технологического процесса механической обработки. С другой стороны, уточнение технологического процесса невозможно, если неизвестны размеры заготовки и, таким образом, уточнение технологического процесса оказывается невыполнимым. Образуется замкнутый круг.
Установление правильных размеров припусков на обработку заготовки является ответственной технико-экономической задачей. Назначение чрезмерно больших припусков приводит к непроизводственным потерям материала, превращаемого в стружку, увеличению трудоемкости механической обработки, повышению расхода режущего инструмента и электрической энергии, увеличению потребности в оборудовании и рабочей силе. При этом затрудняется построение операций на настроенных станках, снижается точность обработки в связи с увеличением упругих отжатий в технологической системе и усложняется применение технологической оснастки.
Назначение недостаточно больших припусков не обеспечивает удаления дефектных слоев материала и достижения требуемой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, а также вызывает повышение требований к точности исходных заготовок, что приводит к их удорожанию, затрудняет разметку и выверку положения заготовок на станках при обработке по методу пробных ходов и увеличивает вероятность появления брака.
На практике опытный технолог, как правило, довольно-таки точно может оценить необходимые размеры заготовки, тем более что зачастую решающим критерием при выборе размеров является возможность получения заготовки из стандартных полуфабрикатов (например, использование пруткового проката). В подтверждение этого можно привести слова одного из основоположников теории расчета припусков И.Б. Плоткина, которые он привел в своей работе еще в 1947 г. [5]: «В настоящее время установление значений операционных припусков и допусков для каждого конкретного случая обработки деталей на металлорежущих станках обычно базируется либо на субъективном опыте технолога, на его «чутье», либо на существующих заводских нормалях». А.П. Соколовский в своей работе [7] в 1955 г. писал: «При назначении припусков на обработку широко используют различные нормативные материалы, полученные обобщением заводского опыта...» и далее: «Таблицы обычно дают преувеличенные значения, преследуя лишь цели предотвращения чрезмерного перерасхода металла.».
Спустя двадцать лет, в 1975 г. И. А. Иващенко в своей работе [3] высказывался по поводу использования нормативного метода назначения припусков: «Нормативный метод определения припусков получил в машиностроении наиболее широкое распространение вследствие своей простоты, наглядности. Нормативы припусков, приведенные в технической литературе, являются рекомендуемыми и используют их часто только в учебных целях.
На машиностроительных предприятиях используют общесоюзные стандарты, а также ведомственные (отраслевые) нормали».
И, наконец, в одном из основных учебников по курсу «Технология машиностроения» [2], по которому в настоящее время ведется подготовка инженеров-технологов для производства, сказано: «В производственных условиях размеры припусков устанавливают на основании опыта, пользуясь практическими данными в зависимости от веса (массы) и габаритных размеров деталей, конструктивных форм и размеров необходимой точности и класса чистоты обработки. Многие заводы, научно-исследовательские и проектные институты имеют свои нормативные таблицы припусков, разработанные ими на основании длительного опыта применительно к характеру своего производства».
Опытно-статистический метод широко распространен в промышленности, но табличные припуски, как правило, завышены, они не могут учитывать конкретных условий осуществления технологического процесса обработки деталей, то есть не учитывается или слабо учитывается схема установки заготовки и погрешности предшествующей обработки. При этом методе общие и промежуточные припуски берут по таблицам, которые составляют на основе обобщения производственных данных передовых заводов. Недостаток этого метода заключается в том, что припуски назначают без учета конкретных условий построения технологических процессов. Так, общие припуски назначают без учета маршрута обработки данной поверхности, а промежуточные - без учета схемы установки заготовки и погрешностей предшествующей обработки. Опытно-статистические припуски во многих случаях завышены, так как они ориентированы на условия обработки, при которых припуск должен быть наибольшим во избежание брака. Использование готовых таблиц припусков отвлекает технолога от анализа условий выполнения операций и изыскания путей уменьшения (оптимизации) величин припусков.
Расчетно-аналитический метод определения припусков разработан профессором
В.М. Кованом [4] и является очень прогрессивным и значительным шагом на пути приближения величины припуска к его оптимальному значению. При этом методе рассчитывают минимальный припуск на основе анализа факторов, влияющих на формирование припуска, с использованием нормативных материалов. Припуски на обработку определяют таким образом, чтобы на выполняемом технологическом переходе были устранены погрешности изготовления детали, которые остались на предшествующем переходе. Схема поверхностного слоя после обработки наружной поверхности заготовки показ ана на рисунке.
Схема поверхностного слоя после обработки наружной поверхности заготовки:
А - удаляемая дефектная часть поверхностного слоя заготовки;
Б - неудаляемая часть поверхностного слоя заготовки; В - исходная структура материала; Яи-1 - высота неровностей, характеризующая шероховатость поверхности заготовки;
7— - глубина дефектного поверхностного слоя
По данным В.М. Кована [4], расчетно-аналитический метод по сравнению с опытностатистическим обеспечивает экономию металла от 6 до 15% чистого веса детали, снижение трудоемкости процессов механической обработки, уменьшение расхода режущего и сокращение номенклатуры измерительного инструмента. В дальнейшем автор внес изменения в расчетные формулы и в индексацию элементов припусков, а также уточнил нормативные материалы.
По методике В.М. Кована издан целый ряд методических и учебных пособий. Рассмотрению достигнутого уровня, обобщению полученных результатов и дальнейшему развитию расчетно-аналитического метода определения припусков с учетом новейших достижений науки и техники (теории вероятностей, теории размерных цепей, теории графов, применения ЭВМ и т.д.) было посвящено научно-техническое совещание по припускам, организованное в 1971 г. Центральным и Московским городским правлениями НТО Машпром.
В последующие годы были разработаны пособия и методики по пяти-шести составляющим для определения одно- и двухстороннего припуска; по расчетно-графическому методу определения припусков; по определению припусков с применением теории размерных цепей, интегрально-аналитического метода.
Немало работ посвящено определению припусков с применением ЭВМ.
Вопросами совершенствования методики расчета припусков с учетом требований к точности обработки, к точности формы поверхности занимаются В.И. Аверченков,
В.Д. Эльянов, Л.В. Степанова, Р.К. Мещеряков, В.Л. Киселев, А.В. Королев, В.Ф. Притченко,
А.И. Жабин, О.С. Шишкевич и многие другие. Большой вклад в совершенствование методик определения припусков внесли зарубежные авторы - Hanser Kurt Draht, Edward Komar, Jan Harasymowicz, H. Hachmann, W.D. Benkelmann, A. Grinberg, M. Tsueda, V. Hoffmann и многие другие. Во всех этих работах на первое место ставится задача сокращения непроизводственного расходования материала и сокращения отходов и расходов производства. Решение проблем предполагается за счет применения заготовок, форма и размеры которых максимально приближены к форме и размерам готовой детали. Приводятся примеры определения отклонений формы, обусловленных неизбежными погрешностями черновой обработки резанием вследствие деформаций технологической системы.
Существующие методики расчета припусков учитывают действие четырех основных факторов:
1. Высота микронеровностей RZi-1, полученная на предыдущем переходе обработки данной поверхности. При выполнении первой операции эта величина берется по исходной заготовке. При выполнении второй операции нужно удалить неровности, полученные на первой операции, и т.д. Величина RZi-1 зависит от метода, режимов и условий выполнения предшествующей обработки.
2. Состояние и глубина Ti-1 поверхностного слоя, полученные на предыдущем технологическом переходе. Этот слой отличен от основного металла. Он подлежит полному или частичному удалению на выполняемом переходе, поэтому в отдельных случаях Ti-1 из формул исключается:
а) у отливок из серого чугуна поверхностный слой состоит из перлитной корки с включениями формовочного песка и при обработке исходной заготовки после выполнения первой операции (перехода) Гг-1=0, так как в поверхностном слое существенных изменений не происходит;
б) у стальных поковок поверхностный слой характеризуется обезуглероженной зоной. Этот слой также подлежит полному удалению, так как он снижает предел выносливости детали. После химико-термической обработки и поверхностной закалки при расчете под шлифование наружный слой детали желательно сохранить в максимальной степени, так как его ценные свойства быстро снижаются с увеличением снимаемого припуска.
3. Пространственные отклонения р— расположения обрабатываемой поверхности относительно технологических баз заготовки возникают из-за:
- деформаций исходных заготовок;
- пространственных погрешностей изготовления литейных форм;
- пространственных погрешностей изготовления ковочных штампов, которые копируются при последующей обработке;
- погрешностей взаиморасположения рабочих элементов станка в процессе обработки
и т. д.
К пространственным отклонениям относятся:
- отклонение от соосности (базовой) поверхности и растачиваемого отверстия у заготовок типа втулок, дисков и гильз;
- отклонение от соосности обтачиваемых ступеней базовых шеек или оси центровых гнезд у заготовок ступенчатых валов;
- отклонение от перпендикулярности торцовой плоскости оси базовой цилиндрической поверхности и другие погрешности.
Отдельные составляющие пространственных погрешностей находятся по таблицам в зависимости от вида и метода получения исходной заготовки, ее размеров и других факторов. При этом наиболее вероятное суммарное значение пространственных отклонений при обработке поверхностей тел вращения (например, деталей типа «валов») определяется квадратичным суммированием, т.е.
При обработке плоских поверхностей определяется наибольшее значение пространственных отклонений по нормали к поверхности, получаемое в результате суммирования векторов пространственных отклонений, совпадающих по направлению, т.е.
где р1 и р2 - составляющие пространственных отклонений.
В связи с закономерным уменьшением пространственных отклонений по мере выполнения операций (переходов), на которых обрабатывается та или иная поверхность, при расчете припуска суммарное значение рг-1 из расчета исключается в следующих случаях:
- после шлифования, чистового и тонкого точения и других отделочных методов обработки (так как отклонения малы);
- когда они не могут быть ликвидированы при выполнении операции (перехода), например, при развертывании плавающей разверткой, при протягивании отверстий с применением сферической шайбы; при суперфинишировании и полировании, когда достигается лишь уменьшение шероховатости поверхности.
Количество снятого в виде припуска материала зависит от принятой схемы базирования заготовки. При обработке деталей типа дисков целесообразно, например, сначала расточить отверстие на базе наружной цилиндрической поверхности (для устранения несоосно-сти), а затем, используя в качестве базы обработанное отверстие, точить наружную поверхность. При обратной последовательности обработки с наружной (доминирующей для этой детали) поверхности снимается значительно большее количество металла.
4. Погрешность установки £г возникает на выполняемом переходе технологической операции механической обработки заготовки. В результате погрешности установки действительное положение обрабатываемой поверхности отличается от заданного при обработке партии заготовок на предварительно настроенном станке. Нестабильность положения обрабатываемой поверхности должна быть компенсирована дополнительной составляющей промежуточного припуска. В связи с этим, погрешность установки £г определяется либо по таблицам, либо расчетом по формулам в зависимости от схем базирования заготовок и применяемых на операциях технологических процессов станочных приспособлений.
Таким образом, общий минимальный промежуточный припуск определяется суммированием величин ЛгМ, Т-Ъ Рг-Ъ £г.
(1)
(2)
При расчете припусков отклонения формы поверхности отдельно не учитываются. Принимают, что эти отклонения (овальность, конусообразность, бочкообразность, седлооб-разность, вогнутость, выпуклость и др.) не должны превышать допуска на размер и, как правило, должны составлять только некоторую его часть.
При обработке наружной и внутренней поверхностей вращения векторы рг_1, и £г могут принять любое угловое положение, предвидеть которое заранее нельзя. Наибольшее вероятное суммарное значение этих векторов определяется их сложением по правилу квадратного корня:
Иногда используются методы приближенных вычислений, которые позволяют получить более простые, но менее точные формулы:
При рг-1 > £г
В некоторых случаях пространственное отклонение суммируется из нескольких (двух или даже трех) составляющих, каждое из которых представляет собой вектор. Так, например, смещение оси одной из средних шеек ступенчатого вала может быть следствием смещения оси центровых гнезд, несоосности данной шейки крайним шейкам (на базе которых производилось центрирование), а также искривления оси заготовки. Суммарная величина пространственных отклонений определяется по следующим приближенным формулам:
Таким образом, получаются следующие расчетные структурные формулы для определения минимального промежуточного припуска их обработки:
- припуск на сторону при последовательной обработке противоположных или отдельно расположенных плоскостей:
- припуск на две стороны при параллельной обработке противоположных плоскостей:
- припуск на диаметр при обработке наружных или внутренних поверхностей вращения:
(3)
(4)
При рг-1 < £г
(5)
При рг-1 > 4£г-
(6)
При рг-1 < 4£г
(7)
При р1 > р2
(8)
При р1 > р2 > рз
(9)
(10)
(11)
(12)
Приведенные выше зависимости могут послужить для расчета припусков и в других случаях, не описываемых этими зависимостями. Поэтому при необходимости, исключая из приведенных формул отдельные составляющие, из них можно получить новые расчетные зависимости, пригодные для определения припуска в конкретных условиях обработки.
Так, например, при обработке цилиндрической заготовки, установленной в центрах, при бесцентровом шлифовании, погрешность установки может быть принята равной нулю. Припуск на диаметр в этом случае будет рассчитываться по следующей зависимости:
2 Zmm = 2 [(RZi_! + T,,) + Р,,! ]. (13)
При обработке отверстий плавающей разверткой и протягивании смещение и увод оси не исправляются, а погрешность установки в этом случае отсутствует, поэтому расчет припуска ведется по формуле:
2 Zmin = 2 (Rzi_i + T-i). (14)
В тех случаях, когда целью обработки поверхности заготовки является только уменьшение параметров её шероховатости (например, суперфиниширование, полирование), припуск определяется высотой микронеровностей обрабатываемой поверхности, то есть
2 Z т|п = 2 Rzi _1. (15)
Если при этом необходимо учитывать погрешности, связанные с настройкой инструмента на размер и его износом, не превышающим обычно 0,5 допуска на обработку (Ti), ми-
нимальный припуск будет равен:
2Zт^п = 2RZl_1 + 0,5 Т . (16)
Если при черновой обработке поверхности необходимо получить только чистую поверхность, то минимальный снимаемый слой металла определяется величиной дефектного поверхностного слоя Zd и погрешностью формы обрабатываемой поверхности ЛФ, которая обычно не превышает 0,25 допуска на черновой размер заготовки, и зависимость будет выглядеть следующим образом:
2 Z т^п = 2 RZi_1 + 0,25 5i_1. (17)
При шлифовании заготовок после проведения термической обработки поверхностный слой следует по возможности сохранить, поэтому слагаемое Т-1 из расчетной формулы необходимо исключить. Возможные при термической и химико-термической обработке заготовок коробления, создающие пространственные отклонения, компенсируются учетом величины Рг_1. Значения соответствующих расчетных формул приводятся в различной справочной технологической литературе.
Если, например, схема обработки наружной цилиндрической поверхности предусматривает черновое и чистовое точение, а затем шлифование, то на последних рабочих ходах шлифования упругие деформации системы станок-приспособление-инструмент-заготовка будут незначительными и во внимание практически не принимаются. При такой обработке рабочий стремится закончить выполнение операции, когда действительный размер детали достигнет предельного значения, соответствующего началу поля допуска (й3тах=йдтах). Следовательно, для рассматриваемой схемы минимальный припуск отсчитывается от этого предельного размера:
2 Z3min _ d2min _ dДmax . (18)
В единичном производстве заготовки на металлорежущем оборудовании обрабатывают методом индивидуального получения предельных размеров. В этих случаях величину минимального припуска определяют по зависимостям (10)-(12). Однако при этом следует учитывать такие характерные особенности единичного производства, что установка загото-
вок на станках осуществляется методом индивидуальной выверки и погрешность установки £г в формулах (10)-(12) заменяется погрешностью выверки £в. Величина £в зависит от используемого метода выверки.
Очень часто при сборке производится совместная механическая обработка сборочных единиц, поэтому при расчете минимальной величины припуска необходимо учитывать относительное смещение собранных деталей относительно друг друга и некоторые другие погрешности.
Существуют следующие рекомендации распределения припуска на механическую обработку:
- 60% суммарного припуска отводится на черновую обработку;
- 40% - на чистовую.
Если же маршрут механической обработки состоит из черновой, получистовой и чистовой обработки, то:
- 45% припуска отводится на черновую обработку;
- 30% - на получистовую;
- 25% - на чистовую.
Одним из наиболее простых методов расчета припусков является «интегральноаналитический метод», описанный И. А. Иващенко [3] и В.И. Аверченковым [1]. Этот метод основан на использовании эмпирических уравнений следующего типа (для поверхностей вращения):
г = а + ЪВт + сЬп. (19)
Коэффициент а представляет собой часть припуска, которую необходимо снять, чтобы удалить дефектный слой Тг-1 и микронеровности Яц-ъ
Сумма (ЪВт+сЬп) соответствует части припуска, которая вводится для компенсации неравномерности, обусловленной пространственными отклонениями отдельных участков обрабатываемой поверхности и зависящей от габаритов детали В, Ь и способа её установки.
Коэффициенты а, Ъ, с и показатели степени т и п могут быть определены путем обработки справочно-нормативных таблиц операционных припусков. Эти параметры эмпирических формул определялись методом наименьших квадратов.
Использование такого подхода позволило установить эмпирические зависимости для определения минимальных операционных припусков для различных поверхностей и методов обработки. На основе эмпирических зависимостей типа 1тАП=/'(В,Ь) для наружных поверхностей вращения был разработан алгоритм определения операционных припусков и размеров. Процесс вычисления припусков начинается, как и в традиционных методиках, с последней К-й операции технологического маршрута обработки элементарной поверхности. Первоначально определяется минимальный диаметр детали после выполнения К-й операции ВтпК. Затем определяется припуск гтш для г-й операции по зависимости из таблицы. Расчет величин допуска 8г для операционных размеров при выполнении различных операций производится по специальной подпрограмме по известным зависимостям.
После определения Втахг проверяется количество рассчитанных операций, а если />1, то происходит переход Кг-1 - операции, и цикл повторяется. Процесс вычисления заканчивается выводом на печать в форме специальных бланков значений гтш, Втахг, В^щ, 8г - для всех анализируемых операций маршрута обработки элементарной поверхности.
Числовые значения факторов, которые принимаются во внимание при расчете припуска, берутся максимальными. На самом деле в силу действия различных случайных обстоятельств имеет место большой разброс их значений, и они могут иметь величину меньше максимальной. Это приводит к неоправданному увеличению величины припуска, к повышенному расходу металла и энергии, введению дополнительных технологических переходов, а иногда и операций и, соответственно, увеличению затрат на изготовление деталей.
Эмпирические формулы для расчета минимальных операционных припусков
наружных поверхностей вращения
Код операций Наименование операции Вид зависимости *пт=/(ОА мм
1 Черновая токарная (для различных видов заготовки) а) горячая штамповка Зпш = 0,2 + 0,57 О<0’21-0’000т) + 0,0196 .07 б) прокат обычной точности Зпш = 0,154 + 0,439 0<0’21-0’000т) + 0,0151 .07 в) прокат повышенной точности Зпш = 0,112 + 0,319 0<0’21-0’000т) + 0,011 I0'7 г) литье в песчаные формы гтщ = 2,03 С0,7 - 2,51 д) литье в кокиль *тт = 1 ,9 С01 - 1 ,42
2 Получистовая токарная Зтт = 1,52 С01 - 1,13
3 Чистовая токарная Зтт = 0,113 С05 + 0,000745 . + 0,2
4 Черновое шлифование Зтт = 0,0713 С0,15 + 0,000213 . - 0,0128
5 Тонкая токарная *тт = 0,00435 С05 + 0,000238 . + 0,133
6 Чистовое шлифование Зтт = 0,0356 С015 + 0,000106 . - 0,0064
7 Тонкое шлифование Зтт = 0,021 С015 + 0,000043 . - 0,0011
8 Накатная ^тт = 0
9 Суперфинишная ^тт = 0
10 Полировальная 2тт = 0
Приведенный выше обзор показывает значительный объем исследований, выполненных по расчету припусков. Вместе с тем следует отметить, что в подавляющем большинстве эти работы не получили практического применения в заводской практике, что отмечали сами авторы многих работ.
Расчету припусков для механической обработки поверхностей деталей и определению размеров заготовки с помощью системы автоматизированного проектирования посвящены многие работы, в том числе методические рекомендации [6].
В них даются принципы построения системы автоматизированного определения вида и способа получения заготовок для деталей, а также для расчета величины припусков по переходам механической обработки и нахождения размеров литых и кованно-штампованных заготовок.
Определения осуществлены по типовым решениям [6] на основе конструкторско-технологического кода детали и кода типа производства с использованием расчетнографического метода нахождения припусков. Решения и нормативные данные, приведенные в справочных таблицах-приложениях, основаны на данных действующих государственных стандартов и технологических справочников.
Однако и в основу этих рекомендаций также заложен расчетно-аналитический метод определения припусков, не учитывающий влияние на величину припуска случайных факторов, таких как: погрешности профиля и размеров заготовки, погрешности пространственных отклонений, погрешности установки, жесткость резания, жесткость технологической системы, погрешности настроечного размера, погрешности позиционирования, температурные воздействия, погрешности формы и другие.
Дальнейшему совершенствованию методики аналитического расчета припусков на механическую обработку заготовок посвящена исследовательская работа, проводимая на кафедре ТМС СГТУ под руководством профессора А.В. Королева. А.В. Королев выдвинул
идею расчета припусков на основе стохастического анализа комплекса факторов, влияющих на их величину. В настоящее время эта работа практически завершена. В результате теоретических исследований раскрыт и аналитически описан механизм влияния случайных факторов на величину припуска для механической обработки заготовок. Выявлены и исследованы закономерности формирования припуска на различных операциях технологического процесса. Математическая модель формирования припуска учитывает практически все основные факторы, влияющие на его величину - это погрешности профиля и размеры заготовки, погрешности пространственных отклонений, погрешности установки, а также такие технологические факторы, как погрешности настройки на заданный размер, жесткость резания и жесткость технологической системы, относительные колебания инструмента и заготовки, температурные воздействия и погрешности формы. При этом выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на величину припуска для конкретных производственных условий. В работе показано, что влияние многих факторов, таких как погрешность размера и профиля заготовки, погрешности позиционирования, погрешности настройки технологической системы на заданный размер и др., при различных условиях механической обработки изменяются и во многом зависят от соотношения значений жесткости технологической системы и жесткости резания. При повышенной жесткости технологической системы по сравнению с жесткостью резания их влияние на величину припуска значительно, а влияние других факторов пониженное. Повышение жесткости резания по сравнению с жесткостью технологической системы снижает действие этих факторов, но увеличивает действие всех прочих факторов.
Выполненные исследования позволили выявить влияние погрешностей формы заготовки на форму готовой детали, а также на рациональное число технологических переходов, которое необходимо осуществить для изготовления готовой детали с минимальными затратами. Установлено, что с уменьшением погрешности позиционирования инструмента ее влияние на величину припуска и погрешность формы детали уменьшается. Поэтому погрешность позиционирования должна составлять 50-70% от погрешности размера заготовки. Существенное влияние на величину припуска оказывают режим обработки, состояние режущего инструмента, материал заготовки и прочие условия обработки. Действие этих факторов проявляется через величину жесткости резания.
Несомненно, интересным представляются исследования, касающиеся обработки сферических тел качения, показавшие, что не только величина, но и расположение припуска на поверхности сферической заготовки создают условия, которые либо позволяют активизировать процесс обработки, снижая технологическое время операции, либо приводят к затуханию этого процесса.
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований завершается разработка методики расчета припуска, позволяющая минимизировать величину допустимых припусков на механическую обработку заготовок и определить рациональное количество необходимых технологических переходов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аверченков В.И. Автоматизация проектирования технологических процессов: учеб. пособие / В.И. Аверченков. Брянск: Изд-во БИТМ, 1984. 84 с.
2. Егоров М. Е. Технология машиностроения: учебник для втузов / М. Е. Егоров. М.: Высшая школа, 1976. 534 с.
3. Иващенко И. А. Технологические размерные расчеты и способы их автоматизации / И. А. Иващенко. М.: Машиностроение, 1975. 222 с.
4. Кован В. М. Расчет припусков на обработку в машиностроении: справ. пособие /
В. М. Кован. М.: Машгиз, 1953. 230 с.
5. Плоткин И. Б. Операционные припуски и допуски на механическую обработку / И. Б. Плоткин. М.-Л.: Машгиз, 1947. 120 с.
6. САПР. Расчет припусков для механической обработки поверхностей деталей и определения размеров заготовок: Метод. рекомендации. МР 106-84. М.: ВНИИНМАШ, 1984. 32 с.
7. Соколовский А. П. Научные основы технологии машиностроения /
А. П. Соколовский. М.-Л.: Машгиз, 1955. 239 с.
Васин Алексей Николаевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения»
Саратовского государственного технического университета
