1. Точність обробки
2. Якість поверхні
3. Критерій оцінки шорсткості поверхні
Фактори, що впливають на точність обробки. При будь-якому вигляді обробки можна отримати деталь точно заданих розмірів. Розміри деталей повинні знаходитися в межах допусків, що призначаються конструктором машини і зазначених на кресленні. Всі деталі, у яких відхилення розмірів не виходитимуть за межі допусків, будуть однаково придатні для роботи в машині.
В умовах одиничного і дрібносерійного виробництва необхідна точність деталей досягається методом пробних проходів, тобто зняттям припуску при послідовних проходах під контролем вимірювального інструмента. Такий метод не застосовують в умовах великосерійного і масового виробництва, як неекономічний. У серійному і масовому виробництві необхідна точність деталі досягається методом автоматичного отримання розмірів. Верстати попередньо налаштовують на заданий розмір, тобто робочим ланкам верстата, пристосувань і інструменту надається певне, кінцеве взаємне положення, яке і забезпечує автоматичне отримання необхідного розміру деталі.
Під точністю обробки розуміють ступінь відповідності обробленої деталі вимогам креслення і технічних умов. Точність деталі складається з точності виконання розмірів, форми, відносного положення поверхонь деталі і шорсткості поверхонь. Під точністю форми поверхні розуміють ступінь наближення її до геометричній формі. Наприклад, плоскі поверхні можуть мати відхилення форми у вигляді непрямолинейности, тобто відхилення перевіряється поверхні в заданому напрямку від прилеглої прямої. Циліндричні поверхні в поперечному перерізі можуть мати відхилення від прилеглої окружності: овальність, огранювання; в поздовжньому перерізі: бочкообразность, седлообразно, конусообразность, зігнутість. Точність відносного положення визначається відхиленням від номінального розташування розглянутої поверхні, її осі або площини симетрії щодо баз і відхилень від номінального взаємного розташування розглянутих поверхонь. Відносне розташування поверхні визначається зазвичай паралельною, перпендикулярністю або симметричностью її щодо інших поверхонь або осей.
Забезпечення заданої точності деталі - основна вимога до технічного процесу. Для проектування технологічного процесу, що гарантує досягнення цієї точності, необхідно знати і враховувати похибки, що виникають при обробці.
Основними причинами похибки обробки на металорізальних верстатах є наступні: а) власна неточність верстата, наприклад: непрямолінійність напрямних станини і супортів, непаралельність або неперпендікулярность напрямних станини до осі шпинделя, неточності виготовлення шпинделя і його опор і т.п .; б) деформація вузлів і деталей верстата під дією сил різання і нагрівання; в) неточність виготовлення ріжучих інструментів і пристосувань і їх знос; г) деформація інструментів і пристосувань під дією сил різання і нагрівання в процесі обробки; д) похибки установки заготовки на верстаті; е) деформація оброблюваної заготовки під дією сил різання і затиску, нагріву в процесі обробки і перерозподілу внутрішніх напружень; ж) похибки, що виникають при установці інструментів та їх налаштування на розмір; з) похибки в процесі вимірювання, що викликаються неточністю вимірювальних інструментів і приладів, їх зносом і деформаціями, а також помилками робочих в оцінці показань вимірювальних пристроїв.
Власна точність верстатів, тобто точність їх в ненавантаженому стані, встановлена стандартами для всіх основних типів верстатів. У міру зношування власна точність верстата зменшується. Особливе значення має знос підшипників і шийок шпинделів, а також напрямних станин. Биття шпинделя з овальної шийкою призводить до отримання овальности у обточувати заготовки. Внаслідок зносу напрямних у токарного верстата виникає, наприклад, Непрямолінійність рух супорта, що призводить до спотворення форми обточувати циліндричної заготовки.
В процесі обробки під дією сил різання вузли верстата деформуються. Це викликається неточностями пригонки стикових поверхонь окремих сполучених елементів вузлів. В результаті таких деформацій можуть вийти похибки форми і відносного положення оброблюваної поверхні. Величина пружної деформації тим більше, чим більше сили різання і менше жорсткість вузлів верстата.
Під жорсткістю стосовно верстатів і їх вузлів розуміється здатність вузла чинити опір появі пружних віджатий. Це поняття вперше було введено в 1936р. К.В. Вотінова. Жорсткість вузла вимірюється ставленням приросту навантаження до одержуваному при цьому збільшенню пружного віджимання, тобто
де - приріст навантаження, Н; - приріст пружного віджимання, мм.
Жорсткість вузлів верстатів визначається експериментальним шляхом.
На точність обробки впливає зміна лінійних розмірів частин верстата при нагріванні їх під дією тертя в опорах, що має особливе значення при обробці на шліфувальних верстатах. При обробці майже вся робота різання перетворюється в тепло. Температура в системі верстат - пристосування - інструмент - деталь підвищується, що призводить до температурних деформацій, що викликають відповідні похибки обробки. Наприклад, нагрівання прохідного різця середньої величини на 20 ° С призводить до збільшення його довжини на 0,01 мм, що викликає зменшення діаметра оброблюваної заготовки на 0,02 мм. Оброблювана заготовка в процесі різання може нагріватися нерівномірно, в цьому випадку змінюються не тільки розміри заготовки, а й форма. Тонкостінні заготовки нагріваються при обробці в більшій мірі, ніж масивні, і більше деформуються.
Інструмент виготовляється з певними похибками розмірів, форми і взаємного положення його окремих елементів. Такі похибки інструментів - зенкерів, розгорток, протяжок, фасонних різців, фрез і т.п. - впливають на точність розміру або форму обробленої поверхні.
При обробці прохідними різцями неточність їх розмірів і форми не впливає на точність обробки, але в процесі обробки знос інструменту може вплинути на точність обробки даної заготовки. Наприклад, при обтачивании довгого валу знос різця призводить до збільшення діаметра обробленого вала на кінцевій ділянці.
Неточність виготовлення і знос окремих елементів пристосування приводять до неправильного встановлення заготовки в пристосуванні і є джерелами похибок при обробці. Нежорсткі заготовки під дією сил різання деформуються. Наприклад, довгий вал, що обробляється в центрах на токарному верстаті, прогинається і на кінцях матиме менший діаметр, ніж в середині. У виливках і кованих заготовках в результаті нерівномірного охолодження виникає внутрішня напруга. При знятті верхніх шарів металу різанням відбувається перерозподіл напруг і заготівля деформується. Для зменшення внутрішньої напруги виливки (станини верстатів, циліндри та ін.) Піддають природному або штучному старінню. У першому випадку виливки вилежуються після грубої обробки протягом тривалого часу, а в другому - виливки витримуються протягом декількох годин в печі в підігрітому стані при температурі 450-500 ° С. Внутрішні напруги з'являються в тілі заготовки або в поверхневих шарах при термічній обробці, холодної правки, зварюванні.
При налаштуванні верстата на обробку партії заготовок ріжучий інструмент встановлюють в певному положенні і при цьому, як правило, виникають похибки обробки через неточності установки інструменту.
Розсіювання розмірів при обробці. Похибки, що виникають в процесі обробки, бувають систематичні і випадкові. Систематичні - це похибки, які мають постійну величину протягом одного настроювання верстата. Виникають вони, наприклад, через неточності верстата і інших деформацій вузлів верстата, оброблюваної заготовки, пристосування та інструменту. В разі неправильного встановлення інструменту на розмір всі деталі будуть виготовлені з постійною похибкою. У більшості випадків вплив систематичних похибок можна врахувати при проектуванні технологічного процесу.
Крім систематичних, неминучі випадкові похибки, мають переміщену величину протягом однієї настройки. До них відносяться похибки, викликані нерівномірною твердістю матеріалу, неточністю затиску заготовки в пристосуванні, коливаннями припуску і температури. Внаслідок систематичних і випадкових похибок дійсні розміри деталей будуть змінними, тобто спостерігається розсіювання розмірів. Сумарну похибку обробки визначають розрахунковим або статистичним методами.
Розрахунковий метод часто не може бути використаний через відсутність вихідних даних. Наприклад, неможливо розрахувати збільшення діаметра ( «розбивку») отвори під час свердління спіральним свердлом. У таких випадках користуються статистичним методом, заснованим на визначенні сумарної похибки шляхом вимірювань методом математичної статистики.
При використанні статистичного методу сумарна похибка і характер розсіювання розмірів виявляються шляхом складання кривих розподілу. Для одержання кривої розподілу рекомендується провести 50-100 вимірів фактичних величин даного розміру.
1. Визначаємо поле розсіювання хmax - хmin. тобто різницю між максимальним і мінімальним розмірами, і відкладаємо цю величину по осі абсцис.
2. Поле розсіювання (рис. 1.1) ділимо на рівні інтервали.
3. Визначаємо частоту кожного інтервалу, тобто число деталей, розміри яких лежать в межах даного інтервалу.
4. Визначаємо відносну частоту, тобто відношення абсолютної частоти до загальної кількості деталей в партії.
5. До серединам інтервалів проводимо перпендикуляри, на яких відкладаємо відносну частоту
6. Отримані точки з'єднуємо ламаною лінією. Ця лінія і є крива розподілу. При нормальному ході технологічного процесу побудована таким шляхом крива наближається до кривої нормального розподілу Гаусса, рівняння якої
тут х і y - поточні координати; s - середнє квадратичне відхилення; е = 2,718 - підстава натурального логарифма.