содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

§ 5. Факторы, влияющие на точность обработки детали

Точность обработки формируется на первых стадиях технологического процесса. Для обеспечения требуемой точности изготовления деталей (сборочных единиц) при наименьших затратах необходимо учитывать факторы, вызывающие погрешности обработки, и воздействовать на них. На точность обработки влияют следующие производственные факторы: свойства обрабатываемого материала и его размеры; точность применяемых станков; точность инструмента и приспособления; выбор технологических баз; методы и приемы обработки; квалификация рабочего-оператора.

Свойства обрабатываемого материала. Гигроскопичность древесины, т. е. способность ее сохнуть или увлажняться, сопровождается изменением размеров деталей, особенно в поперечном сечении. Изменение формы (коробление) обрабатываемой детали вызвано тем, что усушка и. разбухание в различных направлениях по отношению к направлению волокон неодинаковы. Например, коэффициент усушки в тангентальном направлении к волокнам (Кт) для лиственницы составляет 0,4%, а в радиальном направлении (Кр) в 2 раза меньше, вдоль же волокон он приближается к нулю.

Внутренние напряжения всегда возникают в древесине в процессе сушки. Особенно они велики, если процесс сушки производился с отступлением от установленных режимов. Внутренние напряжения вызывают коробление, которое появляется сразу же на первых операциях механической обработки. Уменьшить внутренние напряжения можно соблюдением режимов сушки и выдержки.

Неоднородность древесины и ее твердость также сказываются на точности обработки. Известно, что механическая обработка древесины связана с упругим снятием режущим инструментом слоя обрабатываемого материала. Возникающие при этом упругие деформации оказывают влияние на размеры детали и изменяются в зависимости от твердости древесины в различных ее точках. Твердость древесины может изменяться в пределах и одной породы и одной детали и вызывать колебания размеров обрабатываемой детали.

Таким образом, исходя из свойства обрабатываемого материала, можно установить правила, позволяющие изготавливать детали (сборочные единицы) с высокой степенью точности: а) необходимо строго соблюдать режимы сушки и термообработки; б) в производственных помещениях температура воздуха должна быть 18...23 °С, относительная влажность воздуха не олее 65 %; в) древесный материал можно обрабатывать только при эксплуатационной влажности; г) после склеивания или облицовывания деталей и сборочных единиц необходима технологическая выдержка для снятия внутренних напряжений; д) настройка станка для обработки должна выполняться только на определенные породу древесины и древесные материалы независимо от их размеров.

Выбор технологических баз. Базирование детали связано с лишением детали свободы перемещения и достигается закреплением или только прижимом заготовки к поверхностям станка или приспособления. (Под базой понимается совокупность поверхностей, линий или точек, по отношению к которым ориентируются рассматриваемые поверхности, линии и точки.)

Как известно, свободное тело имеет шесть степеней свободы, поэтому для точного положения детали необходимо располагать соответственно шестью величинами, ориентируясь на которые можно выбрать базирующие поверхности.

При установке детали, имеющей форму параллелепипеда, на три точки А, В, С (рис. 5) лишают ее трех степеней свободы. Располагая по одной из сторон две дополнительные точки Д и Е (заменяющие собой направляющую линейку), у детали отнимают еще две степени свободы. И, наконец, располагая во взаимно перпендикулярной стороне детали еще одну точку F (заменяющую упорную линейку), отнимают у нее последнюю степень свободы, достигая тем самым полной определенности базирования. Однако в практике не всегда приходится так строго ограничивать положение детали.

В зависимости от характера технологической операции детали имеют различное число степеней свободы. При этом чем большим количеством степеней свободы располагает деталь, тем проще может быть выполнено базирование, а следовательно, и конструкция применяемого при этом приспособления. В качестве базирующих поверхностей (приспособления, стайка) применяются плоскости и, реже, цилиндрические поверхности. Принято различать конструктивные и технологические базы.

Конструктивной базой называется совокупность поверхностей, линий или точек, по отношению к которым определяют положение рассматриваемой на чертеже поверхности, линии или точки.

 Технологической базой называется совокупность поверхностей, линий или точек, по отношению к которым в процессе производства ориентируются другие поверхности данной детали или другие детали изделия.

В зависимости от назначения технологические базы делятся на установочные, сборочные и измерительные.

Установочной базой называется совокупность поверхностей, линий или точек, используемых для придания детали заданного положения относительно стайка или приспособления. Например, для брусков, входящих в рамку, установочной базовой поверхностью будут пласти этих брусков.

Сборочной базой называется совокупность поверхностей или отдельных элементов поверхностей детали (сборочной единицы), которые определяют положение ее в изделии по отношению к другим деталям (сборочным единицам). Сборочные базы используются при сборке деталей в сборочную единицу или сборочных единиц в изделие. Например, у поперечных брусков, собираемых в рамку, сборочной базой будут боковые поверхности шипов и их заплечики (рис. 6). Именно этими поверхностями будет определяться положение поперечных брусков в рамке по отношению к продольным брускам.

Обработка сборочных базисных поверхностей требует высокой точности. Точность расстояния между торцами шипов поперечных брусков (общая длина брусков) не окажет влияния на точность размеров рамки по ширине. Наоборот, точность расстояния между заплечиками противоположных шипов будет отражаться на ширине рамки, так как рамка при сборке будет обжата до упора боковых граней продольных брусков в заплечики поперечных брусков.

Для повышения точности сборки в качестве конструктивных и сборочных баз следует принимать одни и те. же поверхности.

Измерительной базой называется совокупность поверхностей, используемых для непосредственного отсчета от нее размеров при обработке детали.

Условия правильного базирования заготовки. Правильное базирование заготовок при установке на станке или в приспособлении— один из факторов, определяющих точность обработки. Любая обрабатываемая деталь имеет базирующие поверхности, обрабатываемые и поверхности прижима, на которые действуют прижимные устройства, удерживая деталь в определенном положении.

Рис. 6. Поверхности сборочных баз при формировании рамки


Базирование деталей производится по установочной базе. Количество базирующих поверхностей в зависимости от харак-тера обработки будет различным. Например, для строгания детали с одной стороны на рейсмусовом станке достаточно одной базирующей поверхности, которой будет служить нижняя пласть детали, опирающаяся на стол станка. Обрабатываемой поверхностью и одновременно поверхностью прижима будет верхняя пласть, противоположная базирующей. При такой же обработке детали на фуговальном станке нижняя базирующая поверхность одновременно будет и обрабатываемой.

В случае обработки детали с двух, трех и четырех сторон число базирующих поверхностей должно быть соответственно большим. Например, в четырехсторонних и других станках подобного типа обрабатываемые детали базируются по двум базирующим поверхностям — по нижней пласти, лежащей на столе, и по одной из кромок, прижимаемой к боковой направляющей линейке. Действие поверхности стола станка на деталь равносильно действию трех опорных точек, а действие боковой линейки — действию двух опорных точек.

При высверливании отверстий, гнезд, формировании шипов требуется полная определенность положения детали, которая достигается при наличии не менее шести опорных точек. Базирование деталей в этом случае наиболее сложно.

Базирование детали будет тем точнее, чем дальше расположены одна от другой опорные точки. Отсюда первое правило: базировать деталь следует так, чтобы наиболее длинная и широкая сторона детали (пласть) опиралась на стол станка, а длинная боковая сторона (кромка) прижималась к направляющей линейке.

Для прижима деталей при закреплении их в установленном положении применяют специальные приспособления. При конструировании прижимных приспособлений следует учитывать нежелательность больших усилий прижима, так как они могут вызвать деформацию детали, что повлияет на точность обработки; сами прижимы должны располагаться возможно ближе к месту обработки деталей. Это второе правило базирования.

При окончательной механической обработке детали точные размеры получают только при условии, если заготовки всей партии обработаны правильно и одинаково. При обработке заготовок создаются установочные базы для получения точных деталей. Для этого выравнивают пласти заготовок на одностороннем фуговальном станке или одновременно выравнивают пласти и кромки на двустороннем фуговальном станке с получением между ними прямого угла.

При базировании выпуклой стороной прямолинейность обрабатываемой поверхности не будет достигнута, так как положение заготовки на столе неустойчиво. Отсюда третье правило: при фуговании базирующей поверхностью должна быть вогнутая сторона.

Для точного базирования большое значение имеет также чистота поверхностей, на которых базируется заготовка. Стружки, опилки на опорных поверхностях могут вызвать погрешности в точности обработки.

Базирование и технологический процесс. Условия правильного базирования заготовки должны учитываться при разработке технологического процесса.

Основные правила построения технологического процесса (исходя из условий правильного базирования заготовок) следующие: 1) черновые (необработанные) базы следует использовать только для первичных операций раскроя на заготовки;

2) обработка заготовок должна начинаться с создания чистой установочной базы, которую следует использовать для последующей обработки; 3) следует стремиться использовать одну и ту же базу для возможно большего числа операций; 4) установочные базы целесообразно выбирать так, чтобы они совпадали со сборочными базами; 5) после длительного хранения или технологической выдержки следует проверять чистовые базы. Рекомендуется время хранения деталей ограничивать 2—3 сут (с момента изготовления до сборки).

При склеивании рамок, коробок и т. д. на бруски наносится клей, что требует их дополнительной технологической выдержки. Таким образом, возможное коробление брусков в результате увлажнения иногда вызывает дополнительное коробление рамок, что требует создания новых чистовых базисных поверхностей.

Продолжительность хранения деталей, предназначенных для дальнейшей сборки, должна быть минимальна, только для страхового задела с целью ритмичной работы цехов предприятия.

Точность деревообрабатывающих станков. Точность станков определяется точностью их изготовления и степенью износа.

Деревообрабатывающие станки должны соответствовать определенным нормам геометрической точности. В характеристику геометрической точности станков входят показатели прямолинейности рабочих поверхностей столов и кареток, параллельность или перпендикулярность осей ножевых валов поверхности стола и т. д. Деревообрабатывающее оборудование по точности выполняемых на нем работ подразделяется на четыре класса.

Класс Н — это станки низкой точности, обеспечивающие точность обработки по 14—18-му квалитетам (квалитет — совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров). К этому классу относятся круглопильные, многопильные станки и т. п.

Класс С — станки средней точности, наиболее распространенные, обеспечивающие при нормальной работе 13—15-й квалитеты, а при особых условиях 11 — 13-й квалитеты. К нему относятся четырехсторонние, фрезерные, сверлильные, цепнодолбежные станки.

Класс П — станки повышенной точности. Эти станки при нормальной эксплуатации позволяют получить точность обра-ботки 11 — 12-го квалитета, а в особых случаях даже 10-го. К нему относятся рейсмусовые, шипорезные станки и т. п.

Класс О — станки особой точности, изготовленные с жесткими требованиями к качеству основных узлов и деталей и обеспечивающие точность обработки 10—11-го квалитетов.

Нормы погрешностей для станков различных классов точности различны и определяются по соответствующим нормативам.

Геометрическая точность станка проверяется в ненагружен-ном состоянии, а обработка деталей происходит под нагрузкой, когда части станка испытывают упругие и тепловые деформации, вызываемые усилиями резания, подачи и др. Под влиянием этих нагрузок происходит также и деформация частей станка и инструмента. Это в свою очередь отражается на кинематической схеме станка. Кроме того, появление вибрации от высоких частот вращения рабочих шпинделей, валов и подающих механизмов также влияет на точность обработки.

По мере износа станка, и особенно вследствие его неравномерности, величины этих неточностей, как правило, возрастают, увеличивая погрешности обработки.

Точность дереворежущего инструмента и приспособления. Точность режущего инструмента или приспособления оказывает непосредственное воздействие на точность обработки. Как показывают исследования, большое влияние имеет фактор жесткости всей системы (станок — деталь — инструмент — приспособление).

Величина деформации упругой системы обусловлена многими факторами, главные из них: конструкция и размеры шпинделей и ножевых валов, на которых крепится режущий инструмент; форма и размеры самого режущего инструмента; способ и средства закрепления обрабатываемой детали на каретке или в приспособлении и т. д. Вторая причина образования погрешностей связана с неточностями самого режущего инструмента и степенью его затупления. Особенно это заметно при переточках инструмента. Влияние износа увеличивается при использовании низкостойких материалов, приводящих к возрастанию усилий резания и увеличению деформации упругой системы станок — деталь — инструмент.

Образование погрешностей обработки связано также с неточностью применяемых приспособлений. Особенно здесь влияют размеры элементов приспособлений, а также упругие и тепловые деформации, возникающие при действии на деталь усилия резания. Здесь особенно важны разработка оптимальных конструкций приспособлений, а также выбор материала для их изготовления.

Таким образом, для повышения точности обработки и с целью уменьшения влияния на величину погрешностей режущего инструмента и приспособления необходимо: 1) использовать острый режущий инструмент, с точным профилем и уг-ловыми параметрами в соответствии с чертежами; 2) установку режущего инструмента контролировать измерительными инструментами; 3) систематически контролировать размеры мерного инструмента; 4) использовать при изготовлении приспособлений материалы, обладающие высокой износостойкостью рабочих поверхностей; 5) систематически проверять приспособления и инструмент, хранить их в специальных помещениях н на стеллажах.