Факторы, влияющие на величину припуска

Размер припуска зависит от толщины поврежденного поверхностного слоя, то есть от толщины корки для литых заготовок, обезуглероженного слоя для проката, глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин и т.п., а также от неизбежных производственных и технологических погрешностей, зависящих от способа изготовления заготовки, ее обработки, геометрических погрешностей станка и других технологических факторов.

Результативные погрешности являются совокупностью погрешностей заготовки и погрешностей, возникающих при выполнении отдельных технологических операций.

Для компенсации погрешностей, возникающих при выполнении технологических операций, необходимо предусматривать припуск, величина которого сможет обеспечить соответствующее качество данной заготовки на последней операции обработки.

Производственные погрешности характеризуются отклонениями размеров, геометрическими нарушениями формы, поверхностными микронеровностями, глубиной дефекта поверхностного слоя, а также отклонениями взаимосвязанных поверхностей.

Геометрические погрешности формы (овальность, огранка, конусообразность, выпуклость, вогнутость и др.) должны находиться в пределах полях допуска на размер, который должен перекрывать предельные погрешности геометрической формы.

Микронеровности учитывают при расчете припусков характеристикой значений R_Z, так как каждой технологической операции свойственна определенная шероховатость поверхности. Глубина дефектного поверхностного слоя зависит от способа изготовления заготовок. В отливках из серого чугуна дефектный поверхностный слой представляет собой перлитную корку, которую удаляют для сохранения режущих свойств инструмента при последующей обработке подкоркового слоя.

Поверхностный слой проката характеризуется обезуглероженно зоной, снижающей предел прочности металла. Удаление этого слоя повышает прочностные свойства обрабатываемой заготовки. Наряду с этим при обработке заготовок из проката в поверхностном слое возникает наклеп, постепенно уменьшающийся по мере удаления от поверхности.

При обработке целесообразно удалять зону резко выраженной деформации, то есть верхнюю часть наклепанного слоя, в которой обычно наблюдается изменение структуры металла.

Отклонения взаимосвязанных поверхностей (непараллельность и неперпендикулярность осей и поверхностей, эксцентриситет отверстий, увод оси отверстия и др.) также следует учитывать при расчете припусков, но так как эти отклонения не связаны с погрешностями на размеры поверхностей, их нужно учитывать отдельно.

Наряду с перечисленными отклонениями в процессе обработки возникают погрешности установки, которые также должны быть компенсированы соответствующим увеличением припуска.

Таким образом, наименьший межоперационный припуск на обработку z при наименьшем предельном размере заготовки для наружных поверхностей и при наибольшем предельном размере для внутренних поверхностей может быть определен из формулы

 

Z_мb=(R_zcp+T_a )+p_a+e_yb, (2.3)

 

где R_{z cp} – средняя величина микронеровностей; T_a – глубина дефектного слоя;

p_a – геометрическая сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей; e_yb– погрешность установки; а – индекс, характеризующий предшествующую операцию; b – индекс, характеризующий данную операцию.

Отсюда следует, что в величину межоперационного припуска входят погрешности предшествующей операции и погрешности установки данной операции.

При обработке плоских поверхностей учитывают наибольшее из пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей по нормали к обрабатываемой поверхности; тогда суммарное значение p_a будет определяться как векторная сумма пространственных отклонений.

Для совпадающего направления векторов р₁ и р₂ (угол между ними равен 0⁰)

р_а = р₁ + р₂

 

Для противоположного направления векторов ( при угле 180⁰)

р_а = р₁ – р₂

 

Наименьшая величина межоперационного припуска на диаметральный размер (при обработке поверхностей тел вращения) удваивается.

Тогда

2z_мb=2[(R_zcp+Ta)+p_a+e_yb]. (2.4)

 

При обработке поверхностей вращения учитывают суммарное значение отклонений взаимосвязанных поверхностей, векторы которых могут иметь любое направление, поэтому в тех случаях, когда нельзя установить их вероятное направление, следует пользоваться формулой

 

Погрешность установки d_у определяют как векторную сумму погрешностей базирования и погрешностей закрепления. Погрешность базирования определяется из геометрических связей в зависимости от принятой схемы установки, а погрешность закрепления – так же и в зависимости от силы зажатия.

Например, погрешность установки e_y в радиальном направлении при обработке в самоцентрирующем патроне деталей диаметром 80 – 100 мм составляет для литья в песчаные формы, горячего проката и штамповки – 0,5 мм, для литья по выплавляемым моделям и предварительно обработанной поверхности – 0,12 мм, для литья под давлением и чисто обработанной поверхности – 0,06 мм и т.д.

В некоторых случаях в формуле определения наименьшей величины припуска могут отсутствовать некоторые составляющие например: величина Т_а (глубина дефектного поверхностного слоя), которая учитывается только для заготовки; после черновой и чистовой обработки отдельных заготовок значение Т_а принимается рав-ным глубине наклепанного слоя, слоя составляющего после притирки 3-5 мкм, тонкого обтачивания и растачивания 15-20 мкм, шлифования 15-20 мкм, протягивания 10-20 мкм, чистового развертывания 10-20 мкм, продавливания шариком и раскатки 20-25 мкм. При обработке заготовок из чугуна и цветных сплавов значение Т_а после черновой операции исключается из формулы, так же как и после термообработки; при обработки отверстий плавающим режущим инструментом исключается значение p_a (векторная сумма отклонений взаимосвязанных поверхностей); при установке обрабатываемой заготовки на плиту, то есть при совмещении установочной и измерительной баз, из формулы выпадает величина e_y (погрешность установки) и т.п.

Влияние величины припуска на экономичность процесса обработки очень велико, так как чем больше припуск, тем большее число проходов требуется для снятия соответствующего слоя металла, что приводит к повышению трудоемкости процесса, расхода электроэнергии, режущего инструмента и увеличивает отходы металла, превращаемого в стружку.

Завышенные припуски приводят к увеличению парка оборудования и производственных площадей, необходимых для его размещения.

Величина припуска обеспечивается точностью изготовления заготовок, однако повышение требований к точности в ряде случаев повышает и себестоимость их изготовления в заготовительных цехах, поэтому припуск следует выбирать оптимальным, то есть обеспечивающим качество обработанной поверхности при наименьшей себестоимости обработки в механических и заготовительных цехах.