Точность в машиностроении, методы достижения точности
Точностью изделия в машиностроении называют степень соответствия заранее установленному образцу. Под точностью детали понимается степень соответствия реальной детали, полученной механической обработкой заготовки, по отношению к детали, заданной чертежом и техническими условиями на изготовление, т.е. соответствие формы, размеров, взаимного расположения обработанных поверхностей, шероховатости поверхности обработанной детали требованиям чертежа.
Следовательно, точность понятие комплексное, включающее всестороннюю оценку соответствия реальной детали по отношению к заданной.
При работе на металлорежущих станках применяют следующие методы достижения заданной точности:
обработка по разметке или с использованием пробных проходов путем последовательного приближения к заданной форме и размерам; после каждого прохода инструмента производится контроль полученных размеров, после чего решают какой припуск необходимо снять; точность в этом случае зависит от квалификации рабочего, например токаря или фрезеровщика;
обработка методом автоматического получения размеров, когда инструмент предварительно настраивается на нужный размер, а затем обрабатывает заготовки в неизменном положении; в этом случае точность зависит от квалификации наладчика и способа настройки;
автоматическая обработка на копировальных станках и станках с программным управлением, в которых точность зависит от точности действия системы управления.
Но какой бы станок или способ обработки не применялся, несколько деталей, даже обработанных на одном и том же станке одним и тем же инструментом, будут немного отличаться друг от друга. Это объясняется появлением неизбежных погрешностей обработки, которые служат мерой точности обработанной детали.
Таким образом, к причинам, вызывающим появление погрешностей при обработке резанием, будь-то токарная обработка, сверление или фрезерование, можно отнести следующие:
неточности самого металлорежущего станка, вызванное погрешностями изготовления его деталей и неточностями сборки;
погрешности установки заготовки;
неточности изготовления, установки, настройки и износ режущего инструмента;
упругие деформации технологической системы;
тепловые деформации технологической системы;
остаточные деформации в заготовке;
изношенность направляющих, ходовых винтов и в целом самого станка и др.
При эксплуатации инструмента по мере его изнашивания наступает такой момент, когда дальнейшее резание инструментом должно быть прекращено, а инструмент отправлен на переточку. Момент затупления инструмента устанавливается в соответствие критериями износа, под которым понимается сумма признаков или один решающий признак.
Применяется два критерия: первый — критерий оптимального износа и второй- критерий технологического износа. В обоих критериях за основу принимается линейный износ задней поверхности, так как она изнашивается всегда при обработке любых материалов и при всех режимах резания, и измерение ширины площадки износа гораздо проще, чем глубины лунки износа.
Качество поверхности, обработанной режущими инструментами, определяется шероховатостью и физическими свойствами поверхностного слоя. Обработкой резанием не может быть получена идеально ровная поверхность. Режущие кромки инструментов оставляют неровности в виде впадин и выступов различной формы и размеров.
Поверхностный слой после обработки резанием существенно отличается от основной массы металла, так как под действием инструмента его твердость и кристаллическое строение изменяются. Толщина дефектного поверхностного слоя зависит от материала заготовки, вида и режима обработки и др. От качества поверхности зависят следующие эксплуатационные характеристики деталей: износостойкость поверхностей трущихся пар, характер посадок подвижных и неподвижных соединений, усталостная или циклическая прочность при переменной нагрузке, противокоррозионная стойкость поверхности и др.
Таким образом, даже этот краткий материал по обработке металлов резанием ясно показывает, что на качество обработанной поверхности влияет много факторов: материал обрабатываемой заготовки, вид обработки, жесткость системы станок — приспособление — инструмент деталь, характер, форма, материал и степень остроты или износа режущих инструментов, режим обработки, вид смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), а также квалификация рабочего человека, стоящего у станка, его отношение к делу.
Оптимизация всех факторов, влияющих на качество обработки, обеспечит стабильность получения желаемого результата: качества изделия в конечном итоге, что принесет любому предприятию прибыль и вознаграждение за свой труд, а потребителю экономию за счет снижения эксплуатационных издержек при техобслуживании и ремонте машин.
Контроль качества продукции
Основные виды и причины брака в механических цехах. На машиностроительных заводах цеха механической обработки выполняют наиболее точные операции, в результате которых детали машин получают заданные размеры, форму и параметры шероховатости. В общей трудоемкости изготовления продукции машиностроительных заводов трудоемкость механической обработки достигает 70%.
Технологические процессы в механических цехах характеризуются непрерывным повышением степени их механизации и производительности труда, а также улучшением качества выпускаемой продукции. Перед работниками технического контроля в механических цехах стоят большие и ответственные задачи по выявлению, предупреждению и устранению брака.
Брак в механических цехах машиностроительных заводов можно классифицировать в зависимости от его причин следующим образом.
Брак по ‘линейным размерам и отклонениям от правильной геометрической формы определяется неточностью оборудования, износом или неточностью приспособлений и измерительных средств, ошибками рабочего из-за невнимательности или недостаточной квалификации и слабого инструктажа со стороны администрации цеха. Статистические данные учета показывают следующее примерное распределение брака в процентах к общему количеству брака этого вида: из-за невнимательности рабочего 70—80%, из-за неточности приспособлений и инструмента 7—10%, из-за неточности оборудования 6—10%, из-за недостаточного инструктажа рабочих со стороны мастеров и бригадиров 6—10%. Брак по линейным размерам и отклонениям от правильной геометрической формы составляет до 75 % общего количества брака в механических цехах.
Брак по параметрам шероховатости поверхности составляет около 15—20 % общего количества брака. Причины этого вида брака — несоблюдение режимов резания, износ оборудования и приспособлений, некачественный режущий инструмент, несоответствие твердости материала значениям, указанным на чертеже.
Брак по вине поставщиков, обнаруживаемый в механических цехах — пороки литых заготовок в виде раковин, рыхлот, засоров, пористости и пороки кованых, штампованных, тянутых и катаных заготовок в виде волосовин, трещин. Заготовки иногда имеют также отклонения геометрии, вызывающие утонение стенок, ребер и смещение бобышек, что приводит к браку при механической обработке. Брак по вине поставщиков составляет около 5—10% общего количества брака.
Брак из-за ошибок в чертежах составляет 2—4 , брак по вине термического цеха (коробление деталей, отклонение твердости от требований чертежа, наличие закалочных трещин и т. п.) — 1—3, брак в процессе наладки оборудования, приспособлений и испытаний режущих инструментов — 0,5— 1,0%, брак из-за небрежного транспортирования и хранения деталей, небрежного обращения с деталями на рабочих местах (при промывке и пр.), приводящий к забоинам, царапинам, вмятинам, трещинам — 1—2%.
Методы контроля в механических цехах. Контроль изделий в механических цехах современных машиностроительных заводов в основном заключается в оценке правильности геометрических размеров и форм, но не ограничивается только этим. Контролю подвергают следующие характеристики деталей и узлов: размеры и геометрическую форму изделия; твердость материала и другие его механические свойства; параметры шероховатости поверхности; качество материала (отсутствие в материале трещин, волосовин, рыхлот, пористости, раковин, засоров и т. д.); массу; сбалансированность изделия (статическую и динамическую); частоту собственных колебаний; гид-ро- и пневмопроницаемость. Ниже кратко описаны методы и средства контроля геометрических размеров, применяемые в механических цехах.
Первой операцией контроля во всех случаях является внешний (визуальный) осмотр, при котором выявляют:
— законченность всех операций обработки в соответствии с технологическим процессом;
— механические повреждения детали (забоины, царапины, трещины и т. п.);
— параметры шероховатости обработанных поверхностей; при этом особенно тщательно осматривают сопрягаемые поверхности; места уплотнений, скругления, резьбы и др.; для сильно нагруженных деталей риски, царапины на поверхности, особенно в местах закругленных переходов, не допускаются;
— трещины термического происхождения, являющиеся следствием нарушения режимов в термических цехах и во время отделочных (шлифовальных) операций;
— пороки металла (раковины, пористость, засоры, рыхлоты, волосовины и т. п.), видимые невооруженным глазом или через лупу; пределы допустимости подобных дефектов должны быть установлены специальными техническими условиями, инструкциями: 146
— качество декоративных и антикоррозионных покрытий; наличие контрольного клейма предыдущих контрольных операций и номеров деталей.
Измерительные средства, предназначенные для измерения линейных и угловых размеров, классифицируют следующим образом:
— меры с постоянным значением, к которым относятся плоскопараллельные концевые меры длины и угловые меры;
— меры с переменным значением — раздельные штриховые меры длины (рулетки, метры, масштабные линейки) или раздельные угловые меры (лимбы, транспортиры);
— калибры — измерительные инструменты, предназначенные для контроля размеров, формы и взаимного расположения частей изделий;
— универсальные измерительные средства — шкальные инструменты и приборы для определения размера изделия;
— специальные средства контроля (контрольные приспособления и приборы), предназначенные для измерения одного или нескольких параметров определенных изделий; контрольные приспособления оснащают показывающими элементами — индикаторами, электроконтактными или индуктивными датчиками, пневматическими измерительными приборами, микровинтами и т. п.;
— в зависимости от числа измеряемых параметров контрольные приспособления разделяют на одно- и многомерные, а по степени механизации — на неавтоматические, полуавтоматические и автоматические;
— существуют специальные контрольные приспособления для контроля размеров и геометрической формы валов, цилиндрических отверстий с параллельными осями, деталей типа корпусов, изделий сложных форм (более подробно конструкции этих приспособлений описаны в специальной литературе).
493
86 002 
