Погрешности обработки, связанные с тепловыми деформациями заготовки

При механической обработке часть тепла, выделяемая в зоне резания, идёт на нагрев заготовки, в результате чего она изменяет свои размеры, что ведёт к появлению систематической погрешности обработки (рис. 1.16). Наибольшая погрешность обработки имеет место при обработке тонкостенных заготовок, а также заготовок, имеющих переменное поперечное сечение.

Рис. 1.16. Распределение температуры в обрабатываемой заготовке (а) и её форма после обработки (б).

Нагревание заготовок зависит от вида обрабатываемого материала, режимов резания и времени теплового воздействия на обрабатываемую заготовку. Чем меньше время теплового воздействия, тем меньше температура заготовки, а следовательно, и ее деформация.

В ряде случаев погрешности, связанные с тепловым нагревом заготовок, могут быть соизмеримы с допусками на обработку. В таких случаях необходимо использовать обильное охлаждение зоны резания или изменять режимы обработки.

Погрешности измерения размеров

Систематические погрешности измерений могут быть вызваны многими причинами.

Для примера рассмотрим штангенциркуль, изображенный на рис. 1.17.

Штангенциркуль с нониусом изготовлен из закаленной легированной стали, поверхность шкалы хромирована и притерта для облегчения скольжения подвижной части. Штангенциркулем можно измерять наружные размеры (1), внутренние размеры (2), глубины (3) и ступени (4).

Рис. 1.17. Штангенциркуль с нониусом.

При использовании штангенциркуля для измерения размеров погрешности возникают по следующим причинам:

• — на заводе-изготовителе отметки делений шкалы нанесены не абсолютно точно: между двумя рисками расстояние не 1 мм, а колеблется в интервале от 0,995 до 1,005 мм;
• — в процессе измерений рабочий берет штангенциркуль рукой и он нагревается от тепла руки. В результате происходит линейное удлинение шкалы, расстояние между рисками увеличивается;
• — шкала нониуса имеет наклон по отношению к плоскости отсчета основной шкалы, в результате при считывании величины размера имеет место параллакс — видимое изменение положения рисок вследствие перемещения глаза наблюдателя;
• — при измерении наружных и внутренних размеров происходит перекос губок штангенциркуля, поскольку измеряемая величина находится в стороне от шкалы отсчета.

При использовании других типов штангенциркулей или измерительных приборов (микрометров, миниметров, пассаметров, индикаторных и цифровых штангенциркулей) погрешность возникает из-за наличия механизмов (рычажных, винтовых и т. д.) передачи величины размеров.

Влияние погрешности измерения может привести к тому, что часть проверенных изделий будет отнесена к годным, хотя истинные значения их размеров находятся за пределами поля допуска, а часть изделий будет забракована. Поэтому значения размеров, по которым осуществляют приёмку изделий, устанавливают совпадающими с предельными отклонениями проверяемого размера (предпочтительный способ) или смещенными от предельных отклонений размера (уменьшение допуска), т. е. вводят производственный допуск.

Для снижения погрешностей измерений необходимо, чтобы точность измерительного инструмента была бы выше допуска измеряемого размера.

Погрешности теоретической схемы обработки.

При обработке заготовок сложного профиля необходимо произвести наладку станка, т. е. согласованную установку режущего инструмента, рабочих органов станка, приспособления в положение, которое с учётом всех явлений, происходящих при обработке, обеспечивает получение заданного размера в пределах допуска. Кроме того, в наладку входит установка заданного режима обработки путем подбора сменных шестерён, управление частотой вращения шпинделя и движением подачи. В ряде случаев наладка является весьма сложным и трудоёмким процессом, поэтому по возможности при обработке некоторых сложных фасонных поверхностей заведомо в схему обработки закладывают определенные упрощения конструкции режущего инструмента и устанавливают приближенную кинематическую цепь. То есть, например, изготавливают зуб колеса не по идеальной эвольвенте, а по кривой, близкой к ней.

Так при вихревом способе нарезания резьбы сама кинематическая схема операции предполагает появление на поверхности резьбы огранки.

При изготовлении зубьев зубчатых колёс модульными фрезами погрешность профиля зуба появляется из-за несоответствия количества нарезаемых зубьев расчетному числу, для которого спроектирована данная фреза.

При заточке долбяков по передней поверхности нарушается профиль зуба, что ведет к возникновению погрешности эвольвенты нарезаемых зубьев колеса. Таких примеров можно привести множество.

В реальных условиях суммарная погрешность обработки зависит от всех вышеперечисленных факторов.