Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
ПОДАВЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ
Рассмотрим методы и средства повышения качества изготовления изделий при подавлении действующих факторов как на этапе изготовления деталей, так и на этапе сборки. Подавление действующих факторов осуществляется или воздействием на причины, вызывающие эти факторы, или непосредственным их сокращением.
Изготовление деталей. К методам подавления доминирующих факторов, вызывающих погрешности обработки деталей, относятся следующие
Сокращение упругих перемещений. Упругие перемещения являюіся функцией действующих сил и жесткости технологической системы (способы повышения жесткости рассмотрены выше). Сокращение упругих перемещений возможно посредством воздействия на силы и их момешы, а именно на их величины, направления и расположение точек приложения.
Условно все силы, действующие в технологической системе, МОЖНО разделить на силы, обеспечивающие силовое замыкание, и силы, порож лаемые процессом обработки. Воздействие на упругие перемещения воі - можно как уменьшением, так и управлением их величиной и направлением с целью взаимной компенсации.
Чтобы свести к минимуму вредное влияние упругих перемещении на погрешность установки сменных элементов технологической СИС1СМЫ. необходимо соблюдать правила приложения силового замыкания
Сила зажима должна быть направлена на опору. В тех случаях, ко гда деталь достаточно жесткая, можно силу зажима прикладывап. между опорами, но так, чтобы точка ее приложения находилась внутри і ре - угольника, образованного тремя опорными точками, что предоіврапп появление опрокидывающих моментов.
На точность установки сменных элементов, как уже отмечалось, оказывает влияние последовательность приложения сил зажима; в зависимости от нее возникающие упругие перемещения в местах контакта иіемента с базирующими поверхностями могут отрицательно или положительно влиять на погрешность установки.
В процессе обработки в технологической системе действуют силы резания, центробежные силы, образующие силовое поле, порождающее упругие перемещения элементов технологической системы. Первым способом уменьшения упругих перемещений является воздействие на силовое поле, образуемое совокупностью всех вышеперечисленных сил. Из менить силовое поле можно выбором способа наладки, подбором режи мов обработки, при многоинструментной обработке - подбором расположения инструментов таким образом, чтобы происходила взаимная компенсация действующих сил.
Другой способ - уменьшение действующих сил, создание распределенной нагрузки вместо сосредоточенной. Уменьшение сил зажима ограничено тем обстоятельством, что положение заготовки в процессе обработки должно быть гарантированно.
Распределение нагрузки важно при зажиме нежестких деталей типа тонкостенного кольца в трехкулачковом патроне. Кулачки стараются выполнять по возможности большей ширины, тогда нагрузка распределяет ся по большей длине контакта и тем самым уменьшаются собственные упругие деформации кольца.
Снижение силы резания достигается уменьшением режимов резания и, в первую очередь, глубины резания и подачи, однако тогда происходя! потери производительности. При уменьшении глубины резания увеличивается число проходов, а следовательно, растут затраты вспомогательного времени; при снижении подачи увеличивается основное технологическое время.
Колебание припуска в партии заготовок вызывает значительное ко лебание силы резания по величине и, как следствие, колебание упругого перемещения. Чтобы уменьшить эти колебания, заготовки предварительно сортируют на группы по припуску или по твердости материала заготовки. Тогда припуск или твердость заготовок для каждой группы будут колебаться в я раз меньше (здесь п - число групп).
Например, при обработке деталей типа крестовины погрешность угла между крестовинами при базировании по одной из осей цилиндриче ских поверхностей приводит к большой неравномерности припуска в процессе обработке другой цилиндрической поверхности. В этом случае задачу уменьшения неравномерности припуска решают следующим образом: сначала определяют погрешность угла между осями крестовины, затем базируют заготовку по оси одной крестовины, далее заготовку поворачивают в обратном направлении на 1/2 погрешности угла. В результате погрешность окажется разделенной на две части и тем самым сокра тятся упругие перемещения.
Сокращение тепловых перемещений осуществляется посредством применения смазочно-охлажающей жидкости (СОЖ), предварительного разогрева технологической системы, а также повышения ритмичности работы оборудования, скорости резания, стабилизации температуры в помещении, выравнивания температуры в технологической системе.
Применение СОЖ, с одной стороны, улучшает условия резания, что способствует уменьшению выделяемой теплоты, с другой стороны, осуществляет отвод теплоты из зоны резания.
Предварительный разогрев технологической системы позволяет добиться теплового равновесия в системе и тем самым стабилизировать тепловые перемещения. Это особенно важно для шлифовальных станков, на которых, как правило, осуществляется финишная обработка. Разогрев происходит при работе станка на холостых ходах, форсированных режимах или при искусственном нагревании.
Повышение ритмичности работы оборудования существенно снижает колебание тепловых перемещений, что достигается правильной организацией работ, введением автоматизации, повышением надежности оборудования.
Увеличение скорости резания при обработке металлическим инструментом способствует тому, что большая часть теплоты отводится в стружку.
Температуру в технологической системе выравнивают, вынося из станка накопители теплоты в виде гидробаков, приводов, трубопроводов, а также применяя принудительный подогрев и охлаждение некоторых частей технологической системы.
Стабилизация температуры достигается использованием специальных помещений, обеспечивающих температурный режим 20 ± 0,5 °С. Как правило, в таких помещениях работает высокоточное оборудование, например, координатно-расточные станки, шлифовальные станки.
Сокращение уровня вибраций осуществляют, главным образом, уменьшением возбуждающих факторов и применением виброгасителей. Уровень центробежных сил снижают, повышая точность установки заготовки, проводя балансировку быстровращающихся частей технологической системы. Например, при установке на шлифовальный станок нового шлифовального круга его всегда балансируют.
Для снижения влияний вибрации от работающего рядом оборудования станки устанавливают на виброопоры. Подбирая режимы резания, в частности, скорости резания, удается избежать резонанса от совпадения частот возбуждающих сил и собственных колебаний системы.
Применение виброгасителей является одним из эффективных средств по борьбе с вибрациями. В этом случае вибрации гасят в результате поглощения энергии колебательного движения. Одни виброгасители построены на принципе поглощения энергии колебаний вследствие наличия сил трения, другие виброгасители - на создании колебаний в проти- вофазе действующих колебаний в системе.
Сокращение износа элементов технологической системы достигается снижением режимов резания, уменьшением вибраций, стабилизацией действующих сил, применением СОЖ.
Сборка изделия. При сборке изделий нередко упругие деформации монтируемых деталей вызывают существенные погрешности их относительного положения и геометрической формы.
Воздействовать на упругие деформации можно правильным приложением силового замыкания, например, при креплении деталей винтами, болтами; последовательность закрепления винтов или гаек должна про изводиться в направлении от середины к краям. Сначала необходимо затягивать винты или гайки, расположенные на пересечении осей симметрии сопрягаемых деталей, затем ближайшие винты по осям симметрии, затем по диагоналям и т. д., для более удаленных винтов (см. рис. 1.6.34) Затягивать гайки следует постепенно: сначала на 1/3 допустимого усилия затяжки, затем 2/3 и окончательно. Для обеспечения постоянной силы затяжки необходимо пользоваться динамометрическими ключами, гайковертами.
Если деталь, обладающая небольшой жесткостью, значительно деформируется под действием массы монтируемых на нее других деталей, то применяют следующий метод. Перед тем как обрабатывать вспомогательные базирующие поверхности базовой детали, сначала рассчитывают или определяют экспериментально величину, направление и характер ее деформации. Затем при установке базовой детали для обработки на стол станка ее деформируют на ту же величину деформации, но в обратном направлении, с помощью домкрата или грузов, равных по массе деталям, которые должны быть смонтированы на базовой детали. После обработки и раскрепления базовой детали вспомогательные базирующие поверхности окажутся с заданной погрешностью формы. В процессе сборки, когда на эту деталь будут устанавливать все детали, она деформируется под действием их массы и вспомогательные базы примут правильную форму.
В качестве примера можно привести станину токарного станка. При строгании направляющих станины последнюю деформируют (рис. 1.10.7) с помощью болтов на требуемую величину и в этом состоянии строгают
направляющие. После обработки направляющие станины получаются выпуклыми, а при установке фартука, каретки, суппортной группы станина деформируется и направляющие принимают прямолинейную форму.
На точность сборки изделия большое влияние оказывают геометрические погрешности деталей, поступающих на сборку. Уменьшить лот фактор возможно, применяя метод групповой взаимозаменяемости. Детали перед сборкой группируют на п групп и каждое изделие собираю і из деталей, принадлежащих группе одного номера, внутри каждой из которых отклонения деталей в п раз меньше.