Технология МАЛОГАБАРИТНЫХ ГИРОМОТОРОВ

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ВЫЯВЛЕНИЯ

Несмотря на то, что при изготовлении деталей и узлов гиромо­торов на окончательных операциях применяются точные станки, совершенные методы обработки, точный измерительный инстру­мент и соблюдаются другие условия, влияющие на точность обра­ботки, достигнуть совершенно точных размеров и правильной геометрической формы деталей не удается.

Основными причинами, вызывающими погрешности при обра­ботке деталей гиромоторов, являются погрешности:

1) от неточности станка и инструмента;

2) вызываемые деформацией упругой системы станок — деталь— инструмент;

3) вызываемые температурными деформациями;

4) от деформаций, возникающих под влиянием внутренних напряжений в деталях;

5) измерения;

6) из-за износа лезвия инструмента, неточности его формы, размеров и установки (суммарные).

Погрешности от неточности станка и инструмента

Обычно при проверке на точность станков пользуются соот­ветствующими ГОСТ — «Нормами точности», в которых указы­ваются методы проверки отдельных узлов и полностью станка. У токарных станков проверяются следующие элементы геометри­ческой точности:

— радиальное и торцовое биение шпинделя;

— прямолинейность и параллельность направляющих;

— параллельность оси шпинделя направлению движения стола каретки;

— перпендикулярность плоскостей, геометрических осей и различных элементов станка.

Установленные нормы биения шпинделя токарных станков не удовлетворяют требованиям точности обработки корпусов и крышек некоторых очень точных гиромоторов. Для их обработки, путем регулировки и подтяжки скользящего подшипника шпинделя, доводят его биение до величины, не превышающей 2 мк, при кото­рой обеспечивается необходимая точность обработки корпусов и крышек.

При повышенном биении шпинделя растачиваемые под шарико­подшипники отверстия получаются эксцентричными и не обеспе­чивают надежной посадки шарикоподшипника.

Погрешности при обработке в виде конусности во время расточки отверстий и проточки наружных поверхностей деталей получаются вследствие непараллельности направляющих по отношению к оси центров. Для предупреждения брака деталей гиромоторов из-за неточности станков последние должны подвергаться, кроме перио­дического ремонта, обязательной проверке по специальному гра­фику на точность.

Применяемые станочные приспособления в сильной степени влияют на точность обработки. Обычно точность изготовления приспособления должна быть выше точности обрабатываемой де­тали или узла. Конусные шпиндельные оправки и приспособления должны быть подогнаны по отверстию шпинделя и устанавливаться в предварительно протертый, легко смазанный и нагретый шпин­дель, для чего перед установкой оправки станку дают некоторое время поработать на холостом ходу.

Точность обработки детали или ее отдельных участков зависит от способа установки и закрепления, а также точности размеров и формы применяемого режущего инструмента. Износ режущего инструмента, неизбежный в процессе работы, вызывает погреш­ности размеров деталей, в особенности при окончательных опе­рациях.

Износ протекает неравномерно. В начале резания происходит притупление острой вершины резца; некоторое время режущий инструмент работает без заметного износа; при дальнейшем реза­нии происходит нормальный, пропорциональный пути резания, износ. Затем наступает форсированный износ инструмента, вызы­вающий не только нарушение точности, но и резкое повышение шероховатости обрабатываемой поверхности.

Погрешности, вызываемые деформацией упругой системы станок—деталь—инструмент

Деталь при обработке на станке подвергается деформации под действием усилий ее закрепления, усилий резания, собствен­ного веса, неуравновешенных частей станка и самой детали, вызы­вающих силы инерции при вращении.

При рассмотрении величины деформации от этих причин можно заметить, что усилия резания во время обработки детали изме­няются с изменением припуска, твердости обрабатываемой поверх­ности и состояния режущей кромки инструмента.

Деформация от закрепления детали в патроне или другом за­жимном приспособлении сильно колеблется, в особенности при ручном зажиме. При зажиме деталей в цанговых приспособлениях, охватывающих большую обработанную цилиндрическую поверх­ность, деформация незначительна и при жесткой конструкции де­талей почти отсутствует. Поэтому при выполнении окончательных операций обработки деталей гиромоторов для их закрепления при­меняют исключительно цанговые оправки.

Деформации обрабатываемых деталей вследствие упругости системы станок—деталь—инструмент могут быть рассчитаны по соответствующим формулам с использованием экспериментальных данных о жесткости станков различных типов.

Токарная обработка деталей гиромоторов для повышения точ­ности разделяется, как правило, на предварительную и оконча­тельную.

При предварительной обработке необходимо стремиться полу­чить правильную геометрическую форму полуфабриката детали, так как его овальность вызовет в конечном итоге, хотя и уменьшен­ную, овальность окончательно обработанной детали. В свою оче­редь, конусность заготовки приведет к конусности детали. Ошибка заготовки и полуфабриката детали в какой-то степени повторится и в окончательно обработанной детали.

Окончательная обработка должна производиться при небольшой глубине резания и подаче, что уменьшит величину усилия резания, а следовательно, и усилия, вызывающего деформацию системы в це­лом, влияющую на точность обработки деталей.

Погрешности, вызываемые температурными деформациями

Температурные деформации детали происходят под влиянием теплоты, выделяющейся в процессе резания, трения в движущихся узлах станка, нагрева или охлаждения системы станок—деталь— инструмент, колебания температуры помещения. Влияние тепловых деформаций на точность обработки деталей гиромоторов значительно сказывается при окончательной обработке отверстий и шеек под шарикоподшипники и замков, осуществляемой, как правило, по 1-му и 2-му классам точности.

В результате нагрева передней бабки токарного станка, за счет теплообразования при работе подшипников, шпиндель смещается в горизонтальном и вертикальном направлениях. С увеличением скорости резания и подачи температура детали понижается, а с увеличением глубины резания — повышается. Температурная де­формация инструмента зависит от скорости и глубины резания, подачи, вылета резца, его поперечного сечения, толщины пластинки твердого сплава и твердости обрабатываемого материала.

Погрешности от тепловых деформаций всей системы станок— деталь—инструмент уменьшаются в значительной степени при охлаждении детали и инструмента смазочно-охлаждающими жид­костями.

Одним из основных условий, обеспечивающих высокую точность изготовления деталей гиромоторов по первому классу и выше, является постоянная нормальная температура всей системы ста­нок—деталь—инструмент в процессе окончательной обработки. Для этого в помещении, где обрабатываются и проверяются детали гиромоторов, на некоторых заводах применяются специальные установки (см. гл. 6), поддерживающие постоянную температуру и влажность окружающего воздуха. Согласно ОСТ 85002—39 за нормальную температуру принимается + 20° С. С этойчже целью в некоторых конструкциях прецизионных шлифовальных и дово­дочных станков устанавливают специальные терморегулирующие устройства, обеспечивающие за счет изменения количества пода­ваемой охлаждающей жидкости равномерную температуру обраба­тываемой детали и ответственных узлов станка.

Погрешности от деформаций, возникающих под влиянием внутренних напряжений в деталях

Ш Внутренние напряжения в деталях гиромоторов возникают в результате получения заготовок этих деталей отливкой, ковкой, штамповкой и их последующей термической и механической обра­ботки. При отливке корпусов и крышек под давлением внутренние напряжения появляются при остывании расплавленного металла, при ковке и штамповке — из-за неравномерной пластической де­формации, а при термической и механической обработках — из-за неравномерного нагрева заготовок.

Внутренние напряжения в заготовках, полученных отливкой, ковкой, горячей и холодной штамповкой, могут быть устранены или значительно ослаблены нагревом и выдержкой при определен­ной температуре и режиме. Режимы снятия внутренних напряжений в корпусах и крышках приведены в гл. 1, а для других деталей даются при описании технологии их изготовления.

При механической обработке в поверхностном слое деталей, претерпевающем пластические деформации, возникают напряже­ния, которые существенно влияют на точность. Металл в этом слое оказывается упрочненным и имеет повышенную твердость. Упроч­ненный слой может быть удален механической обработкой при опти­мальных режимах или термической обработкой. Для уменьшения внутренних напряжений, в особенности в деталях с малой жестко­стью, и упрочнения поверхностного слоя необходимо при оконча­тельной обработке тщательно выбирать режимы, чтобы они не вызывали недопустимых деформаций детали.

Погрешности измерения

Детали гиромотора в процессе их изготовления подвергаются неоднократным измерениям. Погрешности от измерений могут коле­баться в широких пределах. Они зависят от метода измерения и точности измерительного инструмента.

Погрешности измерения вызывают необходимость сужения до­пуска, расходуемого на все остальные погрешности обработки. Для уменьшения погрешностей измерения замеры деталей следует про­изводить измерительным инструментом, обеспечивающим соответ­ствующую изготовляемой детали точность отсчета.

Детали должны измеряться при определенной температуре как при изготовлении, так и при проверке. Измерительный инструмент должен быть аттестован и иметь паспорт.

Суммарные погрешности

В процессе серийного изготовления деталей гиромоторов при операциях механической обработки возникают погрешности, вы­званные разными причинами и имеющие разную повторяемость. Некоторые погрешности повторяются систематически, другие яв­ляются случайными. Суммарная погрешность какого-либо размера детали возникает в результате действия постоянных и переменных, систематических и случайных погрешностей. Оценку суммарной погрешности производят по ее составляющим расчетно-аналити - ческим или статистическим методом.

Более применимым в производственных условиях является статистический метод, основанный на положениях теории вероят­ностей и математической статистики. Для оценки суммарной по­грешности обрабатывают по определенному технологическому про­цессу партию деталей, замеряют их фактические размеры и вы­являют закономерность рассеивания этих размеров. На основании результатов измерения интересующего нас размера строят кривые распределения, по которым может быть определено предельное значение суммарной погрешности.