Глава XII

ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ И КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

    Точность изготовленной детали определяется соответствием ее чертежу, что характеризуется:

    1) точностью размеров, т. е. степенью соответствия размеров отдельных элементов детали тем размерам, которые предусмотрены чертежом;

    2) точностью геометрической формы, т. е. степенью соответствия отдельных участков (поверхностей) детали тем геометрическим формам, которые предусмотрены чертежом;

    3) качеством поверхности детали.

    В числе основных причин, определяющих заданную точность, является порядок обработки, т. е. последовательность операции. Операция, обеспечивающая заданную более высокую точность какого-либо элемента детали или отдельного участка (поверхности) детали, должна выполняться в конце всей обработки, чтобы после нее уже не было какой-либо операции с большими усилиями обработки, могущими деформировать деталь и тем самым нарушить достигнутую точность данного элемента.

    Установив порядок операций, следует в каждой из них обеспечивать необходимую точность размеров.

    Чтобы фрезеровщик мог правильно построить технологический процесс обработки детали с заданной точностью, он должен иметь ясное представление обо всех источниках возникновения погрешностей при обработке фрезерованием и о способах уменьшения погрешностей до заданных пределов. Далее подробно разбираются причины, вызывающие погрешность обработки, и даются рекомендации по их устранению.

§ 37. ПРИЧИНЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПОГРЕШНОСТЬ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

Общие понятия

    Как известно из опыта, при любой механической обработке, в том числе и при фрезеровании, получить абсолютно точные размеры невозможно; поэтому конструктивные размеры детали назначаются с допусками, т. е. с некоторыми отклонениями от номинального размера. Величина этих отклонений для взаимно сопряженных деталей должна, с одной стороны, обеспечивать возможность взаимозаменяемости при сборке и ремонте, а с другой, не должна выходить за пределы неточности (погрешностей) изготовления.

    Подробнее о взаимозаменяемости и системе допусков и посадок излагается в курсе «Допуски и технические измерения».

    Основными причинами, влияющими на степень точности (погрешность) фрезерной обработки, являются: неточность фрезерного станка и его износ; неточность приспособления; неточность изготовления, установки и износ фрезы; недостаточная жесткость станка, приспособления, фрезы с оправкой и обрабатываемой заготовки, рассматриваемых как одна система; температурные деформации обрабатываемой заготовки; неточности измерения.

Неточность станка и его износ

    Детали самих станков изготовляют с неизбежными отклонениями при механической обработке, вследствие чего абсолютная точность работы станка невозможна. Допустимые неточности новых станков регламентируются нормами точности, на основании которых производится их проверка (см. ниже гл. XXIV).

    Износ деталей станка в процессе длительной работы понижает точность станка и влияет на точность обработки. Планово-предупредительный ремонт имеет целью поддержание регламентированной точности станка и обеспечение точности обработки.

Неточности приспособления

    Погрешность обработки, вызываемая приспособлением, обусловливается неточностью его изготовления, износом и неточностью установки на станок.

    Детали приспособлений (зажимных, установочных, делительных) имеют даже при самом тщательном изготовлении неизбежные погрешности в пределах допусков на неточность изготовления. Вследствие этого в приспособлениях возникают неточности в движениях отдельных узлов (например, шпинделя делительного приспособления), в работе зажимных и установочных приспособлений и т. д. Упругие деформации, возникающие в отдельных узлах приспособлений под действием больших зажимных усилий или под влиянием усилий резания, также снижают точность обработки.

    Фрезеровщик должен после установки приспособления на станок проверить его точность при помощи соответствующих измерительных инструментов (индикатора, рейсмаса, поверочной линейки, угольника), затем после изготовления первой детали тщательно ее измерить, чтобы убедиться в соответствии полученных обработкой размеров заданным.

Неточности изготовления, установки и износ фрезы

    Изготовление фрез, как и другого режущего инструмента, производится с неизбежными погрешностями, величина которых зависит от принятой технологии их изготовления. К таким погрешностям относятся: отклонения диаметра в пределах допусков на неточность изготовления цилиндрических, дисковых и концевых фрез; отклонения профиля фасонных фрез в пределах допусков на неточность изготовления; биение радиальное и торцовое цилиндрических, дисковых, зуборезных, концевых и других фрез в пределах допускаемых отклонений.

    На точность обработки влияют погрешности при установке фрез на оправках вследствие изготовления последних с некоторыми отклонениями от номинальных размеров. При установке наборов фрез неточность получается от погрешностей, допускаемых на диаметр, ширину и взаимное расположение отдельных фрез.

    Точность установки инструмента на размер зависит от квалификации фрезеровщика или наладчика.

    Кроме того, на точность фрезерования влияет износ фрез. Если измерить толщину плитки сразу после прохода новой цилиндрической фрезой, а затем измерить 50-ю плитку, то толщина последней будет несколько больше первой. Это увеличение произошло вследствие износа режущей кромки зубьев фрезы.

Жесткость станка, приспособления, инструмента и детали

    Одним из решающих факторов в повышении точности обработки деталей и одновременно в повышении производительности труда является жесткость системы станок — приспособление — инструмент — деталь. Погрешности обработки, возникающие из-за недостаточной жесткости этой системы, составляют 80% всех погрешностей. Жесткостью системы станок — приспособление — инструмент — деталь называют способность ее сопротивляться усилиям резания, возникающим при обработке, стремящимся деформировать эту систему в самом слабом ее звене. Поэтому следует всегда рассматривать жесткость каждого звена и особенно наиболее слабого. Деформации под влиянием нагрузки вызывают также вибрации, что дополнительно сказывается на точности, вызывая неровность (шероховатость) обработанной поверхности.

    При фрезеровании в станке под действием усилий резания возникают деформации в виде отжима узлов фрезерного станка в местах соединений и упругие деформации деталей фрезерного станка.

    Лучшим мероприятием по повышению жёсткости станка, является затяжка клиньев всех направляющих, выборка люфтов и стопорение элементов стола, не участвующих в рабочей подаче.

    Недостаточная жесткость зажимного приспособления является результатом неправильного расчета при конструировании или плохого качества изготовления и сборки. Здесь, как и в станке, необходима плотность соединения всех деталей и узлов при сборке и достаточная прочность силовых элементов.

    Недостаточная жесткость инструмента вызывает в некоторых случаях погрешность обработки. У длинных концевых фрез (особенно шпоночных) возможно искривление их оси (увод фрезы), что приводит к неточности обработки канавки. Тонкие дисковые фрезы большого диаметра «разбивают» пазы и т. д.

    Остаточные и упругие деформации в заготовках при обработке их на фрезерном станке искажают форму деталей и приводят к неточности в размерах. Например, при фрезеровании канавок или шлицев в длинных валиках, если не применять домкраты, возможно искривление оси валиков.

Температурные деформации заготовки

    В процессе фрезерования температура заготовки повышается. Это прежде всего отражается на точности размеров, но при неравномерном нагреве может исказиться также форма изготовленной детали. Чтобы уменьшить нагрев обрабатываемой заготовки, применяют охлаждение жидкостями.

Неточности измерения

    Погрешности обработки зависят и от погрешности измерения, т. е. от неточностей измерительных инструментов или приборов и неточностей, обычно сопутствующих самому процессу измерения (неправильный отсчет показаний прибора, отклонения от нормальной температуры измерения, ошибки в настройке прибора и т. д.).