Факторы, влияющие на размер припуска

Размер припуска зависит от толщины поврежденного поверхностного слоя, т. е. от толщины корки для литых заготовок, обезуглероженного слоя для проката, глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин и пр., а также от неизбежных производственных и технологических погрешностей. Эти погрешности являются совокупностью погрешностей заготовки и погрешностей, возникающих при выполнении отдельных технологических операций. Для компенсации последних необходимо предусматривать припуск, размер которого сможет обеспечить соответствующее качество данной заготовки на последней операции обработки.

Производственные погрешности характеризуются отклонениями размеров, геометрическими нарушениями формы и отклонениями взаимосвязанных поверхностей, поверхностными микронеровностями, глубиной дефектного поверхностного слоя.

Геометрические погрешности формы (овальность, огранка, конусообразность, выпуклость, вогнутость и др.) должны находиться в пределах поля допуска на размер. Микронеровности при расчете припусков учитывают для каждой технологической операции. Глубина дефектного поверхностного слоя зависит от способа изготовления заготовок. Например, в отливках из серого чугуна дефектный поверхностный слой представляет собой перлитную корку, которую удаляют для сохранения режущих свойств инструмента при последующей обработке подкоркового слоя; поверхностный слой проката характеризуется обезуглероженной зоной, снижающей предел прочности металла: удаление этого слоя, повышает прочностные свойства обрабатываемой заготовки. Наряду с этим при обработке заготовок из проката в поверхностном слое возникает наклеп, постепенно уменьшающийся в глубину заготовки. При обработке целесообразно удалять зону резко выраженной деформации, т. е. верхнюю часть наклепанного слоя, где обычно наблюдается изменение структуры металла.

Отклонения взаимосвязанных поверхностей (отклонения от параллельности и перпендикулярности осей и поверхностей, эксцентриситет отверстий и др.) также следует учитывать при расчете припусков, но, так как эти отклонения не связаны с погрешностями на размеры поверхностей, их нужно учитывать отдельно.

Наряду с перечисленными отклонениями в процессе обработки возникают погрешности установки, которые также должны быть компенсированы соответствующим увеличением припуска.

Таким образом, наименьший межоперационный припуск на обработку z1 при наименьшем предельном размере заготовки для наружных поверхностей и при наибольшем предельном размере для внутренних поверхностей может быть определен из формулы:

где R_zi-1— средняя высота микронеровностей; Т_i-1 — глубина дефектного поверхностного слоя; р_i-1— геометрическая сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей; ε_уi — погрешность установки; i—1 — индекс, характеризующий предшествующую операцию; i — индекс, характеризующий данную операцию. Отсюда следует, что в межоперационный припуск входят погрешности предшествующей операции и погрешности установки данной операции.

При обработке плоских поверхностей учитывают наибольшее из пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей по нормали к обрабатываемой поверхности; тогда суммарное значение р будет определяться как векторная сумма пространственных отклонений. Для одинакового направления векторов р1 и р2:

р = p1 + р2.

Для противоположного направления векторов:

р = р1—р2.

Наименьший размер межоперационного припуска на диаметр (при обработке поверхностей тел вращения) удваивается. Тогда:

При обработке поверхностей вращения учитывают суммарное значение отклонений взаимосвязанных поверхностей, векторы которых могут иметь любое направление, поэтому в тех случаях, когда нельзя установить их вероятное направление, следует пользоваться формулой:

Погрешность установки ε_уi; определяют, как векторную сумму погрешностей базирования и погрешностей закрепления. Погрешность базирования определяется из геометрических связей в зависимости от принятой схемы установки, а погрешность закрепления — также и в зависимости от силы зажатия. Например, погрешность установки в радиальном направлении при обработке в само-центрирующем патроне деталей диаметром 80… 100 мм составляет для отливок в песчаные формы, горячего проката и штамповок ε_у = 0,5 мм, для отливок по выплавляемым моделям и предварительно обработанной поверхности ε_у = 0,12 мм, для отливок под давлением и чисто обработанной поверхности ε_у = 0,06 мм и т. д.

В некоторых случаях в формуле определения наименьшего размера припуска могут отсутствовать некоторые составляющие, например, величина Т_i-1(глубина дефектного поверхностного слоя), которая учитывается только для заготовки. При обработке заготовок из чугуна и цветных сплавов значение Т после черновой операции исключается из формулы, так же как и после термообработки; после черновой и чистовой обработки отдельных заготовок значение T принимается равным глубине наклепанного слоя, составляющего после притирки 3…5 мкм, тонкого обтачивания и растачивания — 15…20, шлифования — 15…20, протягивания — 10…20, чистового развер­тывания— 10…20, продавливания шариком и раскатки — 20… 25 мкм; при обработке отверстий плавающим режущим инструментом исключается значение р_i-1(векторная сумма отклонений взаимосвя­занных поверхностей); при установке обрабатываемой заготовки на плиту, т. е. при совмещении установочной и измерительной баз, из формулы выпадает величина ε_у (погрешность установки) и т. п.

Влияние размера припуска на экономичность процесса обработки очень велико, так как чем больше припуск, тем большее число ра­бочих ходов требуется для снятия соответствующего слоя металла, что приводит к повышению трудоемкости процесса, расхода электро­энергии, износу режущего инструмента и увеличивает отходы металла, превращаемого в стружку. Завышенные припуски приводят к увели­чению парка оборудования и производственных площадей, необходи­мых для его размещения. Размер припуска обеспечивается точностью изготовления заготовок, однако повышение требований к точности в ряде случаев повышает и себестоимость их изготовления в заготови­тельных цехах, поэтому припуск следует выбирать оптимальным, т. е. обеспечивающим качество обработанной поверхности при наименьшей себестоимости обработки в механических и заготовительных цехах.