Балансировка деталей и узлов машин

1 Пути повышения  точности обработки деталей

 

Повышение точности обработки деталей при прочих равных условиях зависит от точности работы коррекционных и автоматических устройств, которая в свою очередь обусловливается качеством индустриального масла. 

Повышение точности обработки деталей автомобилей и тракторов и в первую очередь деталей двигателя должно обеспечиваться главным образом применением прецизионных станков, в связи с чем резко возрастет удельный вес станков этой группы. 

С целью повышения точности обработки деталей необходимо, чтобы в наибольшей степени выполнялось условие единства ( постоянства) баз - все операции по обработке точных поверхностей должны производиться при установке заготовки на одни и те же базирующие поверхности. Кроме того, необходимо по возможности соблюдать принцип совмещения баз, т.е. одни и те же базы должны использоваться как установочные, измерительные и сборочные. 

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. 

Непрерывное совершенствование машин  и приборов требует повышения точности обработки деталей и сборки сборочных единиц. 

Допуски промежуточных классов  точности 1а и 2а рекомендуются  для повышения точности обработки деталей. 

Непрерывное совершенствование машин  и приборов, развитие новой техники  требуют повышения точности обработки деталей и сборки узлов. 

Непрерывное совершенствование машин  и приборов, развитие новой техники  требует повышения точности обработки деталей и сборки узлов. 

Для уменьшения допусков на зазоры ( или  натяги) без повышения точности обработки деталей применяют селективную сборку. Детали с отверстием сортируют, например, на три группы: большие, средние и малые. Аналогично сортируют и валы. Сборку производят по группам: большие отверстия с большими валами; средние отверстия со средними валами и малые отверстия с малыми валами. Селективная сборка позволяет уменьшить допуск на зазор в 2 - 3 раза, не повышая точности обработки.

Для уменьшения допусков на зазоры ( или  натяги) без повышения точности обработки деталей применяют селективную сборку. Детали с отверстием сортируют, например, на три группы: большие, средние и малые. Аналогично сортируют и валы. Сборку производят по группам: большие отверстия с большими валами; средние отверстия со средними валами и малые отверстия с малыми валами. Селективная сборка позволяет уменьшить допуск на зазор в 2 - 3 раза, не повышая точности обработки.

Повышение точности изготовления деталей  и сборки узлов увеличивает долговечность  и надежность эксплуатации механизмов и машин. Этим объясняется непрерывное  ужесточение требований к точности изготовления деталей и машин  в целом. Важное значение имеет повышение  точности и для процесса производства изделий. Повышение точности исходных заготовок снижает трудоемкость механической обработки, уменьшает  размеры припусков на обработку  деталей и приводит к экономии металла Получение точных и однородных заготовок на всех операциях технологического процесса является одним из непременных  условий автоматизации обработки  и сборки.

Повышение точности механической обработки  устраняет пригоночные работы на сборке, позволяет осуществить принцип  взаимозаменяемости деталей и узлов  и ввести поточную сборку, что не только сокращает трудоемкость последней, но также облегчает и удешевляет проведение ремонта машин в условиях их эксплуатации.

При решении проблемы точности в  машиностроении технолог должен обеспечить: требуемую конструктором точность изготовления деталей и сборки машины при одновременном достижении высокой  производительности и экономичности  их изготовления; необходимые средства измерения и контроля фактической  точности обработки и сборки; установку  допусков технологических межоперационных  размеров и размеров исходных заготовок  и их выполнение в ходе технологического процесса. Кроме того, технолог должен исследовать фактическую точность установленных технологических  процессов и проанализировать причины  возникновения погрешностей обработки  и сборки.

Под точностью детали понижается ее соответствие требованиям чертежа: по размерам, геометрической форме, правильности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей и по степени их шероховатости.

Систематическая погрешность — это такая погрешность, которая для всех заготовок рассматриваемой партии остается постоянной или же закономерно изменяется при переходе от каждой обрабатываемой заготовки к следующей.

В первом случае погрешность принято  называть постоянной систематической  погрешностью (часто именуемой для  краткости систематической погрешностью, а во втором случае — переменной систематической (или функциональной) погрешностью.

Причинами возникновения систематических  и переменных систематических погрешностей обработки заготовок являются: неточность, износ и деформация станков, приспособлений и инструментов; деформация обрабатываемых заготовок; тепловые явления, происходящие в технологической системе и в смазочно-охлаждающей жидкости, а также погрешности теоретической схемы обработки заготовки.

В процессе обработки партии заготовок  на настроенных станках их размеры  непрерывно колеблются в определенных границах, отличаясь друг от друга  и от настроенного размера на величину случайной погрешности.

Случайная погрешность – это такая погрешность, которая для разных заготовок рассматриваемой партии имеет различные значения, причем ее появление не подчиняется никакой видимой закономерности.

В результате возникновения случайных  погрешностей происходит рассеяние  размеров заготовок, обработанных при  одних и тех же условиях. Рассеяние  размеров вызывается совокупностью  многих причин случайного характера, не поддающихся точному предварительному определению и проявляющих свое действие одновременно и независимо друг от друга. К таким причинам относятся  колебания твердости обрабатываемого  материала и величины снимаемого припуска; изменения положения исходной заготовки в приспособлении, связанные  погрешностями ее базирования и  закрепления или обусловленные  неточностями приспособления; неточности установки положения суппортов  по упорам и лимбам; колебания температурного режима обработки и упругих отжатий  элементов технологической системы  под влиянием нестабильных сил резания  и т. п.

Для выявления и анализа закономерностей  распределения размеров заготовок  при их рассеянии успешно применяются  методы математической статистики.

 

2 Проектирование операций  по обработке лицевых и шпоночных  поверхностей 

 

Шлицевые соединения: предназначены  для посадки деталей различного назначения на валу. Форма шлицев: прямоугольная, прямобочная, треугольная, эвольвентная.

Способы центрирования:

• по боковым сторонам шлицев (применяется для прочных соединений, когда точность центрирования существенного значения не имеет.);
• по наружному диаметру шлицев;
• по внутреннему диаметру шлицев.

Для треугольной формы  применяют только 1 способ.

Способы обработки шлицев.

Фрезерование.

1. Метод обката. Заключается  в согласованном вращении фрезы  и заготовки и перемещении  фрезы вдоль оси заготовки,  аналогично зубообработке.

Инструмент – червячные фрезы специального профиля.

Оборудование – шлицефрезерные и зубофрезерные станки.

Применяют в массовом и  серийном производстве. Нарезают за 1-2 операции в зависимости от точности.

Достоинства: высокое качество, стабильность технологического процесса.

Недостатки: высокая трудоемкость, высокая стоимость инструмента, необходимость специальных станков.

2. Фрезерование дисковыми  или фасонными фрезами на горизонтально-фрезерных  станках.

Используют следующие  варианты обработки:

• 2 дисковые фрезы обрабатывают боковые стороны, затем фасонная дисковая фреза впадину;
• фрезерование одной фасонной фрезой;
• двумя дисковыми фасонными фрезами боковых сторон и впадин;
• торцовыми фрезами (скоростное фрезерование, при чистовой обработке высокая точность, этот метод легко автоматизировать.);

Для повышения производительности обрабатывают несколько заготовок  одновременно.

Долбление. Применяется при обработке внутренних шлицев и шлицев, у которых нет выхода по длине фрезерования. Обработка методом обката.

Протягивание.

Инструмент - блочные протяжки (обработка каждого шлица с  движением деления).

Оборудование - протяжные  станки (чаще вертикальные).

Перед обработкой втулок необходимо обеспечить перпендикулярность торца  и оси отверстия (подготовить  базы).

Во втулке шлицы протягивают:

• в готовом отверстии (предварительно отверстие разворачивают, или шлифуют);
• с обработкой отв. и шлиц одновременно (дорогой инструмент).

Накатывание.

Инструмент - ролики, рейки, профильные многороликовые головки.

При обработке роликами они  устанавливаются по размеру делительной  окружности (эвольвентные шлицы), вращаются  синхронно с вращением заготовки, перемещение заготовки вдоль  оси принудительное.

При накатывании двумя  рейками, перемещающимися в противоположные стороны, заготовка за счет этого вращается (заготовка установлена в центрах).

Профильное протягивание: оправка с роликами вокруг детали, деталь неподвижна. Оправка перемещается вдоль оси детали. Недостаток – необходимость изготовления инструмента под каждую деталь.

Накатыванием достигается  высокая точность, упрочнённый слой, иногда заменяют шлифование, высокая  производительность.

Технологические особенности. Для незакаленных валов применяют окончательное шлифование наружной поверхности, затем нарезание шлицев. Для закаливаемых: фрезерование шлицев с припуском под шлифование боковых сторон, шлифование наружного диаметра после т.о., шлифование боковых сторон шлицев, шлифование впадин.

Строгание.

Обрабатывают многорезцовыми головками, охватывающими вал, и  перемещающимися вдоль оси. За каждый двойной ход резцы перемещаются в радиальном направлении, удаляя металл одновременно из всех впадин.

Шлифование.

1. Шлифование за 2 операции;

На первой операции шлифуют  боковые поверхности. Заготовка  после шлифования одних поверхностей делает делительные повороты, и обработка осуществляется для других поверхностей. На второй операции – шлифуют впадины зуба. Обработка ведется на плоскошлифовальном станке. Метод имеет низкую производительность.

2. Шлифование фасонным кругом.

Обработка ведется на плоскошлифовальном станке. Профиль круга совпадает  с профилем впадины. После обработки  одной впадины цикл повторяется  для следующей.

3. Червячным шлифовальным кругом.

Обработка ведется на зубошлифовальных станках по методу обката.

 

Шпоночные пазы фрезеруют после  окончательной токарной обработки  наружных поверхностей до шлифования.

Оборудование - фрезерные станки общего назначения, шпоночно-фрезерные станки (обеспечивающие маятниковую подачу с автоматическим врезанием на глубину).

Наибольшая точность паза достигается  при базировке по центровым отверстиям, минимальная погрешность установки  по цилиндрической поверхности при  использовании самоцентрирующих тисков с призматическими губками.

Приспособления - самоцентрирующие тиски  с призматическими губками, специальные  приспособления, центры.

Инструмент: дисковые фрезы, концевые фрезы для сегментных шпонок, концевые шпоночные (двузубые) и т.д.

Способы фрезерования шпоночных пазов: