Точность обработки и шероховатость поверхности

Категория:
Технология деревообрабатывающего производства


Точность обработки и шероховатость поверхности

Понятие о точности обработки деталей. Форма и точные размеры изделий и деталей, входящих в изделие, определяются чертежом. Размеры деталей, указанные на чертеже, называются номинальными. Действительные размеры деталей, получаемые путем механической обработки заготовок на станках, будут отличаться-в большей или меньшей степени от номинальных размеров. При изготовлении деталей необходимо стремиться к получению деталей точных размеров, тогда детали при сборке не будут нуждаться в дополнительной подгонке.

Рис. 1. Соединенние делянок продольными кромками: 1 — на гладкую фугу, 2 — в паз и гребень, 3 — на рейку, 4 — в четверть; а — прямоугольный гребень, б — треугольный, в — трапецеидальный, г — «ласточкин хвост»

Точность обработки — показатель того, насколько изготовленная деталь по форме, размерам и шероховатости поверхности соответствует детали, заданной по чертежу. Формируется она на первых стадиях технологического процесса.

На точность обработки влияет ряд факторов, а именно: свойства обрабатываемого материала, методы и приемы обработки, выбор технологических баз, точность станков, инструмента и приспособлений, размеры обрабатываемых деталей и т. д.

На точность обработки деталей большое влияние оказывают такие свойства древесины, как изменение влажности, внутренние напряжения, остающиеся в древесине после сушки, твердость, неоднородность строения в продольном и поперечном направлениях, наличие пороков и др.

Изменение влажности обработанной детали сопровождается изменением размеров детали в поперечном сечейии и нередко одновременным изменением формы (короблением).

Предупредить изменение влажности древесины в процессе обработки можно в случае, если в обработку будет поступать древесина, высушенная до эксплуатационной влажности или на 1… 2% ниже ее.

Эксплуатационная влажность — это влажность древесины в изделии в период его службы. В зависимости от назначения изделий и условий их эксплуатации эксплуатационная влажность будет различной. Например, для строительных изделий (окна, двери) она составляет 12 … 15%, для мебели, деталей внутренней отделки помещений, музыкальных инструментов — 6… 10%.

В цехах, где обрабатывают древесину, необходимо поддерживать определенную влажность (34… 76%) и температуру (18…25 °С) воздуха.

Изменение влажности древесины может наблюдаться и в процессе ее обработки. Так, при склеивании и облицовывании водорастворимыми клеями детали увлажняются водой, содержащейся в клеевом растворе. Чтобы избежать отрицательного влияния увлажнения древесины на точность деталей при дальнейшей обработке, необходимо детали после склеивания и облицовывания высушить опять до эксплуатационной влажности и только после этого подвергать механической обработке.

Влияние методов обработки деталей на станках на точность обработки. Методы обработки деталей на станках для придания им определенной формы и точных размеров могут быть различными. Различают работу по промерам деталей, разметке раскраиваемого материала и настройке станка. В зависимости от метода работы точность обработки деталей будет различной.

Работа на станке по промерам заключается в том, что нужного размера детали добиваются путем многократного прохода ее через станок (рейсмусовый, токарный). После каждого прохода детали через станок ее замеряют и режущий инструмент устанавливают на снятие слоя такой толщины, которая после нового прохода обеспечила бы получение размера детали возможно ближе к заданному.

Точность обработки при таком методе работы будет зависеть от точности измерительного инструмента, употребляемого рабочим для замеров детали, и от минимально возможной толщины снимаемого слоя с детали при приближении ее размера к требуемому. Практически минимальный слой, снимаемый за один проход, например на продольно-фрезерных станках, составляет около 0,5 мм. Следовательно, в этом случае можно достигнуть точности обработки в пределах ±0,25 мм. Отсюда видно, что метод работы по промерам неточен, кроме того, он малопроизводителен. Поэтому он может применяться при обработке небольшого количества одинаковых деталей, т. е. в единичном производстве.

Работа на станках по разметке характеризуется тем, что на раскраиваемом материале или на обрабатываемой детали до запуска их в станок наносят карандашом метки, линии, точки, которые указывают места будущих пропилов, отверстий. Доску, заготовку или деталь устанавливают на столе или на каретке станка так, чтобы резание происходило по нанесенным меткам.

Точность обработки по разметке зависит от точности используемой линейки, внимательности рабочего-разметчика, точности совпадения резов с метками и точности и жесткости станка.

Метод работы по разметке также мало производителен, трудоемок, точность обработки деталей еще меньше, она не превышает ±1 мм. Этот метод применяют в случае обработки небольших партий деталей и при необходимости раскроя древесины с наименьшими отходами.

В серийном и массовом йроизводстве основным методом работы является работа на настроенных станках. Настройка — такое регулирование станка, инструмента и приспособлений, которое заранее определяет положение детали на станке по отношению к инструменту для получения точно заданного размера. Настраивают станок в два этапа. Сначала регулируют станок, инструмент и приспособление мерительным инструментом, затем пропускают пробные детали и по результатам их обработки производят окончательную регулировку. При этом следует учесть, что настройка должна вестись на пробных деталях той же породы и размеров, которые подлежат обработке. Точность обработки деталей при работе на настроенных станках значительно выше, чем при работе по промерам и разметке.

Технологические базы. Для получения надлежащей точности обработки деталей необходимо, чтобы детали занимали определенное положение на станке по отношению к режущему инструменту. Это обеспечивается соответствующей настройкой станка и базированием детали в станке или в приспособлении во время обработки. Базирование детали достигается закреплением или прижимом ее к тем или иным поверхностям станка или приспособления. При этом деталь лишается частично или полностью свободы перемещения. Базирование возможно в том случае, если сама деталь имеет базовые поверхности.

Кроме базовых поверхностей у деталей, устанавливаемых в станок и приспособление, имеются поверхности прижима и обрабатываемые поверхности. Базирование необходимо не только при механической обработке на станках, но и при сборке. Различают конструктивные и технологические базы.

Конструктивные базы —это отправные поверхности, линии или точки, на которые ориентируется конструктор при разработке изделия. Они определяют положение рассматриваемой на чертеже поверхности, линии или точки детали по отношению к другим поверхностям, линиям или точкам той же детали, а также положение одной детали по отношению к другим деталям изделия. Конструктивными базами могут быть осевые линии, линии и поверхности (грани) какой-либо детали, от которых устанавливают размеры и относительно которых ориентируют положение других деталей изделия.

Технологические базы — это поверхности, линии или точки, на которые ориентируются при обработке или сборке деталей и сборочных единиц. Они могут не совпадать с конструктивными. Технологические базы, в свою очередь, подразделяются на установочные и сборочные.

Установочной базой называется совокупность поверхностей детали, определяющих заданное положение ее относительно режущего инструмента. При наличии установочной базы можно автоматически добиться одинаковой степени обработки всех деталей в партии с заранее заданной точностью.

Сборочная база — совокупность поверхностей, которые определяют положецие детали в изделии по отношению к другим деталям. Например, у поперечных брусков, собираемых в рамку на сквозной открытый шип, сборочной базой будут боковые поверхности шипов и их заплечики. Положение поперечных брусков в рамке по отношению к продольным брускам будет определяться этими поверхностями.

Базирование деталей на станке. Один из факторов, определяющих точность обработки, — правильное базирование деталей на станке или в приспособлении. Базирование детали производится по установочной базе. В зависимости от характера обработки детали количество базирующих поверхностей, составляющих уста^ новочную базу, будет различным.

Например, для обработки детали с одной стороны на рейсмусовом станке достаточно одной базирующей поверхности, которой будет служить нижняя пласть детали, опирающаяся на стол станка. Обрабатываемой поверхностью и одновременно поверхностью прижима будет верхняя пласть, противоположная базирующей. При такой же обработке детали на фуговальном станке нижняя базирующая поверхность одновременно будет и обрабатываемой.

В случае обработки детали с двух, трех и четырех сторон число базирующих поверхностей должно быть соответственно большим. Например, в четырехсторонних, калевочных, автошпунтовальных и других станках подобного типа обрабатываемые детали базируются по двум базирующим поверхностям — по нижней плас-ти, лежащей на столе, и по’ одной из кромок, прижимаемой к боковой направляющей линейке.

Действие поверхности стола станка на деталь равносильно действию трех опорных точек, а действие боковой линейки — действию двух опорных точек.

При высверливании отверстий, гнезд и при нарезании шипов необходимо, чтобы деталь занимала определенное положение по отношению к инструменту, что достигается наличием не менее шести опорных точек. Базирование деталей в этом случае наиболее сложное.

Базирование детали будет тем точнее, чем дальше расположены одна от другой опорные точки. Поэтому базировать деталь следует так, чтобы наиболее длинная и широкая сторона детали (пласть) опиралась на стол станка, а длинная боковая сторона (кромка) прижималась к направляющей линейке. Торцы могут прижиматься к небольшим упорам.

Для прижима деталей при закреплении их в установленном положении применяют специальные приспособления. Большие усилия прижима нежелательны, так как могут вызвать деформацию детали, что повлияет на точность обработки. Прижимы должны располагаться возможно ближе к месту обработки деталей.

При окончательной механической обработке детали точные размеры получают только при условии, если черновые заготовки всей партии обработаны правильно и одинаково. При обработке черновых заготовок создаются установочные базы для получения точных деталей. Для этого выравнивают пласти заготовок на одностороннем фуговальном станке или одновременно выравнивают пласти и кромки на двустороннем фуговальном станке с получением между ними прямого угла. Если заготовка имеет коробление, при фуговании базирующей поверхностью должна быть вогнутая сторона. При базировании выпукло’й стороной прямолинейность обрабатываемой поверхности не будет достигнута, потому что положение заготовки на столе будет неустойчивым.

При работе на станке необходимо следить за чистотой опорных поверхностей, на которых базируются детали. Стружка, опилки и пыль на опорных поверхностях могут вызвать погрешности в точности обработки.

Точность, наладка и настройка станков, приспособлений и инструментов. На точность обработки деталей большое влияние оказывают- точность, наладка и настройка станков, а также приспособлений и инструментов. Станки, приспособления и инструменты должны соответствовать определенным нормам геометрической точности, которая определяется точностью их изготовления и степенью износа.

ТоЧ;Ность изготовления характеризуется такими показателями, как прямолинейность рабочих поверхностей столов и кареток, параллельность и перпендикулярность осей ножевых валов поверхности стола и каретки, радиальное или осевое биение валов и т. д. Различают три класса точности изготовления станков: повышенную, среднюю и низкую.

Деревообрабатывающие станки по классам точности распределяются примерно следующим образом: повышенной и средней точности— фрезерные, сверлильные, шипорезные; средней и низкой точности — круглопильные, ленточнопильные станки, лесопильные рамы и шпалорезные станки.

Периодическая наладка станков производится наладчиками. Она заключается в установке и закреплении элементов станка в таком положении, при котором станок будет работать нормально, т.е. отвечать нормам геометрической точности.

Перед обработкой каждой новой партии деталей или заготовок станочник настраивает станок. Настройка станка заключается в регулировании опорных и направляющих элементов станка, режущего инструмента и приспособления и их закреплении в определенном положении для получения деталей заданных размеров и формы.

Точность режущего инструмента во многом определяет точность обработки деталей. Диаметр высверливаемых отверстий определяется диаметром сверл, ширина гнезд в деталях — диаметром сверл или шириной пильной цепочки. Точность профиля деталей определяется точностью изготовления профиля ножей и фрез, а равномерность толщины обрабатываемой детали по ее ширине — прямолинейностью режущей кромки (лезвия) ножа. Точность изготовления режущего инструмента должна отвечать определенным нормативам.

Допуски и посадки. Ранее было сказано, что действительные размеры деталей, получаемые при обработке, могут отличаться от номинальных размеров, указанных в чертеже. Для обеспечения требуемого качества сопряжений (соединений) деталей при сборке в случае массового производства изделий необходимо, чтобы отклонения действительных размеров от номинальных были в допустимых пределах.

Необходимая точность изготовления деталей из древесины и древесных материалов регламентируется ГОСТ 6449.1—82… 6449.5—82, в которых установлены поля допусков и их предельные отклонения для линейных размеров и посадки, допуски углов призматических элементов, формы и расположения поверхностей и расположения осей отверстий для крепежных деталей. Числовые значения допусков установлены по 9 квалитетам и 26 интервалам номинальных размеров деталей от 1 до 10 000 мм. Установлено 2 положения полей допуска отверстий и 11 положений полей допуска валов.

Детали при сборке соединяются подвижно или неподвижно. В подвижных соединениях между соединяемыми деталями образуется зазор, в неподвижных — натяг. Чтобы получить в соединении нужный зазор или натяг, сопрягаемые размеры деталей должны находиться также в пределах допускаемых отклонений. Величина зазора или натяга определяет характер соединения, называемого посадкой.

Критерием выбора тех или иных посадок при конструировании изделий должны быть установленные допускаемые крайние значения зазоров или натягов в соединениях составных частей, обеспечивающие требуемый уровень эксплуатационных показателей изделия (прочности, подвижности).

Посадки не стандартизированы и не имеют наименований. Образовывать посадки рекомендуется только в системе отверстия путем сочетания полей допусков валов и основных отверстий.

Взаимозаменяемость деталей. Применение системы допусков и посадок при правильном базировании деталей и надлежащем состоянии оборудования и инструментов позволяет получить детали с такой точностью обработки, при которой их можно собирать в сборочные единицы и изделия без дополнительной подгонки. Любая деталь, изготовленная в той или иной одноименной партии, должна точно встать на свое место. Такие детали называются взаимозаменяемыми.

Взаимозаменяемость — свойство деталей и сборочных единиц соединяться без индивидуальной дополнительной обработки (подгонки). При изготовлении взаимозаменяемых деталей упрощаются процессы сборки, повышается качество изделий, производительность труда, создаются благоприятные условия для конвейеризации и автоматизации сборочных процессов.

Контроль точности обработки деталей предельными калибрами. Необходимая точность обработки деталей может быть получена только в том случае, если в процессе обработки размеры будут контролироваться. Наиболее простой способ текущего контроля точности обработки — контроль предельными калибрами. Предельные калибры позволяют без определения абсолютной величины размеров деталей определять, находятся ли размеры в пределах заданного допуска.

Для контроля внутренних размеров отверстий, гнезд, проушин применяют калибры-пробки, для контроля наружных размеров: длины, ширины, толщины, диаметра деталей — скобы, для контроля уступов, высоты гребня шипа, глубины паза, ширины четверти — уступомеры.

Предельный калибр имеет два контрольных шаблона. Размер одного шаблона соответствует наибольшему допускаемому размеру контролируемой детали, размер другого — наименьшему размеру. Один из шаблонов будет проходным, другой — непроходным. У калибра-пробки проходным будет шаблон наименьшего размера. У калибра-скобы, наоборот, проходным будет шаблон наибольшего размера.

Калибры бывают двусторонние, когда проходной и непроходной шаблоны расположены на разных концах или сторонах, и односторонние, когда оба шаблона расположены на одной стороне.

Шероховатость поверхности. Точность обработки на станках характеризуется не только точностью формы и размеров деталей, но и шероховатостью поверхности

На обработанных поверхностях древесины могут быть различные неровности: риски —следы режущего инструмента (пил); волнистость — чередующиеся впадины и возвышения волнообразной формы, получаемые при обработке вращающимися резцами; ворсистость и мшистость — неровности, вызванные разрушением связей с поверхностью отдельных волокон или пучков волокон; выколы и вырывы целых пучков древесины — неровности разрушения. Неровности разрушения появляются, как правило, при работе тупым инструментом или инструментом с выкрошившимся лезвием. Перечисленные виды неровностей и будут характеризовать шероховатость поверхности древесины при обработке.

Требования к шероховатости поверхности древесины определяются назначением деталей. Наиболее жесткие требования предъявляются к поверхностям, предназначенным для полирования и лакирования.

Для нормирования шероховатости поверхности древесины и древесных материалов ГОСТ 7016—82 устанавливает следующую номенклатуру параметров шероховатости: Rmmax— среднее арифметическое высот отдельных наибольших неровностей на поверхности; Rm — наибольшая высота неровностей профиля; Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам; Ra — среднее арифметическое абсолютных отклонений профиля и Sz — средний шаг неровностей профиля по впадинам. ГОСТ рекомендует также границы применения параметров по видам обработки древесины.

Рис. 2. Контроль размеров деталей предельными калибрами: а — пробкой, б — скобой, в — уступомером; Ai — наименьший предельный размер, Л2 — наибольший предельный размер

Рис. 3. Приемы пользования предельными калибрами: а — скобой малых размеров, б — скобой больших размеров, в — пробкой, г — уступомером

В производственных условиях шероховатость поверхности контролируют сравнением шероховатости обработанных деталей с шероховатостью поверхности эталонных образцов, изготовленных из той же древесины и обработанных тем же видом резания, что и контролируемые.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум