2.4 Припуски на обработку

Готовые детали можно получать из заготовок, обрабатывая их резанием путем последовательного удаления металла с поверхности. Причем на каждом переходе технологического процесса с заготовки удаляется определенный слой металла, вследствие чего размеры и вес ее уменьшаются, а обрабатываемые поверхности постепенно приближаются к форме и размерам готовой детали. Для суждения о величине разности размеров заготовки и детали введено понятие о припусках.

Припуском называется избыточный (сверх чертежного размера детали) слой металла заготовки, удаляемый в процессе обработки с целью получения окончательной формы, размеров и нужной шероховатости поверхности детали при наименьших расходах материала и себестоимости детали. Величина припуска, удовлетворяющая указанным требованиям, с экономической точки зрения является целесообразной и является оптимальной.

Как правило, величина припуска дается на сторону в виде слоя металла по толщине, подлежащего удалению обработкой. Припуск может быть с двухсторонним и односторонним расположением. Для цилиндрических деталей припуск задается слоем избыточного металла на диаметр в этом случае при обработке подлежит снятию двойная толщина металла.

Чем больше будет припуск на обработку, тем толще слой металла в процессе изготовления детали необходимо удалить, вследствие чего увеличивается трудоемкость и соответственно стоимость детали. С целью экономии металла, превращаемого в стружку, удешевления производства деталей при обработке резанием, обеспечения эффективности технологического процесса необходимо назначать величину припуска, исходя из условия получения требуемого качества детали при наименьшей трудоемкости обработки.

Увеличенные припуски на обработку иногда приводят к удалению наиболее износостойких слоев поверхности детали, кроме того, вызывают излишние затраты на процесс обработки, расход материала, энергии, рабочего инструмента, вследствие чего увеличивается себестоимость детали, состоящая из расходов на материалы, на основную заработную плату производственных рабочих, на накладные расходы.

Уменьшение припуска на обработку удешевляет продукцию, однако заниженные припуски не гарантируют требуемое качество механической обработки, т.к. затрудняется технология обработки, не обеспечивается удаление дефектного слоя металла и необходимая точность и шероховатость поверхностей, в результате чего получается брак, что также повышает себестоимость изделия. Заниженные припуски повышают себестоимость заготовки вследствие усложнения процесса изготовления и увеличения трудоемкости в заготовительных цехах.

Правильный выбор припуска имеет весьма существенное технико-экономическое значение, поэтому припуски и размеры заготовок необходимо назначать в зависимости от способа изготовления заготовок и характера производства.

Величина припуска определяется в зависимости от материала заготовки, вида, размеров, величины дефектного слоя на обрабатываемой поверхности, формы детали, требуемой точности и шероховатости поверхностей, сложности процесса обработка величины погрешности установки и прочих факторов. Так, например, припуск зависит от толщины корки у отливок, обезуглероженного слоя у проката, глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин и т.д., а также от производственных погрешностей, взаимосвязанных с формой, размерами, поверхностными микронеровностями и т.д.

В машиностроении величина припуска определяется опытно-статистическим методом и расчетно-аналитическим. В машиностроении широко применяется выбор припусков по ГОСТам.

Различаются межоперационные и общие припуски. Межоперационным припуском называется слой металла, снимаемый в процессе резания при выполнении определенной операции. Численно межоперационный припуск равен разности размеров заготовки двух смежных операций. Межоперационные припуски могут быть минимальными, номинальными и максимальными.

Минимальным припуском называется наименьший слой снимаемого металла за одну операцию, т.е. разность размеров минимального после предшествующего и максимального после данной операции.

Номинальным припуском называется разность размеров номинального предшествующего и номинального после данной операции. Он определяется как сумма минимального припуска и допуска, необходимого на выполнение предшествующей операции (рисунок 2.33).

Максимальным припуском называется наибольший слой металла, снимаемый за одну операцию, т.е. разность размеров наибольшего после предшествующего и наименьшего после данной операции.

Величина межоперационного припуска определяется разностью размеров предшествующего и данного выполняемого. Например, для наружных поверхностей (рисунок 2.34,а)

а₁ - а₂ = z₁; а₂ - а₃ = z₂; а₃ - а₄ = z₃, (2.4)

а для внутренних поверхностей (рисунок 2.34,б)

а₂ - а₁ = z₁; а₃ - а₂ = z₂; а₄ - а₃ = z₃, (2.5)

где z₁, z₂, z₃ - межоперационные припуски; а₁, а₂, а₃, а₄ - межоперационные размеры.

Общий припуск z₀ равен разности размеров заготовки и детали.

• для наружных поверхностей (рисунок 2.34,а)

а₁ - а₄ = z₀, (2.6)

• для внутренних поверхностей (рисунок 2.34,б)

а₄ - а₁ = z₀, (2.7)

где а, - размер заготовки; а₄ - размер детали.

Рисунок 2.33. Схемы расположения припусков и допусков

на обработку

Общий припуск определяется как сумма всех операционных припусков:

, (2.8)

где n - число технологических переходов.

а - наружных поверхностей; б - внутренних поверхностей

Рисунок 2.34. Припуск на обработку

Величина симметричного припуска (на две стороны) определяется следующими зависимостями (рисунок 2.35):

• для обработки параллельных противоположных плоских поверхностей:

2z_b = 2·[(H_a + T_a) + (ρ_a + ξ_b)]; (2.9)

• для обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей:

. (2.10)

Рисунок 2.35. Схема определения величины припуска

Величина асимметричного припуска при последовательной обработке плоскостей определяется зависимостью

, (2.11)

где z_b - минимальный припуск на обработку (на сторону), отнесенный к наименьшему размеру заготовки для наружных поверхностей и к наибольшему размеру заготовки для внутренних поверхностей; Н₀ - высота микронеровностей; Т_а - глубина дефектного поверхностного слоя; ρ_а - суммарное значение пространственных отклонений обрабатываемой поверхности; ξ_b - погрешность установки с выверкой заготовки для выполняемой операции.

Значение (H_a + T_a) для черных заготовок определяется:

а) для проката 0,3 мм:

б) для поковок, полученных свободной ковкой, 2 - 5 мм, в зависимости от поперечного размера поковки, начиная от 50 до 2000 мм;

в) для отливок III класса точности 0,8 - 2 мм, в зависимости от габаритных размеров отливки, начиная от 500 до 10000 мм.

Погрешности установки заготовок на станках, закрепленных в патроне или планшайбе, равны 1 - 3 мм для поковок н отливок III класса точности при диаметре, начиная от 180 до 2000 мм.

Расчеты для определения припусков сложны и трудоемки, поэтому более удобно пользоваться специально разработанными таблицами

Ниже приведены припуски на чистовое обтачивание, причем меньшая величина припуска берется при обработке вала длиной до 1000 мм, а большая - при обработке вала длиной больше 1000 мм:

Количество материала (норма расхода), необходимое для изготовления детали,

H_q = G₀ + ∑_q , (2.12)

где G₀ - чистый вес детали; ∑_q - суммарный вес всех потерь.

Критерием оценки степени прогрессивности нормы расхода материала является коэффициент использования материала:

. (2.13)

Таким образом, под коэффициентом использования материала понимают отношение чистого веса к норме расхода материала. Чем больше коэффициент, тем больше экономия металла, а, следовательно, и ниже себестоимость.