Погрешности механической обработки и способы достижения точности

Точность обработки деталей всегда являлась одной из актуальных проблем технологии машиностроения. Повышение точности изготовления деталей обеспечивает возможность сборки машин без дополнительных затрат труда на их пригонку, позволяет осуществить принцип взаимозаменяемости деталей и узлов и ввести поточную сборку, что не только сокращает трудоёмкость последней, но также облегчает и удешевляет проведение ремонтов машин в условиях их эксплуатации.

При построении технологических процессов обработки каких-либо деталей можно говорить лишь о большей или меньшей точности их изготовления, учитывая, что достижение абсолютных размеров практически неосуществимо. Простановка допусков на размеры деталей представляет собой сознательный отказ от достижения абсолютных размеров. Таким образом, регламентируют допустимые отклонения размеров, форм и расположения поверхностей, предусматривая определённые различия между обрабатываемыми деталями в одной и той же партии.

Допуски на деталь конструктор назначает, исходя из её служебного назначения и условий работы в изделии. Допуски на промежуточные размеры заготовок устанавливает технолог; их обычно называют технологическими (операционными).

Для обоснованного назначения технологических допусков и увязки их с технологией изготовления детали необходимо знать характер и величины погрешностей, которые возникают при механической обработке. Между тем знакомство с процессами механической обработки показывает, что механизм образования погрешностей весьма сложен и разнообразен. На образование общей погрешности в обычных условиях обработки одновременно действует комплекс, состоящий из большого числа различных факторов, приводящих к возникновению отдельные начальных (исходных) погрешностей. Считают, что на величину суммарной погрешности механической обработки  основное влияние оказывают следующие начальные погрешности:

возникающие вследствие неточностей изготовления, износа и деформаций оборудования (станков);

связанные с неточностью изготовления и износом режущего инструмента;

вызываемые упругими деформациями технологической системы станок - приспособление - инструмент - деталь под действием сил резания;

обусловленные деформациями технологической системы под влиянием нагрева;

зависящие от теоретической схемы обработки – методические.

При выполнении определённой механической операции над партией однотипных заготовок (деталей) численные значения перечисленных начальных погрешностей остаются примерно постоянными или изменяются по какому-то закону. Такие погрешности называют систематическими, соответственно постоянными и переменными. Их предельные значения поддаются прогнозированию с помощью предварительных достаточно точных аналитических расчётов.

К начальным погрешностям, имеющим случайный характер их возникновения, относят:

возникающие при настройке (поднастройке) станка;

связанные с погрешностями установки заготовок в приспособление (или на станок);

связанные с конкретным методом обработки;

вызываемые перераспределением внутренних напряжений в заготовке в процессе её обработки;

возникающие из-за кинематической неточности станка и др.

По-разному влияют начальные погрешности на точность обработки: одни приводят к возникновению или увеличению погрешностей форм, другие изменяют расположение поверхностей, третьи оказывают доминирующее влияние на точность выполняемых размеров.

Систематические погрешности складываются со случайными, образуя суммарную погрешность . Для получения деталей заданной точности считают, что суммарная погрешность должна укладываться в границы поля технологического допуска на выполняемый размер Тт, т.е. должно соблюдаться неравенство

  Т_т.

Глубокое понимание физики происходящих явлений и знание законов образования и суммирования начальных погрешностей позволяют технологам-машиностроителям сводить величину суммарной погрешности к минимуму и обеспечивать изготовление деталей требуемой точности (управлять точностью обработки).

Следует подчеркнуть, что, требования к точности изготовления деталей постоянно возрастают. Уже в настоящее время для некоторых точных изделий изготавливают детали с допусками в несколько микрометров или даже десятых долей микрометра. Например, в цехе топливной аппаратуры ХТЗ изготавливают плунжерные пары с допуском зазора в 3…5 мкм, что требует от каждой из сопряженных деталей точности, ограниченной допуском в 2…3 мкм. Цапфы осей гироскопов изготавливают с отклонениями номинальных размеров  0,8 мкм, а в сопряжениях ответственных деталей теодолитов допускается колебание зазора 0,6…1 мкм.

Точность, заданную рабочим чертежом, обеспечивают одним из двух принципиально разных методов: пробных ходов и промеров и автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках.