Учебное пособие

Шлифовальные работы

4.6. Точность обработки

При изготовлении деталей из заготовок необходимо выдерживать определенные геометрические параметры поверхностей: их размеры, форму и относительное расположение. Степень приближения истинного значения рассматриваемого параметра к его теоретическому значению называется точностью. Различают точность отдельной детали и точность партии деталей.

На рис. 4.3 показаны отклонения геометрических параметров отдельной детали различных порядков. Действительная поверхность отдельной детали может иметь следующие отклонения от ее номинальной поверхности (рис. 4.3, а): размера (ΔD); расположения поверхностей (е); формы поверхности (ΔФ); волнистость; шероховатость.

Рис. 4.3. Поверхности детали и отклонения геометрических параметров различных порядков

Отклонения могут иметь разные числовые значения, некоторые из них могут зависеть от какой-либо координаты (например, от осевой координаты X, т. е. от положения поперечного сечения детали). Мерой точности параметра является допускаемое отклонение числовой характеристики от его номинального или расчетного значения в соответствии с заданными едиными рядами допусков, называемыми квалитетами.

Числовое значение линейной величины (длины, диаметра, ширины) в выбранных единицах измерения называется размером. Размер, установленный измерением с допустимой погрешностью, называется действительным, который может находиться между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском. В СССР в настоящее время введена Единая система допусков и посадок, в которой ряды допусков представлены в 19 квалитетах, обозначаемых латинскими буквами IT и номером квалитета, возрастающим с увеличением допуска: 01, 0, 1, 2, 3, . . ., 17, т. е. IT01, IT0, IT1, . . ., IT17.

Допуски по квалитетам от IT01 до IT17 назначаются на калибры и измерительные средства; IT4 — IT11 — на сопрягаемые размеры; IT12 — IT17 —на неответственные несопрягаемые размеры или размеры в грубых соединениях.

Ряды допусков строятся по такой закономерности: при переходе от квалитета к квалитету допуски равномерно увеличиваются на 60%; начиная с 6-го квалитета через каждые пять квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз. В качестве единицы точности, с помощью которой устанавливают зависимость изменения допуска от изменения номинального размера D, применяют единицу допуска i.

Для квалитетов с 5-го по 17-й единицу допуска i определяют по формуле i = 0,45 ³√D + 0,001D.

Числовые значения допусков для квалитетов с 5-го по 17-й определяют в виде произведения единицы допуска i на безразмерный коэффициент а, установленный для данного квалитета, т. е. T = ai, где а — коэффициент, значения которого в зависимости от квалитета приведены ниже.

Для определения расположения поля допуска установлены ряды основных отклонений. Основное отклонение — одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. Основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии. Условное обозначение основных отклонений состоит из одной или двух букв латинского алфавита. Прописными буквами обозначены основные отклонения отверстий, а строчными — валов.

Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (ЕI = 0). Основной вал — вал, верхнее отклонение которого равно нулю (es = 0). Основное отверстие и вал обозначаются соответственно буквами H и h. Набор входящих в единую систему основных отклонений относительно нулевой линии с их условными обозначениями показан на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Основные отклонения отверстий (а) и валов (о)

Ряды основных отклонений от А (а) до Н(h) предназначены для образования посадок с зазором; от J(j) до N(n) — переходных и от Р(р) до ZC(zc) — c гарантированным натягом. Сочетание основного отклонения с номером квалитета представляет собой поле допуска, которое проставляется в технической документации после номинального размера. Условное обозначение поля допуска состоит из обозначений основного отклонения и квалитета. Например, поля допусков для валов — h6, d11; для отверстий H6, D11.

Пример в обозначении: ∅ 40H10 номинальный размер 40 мм относится к основному отверстию H, квалитет 10-й; в обозначении ∅ 80h6 номинальный размер 80 мм относится к основному валу с отклонением h, квалитет 6-й.

Образование различных посадок связано с понятиями: «посадки в системе отверстия» и «посадки в системе вала». Посадки в системе отверстия — это посадки, в которых различные зазоры или натяги получают соединением различных валов, имеющих различные предельные отклонения (например, g, m, p и др.), с основным отверстием H. Посадки в системе вала — это посадки, в которых различные зазоры или натяги получают соединением различных отверстий, имеющих различные предельные отклонения (например, F, R, N и др.), с основным валом h.

В обозначение посадки входит номинальный размер, общий для соединения, за которым следует дробь. В числителе дроби указывается поле допуска отверстия, а в знаменателе — поле допуска вала, например:

— посадки в системе отверстия;

— посадки в системе вала. Эти примеры показывают, что одну и ту же посадку можно получить как в системе отверстия, так и в системе вала.

Чтобы уменьшить номенклатуру калибров-пробок, оправок для приспособлений, режущих инструментов для обработки отверстий (протяжек, разверток), предпочтительнее использовать систему отверстия. В этом случае разные размеры у валов получают при их обработке на шлифовальном или токарном станке. Однако в ряде случаев, например при применении нормализованных или стандартизованных деталей, приходится применять систему вала с отклонениями под соответствующую посадку.

Система допусков зубчатых передач устанавливает 12 степеней точности, обозначаемых в порядке убывания с 1-й по 12-ю. Для каждой степени приняты независимые нормы допустимых отклонений параметров, определяющих кинематическую точность колес и передач, плавность работы и контакт зубьев. Величина гарантированного бокового зазора регламентируется шестью видами сопряжений: А. В, С, D, Е, Н. Установлено также шесть классов отклонений межосевого расстояния — с I по VI. Для конусов и призматических элементов деталей установлено 17 степеней точности, обозначаемых ATI, АТ2, ..., АТ17. Для инструментальных конусов установлено пять степеней точности АТ4, АТ5, ..., АТ8.

Отклонения формы и расположения поверхностей имеют условные обозначения на чертежах по установленным требованиям. При нормировании и количественной оценке отклонений формы и расположения поверхностей принят принцип прилегающих прямых, поверхностей и профилей. Вводятся следующие понятия:

реальная (действительная) поверхность — поверхность, ограничивающая деталь и отделяющая ее от окружающей среды (см. рис. 4.3, б); имеет отклонения формы, волнистость и шероховатость;
номинальная поверхность — идеальная поверхность, номинальная форма которой задана чертежом или другой технической документацией;
базовая поверхность — поверхность, имеющая форму номинальной поверхности и служащая базой для количественной оценки отклонения формы реальной поверхности (см. рис. 4.3, в);
прилегающая поверхность — поверхность, имеющая форму номинальной поверхности, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реальной поверхности имело минимальное значение (см. рис. 4.3, а);
отклонение формы — отклонение формы реальной поверхности или реального профиля от формы номинальной поверхности или номинального профиля; количественно отклонение формы оценивается наибольшим расстоянием (А) от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающей поверхности (профиля) по нормали к прилегающей поверхности (профилю, см. рис. 4.3, а);
отклонение расположения — отклонение реального расположения рассматриваемого элемента (поверхности, оси или плоскости симметрии) от номинального;
суммарное отклонение формы и расположения — отклонение, являющееся результатом совместного проявления отклонения формы и отклонения расположения рассматриваемого элемента относительно заданных баз.

Стандартом установлены следующие виды отклонений формы:

отклонение от прямолинейности — наибольшее расстояние Δ от точек реального профиля 1 до прилегающей прямой 2 в пределах нормируемого участка L или L₁ и L₂ (рис. 4.5, а-д); частными случаями являются выпуклость и вогнутость, отклонение от прямолинейности оси (или линии 3, 4) в пространстве или в заданном направлении 5;
отклонение от плоскостности — наибольшее расстояние Δ от точек реальной поверхности б до прилегающей плоскости 7 в пределах нормируемого участка (рис. 4.5, е—з); частными видами являются выпуклость и вогнутость:

Рис. 4.5. Отклонения от прямолинейности (а — д) и плоскостности (е — з)

отклонение от круглости — наибольшее расстояние Δ от точек реального профиля 2 до прилегающей окружности I (рис. 4.6, а—в); частными видами являются овальность (рис. 4.6, б) и огранка (рис. 4.6, в).

Рис. 4.6. Отклонения от круглости (а — в) и цилиндричнисти (г)

отклонение от цилиндричности — наибольшее расстояние Δ от точек реальной поверхности 4 до прилегающего цилиндра 3 в пределах нормируемого участка L (рис. 4.6, г);
отклонение профиля продольного сечения — наибольшее расстояние Δ от точек образующих реального профиля 2, лежащих в плоскости, проходящей через ось цилиндрической поверхности до соответствующей стороны прилегающего профиля 1 в пределах нормируемого участка L (рис. 4.7, а); частными видами являются конусообразность (рис. 4.7, б), бочкообразность (рис. 4.7, в) и седлообразность (рис. 4.7, г).

Рис. 4.7. Отклонения профиля продольного сечения цилиндрической поверхности: а — отклонение профиля продольного сечения, б — конусообразностъ, в — бочкообразность, г — седлообразность

Стандартом установлены следующие основные виды отклонений расположения поверхностей и шементов деталей машин и приборов:

отклонение от параллельности плоскостей; оси и плоскости; прямой и плоскости; прямых в плоскости; осей (или прямых) в пространстве, перекос осей;
отклонение от перпендикулярности плоскостей; плоскости или оси (прямой) относительно оси (прямой); оси (или прямой) относительно плоскости;
отклонение наклона плоскости относшельно плоскости или оси (прямой) и наоборот;
отклонение от соосности (относительно оси базовой поверхности; относительно общей оси);
отклонение от концентричности — расстояние между центрами номинальных окружностей;
отклонение от симметричности (относительно базового элемента, относительно общей плоскости симметрии);
позиционное отклонение — наибольшее расстояние А между реальным расположением элементов (его центра, оси ичи плоскости симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемого участка;
отклонение от пересечения осей — наименьшее расстояние между осями, номинально пересекающимися.

Стандарт устанавливает семь основных видов суммарных отклонений формы и расположения поверхностей:

радиальное биение (относительно базовой оси);
торцовое биение (относительно плоскости, перпендикулярной базовой оси);
биение в заданном направлении;
полное радиальное биение;
полное торцовое биение;
отклонение формы заданного профиля;
отклонение формы заданной поверхности.

Кроме перечисленных видов отклонений могут нормироваться и другие суммарные отклонения формы и расположения поверхностей, например суммарное отклонение параллельности и плоскостности.

Для обозначения на чертежах вида допуска формы или расположения графическим символом установлены определенные графические знаки. Эти знаки содержат информацию о виде допуска, буквенное или иное обозначение поверхности или другого элемента, для которых задается допуск; числовое значение допуска в мм; обозначение или наименование баз, относительно которых задается допуск, указание зависимых допусков формы и расположения (в необходимых случаях).