2.4 Контрольные вопросы
Виды погрешностей.
Сущность статистического метода исследования точности.
Что такое гистограмма и полигон (фактическое) распределения?
Как определяется и что собой характеризует среднее арифметическое значение (центр группирования или центр рассеяния) исследуемого параметра?
Как определяется и что собой характеризует среднеквадратическое отклонение (мера рассеяния случайной величины относительно центра группирования)?
Какие основные задачи решаются статистическим методом исследования точности обработки?
Какова последовательность действий для определения точности обработки на станке?
Как определяется процент годных и бракованных деталей, а также исправимый и неисправимый брак?
Каким образом можно дифференцировать случайные и систематические погрешности?
Как сравнивается точность работы на разных станках?
Как определяется необходимое число однотипных операций или проходов для заданной степени точности?
Сущность метода статистического контроля.
Какова последовательность получения экспериментальных данных для исследования точности обработки дисков статистическим методом?
Какова последовательность обработки этих экспериментальных данных?
3 Лабораторная работа №3 исследование шероховатости обработанной поверхности точением и выглаживанием
Цель работы: ознакомление с некоторыми понятиями качества обработанной поверхности и влиянием режима и метода обработки на шероховатость обработанной поверхности, а также приобретение умений и навыков по проведению исследований и математической обработке получаемых результатов.
3.1 Некоторые основные положения
Качество деталей машин определяется геометрией их реальных поверхностей, точностью выполнения заданных размеров и физической характеристикой поверхностного слоя. Причем, отклонения от теоретической поверхности определяется макрогеометрией (конусность, эллипсность, огранка и т.п.) и микрогеометрией (шероховатость, волнистость) поверхности. Под физической характеристикой поверхностного слоя подразумевается отклонение его физико-механических свойств от основной массы исходного материала.
Микрогеометрия поверхности зависит от формы инструмента, элементов режима резания (подачи, скорости и глубины резания) и действия ряда технологических факторов: упругие и пластические деформации, трение по задней поверхности инструмента, нарост, вибрации и изменение контура лезвия в процессе его износа. При обработке пластичных материалов наибольшее влияние на шероховатость поверхности оказывает пластическая деформация. Причем, с увеличением твердости металла шероховатость уменьшается, так как снижается коэффициент трения, в меньшей мере проявляется явление адгезии и уменьшается пластическая деформация.
С увеличением скорости резания и уменьшением подачи и глубины резания уменьшается пластическая деформация, что приводит к уменьшению шероховатости поверхности. Так при обработке хрупких материалов, например, чугуна, с малой скоростью происходит отрыв стружки по границе зерен, вследствие чего ухудшается шероховатость поверхности. При высоких скоростях отделение по границам зерен не успевает произойти и зерна не вырываются, а подрезаются, что способствует улучшению шероховатости поверхности.
Геометрия режущего инструмента на шероховатость поверхности влияет следующим образом. С увеличением заднего угла высота микронеровностей незначительно уменьшается, так как происходит уменьшение контакта задней поверхности инструмента с обрабатываемой деталью. С уменьшением угла резания (увеличением переднего угла) высота неровностей снижается, т.к. уменьшается пластическая деформация. С увеличением главного угла в плане и уменьшением вспомогательного угла в плане наблюдается улучшение шероховатости поверхности.
При правильно подобранной смазочно-охлаждающей жидкости представляется возможным уменьшить шероховатость (высоту микронеровностей) обработанной поверхности в 2-4 раза.
Выглаживание является одним из методов отделочно-упрочняющей обработки поверхностей и заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней выглаживателем – закрепленным в оправке алмазным кристаллом. При этом, оставшиеся от предшествующей обработки неровности поверхности сглаживаются полностью или частично, и поверхность приобретает зеркальный блеск, повышается твердость поверхностного слоя, в нем создаются сжимающие напряжения. После выглаживания поверхность остается чистой, без вырывов и задиров и не шаржированная осколками абразивных зерен, что обычно происходит при процессах абразивной обработки. Сочетание свойств выглаженной поверхности предопределяет ее высокие эксплуатационные качества, такие как износостойкость, усталостная прочность и т.д.
Особенностью алмазного выглаживания является применение в качестве деформирующего элемента алмаза, обладающего высокой твердостью, малым коэффициентом трения по металлу и повышенной теплопроводностью. Высокая твердость алмаза дает возможность обрабатывать почти все металлы, поддающиеся пластической деформации, как мягкие, так и закаленные до твердости 60...65 HRC. Малая величина радиуса инструмента – выглаживателя (0,75-4 мм) обуславливает малую величину силы выглаживания (50-250 Н), что позволяет обрабатывать тонкостенные и маложесткие детали и снижает требования к жесткости технологического оборудования.
Сила выглаживания оказывает наиболее существенное влияние на величину шероховатости обработанной поверхности. Вначале, при увеличении силы выглаживания наблюдается уменьшение шероховатости, но все более медленное, а по достижении определенной величины силы уменьшение шероховатости прекращается. При дальнейшем увеличении силы выглаживания высота неровностей возрастает по сравнению с наименьшей. Это объясняется тем, что при малых силах контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью происходит по вершинам неровностей, опорная площадь которых мала. Вследствие этого на площадях контакта развиваются значительные давления, превышающие предел текучести материала и вызывающие интенсивную пластическую деформацию неровностей. По мере роста силы выглаживания увеличивается глубина внедрения и растет площадь контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью. Кроме того, поверхностный слой металла сильно упрочняется, а по достижении определенной величины существенного изменения шероховатости не происходит. При дальнейшем увеличении давления увеличивается величина пластических искажений и высота неровностей возрастает по сравнению с минимальной.
Подача является вторым по значению фактором процесса, влияющим на высоту шероховатости. При изменении подачи в интервале 0,02-0,10 мм/об шероховатость возрастает почти по линейному закону. При подачах меньше 0,02 мм/об уменьшение шероховатости не наблюдается или она возрастает по сравнению с оптимальной. Это объясняется пластическим искажением микропрофиля и перенаклепом поверхностного слоя вследствие большой кратности приложения нагрузки. При увеличении подачи свыше 0,08-0,10 мм/об происходит резкое увеличение высоты микронеровностей.
Скорость выглаживания мало влияет на величину шероховатости. При изменении скорости от 16 до 120 м/мин величина шероховатости практически не изменяется. Увеличение скорости выглаживания от 120 до 200 м/мин приводит к небольшому увеличению шероховатости. Схема выглаживания, по которой проводится эксперимент в лабораторной работе, представлена на рисунке 3.1.
Выглаживатель 4 устанавливается в посадочном отверстии штока и закрепляется винтом 6. Сила, с которой выглаживатель прижимается к обрабатываемой детали 5, задается сжатием тарированной пружины 2 при помощи регулировочного винта 1. Выглаживание производится при определенной величине силы прижатия, которая устанавливается с помощью шкалы и контролируется в процессе обработки индикатором 3. Настройка пружинной державкой при выглаживании заключается в следующем. Предварительно сжатием тарированной пружины 2 по контрольной шкале устанавливается необходимая сила выглаживания, затем с помощью поперечного суппорта выглаживатель подводится до касания с обрабатываемой деталью и устанавливается натяг 0,03-0,1 мм по индикатору.
Рисунок 3.1 – Схема выглаживания с упругим закреплением инструмента