БАЗИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ

Механическая обработка деталей при ремонте является не только спо­собом восстановления, как, напри­мер при ремонте под ремонтный раз­мер, но и необходимой стадией пред­варительной обработки для прида­ния детали правильной геометриче­ской формы, снятия дефектного слоя, специальной подготовки поверхности под нанесение различного рода по­крытий, а также как окончательная стадия обработки восстанавливае­мых деталей. Длительное время опе­рациям механической обработки де­талей до номинальных размеров при восстановлении уделялось гораздо меньше внимания, чем операциям на­несения покрытий на изношенную по­верхность. При этом методы, приемы и режимы обработки деталей перено­сились из области изготовления в об­ласть восстановления. В то же время, механическая обработка в условиях ремонтного производства имеет ряд специфических особенностей — от­сутствие или износ первичных техно­логических баз, нестабильность фи­зико-механических свойств, напри­мер твердости по поверхности восста­навливаемых деталей и припусков на обработку, значительная твердость и хрупкость большинства видов покры­тий, широкая номенклатура обраба­тываемых деталей.

Точность обработки деталей во многом зависит от правильного выбо­ра установочных баз и применяемых приспособлений. При восстановле­нии деталей желательно использо­вать те же базы, что и при их изготов­лении. Однако ввиду их повреждения или уничтожения это условие выпол­нить нельзя. В этом случае установочные базы исправляют или выбирают новые. При выборе новых установоч­ных баз необходимо исходить из усло­вия обеспечения требований техниче­ских условий по точности, положению осей и поверхностей детали в узле, ка­честву обработки. Выбранные базы должны гарантировать надежное крепление и минимальные деформа­ции детали. В качестве установочных баз следует использовать поверхно­сти, которые изготовлены с повышен­ной точностью и в процессе работы были подвергнуты минимальному из­носу в деформации. Целесообразно в качестве технологических баз прини­мать поверхности больших разме­ров, что обеспечивает точность бази­рования и закрепления вторичной за­готовки в приспособлении. У деталей, не подвергающихся полной обработ­ке, установочными базами для пер­вой операции рекомендуется прини­мать поверхности, которые не обра­батываются, что обеспечит наимень­шее смещение обработанных поверх­ностей относительно необработан­ных.

В случае если у вторичной заготов­ки обработке подвергаются все по­верхности в качестве технологиче­ских баз для первой операции целесо­образно принимать поверхности с на­именьшими припусками, чтобы при дальнейшей обработке восстанавли­ваемой детали исключить возмож­ность появления на них "чернот". Ба­за для первой операции должна вы­бираться с учетом обеспечения наи­лучших условий обработки поверхно­стей, принимаемых в дальнейшем в качестве технологических баз.

При выборе баз для чистовой обра­ботки необходимо учитывать, что на­ибольшая точность обработки достигается при соблюдении принципа единства баз, т. е. при условии ис­пользования на всех операциях меха­нической обработки одних и тех же базовых поверхностей. Кроме того, целесообразно соблюдать также принцип совмещения баз, согласно которому в качестве базовых поверх­ностей используют конструкторские и измерительные базы. При совмеще­нии, технологической и измеритель­ной баз погрешность базирования равна нулю. Базы для финишной об­работки должны обладать наиболь­шей точностью размеров и геометри­ческой формы, а также наименьшей шероховатостью. Они не должны де­формироваться в процессе механиче­ской обработки.

Необходимо отметить, что при ре­монте автомобилей используются не только детали с номинальными раз­мерами, но и детали, имеющие допу­стимый износ, величина которого на­значается исходя из условия возможности расширения той или иной по­садки сопряжения. При этом не учи­тываются погрешности базирования и возможного отклонения в заданной точности обработки. Использование деталей с допустимым износом рас­ширяет начальные посадки сопряже­ний в результате увеличения допу­сков сопрягаемых деталей, что вызы­вает повышение погрешности бази­рования и, как следствие этого, сни­жение точности обработки.

Выбор технологических баз при различных видах механической обра­ботки рассмотрим на ряде примеров.

При восстановлении фрезеровани­ем шпоночных пазов под увеличен­ный размер шпонок, а также при фре­зеровании шлицев после наплавки и токарной обработки базирование ря­да деталей осуществляется на приз­му по цилиндрической поверхности шейки вала с допустимым износом. Известно, что погрешность базирова­ния при установке на призму цилинд­рической поверхности зависит от до­пуска на диаметр цилиндра, угла призмы и положения конструктор­ской базы. Погрешность базирования Д₀ на призме может быть найдена при рассмотрении положения двух валов из партии деталей с допустимым из­носом диаметров D_max и D_min (рис. 12.1). Расстояния между верхними образующими валов Δh₁,, нижними образующими Δh ₂ и осями валов Δh ₃ являются погрешностями базирова­ния соответствующих размеров h₁, h ₂ и h₃ при установках по схемам, приве­денным на рис. 12.2, a, б, в и в табл. 12.1, где даны значения коэффициен­тов k₁ k₂ и k₃ для различных углов призмы:

Из приведенных зависимостей сле­дует, что с расширением допуска, т. е. с увеличением допустимого износа, погрешность базирования возрастает. При установке деталей в приспо­соблениях по изношенному цилинд­рическому отверстию на жесткую оп­равку (например, при обработке от­верстий в ступицах колес при восста­новлении их способом дополнитель­ных деталей) погрешность базирова­ния также возрастает в результате увеличения зазора между базовым отверстием и оправкой. В этом случае погрешность базирования

Точность обработки δ_Д при рас­сматриваемых условиях снижается, что видно из следующей зависимости:

Большое число различных валов, крестовин дифференциала, а также других деталей обрабатывают в цен­трах. При износе центровых гнезд просадка центров возрастает, что увеличивает погрешность Δl базиро­вания в осевом направлении, так как Δl = Δ_ц где Δ_ц — значение просадки центров. Износ центров имеет суще­ственное значение особенно там, где необходимо выдерживать линейные размеры шеек валов, не говоря уже о том, что во всех случаях обработка деталей с предварительно невосстановленными центрами недопустима, так как приводит к браку изделий. При использовании плавающего цен­тра погрешность базирования равна нулю.

При восстановлении отверстий под наружные кольца подшипников каче­ния в картерах коробок передач и ре­дукторах установка последних осу­ществляется на плоскость и два паль­ца. Погрешность базирования в этом случае возникает из-за смещения де­тали в направлении продольной и по­перечной осей или перекоса в плоско­сти базирования относительно осей пальцев. Погрешность базирования в направлении осей Δ_δ1= Δ_δ2 = S_max

Наибольший возможный угол пе­рекоса находится по тангенсу угла

Для повышения точности базиро­вания одному из пальцев придают ромбическую форму.

При установке деталей в цанговые патроны влияние допустимых износов не сказывается на погрешности базирования, так как в радиальном направлении она равна нулю.

По всем этим причинам механиче­скую обработку деталей необходимо начинать с исправления базовых по­верхностей, а при использовании в качестве баз рабочих поверхностей деталей ориентироваться на неизношенные участки. При исправлении базовых поверхностей можно исполь­зовать другие базы, связанные е исп­равляемой базой жесткими размера­ми и другими требованиями.

При восстановлении деталей на их изношенные поверхности необходимо нанести определенный слой материа­ла. Толщину наносимого слоя А_сл вы­бирают с учетом износов деталей и припуска на последующую механиче­скую обработку. Толщину определя­ют как разность между номинальным размером новой Р_н и изношенной де­тали Р_и с учетом припуска на после­дующую обработку Z_пр:

А_сл =( Р_н- Р_и)= Z_пр

Разность Р_н — Р_и = ΔИ и есть из­нос детали. Тогда А_сл = ΔИ + Z_пр.

Образованный в процессе восста­новления припуск есть слой материа­ла, необходимый для выполнения всей совокупности технологических переходов при восстановлении дан­ного элемента детали. Различают припуски для внешних и внутренних поверхностей восстанавливаемых де­талей. В процессе восстановления возможно симметричное и асиммет­ричное образование припуска на об­работку.

Погрешности геометрических форм —эллиптичность, гранность, волнистость, выпуклость, вогнутость и т. п. — должны укладываться в по­ле допуска на размер восстанавлива­емого элемента детали, который учитывают при установлении припуска на обработку.

Пространственные отклонения — изогнутость, смещение и увод осей,

непараллельность, неперпендику­лярность осей и поверхностей, откло­нения от взаимного положения элементов детали — не связаны с допу­ском на размер и их следует учиты­вать при определении припуска отдельно в тех случаях, когда такие по­грешности имеются.

Увеличение припуска, компенси­рующее все пространственные откло­нения, обозначим через ΣΔа. Необходимо учитывать и погрешность уста­новки восстанавливаемой детали при выполняемом переходе ε_zв.

Одним из основных факторов, вли­яющих на определение припуска, яв­ляется его дефектный слой С_д (рис. 12.3). Глубина дефектного слоя, мм, зависящая от способа и режимов вос­становлении деталей: Металлизация:

плазменно-дуговая .......... 0,02 — 0,05

электродуговая ............. 0,5 — 1

газовая ..................... 0,02—0,05

высокочастотная ............ 0,025—0,05

Наплавка:

электродуговая :

автоматическая подслоем

флюса .................... 0,2 — 0,5

порошковыми проволоками . 1,2 — 2,4

в среде защитных газон .... 0,4 — 0,8

в среде водяного пара ...... 0,5 — 1

электроимлул1,сная ........ 0,2 — 0,4

вибродуговая .............. 0,2 — 0,5

ручная (электродами) ..... 0,5 — 1

плазменная ............... 0,05 — О, I

индукционная ............. 0,15—0,3

газовая ................... 0,25 — 0,5

электрошлаковая .......... ] — 2

Электролитическое осаждение:

хромирование ............. 0,02 — 0,03

железнение (осталивание) . . 0,03 — 0,05

никелирование ............ 0,02 — 0,03

Нанесение полимерных материалов: напылением:

газопламенным ........... 0,35 --0,7

в электростатическом поле . 0,02 — 0,05

в псевдосжиженном слое . . . 0,02 — 0,06

литьем под давлением ..... 0,15 — 0,21

заливкой жидким металлом I — 2,5

Промежуточный припуск мм, на механическую обработку в процессе восстановления поверхностей деталей при симметричном припуске

2Z_в≥σ_а+2(Н_а+С_д)+ ΣΔа+ ε_zв

где σ_а —допуск на размер предшествующего перехода, им; Н_а — наибольшая высота повер­хностных микронеровностей, мм.

Промежуточный, припуск, мм, на механическую обработку при асим­метричном припуске.

Z_в≥σ_а+Н_а+С_д+ ΣΔа+ ε_zв/2

В тех случаях, когда поверхност­ный нарощенный слой восстанав­ливаемой детали не является дефектным при симметричном при­пуске, 2Z_в≥σ_а+2Н_а+ΣΔа+ ε_zв

при асимметричном припуске Z_в≥σ_а+Н_а+ΣΔа+ ε_zв/2

Толщина материала, наносимого на симметрично изношенные детали А_сл = ΔИ + 2Z_в, а для несимметрич­но изношенных, А_сл = ΔИ + Z_в.

Существующие методы восстанов­ления при постоянных режимах обес­печивают относительно одинаковую толщину покрытия. Так как на вос­становление поступают детали с раз­ной степенью износа, то при нанесе­нии на изношенные поверхности оди­накового слоя материала припуски на их последующую механическую обработку будут различными.

Минимальные припуски Z_min, мм, при восстановлении деталей сваркой, наплавкой и металлизацией приведе­ны ниже:

Восстановление деталей сваркой

и наплавкой:

ручная наплавка ......................... 2 — 3

наплавка над слоем флюса …….… . 1

электроконтактная наплавка .. 0,8 — 1

Металлизация ................................. 0,4

А минимальные припуски при восстановлении деталей гальвано­покрытиями и пластической деформацией приведены в табл. 12,2 и 12.3.

С увеличением припуска возраста­ет трудоемкость обработки детали резанием. Характер влияния глубины резания tна степень изменения машинного времени обработки T₀ оп­ределяется зависимостью T₀=f(t).

При ремонте деталей под ремон­тный размер минимальный при­пуск

где Rz_i-1—глубина задиров или шерохова­тость поверхности, соответствующая классу ее чистоты; T_i-1— глубина поврежденного слоя; принимается только при наличии цветов побе­жалости на поверхности детали и может быть принята равной 0,05 мм; P_i-1 — пространст­венные отклонения; для вала это биение, для втулки — разностенность; ε_i— погрешность установки.