Большое внимание должно быть обращено на выбор заготовок и формирова­ние требований к ним. Даже для типовой технологии необходимо учитывать, что про­странственные отклонения валов после чернового прохода составляют 0,06 от от­клонений заготовки, а после чистового прохода - 0,04 отклонения, возникшего после чернового прохода.

Эти данные, естественно, могут меняться в зависимости от жесткости техноло­гиче­ских систем, но при обеспечении качества валов должны быть учтены. Нельзя про­странственные погрешности исправлять исключительно на финиш­ных операциях. Более того, при многопроходном шлифовании валов с постоян­ной подачей исходная погрешность, оставшаяся после обработки лезвийным инструментом, постоянно уве­личивается, так как постоянно увеличивается раз­ность между заданной и фактиче­ской глубинами резания. Для постоянного уменьшения погрешностей следует при каждом последующем проходе умень­шать подачу и глубину.

При бесцентровом шлифовании наиболее часто приходится исправлять от­клонение формы в виде наследственных трех - и пятигранников, что обеспечи­вается рацио­нальной наладкой станков. Поэтому для обеспечения высоких тре­бований по откло­нениям формы нельзя при одной и той же наладке станка шлифовать заготовки, на­пример, с овальной исходной погрешностью и заготов­ки с исходными пятигранни­ками в поперечном сечении (отклонение формы ус­танавливаются с помощью круг­ломеров). Анализ наладок станков очень удобно проводить с помощью рядов Фурье.

Обработку валов, как правило, проводят в центрах. Возникающая наследст­вен­ная погрешность является весьма устойчивой. Мерами борьбы с такой по­грешностью яв­ляются использование отверстий с криволинейными образую­щими, обеспечение не­обходимого соотношения углов центровых отверстий и центров, повышение точно­сти формы центровых отверстий. Хорошие резуль­таты достигнуты при шлифовании центровых отверстий, а также при правке гранеными твердосплавными центрами с числом граней 3 или 5.

Если уменьшать отклонение формы в еще большей степени, то наступает своеоб­разный предел, и технологическая система, являясь консервативной, та­кое уменьше­ние уже не обеспечивает. Для дальнейшего повышения качества валов по этому па­раметру следует применять специальные методы. Так. Можно по определенному за­кону изменять круговую подачу шлифования валов. Дру­гим методом является созда­ние специальных колеблющихся систем, установ­ленных на столе шлифовальных станков, для того чтобы * размыть * наследст­венные погрешности.

Проблема уменьшения отклонений формы оказывается очень сложной, и ошибочно думать, что такие технологические методы, как суперфиниширова­ние, могут всегда уменьшить погрешности. Решить задачу уменьшения погреш­ностей помогает гармо­нический анализ.

Промышленность накопила богатый опыт по обеспечению заданной шерохо­вато­сти как параметра качества. Однако пока не представляется возможным предложить строгие математические зависимости шероховатости от многих производственных факторов и приходится использовать эмпирические фор­мулы. Если известны гео­метрические размеры детали, ее материал, тип токар­но­го станка, тип инструмента и глубина резания, то можно назначать оптималь­ные режимы обработки для обеспече­ния заданной шероховатости. Успешно решаются аналогичные задачи по выбору оптимальных методов обработки за­готовок по заданным параметрам их поверхно­сти. Использование ЭВМ суще­ственно упрощает эту работу.

Типовые технологические процессы изготовления колец, втулок, и гильз схожи между собой. Основными технологическими трудностями изготовления этих деталей является обеспечение требований по малым отклонениям формы наружных и внут­ренних поверхностей, малым отклонениям от цилиндричности, биению поверхно­стей. Преодоление этих трудностей на фоне типовой техноло­гии представляет собой основу повышения качества деталей.

Конструктивные элементы деталей в виде отверстий, пазов порождают откло­нения формы на ответственных поверхностях. Такие отклонения следует пре­одолевать на основе расчета возникающих упругих перемещений под действием сил резания. По­следние выбирают исходя из соображения того, что перемеще­ния должны быть меньше допуска на отклонение формы.

В деталях указанного типа, изготовленных по неизмененным технологиче­ским маршрутам, одного и того же химического состава, но из заготовок, полу­ченных раз­ными методами, получается в итоге различный уровень остаточных напряжений. Термическая обработка меняет уровень напряжений, даже изменя­ется их знак, но общий вывод остается неизменным и должен приниматься в расчет при технологиче­ском обеспечении качества.

Эффект технологического наследования особенно следует учитывать при из­готов­лении типа колец. Заготовки колец, изготовленные на горизонтально-ко­вочных ма­шинах, неизменно получают отклонение формы наружной поверхно­сти в виде овала. Указанная погрешность оказывается исключительно устойчи­вой, на всех операциях технологического процесса она уменьшается. Ставя за­дачу повышения качества, нельзя игнорировать форму заготовки. Для качест­венных колец необходимо ограни­чить отклонение формы заготовок. Вторым условием повышения качества следует считать использование зажимных уст­ройств с закреплением заготовок по торцам. Этими мероприятиями вполне можно предотвратить передачу вредных наследствен­ных свойств.

Проблема обеспечения качества деталей типа колец, втулок и гильз непосред­ст­венно связана с особенностями закрепления их при обработке резанием. Даже при закреплении заготовок распределенными нагрузками передача погрешно­стей с на­ружной поверхности на внутреннюю оказывается ощутимой. Поэтому крайне важно обеспечить малые отклонения формы установочных поверхно­стей.

Указанные детали часто работают в условиях изнашивания, и в связи с этим в по­верхностных слоях предпочтительнее напряжение сжатия. Однако вследст­вие раз­нообразия методов обработки, различных сочетаний силовых и тепловых факторов воздействия инструмента на обрабатываемую поверхность возникают остаточные тангенциальные напряжения, различные по величине и по знаку, что следует учиты­вать при технологическом формировании такого показателя качества, как износо­стойкость.

Вопрос о напряжениях непосредственно связан с отклонениями формы по­верхно­стей колец, втулок, гильз. Реальные поверхности всегда имеют волни­стость (гран­ность). После токарной обработки заготовок диаметром 50-80 мм под такой поверх­ностью возникает слой со структурой, отличной от структуры основного материала. Глубина этого слоя составляет 25-50 мкм. После термиче­ской обработки на операции шлифования можно достичь очень малых отклоне­ний формы. Однако установлено, что на глубине 10-12 мкм от поверхности прошлифованного образца располагается пояс аустенитных зерен. Толщина этого пояса оказывается различной и периодиче­ски повторяющейся. С течением времени нестабильный по структуре слой аустенита превращается в мартенсит. При этом, естественно, изменяется (увеличивается) объем материала. В тех мес­тах, где слой аустенита был шире, происходит большее измене­ние объема (уве­личение), и наоборот. Поэтому деталь, имевшая после шлифования весьма ма­лые отклонения формы, получает наследственную волнистость. Для уменьше­ния отклонений формы необходимо рассматриваемую поверхность обрабо­тать дополнительно с помощью методов, создающих сжимающие напряжения, так как они замедляют процесс превращения аустенита в мартенсит. Одним из та­ких ме­тодов является алмазное выглаживание. В результате такой обработки отклонение формы за один и тот же промежуток времени оказывается почти в 3 раза меньше, чем после шлифования эль бором.