При установке заготовок в приспособление возникают погрешности базирования, закрепления и положения заготовки по отношению к инструменту, погрешности установки приспособления на станке и др. Кроме того, при обработке появляются погрешности, связанные с настройкой станка, износом инструмента, упругими отжатиями системы под действием сил резания и пр. По- 1решности могут быть систематическими и случайными. Определить величину случайной погрешности (базирования, закрепления и др.) для каждой заготовки в обрабатываемой партии невозможно, так как происходит рассеяние размеров обрабатываемых заготовок.
Систематические погрешности могут быть постоянными или закономерно изменяющимися, поэтому их проще определить. Примером систематической постоянной погрешности может служить погрешность межосевого расстояния кондукторных втулок или непараллельность оси шпинделя направляющим станины токарного станка. Эти погрешности в отдельных случаях компенсируются настройкой. Систематическая закономерно изменяющаяся погрешность – это, например, погрешность, вызываемая износом режущею инструмента.
Погрешность установки еу – это отклонение фактического положения заготовки от требуемого при установке в приспособление. Ее определяют суммированием погрешностей базирования еб, закрепления ?3 и погрешности положения заготовки епр, вызываемой неточностью приспособления:
Погрешностью базирования называют отклонение измерительной базы заготовки от требуемого. Она всегда возникает при несовмещении измерительной и установочной баз заготовки (рис. 2.17). Здесь установочной базой является цилиндрическая поверхность, соприкасающаяся с поверхностями призмы.
Так как размеры заготовок в партии будут различными от Dmax до Dmin, то эта погрешность является случайной. Она наибольшая Ahf при измерении размеров от верха заготовки. Средняя Ah – при измерении размеров от центра заготовки. И наименьшая А 1ь – при измерении размеров от низа заготовки. Погрешность базирования еб в каждом конкретном случае определяют геометрическими расчетами.
Рис. 2.17. Схема возникновения погрешности базирования
Рассмотрим пример. Определить погрешность базирования для размера 50±0,2 мм (?fi5o), выдерживаемого при
фрезеровании паза шириной 15 мм, если установка заготовки на операции фрезерования осуществлена но цилиндрическому (08H7/g6) и срезанному (015H7/g6) пальцам и плоскости (рис. 2.18). Для указанных элементов допускаемые отклонения имеют следующие значения:
Рис. 2.18. Пример расчета погрешности базирования при установке детали на гладкий и срезанный пальцы [5]
Срезанный (ромбический) палец 015g6 не ограничивает перемещения заготовки в направлении обрабатываемого паза. Перемещение заготовки ограничивает только цилиндрический палец 08g6.
Из схемы полей допусков (рис. 2.18, б) сопряжения цилиндрического пальца 08g6 с отверстием заготовки 08Н7 находим, что наибольшая погрешность базирования для размеров 50 ± 0,2 составит вб50 = Smax = 0,015 + 0,014 = = 0,029 мм, что меньше допуска на размер 0,4 мм.
Погрешность базирования еб при установке заготовки вала на «жесткий» центр определяется из схемы (рис. 2.19, а) как катет прямоугольного тре-
угольника (рис. 2.19, б): еб =-. Погрешность базирования ?б при уста-
новке заготовки на «плавающий» центр гб = 0. Таким образом, с целью уменьшения влияния глубины заценгровки на точность линейных размеров необходимо заготовку базировать на «плавающий» центр.
Рис. 2.19. Схема возникновения погрешности базирования на центр
Во время закрепления заготовки часто происходит поворот или смещение ее от исходного положения под действием сил зажима. Смещение измерительной базы заготовки возникает в результате упругих деформаций в стыке заготовка – установочные элементы – корпус оснастки:
где р – угол между направлениями выдерживаемого размера и наибольшего перемещения; погрешности закрепления: е, – из-за непостоянства силы закрепления, г2 – из-за неоднородности шероховатости базы заготовок, е3 – из-за неоднородности волнистости базы заготовок, еи – из-за прогрессирующего износа опорной поверхности установочного элемента (систематическая погрешность).
Погрешность положения заготовки snp, вызываемая неточностью оснастки, определяется погрешностями при изготовлении и сборке ее установочных элементов еус, их износом еи и погрешностью установки приспособления на
станок ес. В серийном производстве
где t — коэффициент, определяющий процент риска получения брака при обработке (при распределении погрешностей по нормальному закону Гаусса и при t = 3. 0,27 %); Я,) и А>2 — коэффициенты, зависящие от закона распределения
погрешностей. Обычно Л., = 1/3 (распределение Гаусса), Х2 = 1,9 (кривая распределений равной вероятности).
Неточность положения установочных элементов (еус) оговаривается в чертеже осггастки, а технологические возможности изготовления оснастки ггозволягот предусматривать ее в пределах 0,005. 0,015 мм.
Составляющая ес возникает в результате перемещений и перекосов корпуса оснастки на столе, планшайбе или в шпинделе станка. В массовом производстве погрешность е с устраняют настройкой и выверкой. В серийном
ггроизводстве ггри многократной смене осггастки на станке ес становится не- компенсируемой случайной величиной и изменяется в ггределах посадок Н7/17, а для прецизионных приспособлений H7/g6. Обычно гс = 0,015. 0,05 мм.
Погрешность еи, вызываемая изггосом установочных элементов, зависит от программы выпуска изделий (т. е. числа устанавливаемых заготовок), материала и массы заготовок, состояния их базовых поверхностей и гглошади поверхности контакта установочных элементов оснастки с заготовкой.
Условие работы без брака, связанное с погрешностью установки приспособления на станке:
так как Дн+До6 = со, тогда еу =5-0), где со – точность обработки (средняя экономическая точность обработки); б -допуск на обрабатываемый размер.
Погрешность настройки Дн возникает в процессе установки режущего инструмента относительно кондукторных втулок, упоров, копиров и пр. Эта погрешность является случайной величиной. Ее определяют по уравнению
где Дизм – погрешность измерения пробных проходов. Она составляет при измерении штангенциркулем с ценой деления 0,02-0,045 мм, с ценой деления 0,05-0,09 мм; микрометром 0,006. 0,015 мм; щупом 0,012 мм; Дрег – погрешность регулирования инструмента. Она составляет: по лимбу 0,015. 0,045 мм; по индикаторному упору 0,005. 0,015 мм; по жесткому упору 0,04. 0,08 мм; по высотному или угловому установу 0,02. 0,03 мм.
Погрешность обработки Доб вызывается геометрической неточностью станка, тепловыми деформациями СПИД, неточностью изготовления инструмента, его износом и пр.
Пример 1. Предложить схему базирования заготовки корпуса подшипника для токарной обработки отверстий d и D, обеспечив выполнение размеров Б, I и технические требования, указанные на рис. 2.20. Реализовать полученную схему базирования в конструкции приспособления.
Рис. 2.20. Эскиз детали для выбора схемы базирования [5]
Примем схему установки заготовки лапками на две опорные пластины до упора в постоянную опору со сферической головкой, а головку подшипника D центрируем подпружиненной призмой. Зажим будем осуществлять по поверхности лапок (рис. 2.21).
Рис. 2.21. Схема базирования корпуса подшипника
Реальная конструкция может выглядеть следующим образом (рис. 2.22). Заготовку 11 устанавливают на две планки 12, центрируют подпружиненной призмой 9 и крепят двумя планками 10, положение которых на ползунах 8 регулируется. Сила закрепления на планки 10 передается от штока пневмопривода через тягу 1, сухарь 2, рычаг 3, качающийся на оси 4, сухарь 5, ползун 6, коромысло 7 и два ползуна 8. Ползуны 8 перемещаются по Т-образным направляющим корпуса патрона.
Пример 2. Предложить схему базирования заготовки и ее реализацию в приспособлении, обеспечивающую достижение заданной точности (рис. 2.23). Требуется фрезеровать два паза А на горизонтально-фрезерном станке так, чтобы обеспечить параллельность пазов оси детали Б.
В соответствии с этим в качестве основной базы принимаем ось центровых отверстий (четыре степени свободы), а еще двух степеней свободы деталь лишается с помощью самоустанавливающихся опор под «коромыслом» (рис. 2.24).
Рис. 2.22. Конструкция токарного приспособления для обработки основных отверстий
в корпусе подшипника [5]
Рис. 2.23. Схема детали «коромысло» с заданием на обработку
Рис. 2.24. Схема расположения баз при обработке пазов в «коромысле»
На рис. 2.25 приведена конструкция приспособления, Заготовку 5 предварительно устанавливают на призмы 4 и 8. Ориентируют лапки заготовки в горизонтальной плоскости и подводят опору 2. Крепят заготовку подвижным центром 10, при этом она отводится вверх на I. 2 мм от плоскостей призм 4 и 8. Сила закрепления на заготовку передается от гидроцилиндра 16 через шток 15, вилку 14, качающийся клин 7, плунжер 9 и рычаг 11. Одновременно клином 7 через плунжер 3 стопорится опора 2.
Рис. 2.25. Конструкция приспособления для фрезерования двух пазов в коромысле [5]
Пример 3. Заготовка (рис. 2.26, а) 3 устанавливается на палец 2 приспособления (рис. 2.26, б) для обработки паза в размеры с и и и поджимается к поверхности Е пальца 2 гайкой 5 с помощью быстросъемной шайбы 4.
Одним из требований к изготавливаемой детали является допускаемое отклонение осей паза А и базового отверстия Б в пределах 0,1 мм. В этом случае и допуск параллельности осей паза А и отверстия Б также должен быть в пределах 0,1 мм на длине детали т. Расчетными параметрами при расчете приспособления на точность выбраны:
1) для выполнения условия обеспечения заданного положения осей А и отверстия Б заготовки – допуск параллельности оси рабочей цилиндрической поверхности Б диаметром d пальца 2, на который устанавливается заготовка 2 относительно боковой поверхности Г (оси) направляющих шпонок 6 корпуса 1 приспособления;
Рис. 2.26. Схема образования пог решностей при установке приспособления на столе
2) для выполнения размера п из условия, что допуск параллельности поверхностей Д паза относительно оси отверстия Б должен быть в пределах допуска 5П на длине заготовки, – допуск параллельности оси установочного элемента (пальца) 2 к установочной плоскости В корпуса 1 приспособления.
Погрешность установки приспособления относительно Т-образных пазов стола 7 станка влияет на первое условие, т. е. на точность положения оси паза А относительно оси отверстия Б (рис. 2.26, в).
На виде приспособления сверху показано относительное положение направляющих шпонок и Т-образных пазов стола станка. Если принять, что ширина пазов стола 8 мм, а посадка между шпонками 6 и пазами стола 8±0,025 мм, то с учетом допусков на изготовление шпонки по размеру 8_о о">5 мм и Т-об- разного паза стола станка по ширине 8 мм максимальный возможный зазор между шпонками 6 и Т-образными пазами стола s = 0,05 мм. Наиболее неблагоприятная установка приспособления возникает, когда одна направляющая шпонка поджата к одной стороне паза стола, а вторая – к другой. В этом случае приспособление повернется на угол ос, а отклонение от параллельности осей установочного пальца относительно Т-образных пазов стола станка, а значит, и относительно траектории оси движения инструмента (фрезы) при обработке паза увеличится на значение неточности установки приспособления на станке.
Погрешность установки приспособления еу в рассматриваемом случае в
соответствии со схемой, изображенной на рис. 2.26, можно определить следующим образом. При проведении через точку О линии, параллельной O’O’, возникает треугольник КО02, катет которого равен максимальному возможному зазору S = 5р + 5Ш = 0,05 мм. Это и будет допуском параллельности осей
направляющих шпонок и Т-образного паза стола станка на длине, равной расстоянию между шпонками /. Для подстановки погрешности установки в формулу нужно привести полученное значение допуска параллельности шпонок относительно оси Т-образного паза к длине детали. В целом погрешность установки еу приспособления на станке для данного случая можно выразить
где т – длина детали, мм; 5 – наибольший зазор между направляющими шпонками приспособления и Т-образным пазом стола станка, мм; / – расстояние между шпонками, мм.
Если т = 50 мм, а / = 80 мм, то погрешность установки приспособления на станке на длине детали еу = 50 0,05/80 = 0,031 мм, т. е. в пределах допуска.
По ГОСТ 21495 – 76 погрешность базирования – это отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого.
Погрешность базирования возникает при несовмещении технологической и конструкторской баз в процессе обработки заготовки и определяется для конкретного выполняемого размера при данной схеме установки. Погрешность базирования равна допуску размера между технологической и измерительной базой.
Рассмотрим несколько примеров определения погрешности базирования.
Определение погрешности базирования при установке заготовки на плоскость
Погрешность размера В (рис. 4.7) равна погрешности статической настройки станка при установке призматической заготовки на плоскость, а погрешность базирования равна нулю:
В этом случае говорят не о погрешности базирования, а о погрешности настройки станка. Это расстояние между базой станка (столом) и режущими кромками инструмента, достигнутое при настройке технологической системы. Оно имеет определенное численное значение без допуска.
Рис. 4.7. Погрешности базирования призматической заготовки
Погрешность размера А ( ) – погрешность, вызванная несовмещением технологической и измерительной базы. Технологическая база (см. рис. 4.7) обозначена точками 1 – 3. Измерительная база размера А – верхняя полка детали. Погрешность размера А равна допуску на размер Н (размер между измерительной и технологической базой):
Существует два пути снижения погрешности базирования:
1) первый – ужесточение допуска на размер Н;
2) второй – пересчет размерной цепи для определения технологического размера В, при этом наиболее вероятно придется ужесточить допуск на размер Н, так как допуск на размер Н будет рассчитываться как разница допуска на размер А и Н.
Определение погрешности базирования при установке заготовки по цилиндрическому отверстию на разжимную оправку (без зазора)
Погрешность базирования размеров А1 и А2 (рис. 4.8) равна половине допуска на диаметр ( ).
Рис. 4.8. Погрешность базирования заготовки на разжимную оправку (при отсутствии эксцентриситета)
Определение погрешности базирования при установке заготовки по цилиндрическому отверстию на жесткую неразжимную оправку с зазором
Задача решается методом максимума-минимума. Погрешность размера А1 (рис. 4.9) складывается из двух элементов:
1) погрешности несовмещения технологической и измерительной базы;
2) погрешности за счет смещения осей сопрягаемых деталей при наличии посадочного зазора.
При этом номиналы диаметра отверстия заготовки (d2) и диаметра оправки (d1) одинаковы:
Под погрешностью в данном случае более правильно будет понимать величину поля рассеивания, получаемого при обработке координирующего размера, возникающего по причине смещения измерительной базы, когда она не является одновременно опорной установочной базой:
Размер A1 принимает максимальное значение при , , и наоборот размер A1 принимает минимальное значение при , , .
Погрешность базирования размера А1 равна определяется по формуле:
Погрешность базирования размера А1 равна погрешности размера А2, так как и технологические и измерительные базы равны.
Погрешности базирования размеров А1 и А1 соответственно равны:
Определение погрешности базирования заготовки при установки заготовки на плоскость и на цилиндрическую и ромбическую жесткую неразжимную оправку с зазором.
Задача (рис. 4.10) решается аналогично решению задачи примера 3.
Погрешность базирования размера А5 равна:
Размер A5 принимает максимальное значение при , , и, наоборот, принимает минимальное значение при , , .
Погрешность базирования размера А5 равна:
Погрешность базирования размера А2 рассчитывается аналогично погрешности размера А5:
Погрешности размеров А2 и А2 соответственно равны:
Погрешность базирования влияет на точность выполняемых размеров, точность относительных поворотов поверхностей, но не влияет на точность формы обрабатываемых поверхностей.
Рис. 4.10. Погрешность базирования при установке заготовки на плоскость и на цилиндрическую и ромбическую жесткую неразжимную оправку с зазором
Существуют следующие пути уменьшения погрешности базирования:
· соблюдение принципа совмещения и единства баз – совмещение технологических баз с конструкторскими (возможно с расчетом размерных цепей и определение технологических размеров);
· выбор рациональной формы и расположения установочных элементов;
· уменьшение или устранение зазоров при установке заготовок на охватываемые установочные элементы.
Все это дает возможность унифицировать схемы установки по операциям технологического процесса, что важно для автоматизированного производства, и позволяет уменьшить погрешности базирования заготовок.
Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00
Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на требуемый размер обрабатываемой детали режущего инструмента.
Погрешность базирования возникает тогда, когда измерительная база не совпадает с установочной.
Рисунок 2 – схема базирования детали в приспособлении
Погрешность базирования для ширины паза Н равна нулю, поскольку заданный размер обеспечивается конструкцией режущего инструмента.
Погрешность базирования для глубины паза принимают:
где ТL – допуск на длину L, мм, вычисляют по формуле:
где es – верхнее отклонение
ei – нижнее отклонение
Необходимо, чтобы выполнялось условие
t – глубина резания
Sz – подача на зуб
В – глубина паза
Z – число зубьев
D – диаметр фрезы
n – частота вращения
q, w, x, y, u – коэффициенты, влияющие на диаметр, частоту вращения, глубину резания и подачу на зуб, глубину паза
f1=f2 – коэффициенты трения в местах контакта детали и приспособления;
Усилие, создаваемое рычагом посредством пневмоцилиндра Q, Н, вычисляют по формуле:
где W – усилие зажима
l1 – высота рычага
l2 – расстояние между центрами пневмоцилиндра и рычага
Рисунок 4 – схема, определяющая тянущее усилие
Диаметр цилиндра Dц,мм, вычисляют по формуле:
где Q – тянущая сила
р – давление сжатого воздуха
з – коэффициент полезного действия
Выбираем из стандартного ряда Dц=100 мм.