Три основных положения второй задачи

Погрешности базирования. Отклонение фактического положе­ния заготовки от требуемого, возникающее при несовмещении измерительной базы с технологической (установочной), называ­ют погрешностью базирования. Погрешность е_б представ­ляет собой расстояние между предельными положениями проек­ций измерительной базы на направление выполняемого размера. Эта погрешность всегда определяется для конкретного выполняе­мого размера при данной схеме установки. Поэтому величине е_б в расчетах присваивают индекс соответствующего размера. Значения погрешности базирования для любого выполняемого размера определяют с помощью элементарных геометрических вычисле­ний. Следует запомнить, что при совпадении установочной базы с измерительной погрешность базирования всегда отсутствует (eg = 0).

Пример 1. Схема фрезерования паза в призматической заго­товке приведена на рис..1 а. Положение фрезы при настройке станка определено относительно плоскостей А и В, являющихся технологическими базами заготовки. Контроль (измерение) раз­меров а и b выполняют от тех же поверхностей, выступающих те­перь в качестве измерительных баз. Как отмечено выше, при со­впадении установочных и измерительных баз погрешности бази­рования для размеров а и b отсутствуют, т.е. е_ба= 0 и е_бй=0.

Поверхность С, служащая измерительной базой при выполне­нии размера с, не совпадает с установочной базой А. В этом случае погрешность базирования (см. рис. 18.1, а)

т.е. погрешность базирования заготовки для выполнения размера с равна допуску размера И — высоты заготовки. Аналогично рас­считывают значение е_б и для других размеров:

т. е. погрешность базирования для размера d равна допуску Т, дли­ны заготовки.

Пример 2. Схема фрезерования шпоночного паза на валу, установленном в призму, дана на рис. 18.1, б. При выдерживании размеров h_u h₂ и установочными базами служат образующие К₁(К₂), измерительными соответственно А_Х(А₂), О_Х(О₂) и В_Х(В₂). Проектируя предельные положения этих баз на направление выполняемых размеров, определим погрешности базирования для каждого из выполняемых размеров.

Рис. 18.1. Схемы для расчета погрешностей базирования призматиче­ской

(а) и цилиндрической (б) заготовок

Так, погрешность базирования для размера h_x (см. рис. 6.29, б) определим как

где T_D = D_max - D_min — допуск диаметра заготовки; D _max, D_min — максимальный и минимальный диаметры.

Аналогичным образом рассчитывают погрешности базирования для других размеров:

и

В рассмотренных примерах погрешности базирования выраже­ны в виде разности предельных размеров (или допуска) заготовки. При этом значения погрешностей — наибольшие из возможных. При обработке партии заготовок погрешность базирования для каждой отдельной заготовки является случайной, зависящей от действительного размера заготовки и редко достигает своего мак­симума. Формулы для расчета погрешностей базирования при раз­личной форме базирующих поверхностей заготовок и установоч­ных элементов приспособлений, т. е. для различных схем базиро­вания, приведены в технической литературе.

Погрешности закрепления. Перед обработкой заготовку устанав­ливают в приспособление и плотно прижимают ее базовыми по­верхностями к установочным элементам (опорам) приспособле­ния. Сила Qj закрепления должна быть достаточной, чтобы ис­ключить в процессе обработки сдвиг, колебания или вибрации заготовки. Одновременно под действием силы Q₃ возникают упру­гие деформации заготовки, опор и других деталей приспособле­ния, а также контактные деформации стыков поверхностей, че­рез которые передаются силы зажима. Названные деформации приводят к смещению установочных и измерительных баз относительно выставленного на размер инструмента. Настроечные раз­меры изменяются.

Многочисленные исследования показали, что наибольшее сме­щение заготовки вызывают контактные деформации стыка заго­товка — опоры. Остальные деформации невелики, и в практике расчетов ими чаще всего пренебрегают.

Погрешность е₃ закрепления заготовки представляет собой раз­ность проекций наибольшего и наименьшего смещения у измери­тельной базы на направление выполняемого размера при прило­жении к заготовке силы закрепления (рис. 18.2):

,

где — угол между направлением выполняемого размера и направлением смещения измерительной базы.

Смещение у измерительной базы (величина контактных дефор­маций стыка заготовка — опоры) в общем виде выражается нели­нейным законом

,

где С — коэффициент, характеризующий вид контакта (конст­рукцию стыка), материал заготовки, шероховатость и структуру ее поверхностного слоя; т — эмпирический показатель степени: 0,3 < т< 1.

Для партии заготовок при данной схеме установки коэффи­циент С изменяется от C_min до С_mах, а сила Q₃ закрепления в при­способлениях с ручными зажимными устройствами — от (?_3min до Q₃max- С учетом возможных изменений Си Q₃

Рис. 18.2. Схема для расчета погрешности закрепления заготовки:

А, В — измерительные базы

Величина е₃ представляет собой расстояние между предельны­ми положениями измерительной базы. Очевидно, что погрешность закрепления для размеров а и с (см. рис. 18.2) не равна нулю (а=0), при этом a_mjn = а + y_min, a_mm = а + у_тт. Погрешность закрепления для размера b равна нулю, так как боковая (измерительная) база В перемещается при зажиме заготовки в собственной плоскости (а = 90°).

Значения С и т для разных условий закрепления заготовок приводятся в литературе по технологии машиностроения. Для партии заготовок с тщательно обработанной базовой поверхно­стью, закрепляемых пневматическими, гидравлическими или дру­гими механизированными приводами, можно принять С= const и Q₃ = const. В этом случае согласно основному уравнению должно быть £₃ = 0. Физически это означает, что смещение у измеритель­ной базы вследствие деформаций стыка для всей партии загото­вок одинаково. Соответствующей корректировкой настроечного размера удается компенсировать упругие перемещения заготов­ки, возникающие при закреплении, и выполнять размер в преде­лах допуска. В других случаях погрешность закрепления следует счи­тать случайной величиной, изменяющейся в пределах От нуля до расчетного значения.

Погрешности установки заготовки, вызываемые неточностью приспособления. Эта погрешность е_пр определяется погрешностя­ми при изготовлении и сборке е_изг установочных элементов при­способления, а также их износом е_изн и ошибками установки при­способления на станке е_уст.

Погрешность е_изг характеризует неточность положения устано­вочных элементов приспособления. При использовании одного приспособления — это систематическая постоянная погрешность, которую частично или полностью устраняют настройкой станка. При использовании нескольких одинаковых приспособлений, например на автоматических линиях, компенсировать погрешность fизг не удается. Она полностью входит в состав е_пр в качестве слу­чайной погрешности.

Погрешность изготовления приспособлений обычной точно­сти составляет 10... 15 мкм, высокоточных приспособлений — 5... 10 мкм.

Составляющая е_изн характеризует износ установочных элемен­тов (опор) приспособления. Величина износа опор зависит от про­граммы выпуска изделий (времени работы приспособления), их конструкции и размеров, материала и массы заготовки, состоя­ния ее базовой поверхности, а также от условий установки (тра­ектории движения) заготовки в приспособлении и снятия ее. Кон­структоры технологической оснастки износ опор ограничивают расчетной допустимой величиной. При эксплуатации износ конт­ролируют в период планово-предупредительных ремонтов. Если износ достигает предельно допустимой величины, производят сме­ну опор.

Составляющая е_уст выражает погрешность установки приспо­собления, обусловленную смещением его корпуса относительно расчетного (предусмотренного чертежом) положения на станке. В массовом производстве при неизменяемом положении приспо­собления на станке погрешность е_уст доводят выверкой до опреде­ленного минимума. Эта погрешность может быть компенсирована настройкой станка. В серийном производстве приспособления пе­риодически сменяют на станках; величина е_уст становится при этом некомпенсируемой случайной. Смещения приспособлений на стан­ке уменьшают применением направляющих элементов (шпонок для пазов стола, центрирующих поясков, фиксаторов), а также равномерной затяжкой крепежных деталей. Значение е_уст не долж­но превышать 10...20 мкм.

Величины е_изг, е_Изн> ^еуст — ^это расстояния между предельными проекциями измерительной базы обрабатываемых заготовок на направление выполняемого размера. В проектных технологических расчетах их рассматривают как поля рассеяния случайных вели­чин, распределение которых в первом приближении следует нормальному закону. При этом условии

Погрешность установки заготовки как суммарное поле рассея­ния выполняемого размера

Анализ составляющих погрешности установки заготовки по­зволяет обосновать конструкцию приспособления и сформулиро­вать технические условия на его изготовление, что весьма важно для точной обработки.

В зависимости от конкретной схемы обработки общее выраже­ние для расчета погрешности установки заготовки е может изме­няться. Для размеров, определяющих взаимное положение поверх­ностей, обработанных при одном закреплении заготовки, погреш­ность установки как составляющая общей погрешности равна нулю. Этот случай наблюдается при обработке заготовок из прутка на токарно-револьверных станках, автоматах, при обработке на аг­регатных и других станках. Во всех случаях погрешность установки в приспособление (или на станок) может быть рассчитана исходя из геометрических связей и анализа схемы установки и закрепле­ния заготовки.

Погрешность установки заготовки необходимо учитывать при проектировании сборочной и контрольно-измерительной оснаст­ки. При этом методика определения погрешностей та же.