Установка заготовок в приспособлениях

В процессе обработки заготовки должны занимать вполне определенное (однозначное) положение относительно станка и режущего инструмента, что обеспечивается установкой заготовок в приспособлениях. Под установкой заготовки понимается процесс ее базирования и закрепления - приложенных к заготовке сил и пар сил, обеспечивающих в процессе обработки постоянство положения заготовки, достигнутого при базировании.

Базированием называют придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Технологическими базами называют поверхности, используемые для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления. При установке детали в приспособлении за технологические базы принимают реальные поверхности, непосредственно контактирующие с установочными элементами приспособления.

Положение детали в приспособлении определяют ее базирующие поверхности. Детали, устанавливаемые в станочные приспособления, имеют различные базирующие поверхности по форме и виду.

Черновыми базами называют необработанные поверхности детали, используемые для ее установки в приспособлении при обработке на первой операции, когда обработанных поверхностей нет.

Чистовыми (окончательными) базами называют обработанные поверхности детали, служащие для установки в приспособлении при обработке на всех последующих операциях механической обработки.

Конструкторскими базами называют базы (поверхности), используемые для определения положения детали в изделии или узле. Эти базы необходимо в первую очередь использовать для установки обрабатываемой детали в приспособлении, так как при этом получаются меньшие погрешности обработки. Конструкторские базы деталей по назначению бывают основные и вспомогательные.

Установочные базы обрабатываемой детали разделяются на опорные и поверхностные. Опорными установочными базами называют совокупность поверхностей обрабатываемой детали. Измерительными базами называют поверхности деталей, от которых производят отсчет размеров при ее обработке. Число, форму и расположение опорных установочных базовых поверхностей следует выбирать так, чтобы обеспечить определенное и неизменное положение обрабатываемой детали в приспособлении относительно режущего инструмента при обработке.

Из механики известно, что твердое тело имеет шесть степеней свободы (рис.2): три связаны с перемещением тела вдоль трех взаимно перпендикулярных осей координат Оx, Oy, Oz и три - с возможным его поворотом относительно этих осей. При установке детали в приспособлении каждая из степеней свободы связывается путем прижима детали к соответствующей неподвижной точке (опоре) приспособления. Каждая опора связывает одну степень свободы детали, следовательно, для лишения детали всех степеней свободы необходимо, чтобы в приспособлении было шесть неподвижных опорных точек (правило шести точек).

Рис. 2 – Схема базирования обрабатываемой детали в приспособлении

по шести опорным точкам

Эти точки находятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: точки 1,2, и 3, расположенные в плоскости XOY, лишают деталь трех степеней свободы - возможности перемещаться вдоль оси OZ и вращаться вокруг осей OX , OY; точки 4 и 5, расположенные в плоскости ZOY, лишают деталь двух степеней свободы – возможности перемещаться вдоль оси OX и вращаться вокруг оси OZ; точка 6, расположенная на плоскости XOZ, лишает деталь шестой степени свободы - возможности перемещаться вдоль оси OY. Силы зажима W, W1, W2, действующие в направлениях, перпендикулярных трем плоскостям, прижимают деталь к шести неподвижным опорам. Число неподвижных опор в приспособлении не должно быть больше шести, так как в противном случае создается неустойчивое положение обрабатываемой детали в приспособлении.

Погрешности базирования и закрепления обрабатываемых деталей в приспособлении . Суммарная погрешность при выполнении любой операции механической обработки состоит из погрешностей установки детали, настройки станка и погрешности обработки, возникающей в процессе изготовления детали.

Погрешность установки Ey - одна из составляющих суммарной погрешности выполняемого размера детали - возникает при установке обрабатываемой детали в приспособлении и складывается из погрешности базирования Eб, погрешности закрепления Уз и погрешности положения детали Упр, зависящей от неточности приспособления и определяемой ошибками изготовления и сборки его установочных элементов и их износа при работе.

Погрешность настройки станка D н возникает при установке режущего инструмента на размер, а также вследствие неточности копиров и упоров для автоматического получения заданных размеров детали.

Погрешность обработки D обр., возникающая в процессе обработки детали на станке, объясняется:

1) геометрической неточностью станка;

2) деформацией технологической системы станок - приспособление -инструмент - обрабатываемая деталь (СПИД) под действием сил резания;

3) неточность изготовления и износом режущего инструмента и приспособления;

4) температурными деформациями технологической системы. Для получения годных деталей суммарная погрешность при обработке детали на станке должна быть меньше допуска б на заданный размер детали. Это условие выражается неравенством

.

Погрешность базирования Еб называют разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на заданный размер детали режущего инструмента. Погрешность базирования возникает, когда опорная установочная база обрабатываемой детали не совмещена с измерительной. Величина Еб относится к заданному размеру, получаемому при соответствующей схеме установки детали в приспособлении.

Рис. 3 – Примеры установки обрабатываемых деталей в приспособлениях с погрешностями базирования.

На рис. 3, а дана схема установки, при которой боковая установочная база 1 обрабатываемой детали одновременно является и измерительной базой для поверхности 3. Поэтому погрешность базирования для размера А равна нулю: Еба=0. Нижняя опорная база 5 является установочной, а измерительной базой для обрабатываемой поверхности 4 служит поверхность 2. На настроенном станке ось фрезы занимает определенное положение, а измерительная база 2 для партии обрабатываемых деталей будет изменять свое положение от Сmax до Cmin, т.е. в пределах допуска б на размер С. Поэтому погрешность базирования для размера В равна допуску на размер С между установочной 5 и измерительной 2 базами.

Круглую деталь устанавливают отверстием на жесткую оправку для обработки лыски фрезой на фрезерном станке (рис. 3, б). При такой установке между отверстием детали и жесткой оправкой приспособления образуется зазор и возникает погрешность базирования. Измерительной базой для обрабатываемой поверхности 1 является ось оправки. Вследствие зазора S между деталью и оправкой оси детали и оправки не совпадают и измерительная база - ось детали может перемещаться вверх и вниз: при смещении детали только в одну сторону получается максимальный зазор Smax, следовательно, погрешность базирования Eбh = Smax.

Погрешность закрепления Ез называют разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения измерительной базы в направлении получаемого размера вследствие приложения к обрабатываемой детали силы зажима W. Основная причина, влияющая на погрешность закрепления детали, - деформация базовых поверхностей детали и стыков цепи, по которой передаются силы зажима (механизированный привод, промежуточные звенья, корпус, установочные и зажимные детали приспособления, обрабатываемая деталь).

Большое влияние на погрешность закрепления оказывает форма и габаритные размеры обрабатываемой детали, точность и чистота базовых поверхностей, конструкция приспособления и постоянство сил зажима детали. Следовательно, погрешности закрепления необходимо определять для конкретных схем установки детали в приспособлении опытным путем. При обработке деталей в достаточно жестких приспособлениях погрешность закрепления оказывает незначительное влияние на точность обработки и ее можно в расчетах не учитывать.

Погрешность положенияЕ_прдетали относительно режущего инструмента возникает в результате неточного изготовления приспособления, его сборки и износа установочных элементов в процессе эксплуатации. Неточности при изготовлении приспособления возникают от погрешностей изготовления его деталей, сборки и регулировки. Точность изготовления приспособления задается в рабочем чертеже и в технических условиях.

На погрешность наложения детали в приспособлении наибольшее влияние оказывает износ его постоянных установочных опор. Различные детали приспособления контролируют в установленные сроки. При износе они проходят соответствующий вид ремонта.

Обозначим погрешности изготовления приспособления и износ его опор через . Так как , , представляют собой поля рассеивания случайных величин, подчиняющихся закону нормального распределения, то погрешность установки  как суммарное поле рассеивания выполняемого размера детали определим по формуле

.

  При выборе способа установки детали необходимо сравнить полученную для данной установки погрешность  с допустимой погрешностью . Для принятой схемы установки нужно выполнять условие .