Учебное_пособие

через образующую контакта дугообразного центрового отверстия

инеподвижного переднего центра, т.е. также выступает в неявном виде.

Если передний центр плавающий (рис. 3, б), то функцию опорной базы выполняет торец шейки вала у левого центрового отверстия, а центровые отверстия выполняют только функцию центрирования. Если необходимо ориентировать положение обрабатываемой детали в направлении вращения относительно оси центровых отверстий, например, при нарезании многозаходных резьб, формировании профиля кулачков распределительных валов

ит.д., то следует использовать одну из дополнительных ее поверхностей (например, шпоночную канавку или шлицы, отверстие, перпендикулярное оси детали или параллельное, выполненное в торце и т.п.) в качестве опорной базы, введя ее в контакт с жесткой опорой и тем самым, лишив ее шестой степени свободы.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение теоретической схемы базирования.

2.Что символизирует собой опорная точка?

3.Объясните термин «явная» и «скрытая» база.

4.Дайте характеристику комплектам баз при базировании по центровым отверстиям:

а) передний центр неподвижен (жесткий); б) передний центр плавающий.

5.Что понимают под ошибкой базирования, и как определяется ее величина при базировании по центровым отверстиям?

6.Причины возникновения ошибок базирования при обработке на металлорежущих станках?

II. Экспериментальная часть

Экспериментальная часть работы выполняется на учебной лабораторной установке (рис. 4). Конструктивно установка

60

представляет плоское сечение элементов оснастки и обрабатываемой детали вдоль оси центров токарного станка. Передний центр 1 может выполнять функцию неподвижного центра. Для этого необходимо завернуть гайку 2 до отказа. Передний центр можно легко трансформировать в подвижный. Для этого необходимо отвернуть гайку 2, что позволит центру 1 переместиться по направляющим 5 вправо до упора в планки 4 под действием усилия сжатой пружины 3. Задний центр 6, обеспечивающий центрирование правого центрового отверстия и замыкающий двусторонние связи, также может перемещаться вдоль оси центров по направляющим 7. В требуемом положении его можно зафиксировать, завернув до отказа гайку 8. Плоская модель обрабатываемой детали 9 устанавливается между центрами.

Для проведения эксперимента на установке имеется набор плоских моделей деталей. Все модели составные, кроме одной (эталонной), предназначенной для настройки и имеющей минимальный размер центровых отверстий, выполненных в основании А модели. Другие модели имеют в верхней части контуры Б и С, которые дублируют эталонный профиль основания обрабатываемых поверхностей. Контуры Б и С можно перемещать по направляющим шпонкам 10 относительно основания А и в месте, определенном настройкой резцовой пластины 12 по эталонной модели, фиксировать их относительное положение гайкой 11, образуя модель детали с измененными линейными размерами вдоль оси. У этих трансформирующихся моделей выполнены центровые отверстия большей величины по сравнению с эталонной моделью. Все элементы конструкции смонтированы на платформе 13.

61

Методика работы на установке

Для наглядности условно принимаем равной нулю суммарную величину ошибки линейных размеров вдоль оси детали на данной и предшествующей операциях от всей совокупности факторов, влияющих на точность, кроме составляющих ошибок базирования. Это исходное допущение заложено в конструкцию всех моделей, основание которых по контуру совпадает с эталонной моделью. В действительности этого быть не может и это обстоятельство теоретически обосновывается в размерном анализе технологических процессов (РАТП). В эксперименте на моделях допущение возможно, так как принятый масштаб изменения центровых отверстий, ответственных за ошибки базирования, на два порядка превышает масштаб ошибок от действия всех остальных факторов и поэтому этой величиной можно пренебречь ввиду ее условной малости. Ошибка базирования на данной операции (если обработка ведется методом автоматического получения размера) возникает от несовпадения технологической базы с измерительной и величина ее зависит от ошибки базирования на предшествующей операции. Поясним на примере. Детали на предшествующей операции из-за разной глубины центровых отверстий будут занимать разные положения в осевом направлении при установке на жесткий передний центр (рис. 5, а). Сначала моделируется обработка торца 2. Напомним, что ошибки от других факторов не учитываем. Торец 1 (измерительная база) будет смещаться на величину εбп для разных деталей. Величина этого смещения у моделей используемых в эксперименте связана только с точностью выполнения технологической базы. Так деталь с максимальным центровым отверстием займет крайнее левое положение (т. 1max) и соответственно с минимальным центровым отверстием – крайнее правое положение (т. 1min). Минимальное центровое отверстие имеет эталонная модель по которой настраивается конечное положение режущей пластины Р1 при ее перемещении с подачей Sпр. На эталонной модели эта настройка формирует торец 2/. При моделировании обработки на трансформирующейся модели резцовая пластина займет то же крайнее положение и

63

позиционированием контура «С» моделируется новый контур детали с соответствующим ей размером Апmax. Если исключить влияние точности выполнения технологической базы, передав функцию опорной базы на торец детали (применив плавающий центр), то ошибка базирования на выполнение размера А уменьшится, хотя полностью не исключается, так как принцип единства не соблюдается. Далее, на данной (текущей) операции (рис. 5, б) базирование выполняется также на жесткий передний центр, а обрабатываются торцы 1 и 3.

Рис. 5. Схема образования ошибок базирования

Положение поверхности 2 (измерительная база) по отношению к конечной точке траектории инструмента (резец Р2) определяется снова точностью выполнения баз – центрового отверстия. Возникает составляющая ошибки базирования на данной операции εб. Векторы погрешностей базирования на этих операциях направлены в противоположные стороны (т.к. модель переворачивалась) и принадлежат различным поверхностям, суммируются и увеличивают ошибку выполнения линейного размера А между торцами 1 и 2. Стенд позволяет с большой наглядностью проследить процесс образования ошибок базирования с и достаточной точностью измерить их и сравнить с теоретическими расчетами.

64

Последовательность выполнения экспериментальной части

Модель № 1 с минимальной глубиной центровых отверстий устанавливаем между центрами. Контур Б обращен к передней бабке. Предварительно центры установки находятся в крайнем правом положении. Передний центр 1 зафиксирован гайкой 2. Замыкаем двусторонние связи модели по центровым отверстиям, перемещением заднего центра 6 влево и стопорим его гайкой 8. Настраиваем инструментальную оснастку на обработку контура «С», совместив режущую кромку пластины Р1 с торцем 2/ детали, что соответствует ее конечному положению в цикле обработки при перемещении суппорта на рабочей подаче. Это крайнее левое положение суппорта обеспечивается каждый раз при повторных циклах моделируемой траектории перемещения режущих кромок инструментов настройкой винтового упора, который не показан на рис. 4. Далее последует ускоренный отвод резца Р1 в исходное положение на начало нового цикла обработки. Конечное положение режущей кромки постоянно повторяется при обработке следующих деталей. Затем последовательно устанавливаются модели № 2, № 3, у которых глубина центровых отверстий больше, чем у модели № 1, что является причиной смещения всего контура модели с торцем 1 (измерительная база) влево, в сторону шпинделя. Положение торца 2 в результате обработки определяется конечным положением режущей кромки резца Р1. Переместим верхнюю подвижную часть модели (контур С) до соприкосновения с режущей кромкой Р1. В результате появляется модель контура детали после обработки на данной операции с фиксированным положением относительно смещения торцев 1max и 1min. Величина этого смещения εбп и есть ошибка базирования при выполнении размера А на операции как следствие неточности выполнения технологической базы. Таким образом, величина ошибки базирования определяется величиной предельных положений измерительной базы в направлении измеряемого размера. Величину ошибки базирования измеряем штангенциркулем и сравниваем с расчетной

65

εб = δ2dц ctg α2 ,

где δdц = d1/ −d0 - допуск на изготовление диаметра

центрового отверстия (см. рис. 4); α - угол конуса центрового отверстия.

Выполнив трансформацию моделей № 2 и № 3 смещением контура «С», переходим к моделированию профиля деталей при обработке контура «Б» на следующей, то есть текущей операции. Настраивается конечное положение инструмента (резец Р2) по модели № 1, а на моделях № 2 и № 3 смещается подвижная часть «Б». Относительное положение торцев 2/max, 2/min и 2 обусловлено ошибкой базирования на данной операции из-за ошибок в изготовлении технологических баз, использованных на текущей и предшествовавшей операциях. На точность выполнения размера «С» не оказывает влияние схема базирования, так как имеет место компенсирующаяся погрешность. При выполнении экспериментальной части копировать контур эталонной и трансформирующейся моделей на лист миллиметровой бумаги, установленный на платформе под моделями. Рекомендуется обводить контуры исследуемых моделей разным цветом для удобства при сопоставлении результатов экспериментов. Результаты измерения и расчета представить в табличной форме. Таблицу выполнить в произвольной форме. Сравнить расчетные величины ошибок базирования с экспериментальными.

Содержание отчета

В отчете в произвольной форме представить ответы на контрольные вопросы и результаты эксперимента.

Литература

1.ГОСТ 21495 – 76. Базирование и базы в машиностроении.

2.Матвеев В.В. и др. Размерный анализ технологических процессов. М.: Машиностроение, 1982.

66

3.Терликова Т.Ф. и др. Основы конструирования приспособлений: Учебное пособие для машиностроительных вузов. – М.: Машиностроение, 1980. – 119 с., ил.

4.Кошеленко А.С. Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по курсу "Технология машиностроения".

– М.: Изд-во УДН, 1991. – 48 с., ил.

67

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

НАСТРОЙКА ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА НА ОБРАБОТКУ ПАРТИИ ДЕТАЛЕЙ С УЧЕТОМ ПОГРЕШНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ

Цель работы

Изучить влияние приспособления на погрешность обработки. Ознакомиться с методами достижения точности и методами настройки металлорежущего оборудования на выполнение технологической операции. Выполнить анализ теоретической схемы базирования при установке деталей типа «ось» на неподвижной призме. Определить размеры настройки станка по любой детали из партии с целью обработки всей партии деталей с учетом погрешности базирования. Подтвердить результатами эксперимента выполненные предварительные расчеты по настройке станка.

I. Теоретическая часть

Влияние приспособления на погрешность обработки

Технологическая система состоит из отдельных элементов и подсистем, каждая из которых влияет на погрешность обработки. Для определения требований к точности составляющих элементов и подсистем технологической системы необходимо четко представлять механизм их влияния на общую погрешность обработки и уметь количественно оценить это влияние.

Приспособление должно обеспечить требуемое положение заготовки относительно инструмента. Для партии заготовок по ряду причин это положение не является идентичным, а получает рассеяние в некоторых пределах. Величину поля рассеяния положений измерительной базы заготовки для данного выдерживаемого размера относительно инструмента называют погрешностью установки εу.

Погрешность установки εу входит составной частью в общую погрешность обработки:

68

где: δо – суммарная погрешность обработки на заданной операции;

∆у – погрешность выполняемого размера, вызываемая упругими отжатиями элементов технологической системы под влиянием нестабильности сил резания;

∆н – погрешность настройки станка; εу – погрешность установки;

∆и – погрешность, вызываемая размерным износом режущего инструмента;

∆т – погрешность, вызванная тепловыми деформациями технологической системы;

обрабатываемой поверхности, зависящая от геометрических погрешностей станка и деформаций заготовки при ее закреплении (изза неравномерных упругих отжатий технологической системы в различных сечениях заготовки).

Исходя из того, что погрешность обработки не должна превышать величину технологического допуска δт, проектируемая схема установки заготовки должна обеспечить допустимую погрешность установки εу доп:

Необходимое положение заготовки в приспособлении достигается после ее базирования и закрепления. Базирование – это придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат. Закрепление – приложение сил к заготовке для обеспечения постоянства ее положения,

69