Определенность и неопределенность базирования. Смена баз
В результате базирования определяется (с требуемой точностью!) положение сборочной единицы, детали или заготовки в выбранной системе координат. Это положение необходимо сохранить неизменным на время работы детали (сборочной единицы) в машине, на время обработки заготовки на станке или на время измерения того или иного изделия.
Достигнутое при базировании правильное положение сборочной единицы, детали или заготовки может измениться, если возникнут силы и моменты сил, нарушающие контакт поверхностей заготовки или изделия с опорными точками, определяющими его (ее) положение в выбранной системе координат.
Для сохранения обеспеченного в результате базирования положения сборочной единицы, детали или заготовки необходимо гарантировать непрерывность контакта сопряженных основных и вспомогательных баз двух деталей в изделии или непрерывность контакта технологических баз заготовки с опорными элементами приспособления, т.е. обеспечить определенность базирования.
Под определенность базирования детали (заготовки) понимается неизменность ее положения относительно поверхностей сопряженных с ней деталей (опорных элементов приспособления).
Определенность базирования обеспечивается приложением к детали или заготовке сил, создающих так называемое силовое замыкание. При этом силы и моменты сил, создающие силовое замыкание и обеспечивающие непрерывность контакта сопрягаемых поверхностей, должны превышать величины сил и моментов сил, стремящихся нарушить контакт между деталями или заготовкой и опорными элементами приспособления. Без соблюдения этого условия невозможно выполнение деталью служебного назначения или достижение требуемой точности в процессе обработки заготовки.
При обработке заготовки силовое замыкание должно быть создано раньше, чем начнут действовать силы резания.
Рассчитывая величины сил, создающих силовое замыкание, следует убедиться, что приложенные к заготовке силы зажима не приведут к существенному снижению точности обработки из-за появления дополнительных погрешностей, связанных с контактными деформациями в стыках между шероховатыми поверхностями заготовки и опорных элементов приспособления, а также с собственными деформациями заготовки.
Уменьшение контактных деформаций в стыках достигается уменьшением высотных и шаговых параметров шероховатости и повышением точности геометрической формы контактирующих поверхностей.
Для уменьшения собственных деформаций заготовки, прежде всего, необходимо точки приложения сил зажима располагать над опорными элементами приспособления. Собственные деформации заготовок при этом будут минимальными. Если же точки приложения сил, создающих силовое замыкание, располагаются вне опорных элементов приспособления (или между ними), собственные деформации заготовки могут быть весьма существенными вследствие возникновения изгибных деформаций.
При установке нежестких заготовок в приспособление или на стол станка, с целью уменьшения деформации заготовки от действия сил собственного веса или сил зажима, искусственно увеличивают жесткость заготовки за счет создания дополнительных опор (сверх теоретически необходимых опорных точек).
Последние материализуются в виде подвижных (регулируемых) опор, которые при установке заготовки автоматически или вручную подводятся до соприкосновения с поверхностями заготовки (базирующейся на неподвижных опорах). Затем положение подвижных опор фиксируется и на время обработки они превращаются в неподвижные.
Так, например, при установке нежесткой заготовки типа тонкой плиты или пластины на стандартные постоянные опоры (три штыря точки 1, 2, 3 на рисунке 69) для фрезерования верхней плоскости дополнительные опорные точки создают с помощью регулируемых опор (I, II, III на рисунке 69).
Следует отметить, что, с целью уменьшения деформаций таких нежестких заготовок, при их закреплении и в процессе обработки иногда устанавливают их на плоскость без конструктивного оформления опорных точек: например, заготовка, изображенная на рисунке 69, может быть установлена непосредственно на стол фрезерного станка.
Однако, такая установка допустима лишь в том случае, когда плоскость заготовки, выполняющая функцию установочной ТБ, имеет высокую точность по плоскостности.
Дополнительные опорные точки, реализуемые с помощью регулируемых опор, используют и в тех случаях, когда необходимо уменьшить податливость недостаточно жестких конструктивных элементов заготовки в процессе обработки.
Например, при сверлении отверстия достаточно большого диаметра (рисунок 70) возможно существенное деформирование консольной части заготовки под действием силы резания. Поэтому, в данном случае необходима дополнительная опорная точка. Эта точка не изменяет выбранную схему базирования, так как используется в приспособлении соответствующей регулируемой опорой.
В процессе присоединения одной детали к другой, а также при установке заготовок в приспособление или на стол металлорежущего станка, приходится сталкиваться с явлением неопределенности базирования.
Рисунок 69 – Использование регулируемых опор I – III для уменьшения собственных деформаций нежесткой заготовки от действия сил ее веса, зажима и резания |
Рисунок 70 – Использование регулируемой опоры I для повышения жесткости заготовки в процессе обработки
|
Под неопределенностью базирования детали или заготовки понимается изменение требуемого положения детали (заготовки) относительно поверхностей сопряженных с ней деталей, определяющих ее положение. |
Неопределенность базирования характеризуется нарушением контакта между базовыми поверхностями. Неопределенность базирования в процессе установки заготовок в приспособление сопровождается сменой баз, что порождает дополнительные погрешности по выдерживаемым на технологической операции линейным и угловым размерам.
Под сменой баз следует понимать замену одних поверхностей изделия или заготовки, используемых в качестве баз, другими.
Различают организованную и неорганизованную смену баз.
Организационная смена баз – процесс управляемый. В разрабатываемом технологическом процессе механической обработки заготовок организованную смену планируют заранее, если:
а) невозможно обработать все поверхности заготовки с одного установа;
б) для достижения требуемой точности детали (или других показателей качества) возникает необходимость обработки заготовки последовательно на нескольких технологических системах.
Неорганизованная смена баз происходит стихийно, неуправляемо. Причинами, вызывающими неорганизованную смену баз при установке заготовки в приспособление, являются:
неправильный выбор ТБ;
нерациональная конструкция приспособления;
недостаточно высокая точность формы базовых поверхностей заготовки;
погрешности взаимного расположения заготовок;
неправильный выбор точек, направления или последовательности приложения сил зажима;
вибрации, появляющиеся в процессе обработки заготовки.
Смена ТБ приводит к увеличению погрешностей по выдерживаемым на операции линейным и угловым размерам. Это заставляет обратить внимание на необходимость исключения возможности неорганизованности смены ТБ при выполнении технологических операций за счет обеспечения определенности базирования заготовки.
Кроме того, необходимо уметь рассчитывать погрешности, порождаемые сменой баз, чтобы учесть их влияние на точность выдерживаемых размеров.
Рассмотрим пример. При обработке призматической заготовки требуется обеспечить параллельность поверхности I относительно поверхности 2 (угловой размер ; рисунок 71). Так как в партии заготовок всегда имеет место отклонение от перпендикулярности поверхностей 2 и 3 (на рисунке 71 угол < 90о), то при закреплении заготовки в приспособлении тисочного типа в зависимости от соотношения моментов, создаваемых силой веса заготовки, силой зажима и силой трения между поверхностями зажимной губки приспособления и заготовки, последняя, поворачиваясь вокруг точки О, прижата либо к плоскости А, либо к плоскости Б приспособления.
В первом случае, плоскость 2 заготовки, контактирующая с плоскостью А приспособления, выполняет функцию установочной точки 1-3 (рисунок 71, а). При этом точность выдерживаемого углового размера зависит только от точности технологической системы металлорежущего станка.
Во втором случае, вследствие неорганизованной смены баз, установочной ТБ станет плоскость 3, контактирующая с плоскостью Б приспособления. При этом производственная погрешность по размеру будет зависеть от погрешностей угловых размеров 1 и 2 , являющихся составными звеньями технологической размерной цепи с замыкающим звеном .
Погрешность
Погрешность
Таким образом, неорганизован-ная система баз привела к уве-личению погрешности по вы-держиваемому угловому разме-ру . |
Рисунок 71 – К расчету погрешности по размеру при неорганизованной смене ТБ |
оп-ределяется погрешностью уг-лового
размера ,
полученного на предшествующей операции
технологического процесса.
не-посредственно получается на
выполняемой операции и зави-сит только
от точности техно-логической системы.
С целью уменьшения вероятности неорганизованной смены баз при обработке заготовки по рисунку 71 следует как можно ближе к плоскости А расположить точку приложения силы Q (при этом, вследствие уменьшения плеча l, уменьшится величина момента Q l, опрокидывающего заготовку).
Возможность неопределенности базирования создается при неправильном расположении на схеме базирования опорных точек (и, соответственно, опор в конструкции приспособления).
Рисунок 72 – Правильное (а) и неправильное (б) расположение опорных точек 5 и 4 на схеме базирования призматической заготовки |
Например, располагать опорные точки 4 и 5 на плоскости 2, перпендикулярной установочной базе 1 (точки 1, 2, 3), следует так, как показано на рисунке 72, а. Расположение точек 4 и 5, показанное на рисунке 72, б, неприемлемо, так как заготовка будет всегда в контакте только с одной из этих точек: точкой 5, если > 90о; точкой 4, если < 90о. В случае, когда плоскость 2 соприкасается с точкой 5, момент силы Q может, как отмечалось выше, оторвать заготовку от установочной плоскости, что приведен к неорганизованной смене баз.
|
