книги из ГПНТБ / Степанян А.Г. Изготовление малогабаритных корпусных деталей

Для данной рамы имеем: два соосных отверстия диаметром

Рис. 41. Схема контроля по комплексному допуску относительно

общей оси

Это выражение действительно при предположении, что оправ­ ка вставлена в отверстие с минимальным диаметром (базовое отверстие) без зазора, но это отверстие имеет малую длину обра­ зующей, вследствие чего оправка может перекоситься в пределах всего зазора во втором отверстии.

В действительности, положение оправки ограничено возмож­ ным перекосом в отверстии с минимальным диаметром за счет фактического зазора из-за ограниченности числа оправок в набо­ ре (рис. 41, г) .

Величина этой погрешности

Действительная величина погрешности Ді имеет минимальное значение из двух величин, определяемых выражениями (145), (146) и (147):

Овальность отверстий вызывает погрешность аналогично ука­ занным. Если базовое отверстие не имеет овальности, то величи­ на перекоса оправки за счет овальности во втором отверстии определится из выражения

а погрешность измерения биения из выражения

(150)

Перекос оправки за счет овальности базового отверстия опре­ делится так:

(151)

b

и соответствующая погрешность

Погрешность измерения от овальности отверстий также под­ чиняется закономерности (148). Для расчета общей погрешности суммируются погрешности от овальности и зазора как случайные величины, и Д определяется как

Овальности двух отверстий в общем случае могут иметь про­ извольное расположение. Но если два отверстия обрабатывают одним шпинделем с поворотом детали (например, на координат­ но-расточном станке), то, как правило, овальность двух отвер­ стий имеет одинаковое направление.

Сравнивая полученные выражения (142) — (152) с выраже­ ниями (138) — (141) можно убедиться, что погрешности измере­ ния вследствие неточности формы отверстий и подбора оправки при предлагаемом методе контроля незначительны по сравнению с методом, рассмотренным выше.

Величину комплексного допуска, т. е. биение каждого торца

158

Для рассмотренной рамы комплексный допуск 6= 0,012 мм. Как и выражение (135), это выражение дает максимальное зна­ чение допуска, так как несоосность и неперпендикулярность тор­ цов осям могут компенсировать друг друга.

Но торцовое биение относительно общей оси полностью ха­ рактеризует состояние опор и допуск на эту величину следует на­ значить не механическим суммированием допусков двух состав­ ляющих погрешностей, а исходя из допустимого перекоса под­ шипниковых колец:

^расч == D t g Рдоп>

где рдоп — допустимый угол перекоса осей наружного и внутрен­ него колец шарикоподшипника.

Контроль комплексного допуска по предлагаемому методу на­ ряду с достаточной простотой и надежностью дает возможность непосредственно отметить значение и направление погрешности для каждого торца и при необходимости производить доводку.

Необходимо отметить, что доводка деталей отдельно по соос­ ности практически невозможна.

Контроль точности расположения номинально соосных отвер­ стий на высокоточных станках, помимо недостатков организаци­ онно-технического характера, обладает также и значительными погрешностями, связанными с установкой и центрованием детали. Так, при контроле соосности на координатно-расточном станке вначале производится центрование шпинделя по одному отвер­ стию, а затем проверяется биение во втором отверстии. Очевид­ но, что такая методика контроля выявляет лишь эксцентриситет осей. При этом неточность углового положения детали — непараллелыюсть оси базового отверстия относительно оси шпинде­ ля Aß, измеряется как несоосность величиной

Из сказанного следует, что при центровании детали необходи­ мо проверить параллельность осей шпинделя и базового отвер­ стия, что обычно затруднительно из-за небольшой длины послед­ него.

К погрешностям измерения добавляются собственные неточ­

ности геометрических параметров станка, подробно рассмотрен­ ные выше (см. табл. 7).

Для контроля соосности применяют различные конструкции пневматических приспособлений.

При длине отверстий более 8 мм для контроля соосности ре­ комендуется специальная пневматическая пробка (рис. 42, а) [15]. Два выходные сопла пробки присоединены к индивидуаль­ ным ротметрам. При вращении пробки полуразность показаний ротметров соответствует удвоенной величине несоосности. Одна­ ко такая схема контроля обладает недопустимыми значениями

159

методических погрешностей. При различных схемах несоосности, идентичных по величине, данная методика выявляет разные ве­ личины несоосности.

Для контроля соосности несквозных отверстий рекомендуется другая схема контроля (рис. 42,6) [15]. Деталь базируется по

Рис. 42. Контроль соосности отверстий пневматическими при­ борами

одному отверстию на пробке, а в другое отверстие вводится из­ мерительная пробка с двумя противоположно расположенными соплами, которые присоединены к индивидуальным ротметрам. Полуразность показаний ротметров принимается за значение не­ соосности.

Такой метод контроля в частных случаях не выявляет несоос­ ности (например, равный перекос осей) или дает уменьшенное значение. С другой стороны, при этом методе появляются допол­ нительные методические погрешности, связанные с базированием детали по одному отверстию. Эти погрешности подробно рас­ смотрены выше.

нако этому методу присущи значительные методические погреш­ ности, связанные с погрешностью формы отверстия (см. стр. 140). При проверке по этому методу рекомендуется подобрать оправки по плотной посадке. Однако, если требуется контролировать па­ раллельность оси отверстия относительно базовой поверхности только в вертикальной плоскости, то такое требование излишне. При таком случае оправку можно вставлять с зазором, но необ­ ходимо обеспечить неподвижность оправки во время измерения индикатором размеров А и А. В этом случае оправка базируется по нижней образующей отверстия, следовательно, измеренная величина погрешности А1—1\—А фактически является непарал­ лельностью нижней образующей отверстия относительно базовой поверхности, т. е. в измеренную величину погрешности входит и

160

методическая погрешность, вызванная конусообразностыо от­ верстия.

Такая методическая погрешность возможна и при подборе оправок по плотной посадке, так как в этом случае оправка под­ бирается по меньшему диаметру, следовательно, возможен ее пе­ рекос за счет конусообразности.

где Д /і— действительная величина непараллельности оси отвер­ стия относительно базовой поверхности на длине L;

Д/д— методическая погрешность от конусообразности отвер­ стия;

L — базовая длина (обычно берется длина базовой поверх­ ности или L= 100 мм);

Ъ—• длина отверстия.

Как видно из выражения (157), методическая погрешность

стия с допустимой конусообразностью 0,005 мм погрешность из­ мерения составляет 0,025 мм на длине L, т. е. величину, соизме­ римую с обычным значением допуска на непараллельность оси отверстия относительно базовой поверхности.

Применение других измерительных средств приводит лишь к изменению погрешности самого измерения.

Контроль параллельности общей оси двух отверстий относи­ тельно базовой поверхности. В номинально соосные отверстия де­ тали вставляют контрольную оправку из набора, изготовленного с разницей диаметров 0,002—0,005 мм. Проверка производится измерением разности расстояний двух точек оправки от базовой поверхности (рис. 43, б) . Измерение производится индикатором, другим измерительным инструментом или набором плоско-парал­ лельных концевых мер. Во всех случаях методическая погреш-

Рис. 43. Контроль параллельности осей

161

ность измерения зависит от перекоса оправки за счет зазора между оправкой и отверстиями. Однако в этом случае эта по­ грешность имеет незначительную величину по •сравнению с предыдущим случаем. Максимальный возможный перекос оправки

(158)

отсюда погрешность измерения

Зазор г в данном случае может быть следствием овальности отверстий Ad0, так как оправка подбирается по минимальному диаметру; следовательно, для наихудшего случая, когда оба от­ верстия имеют максимальную овальность одинакового направ­ ления, имеем

ния L величины одинакового порядка, поэтому погрешность из­ мерения находится в пределах овальности отверстий.

При установке гладкой оправки через втулки, подбираемые по двум отверстиям отдельно, уменьшается погрешность вслед­ ствие зазора разности номинальных диаметров, но овальности отверстий вызывают погрешность, определяемую по выраже­ нию (160).

В ряде случаев проверка параллельности общей оси двух от- . верстий относительно базовой поверхности производится при по­ мощи гладкого валика, установленного в центрах, вставленных в отверстия (см. рис. 36, б). В этом случае величина методической погрешности больше, чем при рассматриваемом выше методе, так как вершина каждого центра имеет возможность смещения за счет зазора в сопряжении, овальности и конусообразности от­ верстия (см. стр. 143).

Контроль параллельности осей двух отверстий производится измерением в двух местах расстояний между осями двух опра­ вок, вставленных в отверстия. В общем случае методическая по­ грешность этого метода определяется как удвоенная величина погрешности А/п по выражению (157).

Контроль параллельности общих осей двух пар номинально соосных отверстий. При этом методе отклонение от параллельно­ сти определяется как разность расстояний, измеренная в двух точках, между оправками, вставленными в две пары отверстий. Этому методу присущи погрешности аналогично методу контроля

162

параллельности общей оси двух отверстий относительно базовой поверхности. Погрешность измерения при этом определяется как 2Д/П, по выражениям (159) и (160).

КОНТРОЛЬ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТИ

Контроль перпендикулярности осей двух отверстий. В одно из проверяемых отверстий вставляется контрольная гладкая оправ­ ка, в другое — оправка с индикатором (рис. 44, а). Разность по­

казаний индикатора при его вращении дает величину пеперпен-

дикулярности осей А на длине L.

Очевидно, что из-за погрешностей геометрической формы (овальность Ad0, конусообразность Аdv) и за счет фактического зазора в сопряжении — возможен перекос каждой оправки па величины:

кк

163

Каждая из этих величин независимо вносит соответствующую погрешность в контролируемый параметр:

Контроль перпендикулярности оси одного отверстия относи­ тельно общей оси двух номинально соосных отверстий. В этом случае в номинально соосные отверстия вставляется гладкая оп­ равка, в ряде случаев через втулки, а в третье отверстие встав­ ляется оправка с индикатором (рис. 44, б).

В этом случае перекос первой оправки определится выраже­ нием (158), а перекос второй — выражением (161), следователь­ но, погрешность измерения

прохождение одной оправки через центральное отверстие дру­ гого. Неперпендикулярность осей определяется как разность по­ казаний индикатора при вращении детали, установленной в цент­ рах по другой оправке, на 180° (рис. 44, в).

В этом случае возможный перекос каждой оправки вследст­ вие погрешности геометрической формы отверстий определится по выражению (158). Погрешность измерения (неперпендикуляр­

где Ьяі и LR2 — расстояния между наружными торцами двух но­ минально соосных отверстий.

При втором методе в каждое из отверстий вставляется оправ­ ка (рис. 44, г ) .

Измерение неперпендикулярности производится аналогично предыдущему — по одной паре оправок деталь устанавливается в вертикальных центрах и вращением на 180° снимаются отсчеты по индикатору.

164

В этом случае каждая из оправок вследствие погрешности формы отверстия или наличия фактического зазора может иметь перекос по величине, определяемой выражением (161).

Перекос оправок, по которым деталь устанавливается в цент­ рах, вызывает перекос общей оси на величину, рассчитываемую из выражения

где Д1 и Д2 — соответственно смещения центровых отверстий

каждой оправки вследствие ее перекоса; L\ — расстояние между центрами.

Смещения центровых отверстий

f К и Аа = І2. Ьц

бh

где Ь\ и f> 2 — рабочая длина первой и второй оправки.

Погрешность измерения вследствие погрешности установки ■ всех оправок в общем случае определится выражением

гдеД3иД4 — расстояние от внутреннего торца третьего и четвер­ того отверстий до ножки индикатора.

Нетрудно заметить, что последний метод контроля по сравне­ нию с предыдущим, обладает большей методической погреш­ ностью.

Принципы анализа точности методов контроля взаимного рас­ положения поверхностей являются общими и ими можно поль­ зоваться при анализе других методов контроля, не рассмотрен­ ных здесь.

Дальнейшее развитие машиностроения и приборостроения ставит новые задачи повышения точности изготовления всех ос­ новных деталей и, в том числе, малогабаритных корпусных дета­ лей. Решение этой задачи во многом зависит от правильного вы­ бора оборудования и правильности построения всего технологи­ ческого процесса. Для этого необходимо на основе расчетно­ обоснованного анализа выявить внутренние резервы и опреде­ лить возможности выбранного типа оборудования для каждой конкретной схемы обработки.

Высокие точностные характеристики универсального станка, например координатно-расточного, в ряде случаев могут ока­ заться недостаточными для обеспечения требуемой точности взаимного расположения поверхностей по отдельным пара­

метрам.

На основе анализа можно ввести соответствующие корректи­ вы в наладку станка, направленные на компенсацию одних по­ грешностей другими.

165