Шишкин Основы проектирования станочных приспособлений 2010

нии, развертывании (рис. 3.3, в), хонинговании (рис. 3.3, г). Получаемый диаметр отверстия детали в основном зависит от диаметра соответствующего инструмента, которым осуществлялась обработка, если не принимать во внимание динамические погрешности, вызываемые биением шпинделя, а также упругую деформацию заготовки. В ряде случаев при развертывании инструмент закрепляют в плавающем патроне в шпинделе, что позволяет не передавать на инструмент динамические нагрузки, вызванные радиальным биением шпинделя, а также отклонением оси вращения шпинделя относительно оси обрабатываемого отверстия. С этой же целью при хонинговании хон закрепляют в шпинделе через карданный или шаровой шарнир. Станок, таким образом, служит лишь приводом движения инструмента.

Настройка инструмента на получение требуемого размера может осуществляться методом полной взаимозаменяемости, когда для получения требуемого диаметра отверстия выбирается соответствующий стандартный инструмент, например сверло или зенкер требуемого диаметра. В сложных инструментах настройка требуемого размера в узком диапазоне может осуществляться методом регулирования, например раздвиганием брусков в хонинговальной головке.

На рис. 3.3, д представлена схема обработки комплекта поверхностей, при которой размер b получается в результате работы комплекта инструментов.

2. Размеры заготовки, получаемыеформообразующимдвижением. Размеры получают с использованием формообразующего движения инструмента или заготовки. Примером является получение размера при растачивании отверстия в заготовке 1 (рис. 3.4) борштангой 2. Расточная борштанга 2 закреплена в шпинделе 3, имеющем конусное отверстие. Размер R получается перемещением резца 4 в борштанге микрометрическим винтом при настройке борштан-

ги вне станка.

141

до технологических баз заготовки. Примеры таких размеров показаны на рис. 3.5. Рассмотрим как обеспечивается заданный диаметр при обработке заготовки на токарном станке (рис. 3.5, а).

Рис. 3.5. Размеры заготовок, получаемых от отработанных поверхностей

Обработанной базой является в данном случае наружная цилиндрическая поверхность заготовки. Хотя технологической базой для данной схемы базирования является ось заготовки, так как в данном случае в самоцентрирующем патроне реализуется схема базирования заготовки по плоскости и элементу симметрии (оси заготовки).

Для обеспечения размера O с требуемым по чертежу допуском необходимо ограничить допуск настроечного размера режущего инструмента на станок, допуск на износ режущего инструмента, допуск тепловой деформации. А для этого необходимо выбрать соответствующие средства.

При обработке заготовок корпусных деталей на станках в числе прочих образуются размеры заготовки от обработанных поверхностей или их осей. На рис. 3.5, б показана операция фрезерования торцовой фрезой плоскости заготовки. В результате операции получают размер Г обрабатываемой заготовки от режущих кромок инструмента до технологической базы заготовки. Размер Г должен соответствовать требованиям чертежа.

4. Размеры заготовки, получаемые между поверхностями, обработанными за один установ.

Размер Г, получаемый между двумя поверхностями, обработанными на станке за один установ заготовки (рис. 3.6), зависит от

143

двух размеров Г1 и Г2. Каждый из них получен от обработанной поверхности до одной и той же технологической базы заготовки, как размер второго вида (см. рис. 3.5, б).

Рис. 3.6. Схема получения размера между поверхностями, обработанными за один установ заготовки и режущего инструмента

5. Размеры заготовки, получаемые от измерительных баз. Сначала рассмотрим получение размера от измерительной базы

заготовки при сверлении отверстий на вертикально-сверлильном станке с ручным движением подачи (рис. 3.7). Если требуется выдержать размер Г – глубину отверстия, то вначале при касании сверлом верхней плоскости заготовки фиксируют по шкале и лимбу положение шпинделя. Принимая зафиксированное положение шпинделя за начало отсчета размера, отсчитывают по лимбу перемещения шпинделя, равное Г2, после чего шпиндель с инструментом возвращают в исходное положение.

Как видно из схемы на рис. 3.7, на погрешность размера Г2, получаемого от измерительных баз ИБ, не влияют погрешности установки заготовки, установки и настройки режущего инструмента.

144

Г2

Г

Рис. 3.7. Схема получения размера заготовки от измерительной базы

6. Размеры заготовки, полученные с использованием активного контроля.

Суть этого метода получения размера состоит в том, что операционный размер детали измеряется в процессе его получения и сравнивается с заданным. В размерной цепи технологической системы предусмотрено компенсирующее звено, размер которого автоматически подстраивается так, чтобы получался требуемый размер детали.

Характерным примером может быть автоматическое шлифование на круглошлифовальном станке с активным контролем размеров (рис. 3.8). Шлифовальный круг 1 с помощью серводвигателя СД подается с поперечным движением врезания к заготовке 2, которая шлифуется в центрах. Прибор ИП контактного или бесконтактного типа измеряет текущий диаметр D детали. Информация о размере D поступает в систему управления СУ станком, которая выключает движение подачи и отводит шлифовальный круг от заготовки при достижении заданного диаметра. Точность получаемого размера зависит от точности измерения, точности позиционирования и динамической точности цепи обратной связи. К этому же типу размеров относятся размеры, получаемые методом пробных проходов.

145

На рис. 3.10 представлен пример углового размера положения отверстия относительно элемента профиля кулачка.

Все типы операционных размеров заготовки, получаемые в результате обработки, приведены в табл. 3.1.

Итак, только один вид операционных размеров зависит от конструкции приспособления – размеры, формирующиеся от технологических баз.

3.4. Погрешность установки

Погрешность установки (∆у) заготовки в приспособления это единственная комплексная погрешность, определяемая конструкцией приспособления, которая, в свою очередь, зависит от выбранной схемы базирования. Во многих случаях этот вид погрешности по сравнению с остальными является наибольшим.

Погрешность установки зависит от выбранной схемы базирования (∆б), сил, действующих на заготовку при ее закреплении, характеристик поверхностного слоя заготовки (∆з) и от положения заготовки в приспособлении, которое иногда для краткости называют погрешность приспособления (∆п). Погрешности базирования и закрепления всегда являются случайными. Тогда как погрешность приспособления может быть как случайной величиной, так и систематической.

В первом случае погрешность установки определяется как [9]:

Погрешность приспособления характеризует при этом группу одинаковых приспособлений, применяемых для данной операции, например, приспособлений-спутников. Или применяется одно приспособление, но достаточно часто снимаемое со станка и устанавливаемое обратно на станок без дополнительной выверки его положения. В противном случае погрешность установки определяется по формуле

148

3.4.1. Погрешность базирования

Погрешность базирования – погрешность, определяющая отклонение достигнутого положения заготовки в приспособлении от требуемого.

Практическую значимость имеет методика ее определения, согласно которой ∆б определяется как расстояние между предельными положениями проекций измерительной базы на направление выполняемого размера.

На рис. 3.11 представлен пример базирования заготовки по трем плоским поверхностям. Причем на правильно оформленном операционном эскизе будут даны размеры А или В, Д или Е, в то же время размеры С и L будут отсутствовать, так как на данной операции не выполняются.

Рис. 3.11. Погрешность базирования для призматической заготовки

Согласно методике определения на рис. 3.11 выделены направления выполняемых размеров – вертикальное для А и В и горизонтальное для С и Д. Размеры А и В определяет технологическая база по основанию заготовки, и, соответственно, технологическая база

149

по боковой поверхности определяет размеры Д и Е. Причем измерительная база для размера А совпадает с измерительной. Тогда для множества годных заготовок, обрабатываемых на данной операции, их проекция измерительной базы всегда располагается в точке 1. Для размера В технологическая и измерительная базы не совпадают. Тогда точки пересечения проекции измерительной базы (в данном случае сама база, а не проекция) с направлением выполняемого размера В будут находиться между наименьшим и наибольшим размерами высоты заготовки, т.е. в пределах допуска размера С.

Тогда бА = 0 , а бВ =ТС . И соответственно, бД = 0 и

бЕ =ТL .

Следует иметь в виду то, что погрешность базирования не должна быть обезличена, так как размеры выполняются разные и необходима их конкретизация.

Таким образом, для базирования заготовки по трем плоским поверхностям ее погрешность базирования закладывается на предыдущих технологических операциях при выполнении размеров С и L.

Погрешность базирования заготовки в виде диска с отверстием показана на рис. 3.12. Источниками погрешности базирования в этом случае являются для размера А зазор между пальцем и внутренней цилиндрической поверхностью диска. Тогда

ный размер пальца.

Рис. 3.12. Погрешность базирования для диска с отверстием

150