Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Расчет погрешности базирования при проектировании приспособлений технологического оборудования

Погрешность — базирование

Погрешность базирования ее есть отклонение фактически достигнутого положения заготовки при базировании от требуемого; определяется, как предельное поле рассеяния расстояний между технологической и измерительной базами в направлении выдерживаемого размера.

Погрешность базирования возникает вследствие несовмещения установочной базы с измерительной.

Схема сверления заготовок, установленных на призме.

Погрешность базирования А & б определяют соответствующими геометрическими расчетами или анализом размерных цепей, что обеспечивает в ряде случаев более простое решение задачи.

Погрешность базирования в схемах 11 — 16 включает погрешность приспособления ДБпр.

Погрешность базирования е — разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на размер инструмента, возникающая при несовмещении измерительной и установочной ( технологической) баз в результате неточностей формы и размеров обрабатываемой детали.

Погрешность базирования определяется из геометрических связей в зависимости от принятой схемы установки, а погрешность закрепления — также и в зависимости от силы зажатия.

Погрешность базирования е6 возникает в результате базирования заготовки в приспособлении по технологическим базам, не связанным с измерительными базами.

Погрешность базирования имеет место при несовмещении измерительной и установочной баз заготовки. В этом случае положение измерительных баз отдельных заготовок в партии будет различным относительно обрабатываемой поверхности.

Погрешность базирования влияет на точность выполнения линейных размеров ( кроме диаметральных и связывающих противолежащие элементы, получаемые мерным инструментом), на точность взаимного положения поверхностей и не влияет на точность их форм.

Погрешность базирования при установке в призму является функцией допуска на диаметр цилиндрической поверхности заготовки, а также зависит от погрешностей ее формы.

Погрешность базирования ( несовпадение измерительной базы с установочной) при закреплении обрабатываемой заготовки в патрон.

Погрешность базирования возникает от нарушения единства сборочной и метрологической баз в процессе установки тарелок.

Погрешность базирования может быть представлена функцией комплекса параметров, определяющих погрешность.

Погрешность базирования при несовмещенных установочной и измерительной базах определяется разностью предельных расстояний измерительной базы от установленного на размер режущего инструмента.

Конструкция вращающихся центров

Вращающийся центр состоит из вала и конического наконечника. Он и является рабочей частью, которая фиксирует деталь. Вращение обеспечивается за счет встроенного шарикового подшипника. Он увеличивает КПД оснастки, уменьшает трение и нагрев.

Стандартный угол наконечника составляет 60º. Такая оснастка используется в большинстве случаев, когда обработка осуществляется на стандартных режимах. Для работы с тяжелыми деталями необходим центр с углом наконечника 90º.

Диаметр конического хвостовика может отличаться в зависимости от модели оснастки. Для установки приспособления в заднюю бабку понадобится конус Морзе 5.

Схемы базирования

Схему расположения опорных точек называют схемой базирования.

Правило шести точек

Каждая опорная точка определяет связь заготовки с выбранной системой координат, в которой осуществляется обработка заготовки. Чтобы обеспечить ориентированное положение жесткой заготовки (т.е. заготовки, деформациями которой можно пренебречь) призматической формы, на нее необходимо наложить шесть связей. Им соответствуют шесть опорных точек на схеме базирования:

  • три точки (1, 2, 3) — на установочной базе, лишающие заготовку трех степеней свободы (перемещения вдоль одной координатной оси (Zo) и поворота вокруг двух других координатных осей (Xo и Yo));
  • две точки (4, 5) — на направляющей базе, лишающие заготовку двух степеней свободы (перемещения вдоль одной координатной оси (Yo) и поворота вокруг другой (Zo));
  • одна точка (6) — на опорной базе, лишающая заготовку одной степени свободы (перемещения вдоль одной координатной оси  (Xo)).

Погрешность — базирование

Погрешность базирования Де § определяют соответствующими геометрическими расчетами или анализом размерных цепей, что обеспечивает в ряде случаев более простое решение задачи.

Погрешность базирования вызывается погрешностями изготовления поверхностей заготовки, используемых в качестве технологических установочных и измерительных баз.

Погрешность базирования имеет место при несовмещении измерительной и установочной баз заготовки; она не является абстрактной величиной, а относится к конкретному выполняемому размеру при данной схеме установки. Поэтому величине ее в расчетах нужно присваивать индекс соответствующего размера.

Погрешности базирования и закрепления, объединяемые погрешностями установки, учитывают отклонение фактического положения детали, установленной в приспособлении, от идеального.

Установка заготовки по плоскости основания и двум боковым сторонам.| Установка заготовки по плоскости и двум отверстиям. а — теоретическая схема базирования. б-схема установки.

Погрешность базирования равна сумме погрешностей размеров, соединяю — Щих конструкторские и технологические базы.

Погрешности базирования также влияют на кинематическую точность передачи. Погрешности базирования возникают за счет несовпадения рабочей оси колеса с геометрической осью зубчатого венца. Они складываются из эксцентриситета и перекоса оси. При суммировании этих погрешностей необходимо учитывать фазы влияния каждой погрешности. Кинематическая точность работы отдельного колеса характеризуется кинематической погрешностью. Плавность работы колеса характеризуется циклической погрешностью.

Погрешность базирования влияет на точность выполнения размеров и взаимного положения поверхностей, но не влияет на точность получения формы поверхностей. При совмещении установочной и измерительной баз для некоторых схем установки ( например, на рис. 5.5, а) погрешность базирования равна нулю. Она также равна нулю для всех размеров, определяющих взаимное положение поверхностей, обработанных при неизменной установке заготовки. Погрешность закрепления вызывается смещением заготовки под действием сил зажима.

Схема расчета погрешностей базирования.

Погрешность базирования возникает, когда в качестве технологической базы выбирается поверхность не являющаяся измерительной.

Погрешность базирования в радиальном направлении при установке детали на конус отсутствует, так как ось детали будет совпадать с осью конической оправки. Для получения минимальной погрешности базирования необходимо всегда стремиться к тому, чтобы измерительная база совпадала с установочной.

Погрешность базирования Дед возникает в процессе базирования заготовок в приспособлениях и определяется как предельное поле рассеивания расстояний между измерительной и установочной поверхностями в направлении выдерживаемого размера. Приближенно Дяй можно оценить величиной размаха — разностью между наибольшим п наштпыним значениями указанного расстояния.

Погрешность базирования еб возникает в результате базирования заготовки в приспособлении по технологическим базам, не связанным с измерительными базами. При базировании по конструкторской основной базе, являющейся и технологической базой, погрешность базирования не возникает.

Погрешности базирования зависят от выбранной схемы установки детали в приспособлении и могут быть заранее рассчитаны.

Расчетная схема погрешности закрепления.| Зависимость For реакции в опоре.

Точностные особенности

Что касается точностных характеристик, то они зависят от диаметра и общих размеров заготовок, а также схем установки. В различных случаях будут такие характеристики:

  1. При токарном виде изделия на холостом ходу радиальное биение составит 0,045 миллиметра, а торцевое биение составит порядка 0,025 миллиметра;
  2. Первая схема закрепления подходит для заготовок диаметром от 5 до 118 миллиметров, здесь присутствует только радиальное биение в 0,040 миллиметров на длине 80 миллиметров;
  3. Второй вариант закрепления для заготовок диаметром от 77 до 188 миллиметров и от 160 до 250 миллиметров имеет биение торцевое и радиальное величиной 0,025 и 0,045 миллиметра соответственно;
  4. Имеется также и вариант закрепления заготовки за внутреннюю поверхность с прямыми кулачками. Параметры и виды биений аналогичны предыдущему варианту, но диаметр заготовок здесь находится в диапазоне от 62 до 174 миллиметров и от 145 до 256 миллиметров.

Базирование деталей типа дисков

Заготовки в форме диска представляют собой предмет в виде круга или низкого цилиндра. Они обладают небольшой длиной и 2 плоскостями симметрии. Из-за необычного строения возникают сложности во время обработки торцов дисковых изделий. Торцовые поверхности являются параллельными, они пересекаются с осью отверстия под углом 90°. Производятся диски из листового проката при помощи отрезания или воздействия ацетилено-кислородного пламени.

Центрирование производится при помощи самоцентрирующих кулачков. На ось с цилиндрической поверхностью накладываются 2 связи, что не позволяет заготовке свободно перемещаться по осям абсцисса и ордината. Чтобы лишить диск возможности перемещения по оси аппликата, необходимо наложить дополнительную геометрическую связи. В этом случае ось является опорной базой. Для деталей типа диск используется установочная, опорная и двойная опорная базы.

В начале процедуры базирование диск крепится на кулачках патрона. Торец детали обтачивают до кулачков. Внешнюю поверхность, оставшуюся необработанной, подрезают. Для достижения лучшей точности используется чистое обтачивание, во время которого заготовка крепится посредством прижима трения. Диск должен прижиматься либо к кулачкам патрона, либо к его оправе. Опорные базы детали размещаются максимально близко к обрабатываемой поверхности зубьев. Шестерни диска обрабатываются в сложенном состоянии на станках. При их базировании используются инструменты – монеты.

Растачивание отверстий

Получение точных отверстий, ступенчатых отверстий большого диаметра, а также внутренних канавок возможно с помощью операции растачивания. Изделие зажимается в патрон передней бабки, поддерживается люнетом (в случае значительной длины или массы). При этом доступ к торцу, обрабатываемому расточным резцом, остается свободен. Точность расточки на токарном станке с ЧПУ превышает точность сверления, часто обеспечивается технологией обработки, режущим инструментом, опытом токаря, системами уточненной настройки режущего инструмента и техническим состоянием оборудования.

Базирование призматической заготовки

Призмой является многогранник, у которого 2 грани являются равными многоугольниками. Она представляет собой установочное приспособление. Его поверхность является пазом и образована 2 наклонными плоскостями. Изготавливаются призматические фигуры с углом 90° и 120°. В промышленности призмы используются для нахождения расположения оси детали с неполной цилиндрической поверхностью. Эта фигура способна определять положение осей абсцисса, ордината и аппликата, поэтому она используется при базировании.

Во время базирования детали в призме опоры располагаются в координатных плоскостях. Призматическая заготовка базируется в координатный угол для выполнения принципа совмещения баз. При размещении заготовки в призме используются 3 поверхности. Под углом в 90° к изделию прикладывается сила. В результате возникновения трения между соприкоснувшимися поверхностями уменьшается величина смещения изделия в различных направлениях.

Если поменять направления вектора прикладываемой силы, то заготовка прижмется ко всем установочным базам одновременно. Если на установочной базе присутствует припуск, то его нужно удалить при помощи регулируемых опор. Заготовка не сможет двигаться вдоль координатных осей, потому что она лишена всех 6 степеней свободы. Установочной базой выступает плоскость с наибольшим размером. Направляющей базой считается поверхность с наибольшими показателями протяженности.

Для определения местоположения выбирается призма с неширокими установочными базами. Если деталь располагает обработанной базой, то используют призму с большой длиной. При базировании в призме возможно определить направление только в 1 координатной плоскости.

Схемы базирования

Схемой базирования называется чертеж, где с помощью графического изображения указывается местоположение опорных точек устанавливаемого изделия на поверхностях базирования. Базы подразделяются на следующие подвиды:

  1. Конструкторские: определяют местоположение сборочного элемента, принадлежащего заготовке.
  2. Технологические: указывают относительное местонахождение детали во время ее обработки, эксплуатации или ремонтирования.
  3. Измерительные: находят месторасположение изделия и элементов измерения.

База может лишать обрабатываемый объект от 1 до 3 степеней свободы, что исключает возможность его передвижения в координатной системе. На схемах она обозначается в виде мнимой или реальной плоскости. Базы выбираются во время проектирования изделия и используется при изготовлении и последующей обработке заготовки.

При выборе базовых поверхностей применяются принципы совмещения и постоянства базовых поверхностей. В виде технологических баз выступают одинаковые поверхности заготовки. Во время наложения баз возникает небольшое отклонение детали. Для поддержания данных принципов на изделиях образуют несколько вспомогательных поверхностей: отверстия в деталях корпуса и обработанные отверстия. Если принципы не соблюдаются, то берется обработанная поверхность, выступающая в качестве новой базы. Она улучшает точность и жесткость расположения детали.

На схеме базирования все точки имеют собственную нумерацию. Во время наложения геометрических поверхностей изображается точка, вокруг которой указываются номерные знаки совмещенных точек. Процесс нумерации осуществляется с основной базы, концентрирующей на себе наибольшее число точек опоры.

При нанесении графических обозначений на схему должно быть изображено наименьшее количество проекций детали, достаточных для изображения основных точек опоры. Также на ней необходимо изобразить установочные элементы, служащих для закрепления детали: зажимы и цанговые патроны.

Построение схемы базирования производится по правилу шести точек. Оно заключается в лишении заготовки 6 степеней свободы при помощи использования наборов из 3 баз с 6 точками опоры. С его помощью происходит одновременное наложение 6 двухсторонних геометрических связей, что обеспечивает полную неподвижность детали. Если осуществляется базирование конической заготовки, то для обеспечения ее устойчивого положения необходимо применять набор из 2 базовых поверхностей.

При базировании изделий в промышленности используется способ автоматического получения размерных характеристик заданной точности на станках с предварительно установленными настройками. Установка упоров осуществляется от технологических базовых поверхностей заготовки. Во время этой процедуры используется набор из 3 баз. При этом также применяют полную схему базирования, лишая изделие 6 степеней свободы.

Схемы для определения местоположения детали подразделяются на следующие категории:

  1. Базирование детали по торцу и отверстию, образующими 5 точек опоры. Этот вид схемы базирования упрощает процесс определения местоположения заготовки. Он широко применяется при обработке моторов-редукторов и скоростных коробок.
  2. Базирование изделия по плоскости, отверстию и торцу. В этом случае оси установочных элементов детали параллельны базовой поверхности. Посредством этой категории схем осуществляется полное базирование. Отличительной особенностью этого вида базирования является высокая точность размещения отверстий.
  3. Базирование по 2 отверстиям, пересекающимся с плоскостью под углом в 90°. Данный вид схемы позволяет применять принцип постоянства во время производственных процессов и осуществлять закрепление заготовок на автоматических линиях.

Применение схем зависит от величины диаметра и местоположения отверстий, а также от расстояния между обрабатываемыми поверхностями.

Технические характеристики

Токарный 160 патрон трехкулачковый имеет следующие характеристики:

  • наружный диаметр корпуса 160 мм;
  • количество кулачков – 3;
  • биение наружного диаметра корпуса патрона допускается до 0,02 мм;
  • максимальное торцевое биение (контрольных колец) – 0,03 мм;
  • максимальное число оборотов 2200 об/мин;
  • точность обработки закрепленной детали класса П.

Эти данные не зависят от типа кулачков и варианта крепления к шпинделю.

Важно!
Все патроны изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТов и международных стандартов. Независимо от типа исполнения, они испытываются по одной программе.

Материал корпуса

Корпус патрона изготавливается из высокопрочного чугуна марки СЧ30 и выше. Материал должен иметь технические характеристики:

  • высокая прочность;
  • износостойкость;
  • устойчивость к ударам и динамическим нагрузкам;
  • высокий коэффициент сопротивления деформации на изгиб и растяжение;
  • сопротивление стиранию.

Для изготовления корпуса патрона по данным характеристикам оптимально подходит серый чугун марки СЧ30 и СЧ35, изготовленный в соответствии с ГОСТ 1412-85. Материал хорошо поддается механической обработке резанием, выполнять резьбы с высокой точностью.

Важно!
Серый чугун марок СЧ30 и выше выдерживает удары инструмента и детали при установке без разрушений и сколов. Он сохраняет форму резьбы и позволяет с большим усилием затягивать в кулачках заготовки.

Диаметр цилиндрического центрирующего пояска

Центрирующий поясок патрона должен плотно садиться на фланец шпинделя. Любое послабление увеличивает размер биения детали при обработке и уменьшает точность изготовления.

Посадочный размер пояска – внутренний диаметр, изготавливается Ø130H7–130 мм + (0-0,04 мм). Соответственно фланец выполняется по посадке 130f8 с минусовыми припусками. Патрон плотно садится на фланец без использования запрессовки и нагрева.

Диаметр расположения крепежных отверстий

Расстояние центра крепежного отверстия до оси патрона зависит от способа крепления его на шпинделе:

  • крепление на планшайбу – отверстия расположены по диаметру 142 мм;
  • для конуса №4 они вкручиваются по диаметру 85 мм;
  • при варианте крепления с 5 конусом болты расположены дальше от центра – D104,8 мм.

Отверстия располагаются точно по центру между кулачками, на лицевой стороне, на продолжении оси противоположного паза под кулачки, при креплении на конус и торец фланца. В остальных случаях с обратной стороны.

Количество и размер крепежных отверстий

На токарном патроне диаметром 160 мм с обратной стороны для крепления к шпинделю располагается 4 отверстия с резьбой М8. При посадке на конус и крепления к фланцу шпинделя через весь патрон проходит 3 болта.

Диаметр отверстия в корпусе

Отверстие в патроне и шпинделе позволяет изготавливать детали, используя в качестве заготовки прокат, а не резаный пруток. Это значительно упрощает процесс обработки изделий средними и крупными партиями.

Диаметр отверстия в корпусе патрона зависит от варианта установки его на шпиндель. При креплении на торец фланца, отверстие больше и составляет 45 мм. В узлах, которые устанавливаются с помощью конуса, отверстие 40 мм.

Высота корпуса в сборе

Высота в сборе состоит из двух значений:

  • высота самого корпуса 60 мм;
  • размер выступающей части кулачков – 30,5 мм.

Фактический размер высоты собранного патрона по крайним точкам составляет 90,5 мм.

Максимальная частота вращения

Любой узел имеет предельные значения для его использования. У токарного патрона 160 мм, частота вращений ограничена значением 2200 об/мин. При движении с большей скоростью снижается надежность крепления детали, сцепление кулачков с поверхностью заготовки. При возрастании центробежной силы выше допустимой нормы, увеличивается биение, деталь может вырвать.

Масса 3-х кулачкового патрона

Масса узла зависит от типа его крепления – конструкции. У патрона с посадкой на фланец вес составляет 8,6–8,8 кг. Модели, крепящиеся на конус тяжелее, их стандартный вес в комплекте 13,4 кг.

Справка! Вес узла в сборе может изменяться в зависимости от вида установленных кулачков.

Способы закрепления заготовок на токарных станках

Токарные резцы

Части и элементы токарного резца

Резец (рис.9) состоит из режущей части и державки, служащей для закрепления резца в резцедержателе. Режущая часть имеет следующие элементы: переднюю поверхность, по которой сходит стружка; главную заднюю поверхность, которая обращена к поверхности резания заготовки; вспомогательную заднюю поверхность, обращенную к обработанной поверхности заготовки; главную режущую кромку, образованную пересечением передней и главной задней поверхностей; вспомогательную режущую кромку, образованную пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей; вершину резца, полученную пересечением главной и вспомогательной режущих кромок. Вершина резца может быть острой или закругленной.

Рис. 9 — Части и элементы резца

Чтобы обеспечить необходимую режущую способность инструмента, получить требуемую точность и качество поверхности детали, необходимо правильно выбрать геометрию резца, т.е. величины углов режущей части резца. Различают главные углы резца (углы рабочего клина) и углы в плане. Главные углы резца (рис.12): передний угол g, главный задний угол a, угол заострения b, угол резания d.

Рис. 10 — Главные углы резца

Углами в плане называются углы между кромками резца и направлением подачи (рис.1). С уменьшением величины главного угла в плане j и вспомогательного угла в плане j1 шероховатость обработанной поверхности снижается.

Классификация резцов

По технологическому назначению различают резцы (рис.11): проходные (рис.11 а, б, в) для обтачивания наружных цилиндрических и конических поверхностей; подрезные (рис.11, г) для обтачивания плоских торцовых поверхностей; отрезные (рис.11, д) для разрезания заготовок; фасонные (рис.11, е, ж) для обтачивания фасонных поверхностей; резьбовые для нарезания наружных (рис.11, з) и внутренних резьб; расточные (рис.11, и, к) для растачивания сквозных и глухих отверстий.

По характеру обработки резцы подразделяются также на черновые, служащие для предварительной обработки, и чистовые, служащие для окончательной (чистовой) обработки.

По конструкции резцы могут быть цельные, выполненные из одного материала, и составные: державка из конструкционной стали, и режущая часть – из специального инструментального материала.

Режущая часть составного резца прикрепляется в державке сваркой припаиванием или механическим прижимом.

Рис. 11 — Классификация резцов по назначению:

а – проходной прямой; б – проходной отогнутый,

в – проходной упорный; г – подрезной, д-отрезной,

е – прорезной, ж – фасонный, з –резьбовой,

и – расточной проходной, к – расточной упорный

Способы закрепления заготовок на токарных станках

Заготовки небольшой длины закрепляют в токарных патронах. Патроны бывают трехкулачковые самоцентрирующие и четырехкулачковые несамоцентрирующие.

Трехкулачковые самоцентрирующие патроны предназначены для закрепления заготовок цилиндрической формы и с числом граней, кратным трем. Поскольку у этих патронов все кулачки перемещаются одновременно, то обеспечивается совпадение оси вращения шпинделя и заготовки. На рис.12, а показана заготовка в трехкулачковом патроне и условное обозначение этого способа крепления.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации