Способы и средства установки приспособлений и погрешности при обработке

Причины возникновения погрешностей

Погрешности неизбежно возникают в процессе изготовления деталей машин. Это обусловлено неточностями, сопровождающими любой производственный процесс.

В самом начале разработки конструкций машин и механизмов конструктор, учитывает будущие отклонения размеров деталей в процессе производства. Он назначает допуски на изготовление деталей, т.е. определяет верхние и нижние пределы размеров детали.

Влияние допусков деталей на точность машин можно уменьшить и не повышая точность деталей. Это достигается за счет применения селекционной сборки и введения в конструкцию механизма деталей-компенсаторов (прокладок, шайб, дистанционных колец и др.). Это позволяет компенсировать неточности размеров деталей в направлении осей или в направлениях, параллельных осям, но не компенсируют неточности размеров в радиальных направлениях.

В последние годы появились компенсаторы из пластмассы, которые позволяют компенсировать неточности и радиальных размеров. Однако и селекционная сборка, и применение компенсаторов увеличивают продолжительность сборочных операций, ограничивают взаимозаменяемость деталей и, следовательно, усложняют процесс производства и эксплуатации машин. Поэтому при массовом производстве изделий необходимо обеспечивать полную взаимозаменяемости деталей за счет уменьшения допусков на их изготовление.

Правильно выбрать степень точности изготовления деталей можно только при точном учете всех погрешностей, возникающих в процессе производства.

К ним относятся:

• погрешности, обусловленные выбранным способом базирования детали при обработке на станках;
• погрешности размещения (установки) детали в приспособлении;
• погрешности, обусловленные колебаниями сил резания;
• погрешности, обусловленные колебаниями сил закрепления детали в приспособлении;
• погрешности изготовления деталей самого приспособления;
• погрешности, связанные с износом инструментов;
• погрешности, вызываемые упругой деформацией системы станок—приспособление—инструмент—деталь (СПИД);
• и др.

Требуемое расположение поверхностей детали можно обеспечить только в следующих случаях:

• если заготовка занимает определенное положение в рабочей зоне станка;
• если положение заготовки в рабочей зоне определено до начала обработки, на основе этого можно корректировать движения формообразования.

Сумма возможных погрешностей, возникающих при обработке деталей, не должна превышать величину допуска, установленного на тот размер детали, который должен быть выдержан при выполнении данной операции.

Точное положение заготовки в рабочей зоне станка достигается в процессе установки ее в приспособлении. Процесс установки включает в себя:

• базирование (придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат);
• закрепление (приложение сил и пар сил к заготовке для обеспечения постоянства и неизменности ее положения, достигнутого при базировании).

Фактическое положение заготовки, установленной в рабочей зоне станка, отличается от требуемого.Это обусловливается отклонением положения заготовки (в направлении выдерживаемого размера) в процессе установки. Это отклонение называют погрешностью установки. Она в свою очередь состоит из

• погрешности базирования;
• погрешности закрепления.

Поверхности, принадлежащие заготовке и используемые при ее базировании, называют технологическими базами.

Поверхности, принадлежащие заготовке и используемые для ее измерений — измерительными базами.

Для установки заготовки в приспособлении обычно используют несколько баз. Упрощенно принято считать, что заготовка соприкасается с приспособлением в точках, называемых опорными.

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)).

Это правило базирования жесткой заготовки носит название правила шести точек.

Схему базирования выбирают, исходя из требований точности обработки и удобства компоновки приспособления. Погрешность базирования может изменяться в зависимости от выбранной схемы базирования. В тех случаях, когда технологические и измерительные базы совпадают, погрешность базирования равна нулю. Это важное для практической работы положение называют принципом совмещения (единства) баз.

Рекомендации по выбору рациональных схем базирования

Рекомендации по выбору рациональных схем базирования изложены ниже:

1. При высоких требованиях к точности обработки в качестве технологической базы следует использовать точно обработанную поверхность заготовки и принять такую схему базирования, которая обеспечивает наименьшую погрешность установки.
2. Одним из самых простых способов повышения точности базирования является соблюдение принципа совмещения баз.
3. Для повышения точности обработки следует соблюдать принцип постоянства баз. Если это невозможно по каким-либо причинам, то необходимо, чтобы новые базы были обработаны точнее предшествующих.
4. В качестве баз следует использовать простые по форме поверхности (плоские, цилиндрические и конические), из которых при необходимости можно создать комплект баз. В тех случаях, когда поверхности заготовки не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к базам (т. е. по своим размерам, форме и расположению не могут обеспечить заданную точность, устойчивость и удобство обработки), на заготовке создают искусственные базы (центровые отверстия, технологические отверстия, платики, выточки и др.).

Основные требования к закреплению заготовок в приспособлениях

Основные требования к закреплению заготовок в приспособлениях следующие:

1. Закрепление должно обеспечить надежный контакт заготовки с опорами приспособлений и гарантировать неизменность положения заготовки относительно технологической оснастки в процессе обработки или при отключении энергии.
2. Закрепление заготовки необходимо применять только в тех случаях, когда сила обработки или другие силы могут сместить заготовку (например, при протягивании шпоночного паза заготовку не закрепляют).
3. Силы закрепления не должны вызывать больших деформаций и смятия базы.
4. Закрепление и освобождение заготовки должны выполняться с минимальной затратой времени и усилий со стороны рабочего. Наименьшую погрешность закрепления обеспечивают зажимные устройства, создающие постоянную силу закрепления (например, приспособления с пневматическим или гидравлическим приводом).
5. Для уменьшения погрешности закрепления следует использовать базовые поверхности с низкой шероховатостью; применять приспособления с приводом; устанавливать заготовки на опоры с плоской головкой или на точно обработанные опорные пластины.