2 Базування і базові поверхні

2.1 Встановлення заготовок у пристроях

У процесі обробки заготовки повинні займати цілком певне (однозначне) положення щодо верстата й різального інструменту, що забезпечується встановленням заготовок у пристроях. Під встановленням заготовки розуміється процес її базування і закріплення - прикладених до заготовки сил і пари сил, що забезпечують у процесі обробки сталість положення заготовки, досягнуте при базуванні.

Базуванням називають надання заготівці або виробу необхідного положення щодо обраної системи координат.

Технологічними базами називають поверхні, які використовують для визначення положення заготовки чи виробу в процесі виготовлення. При встановленні деталі в пристрою за технологічну базу приймають реальні поверхні, що безпосередньо контактують з установочними елементами пристрої.

Положення деталі в пристрою визначають її базуючі поверхні. Деталі, які встановлюють у верстатні пристрої, мають різні базові поверхні за формою і видом.

Чорновими базами називають неопрацьовані поверхні деталі, які використовують для її встановлення в пристрою при обробці на першій операції, коли оброблених поверхонь немає.

Чистовими (остатніми) базами називають оброблені поверхні деталі, що служать для встановлення в пристрою при обробці на всіх наступних операціях механічної обробки.

Конструкторськими базами називають бази (поверхні), які використовують для визначення положення деталі у виробі чи вузлі. Ці бази необхідно в першу чергу використовувати для установки оброблюваної деталі в пристрою, тому що при цьому виходять менші похибки обробки. Конструкторські бази деталей за призначенням бувають основні й допоміжні.

Установочні бази оброблюваної деталі розділяються на опорні і поверхневі. Опорними установочними базами називають сукупність поверхонь оброблюваної деталі. Вимірювальними базами називають поверхні деталей, від яких роблять відлік розмірів при її обробці. Число, форму і розташування опорних установочних базових поверхонь слід вибирати так, щоб забезпечити визначене і незмінне положення оброблюваної деталі в пристрою щодо різального інструменту при обробці.

З механіки відомо, що тверде тіло має шість ступенів свободи (рис.2.1): три пов'язані з переміщенням тіла уздовж трьох взаємно перпендикулярних осей координат Ох, Oy, Oz і три - з можливим його поворотом щодо цих осей. При установці деталі в пристрою кожен зі ступенів свободи пов'язується шляхом притиску деталі до відповідної нерухомої точці (опорі) пристрої. Кожна опора зв'язує один ступінь свободи деталі, отже для позбавлення деталі всіх ступенів свободи необхідно, щоб у пристрою було шість нерухомих опорних точок (правило шести точок).

Рис.2.1 – Схема базування оброблюваної деталі в пристрою по шести опорних точках

Ці точки знаходяться в трьох взаємно перпендикулярних площинах: точки 1, 2 і 3, розташовані в площині XOY, позбавляють деталь трьох ступенів свободи - можливості переміщувати уздовж осі OZ і обертатися навколо осей OX, OY; точки 4 і 5, розташовані в площині ZOY, позбавляють деталь двох ступенів свободи – можливості переміщувати уздовж осі OX і обертатися навколо осі OZ; точка 6, розташована на площині XOZ, позбавляє деталь шостого ступеня свободи - можливості переміщувати уздовж осі OY. Сили затиску W, W1, W2, що діють у напрямках, перпендикулярних до трьох площин, притискають деталь до шести нерухомих опор. Число нерухомих опор у пристрою не повинне бути більше шести, тому що в противному разі створюється хитке положення оброблюваної деталі в пристрою.

Похибки базування і закріплення оброблюваних деталей у пристрою. Сумарна похибка при виконанні будь-якої операції механічної обробки складається з похибок встановлення деталі, настроювання верстата і похибки обробки, що виникає в процесі виготовлення деталі.

Похибка установки Ey - одна зі складових сумарної похибки виконуваного розміру деталі - виникає при установці оброблюваної деталі в пристрою і складається з похибки базування Eб, похибки закріплення Уз і похибки положення деталі Упр, яка залежить від неточності пристрою і визначається помилками виготовлення і збирання його установочних елементів і їхнього зносу при роботі.

Похибка налагоджування верстата н виникає при установці різального інструмента на розмір, а також унаслідок неточності копірів і упорів для автоматичного одержання заданих розмірів деталі.

Похибка обробки обр., яка виникає у процесі обробки деталі на верстаті, пояснюється:

1) геометричною неточністю верстата;

2) деформацією технологічної системи верстат - пристрої - інструмент - оброблювана деталь (ВПІД) під дією сил різання;

3) неточністю виготовлення і зносом різального інструмента і пристрої;

4) температурними деформаціями технологічної системи. Для одержання гарних деталей сумарна похибка при обробці деталі на верстаті повинна бути менше допуску б на заданий розмір деталі. Ця умова виражається нерівністю

. (2.1)

Похибкою базування Еб називають різницю граничних відстаней вимірювальної бази щодо встановленого на заданий розмір деталі різального інструмента. Похибка базування виникає, коли опорна установочна база оброблюваної деталі не сполучена з вимірювальною. Величина Еб відноситься до заданого розміру, який одержується при відповідній схемі ус­тановки деталі в пристрою.

Н а рис.2.2,а наведена схема установки, при якій бічна установочна база 1 оброблюваної деталі одночасно є і вимірювальною базою для поверхні 3. Тому похибка базування для розміру А дорівнює нулю: Еб_А=0. Нижня опорна база 5 є установочною, а вимі­рювальною базою для оброблюваної поверх­ні 4 служить поверхня 2. На налагодженому верстаті вісь фрези займає визначене по­ложення, а вимірю­вальна база 2 для партії оброблюваних деталей буде змінюва­ти своє положення від С_мах до C_min, тобто в межах допуску б на розмір С. Тому похибка базування для розміру В дорівнює допуску на розмір С між устано­вочною 5 і вимірювальною 2 базами.

Круглу деталь встановлюють отвором на тверду оправлку для обробки лиски фрезою на фрезерному верстаті (рис.2.2, б). При такій установці між отвором деталі і твердою оправкою пристрій утворює зазор і виникає похибка базування. Вимірювальною базою для оброблюваної поверхні 1 є вісь оправка. Унаслідок зазору S між деталлю й оправкам вісі деталі й оправки не збігаються і вимірювальна база - вісь деталі може переміщуватися вгору і вниз: при зсуві деталі тільки в один бік виходить максимальний зазор S_max, отже похибка базування Eб_h=S_max.

Похибка закріплення Ез – це різниця між найбільшою і найменшою величинами проекцій зсуву вимірювальної бази в напрямку одержуваного розміру внаслідок додання до оброблюваної деталі сили затиску W. Основна причина, що впливає на похибку закріплення деталі, - деформація базових поверхонь деталі і стиків ланцюга, по якій передаються сили затиску (механізований привод, проміжні ланки, корпус, установочні й затискні деталі пристрою, оброблювана деталь).

Великий вплив на похибку закріплення мають форма і габаритні розміри оброблюваної деталі, точність і чистота базових поверхонь, конструкція пристрої і постійність сил затиску деталі. Отже, похибку закріплення необхідно визначати для конкретних схем установки деталі в пристрою дослідним шляхом. При обробці деталей у досить твердих пристроях похибка закріплення впливає на точність обробки і її можна в розрахунках не враховувати.

Похибка положення Епр деталі щодо різального інструменту виникає в результаті неточного виготовлення пристрої, його збирання й зносу установочних елементів у процесі експлуатації. Неточності при виготовленні пристрої виникають від похибок виготовлення його деталей, збирання і регулювання. Точність виготовлення пристрої задається в робочому кресленні й у технічних умовах.

На похибку накладення деталі в пристрою найбільший вплив справляє знос його постійних установочних опор. Різні деталі пристрої контролюють у встановлений термін і при зносі проходять відповідний вид ремонту.

Позначимо похибки виготовлення пристрої і знос його опор через . Оскільки , , являють собою поля розсіювання випадкових величин, що підкоряються закону нормального розподілу, то похибку установки як сумарне поле розсіювання виконуваного розміру деталі визначають за формулою

. (2.2)

При виборі способу установки деталі необхідно порівняти отриману для даної установки похибку із припустимою . Для прийнятої схеми установки необхідно виконувати умову

. (2.3)