Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
ВЫБОР ВАРИАНТА СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ
На погрешность обработки большое влияние оказывает схема базирования как заготовки, так и других деталей, которые включаются своими размерами в размерную цепь, где замыкающим звеном является отно - Iтельное положение технологических баз и режущих кромок инструмента. Схема базирования характеризуется как составом баз, так и расположением опорных точек на базах.
При проектировании технологических операций технолог должен выбрать такую схему базирования заготовки, которая бы обеспечивала заданную точность обработки при наивысшей производительности. Кон - ару ктор тоже при проектировании технологической системы должен решать задачу выбора схемы базирования каждой ее детали. К сожалению, в силу сложившейся практики конструктор не продумывает схемы Лпшрования каждой детали и тем более не задает расположение опорных точек на базах, что проявляется, прежде всего, в игнорировании материа - ни іации опорных точек.
Например, если при базировании детали установочной плоскостью им оIвегной поверхности другой детали не формируются опорные точки и виде опорных площадок (пятен) (рис. 1.9.6, а), то в итоге возникает неопределенность базирования, когда неизвестно фактическое расположе - iiiu- пн ген контакта.
В то же время в обеспечении определенности базирования и пра - ниш. пого расположения пятен контакта скрыт большой резерв повышении качества технологической системы, ее точности и виброустойчивости.
Неопределенность базирования можно проиллюстрировать на сле - іімоїцсм примере. При установке одной детали на другую на сопряженных шик костях, выступающих в роли установочных баз, из-за погрешностей
Рис. 1.9.6. Расположение пятен контакта по сопряженным поверхностям при различном приложении сил: А - под действием силы Р\,б - под действием силы Р2 |
Их геометрической формы возникнут три пятна контакта, расположенные - произвольным образом. Так же случайно будут располагаться пятна коп такта и при базировании других деталей. Таким образом, где будут фак тически расположены пятна контакта деталей, конструктор не знает. Расположение пятен контакта непостоянно. Стоит только изменить точк\ приложения силы или ее направление, как в стыке поверхностей возник нет новое расположение пятен контакта (рис. 1.9.6, б).
Одним из радикальных решений проблемы обеспечения определен ности базирования каждой детали является обеспечение на этапе кона руирования машины постоянного расположения пятен контакта деталей в местах их сопряжения. Исследования показывают, что при сопряжении деталей по плоскостям, фактическая плошадь их контакта из-за погрет ностей формы составляет около 10 % даже при высоких нагрузках, и эю для поверхностей, обработанных шабрением. Базирование деталей по пятнам обеспечит такую же площадь контакта и поэтому удельное давлс ние не возрастет.
Влияние изменения расположения пятен контакта на точность обра ботки проявляется через изменение упругих перемещений в местах коп такта. Если при одной и той же схеме сил, действующих во время обра ботки, изменить расположение опорных точек, то это приведет к изменению реакций в них и вызовет изменение упругих перемещений, опорных точек. Поэтому при выборе схемы базирования следует решать задач\ определения наилучшего расположения опорных точек.
Если обратиться к схеме базирования детали или заготовки, то лю - бия схема базирования представляет собой схему соответствующего расположения опорных точек на трех координатных плоскостях. При этом в пределах одной плоскости расположение опорных точек может варьиро - ипться в определенных пределах.
Рассмотрим в качестве примера влияние различных схем базирования заготовки и вариантов расположения опорных точек на точность обработки на вертикально-фрезерном станке мод. 6Р12.
Расчет погрешностей фрезерования проводился в соответствии с ал - юритмом (см. рис. 1.9.4) для заготовки, показанной на рис. 1.9.3. Исход иые данные для расчета следующие:
TOC \o "1-3" \h \z Минутная подача 5М, мм/мин.................................................... 315
Частота вращения шпинделя п, мин"1..................................... 500
Глубина резания t, мм........................................................... 3,6
Диаметр фрезы D, мм........................................................... 160
Число зубьев фрезы z............................................................... 10
Главный угол в плане <р, 0..................................................... 60
Ширина фрезерования В, мм................................................. 140
Длина заготовки L, мм.............................................................. 140
Заданный размер заготовки Аъ, мм....................................... 140
Расстояния от торца заготовки со стороны фрезы
До заданных сечений L„ мм..................................................... 20, 40, 60,
Диапазон изменения жесткости в опорных точках
Элементов технологической системы, кН/мм......................... 21,00 ... 90,57
Материал заготовки................................................................... Сталь 45
Материал режущей части зубьев фрезы............................. Т15К6
Сопоставляемые схемы базирования заготовки и расположения опорных точек при одной схеме базирования (точки I, 2, 3 на установочной базе и точки 4, 5 на направляющей базе) приведены в табл. 1.9.2.
Как показали результаты сопоставляемых разных схем базирования, колебания погрешности обработки значительны. Как показали расчеты, в точке 1 сечения 1 (см. рис. 1.9.3) эта разница составила 0,299 мм, а в точке 4 сечения 1 - 0,333 мм; колебание погрешности в одном сечении в зависимости от сечения составляло от 0,001 мм до 0,036 мм. Таким образом.
Схема базирования заготовки |
Схема расположения опорных точек
|
Разброс погрешностей обработки в зависимости от изменения схемы баз и pi > вания может быть соизмерим с допусками на изготовление деталей.
Сопоставление различных схем расположения опорных точек при одном и том же варианте схемы базирования тоже существенно влияет на величины погрешности. В частности, были рассчитаны погрешности фрезерования для четырех случаев расположения трех опорных точек на установочной базе и для двух случаев расположения двух опорных точа, на направляющей базе. Расчеты погрешностей фрезерования велись для той же заготовки, тех же исходных данных и по тому же алгоритму, что и при сопоставлении вариантов схем базирования.
Сопоставление погрешностей обработки, например, в точке / сече ния 1 (см. рис. 1.9.3) для четырех вариантов расположения опорных тс чек на установочной базе показало, что разница в погрешностях составила 0,028 мм, в точке 4 сечения / -0,018 мм, в точке 6 сечения У -0,028 мм.
Для двух вариантов расположения опорных точек на направляющем базе в точке 1 сечения 1 колебание погрешности обработки составило 0,061 мм, в точке 4 первого сечения / - 0,099 мм и в точке 6 сечения /-0,125 мм.
Таблица 1.9.: |
Из изложенного следует, что при проектировании технологических операций следует выбирать схему базирования путем сопоставления не скольких вариантов по значению ожидаемой погрешности обработки, а при проектировании приспособления - выбрать наилучший вариант расположения опорных точек.
Например, при обработке на станках деталей типа вал наиболее часто заготовки базируются по одному из трех вариантов: базирование в трехкулачковом патроне; в трехкулачковом патроне и заднем центре; в центрах с односторонним поводком.
Чтобы при прочих равных условиях правильно выбрать вариант схемы базирования, надо рассчитать для каждого варианта ожидаемую погрешность обработки при заданных режимах обработки и выбрать наилучший вариант.