ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ С ПОМОЩЬЮ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

При обработке с помощью приспособления, как и в любых дру­гих условиях, изделие не может быть получено точно но номиналь­ному размеру. Отклонения от номинального размера должны нахо­диться в определенных пределах — в пределах допуска на точ­ность изготовления.

Рассмотрим, какие факторы влияют на точность обработки из­делия с помощью приспособления, но прежде введем некоторые понятия, необходимые для дальнейших рассуждений.

Исходная база. Исходной базой называется поверхность, линия или точка, относительно которой координируют положение обрабатываемой поверхности.

Исходный размер. Исходным называется размер, связы­вающий обрабатываемую поверхность с исходной базой.

Факторы, влияющие на точность обработки изделия с 'помо­щью приспособления, разнообразны каїк по своему характеру, таїк и Но происхождению и могут группироваться следующим образом.

1. Факторы, зависящие от технолога, разрабатывающего техно­логический процесс обработки изделия.

2. Факторы, зависящие от рабочего-наладчика станка.

3. Факторы, зависящие от конструктора приспособления.

Все перечисленные факторы влияют на точность обработки из­делия. Сумма погрешностей не должна превышать допуска на ис­ходный размер. На основании этого может быть составлено нера­венство:

Дт + Л^ + Лк< 8„,

Где Ат, Ан, Дк — соответственно погрешности в исходном размере, допускаемые технологом, наладчиком и конст­руктором приспособления.

Неравенство называется расчетным, так ікак позволяет опреде­лить, можно ли достигнуть заданной точности размеров обрабаты­ваемой детали.

Как видно из неравенства, основным фактором, ограничиваю-, щим погрешности, допускаемые технологом, наладчиком и конст­руктором приспособления, является допуск на точность обрабаты­ваемой детали, который задается конструктором.

Допуск не должен быть завышенным, так как это ведет к ничем не оправданным дополнительным затратам на изготовление де­тали. Необходимо отметить, что конструктор определяет также жесткость детали, с чем не может не считаться технолог при вы­боре режимов резания и конструктор приспособления при выборе схемы установки.

К факторам, зависящим от технолога, относится степень точ­ности выбранного станка и инструмента, правильность выбора баз. Вполне понятно, что при обработке изделия нельзя обеспечить бо­лее высокую точность детали, чем допускает станок, на котором она обрабатывается. Нельзя, например, выдержать допуск на раз­мер при наружной продольной обточке, если он не укладывается в величину биения шпинделя. Нельзя также добиться более высокой точности размера диаметра отверстия, чем допускает сверло, кото­рым оно обрабатывается.

Особого внимания заслуживает выбор установочной базы. Если установочная база не совпадает с исходной, то это вносит в исход-1
н'ьгй размер дополнительную погрешность, определяющуюся ТОЧ­НОСТЬЮ их [взаимного расположения (такая 'Погрешность называет­ся погрешностью 'от несонмещения установочной и исходной 'базы). И, наоборот, если установочная база совпадает с исходной, то по­грешность от неаовмещения установочной м исходной баз равна нулю.

Поясним сказанное примером. На фиг. 25 схематически показа­но изделие, у которого обрабатывается плоскость А. Исходной ба­зой является плоскость Б. Если в ка-

Честве установочной базы принять

Плоскость В, то на точность исходного размера будет влиять допуск /г2.

Как видно, допуск /г2 является до­полнительной погрешностью, которая совершенно исчезает, если в качестве установочной базы принять плоскость Б, т. е. совместить установочную базу с исходной. Поэтому следует стремиться к совмещению исходной базы с уста­новочной во всех случаях, когда это возможно.

К факторам, зависящим от наладчика станка, .можно отнести точность установки приспособления и инструмента. Причем їв од­них случаях пределы погрешности при наладке фактически опре­деляются ион'структором приспособления И ЛИШЬ (Внутри этих пре­делов изменяются 'В зависимости от квалификации рабочего. Так, например, при установке приспособления на столе строгального или фрезерното станка точность его положения (отсутствие переко­сов в 'Горизонтальной плоскости) зависит от величины зазора меж­ду направляющими шпонками и пазами стола, который определя­ется конструктором приспособления, а различная точность в преде­лах зазора зависит от рабочего.

То же самое можно сказать о точности установки инструмента: при работе с помощью кондуктора пределы погрешности наладки определяются величиной зазора между кондукторной втулкой и сверлом, которая устанавливается конструктором приспособления, а точность наладки, за счет равномерного распределения величины зазора по окружности, зависит от квалификации рабочего.

В указанных примерах погрешности наладки не могут привести к отклонению исходного размера из пределов допуска. Существу­ют и такие схемы установки, где погрешность наладки может при­вести к браку. Так, при установке инструмента по габаритному размеру с помощью щупа рабочий может допустить неисправимую ошибку. В таких случаях следует оговаривать необходимость вы­полнения наладки рабочим соответствующей квалификации.

Таким образом, когда конструктор приступает к проектирова­нию приспособления, ему. известно, какую неточность можно допу­
стить. при-изготовлении приспособления (а. отсюда и отдельных его деталей), «е нарушая расчетного неравенства

А к<8и_Дг_Дй.

Погрешности наладки, как было показано, выше, определяются конструктором - приспособления и при достаточной квалификации рабочего (что является неотъемлемым условием правильного вы­полнения технологического процесса) могут быть лишь уменьшены по сравнению с расчетными, из которых исходил конструктор. Тог­да неравенство примет вид

Рассмотрим более подробно, из чего слагается погрешность об­работки изделия с помощью приспособления, зависящая от кон­структора приспособления. Установочные элементы приспособле­ний имеют допуск на изготовление. Допуск на изготовление имеет также установочная база обрабатываемой детали. Вследствие это­го обрабатываемые детали не могут занимать в приспособлении - постоянного положения,—оно. может изменяться їв пределах ука­занных допусков. Величиной смещения изделия определяется точ­ность установки 5у.

Направляющие элементы, по - которым устанавливают режущий инструмент, закрепляются жестко и не могут изменять своего по­ложения вместе с каждым изделием. Поэтому смещение изделия приводит к изменению исходного размера.

При проектировании приспособления конструктор определяет возможное смещение изделия и вызываемое этим смещением из­менение исходного размера. Конструкция приспособления считает­ся пригодной, если изменение исходного размера находится в пре­делах допуска на точность его обработки.

Таким образом, задача конструктора при расчете приспособле­ния на точность сводится к определению - возможного смещения из­делия по отношению к приспособлению и возмож'ного изменения исходного размера.

Величина возможного смещения изделия по отношению к прис­пособлению зависит от схемы установки, т. е. от того, какую форму имеют установочные элементы приспособления и установочные ба­зы изделия", а также от их качества..

Поскольку форм'а поверхностей обрабатываемой датали опре­деляется ее конструктором, а их качество — конструктором либо на промежуточной стадии обработки технологом, то в распоряжении конструктора приспособления остаются такие факторы, как качест­во поверхностей установочных элементов и их форма, варьируя ко­торыми он должен добиться соблюдения расчетного неравенства.

Ниже приведены наиболее распространенные схемы установки и соответствующие им возможные смещения изделия.

1. Установка изделия плоскостью (фиг. 26, а). При установке изделия плоскостью точность установки определяют величиной допуска на точность установочных элементов приспособления h.

Ъу = h.

2. Установка изделия наружной цилиндрической поверхностью в призме (фиг. 26, б). Точность установки зависит в основном от величины допуска на обработку установочной базы, как видно из фиг. 26, б\ возможная величина смещения равна

А

2 sin-------

2

Где а—угол призмы;

D — допуск на установочную базу.

3. Установка изделия внутренней цилиндрической поверхностью на оправке (фиг. 26, в). Величина возможного смещения слагает­ся из допуска на обработку оправки d2, допуска на обработку ба­зы di и гарантированного зазора 8, обеспечивающего свободную установку изделия.

By = d1 + d2.+ s.

4. Установка изделия по двум наружным цилиндрическим по­верхностям. Такая установка может быть выполнена с помощью установочных элементов различной формы: в виде двух цилиндри­ческих отверстий, отверстия и двух параллельных плоскостей, от­верстия и призмы, двух призм.

Последний вариант имеет по сравнению с остальными то пре­имущество, что призмы не допускают перекосов линии центров баз по отношению к оси симметрии призм, поэтому погрешность уста­новки будет иметь место только в одном направлении — в направ­лении оси симметрии призм.

Схема установки изделия по двум наружным цилиндрическим поверхностям с помощью двух призм может быть выполнена дву­мя способами.

1. Вся погрешность установки относится к одной базе (фиг. 26, г).

2. Погрешность установки делится между 'базами (фиг. 26, д).

В первом случае одну призму крепят жестко, а вторую переме­щают до соприкосновения с изделием. Очевидно, погрешность ус­тановки базы, прилегающей к жестко закрепленной призме, будет равна

У 6y~Zsinal2

E)

Фиг. 26. Примеры определения величии возможного смещении изделия для различных схем установки.

А погрешность установки базы, прилегающей к подвижной призме,

= + 21,

Где dj — величина допуска на точность установочной базы, приле­гающей к неподвижной призме; — величина допуска на точность установочной базы, приле­гающей к подвижной призме; I — величина допуска на расстояние между осями установоч­ных баз.

Во втором случае перемещают обе призмы. Движение 'их свя­зано и происходит одновременно я g одинаковой скоростью, поэ­тому смещение обеих призм и, следовательно, погрешности уста­новки обеих баз будут одинаковыми, причем путь призмы при на­именее благоприятных условиях будет равен сумме половины до­пуска на расстояние между осями баз и половины суммы допусков на обработку баз.

К = 8У2 = ------------ ^ + da) + 1

4 sin-------

2

Рое о;но вызывает; поэтому выясним, в какой зависимости находит­ся изменение исходного размера от величины возможного сме­щения.

У изделия, ^изображенного на фиг. 27, а, обрабатывается плос­кость А, связанная с исходной базой размером H\±h\. Погреш­ность установки приводит к смещению изделия в (вертикальной плоскости на величину §у, что, в свою очередь, вызывает измене­ние. исходного размера V Так как исходный 'размер направлен перпендикулярно плоскостям А, Б и под некоторым углом р ж вер­тикали или, что то же самое, к направлению смещения изделия, то величина изме­нения исходного размера оп­ределяется из треугольника свс по тригонометрической зависимости

^ ^ _ г>

. ои = 0у COS р.

Следовательно, величина изменения исходного разме­ра зависит от угла между направлением исходного размера и направлением смещения изделия, вызывае­мым погрешностью установ­ки. Эта зависимость особен­но показательна на примере установки изделия наруж­ной цилиндрической поверх­ностью в призме (фиг. 27 б). Направление перемещения изделия совпадает с осью симметрии призмы. Изменяя направление исход­ного размера по отношению к направлению перемещения изделия от 0 до 180°, получаем графически выраженную зависимость меж­ду величиной перемещения изделия и величиной изменения исход­ного размера.

Решим два примера по расчету 'приспособления на точность^ Методика расчета в обоих случаях одинакова и основывается на проверке выполнения расчетного неравенства. Так как величина допуска на изделие задается, то решение сводится к следующему:

1. Определяют факторы, влияющие на точность исходного раз­мера. Числовое значение погрешностей, вызываемых этими факто­рами, принимают исходя из норм-альных условий изготовления эле­ментов приспособления по существующим нормативам либо исхо­дя из возможностей данного производства.

2. Подсчитывают суммарную погрешность от всех факторов, влияющих на величину исходного размера. Если суммарная по­грешность приводит к отклонению исходного размера из пределов
допуска, то выясняют, за счет чего можно снизить погрешности ус­тановки и добиваются соблюдения расчетного неравенства.

Пример 1. Определить необходимую точность элементов кон­дуктора для обработки шести отверстий диаметром 22 мм. Оси от­верстий расположены по окружности диаметром 400±о, з5 мм, по­ложение оси каждого обрабатываемого отверстия относительно оси центрального отверстия изделия определяется размером R =•

В корпус кондуктора (фиг. 28, а) запрессованы постоянные втулки, инструмент направляется быстросменными втулками. Кон­дуктор базируется пояском по центральному отверстию изделия.

Перечислим факторы, влияющие на точность исходного размера и определим их числовое значение.

1. Допуск ;на расположение осей отверстий їв кондукторе с за­прессованными втулками 'относительно оси центрального (Отверстия принимаем на основании справочных данных равным 64= +0,05мм.

2. Допускна внутренний диаметр постоянной втулки. Внутрен­ний диаметр постоянной втулки выполняют по 2-му классу точно­сти системы отверстия. Так каїк внутренний диаметр постоянной втулки равен 40 мм, то поле допуска равно S3 = 0-f - ( + 0,027).

3. Допуск на наружный диаметр быстросменной втулки. На­ружный диаметр быстросменной івтулки обрабатывают по посадке движения 2-го класса точности системы отверстия, поэтому поле допуска равно 82 = (—0,01) +0,027.

4. Допуск на внутренний диаметр быстросменной втулки. Внут­ренний диаметр быстросменной втулки (под сверло) выполняют по ходовой посадке 2-го класса точности системы вала. Так как внут­ренний диаметр быстросменной втулки равен 22 мм, то 5і = = ( + 0,02) + ( + 0,05) мм.

5. Допуск яа неточность ~ изготовления сверла. По справочным данным отклонение диаметра сверла колеблется їв пределах «с =0 + 0,052 мм.

6. Эксцентрицитет сменной втулки принимаем равным е = 0,01 мм.

7. Допуск на диаметр базового пояска в кондукторе. Базовый поясок кондуктора изготовляют по посадке скольжения 2-го клас­са точности системы отверстия. Диаметр пояска 250 мм, поле до­пуска 66 = 0+- ( —0,03) мм.

8. Допуск на диаметр базового отверстия детали. Базовое от­верстие в детали обрабатывают по 2-му классу точности системы отверстия, поэтому 65 = 0 - т - (-[-0,045) мм.

За счет допусков между сопрягающимися поверхностями возни­кают зазоры, в пределах. которых детали приспособления могут пе­ремещаться друг относительно друга, вследствие чего будет изме­няться положение осей обрабатываемых отверстий. Так как допуск на расположение осей отверстий в кондукторе с запрессованными втулками дается в сторону плюса, то возможное смещение осей об­рабатываемых отверстий в этом направлении будет больше, чем в противоположном, на величину S4. Поэтому проверим точность кондуктора из условий наибольшего возможного смещения осей обрабатываемых отверстий в сторону от центрального отверстия изделия.

Наибольшее возможное смещение оси обрабатываемого отвер­стия относительно оси центрального отверстия fry, равно

Где єі, Є2, £з—соответственно максимальные зазоры между свер­лом и быстросменной втулкой, быстросменной и постоянной втул­кой, пояском кондуктора и поверхностью центрального отверстия изделия.

Определим1

.J. 0,102 , 0,054 , 0,075 , п пг , „ П1 А 17гс % = 1 н -—- 4" 0,05 + 0,01 = 0,1755 мм.

Наибольшее возможное смещение оси обрабатываемого Отвер­стий друг относительно друга раївно

= si + Н + 234 + 2s;

Ь = 0,102 + 0,054 + 0,1 + 0,02 ='0,276 мм.

Направление смещения кондуктора вследствие (погрешности ус­тановки совпадает с направлением исходного размера, поэтому 8у = 8И и, следовательно, не выходит из пределов допуска.

Уменьшение величины в случае необходимости может быть достигнуто выполнением внутреннего диаметра быстросмеяной втулки по посадке движения.

Пример 2. Определить точность элементов приспособления для; фрезерования паза ЗО X 40 X 400 мм (фиг. 28, б).

Изделие устанавливают в приспособлении по шести штырям,, фрезу ставят по угловому габариту. Положение паза на изделии оп­ределяют двумя исходными размерами: относительно плоскости А Hi = 120 ± 0,15 мм и плоскости БН2 = 70 ± 0,2 мм; поэтому необ­ходимо рассмотреть отдельно факторы, влияющие на точность каж­дого из них.

Факторы, влияющие на точность исходного размера, измеряемо­го от плоскости А. ' _ .

1. Допуск на расстояние между контактными поверхностями ус­тановочного элемента и габарита.

2. Допуск на толщину щупа.

3. Ошибка, допускаемая рабочим при установке инструмента.

4. Неточности станка, биение конического отверстия шпинделя, отклонение от горизонтали направляющих станка, отклонение от параллельности рабочей поверхности стола своим направляющим.

5. Зазор между фрезой и оправкой.

6. Радиальное биение фрезы.

Факторы, влияющие на точность исходного размера, измеряемо­го от плоскости Б.

1. Допуск на расстояние между контактными поверхностями установочного элемента и габарита.

2. Допуск на толщину щупа.

3. Ошибка, допускаемая рабочим при установке инструмента.

4. Перекос приспособления на столе станка за счет зазора меж­ду направляющей шпонкой и боковыми поверхностями паза стола станка.

5. Неточности станка: осевое биение Шпинделя, отклонение вер­тикальных направляющих стола от перпендикулярности к оси шпин­деля отклонение стенок среднего паза от параллельности к направ­лению перемещения стола.

6. Торцовое биение фрезы.

Определим числовое значение погрешностей, вызываемых ука­занными факторами.

1. Допуск на расстояние между контактными поверхностями ус­тановочного элемента и габарита принимаем равным 6i = 0,05 мм.

2. Допуск на толщину щула выбирают по справочным материа­лам б2 = 0,008 мм.

3. Возможную ошибку рабочего при установке инструмента ог­раничиваем допуском 63 = 0,01 мм.

4. Зазор между направляющей шпонкой и баковыми поверхно­стями паза стола равен б4 = 0,06 мм (паз обрабатывается по А3, шпонка — по С3).

5. Суммарную погрешность, зависящую от технолога ((неточно­сти станка, инструмента), в соответствии с нормами точности при­нимаем равной 65 = 0,06 мм.

Направления смещения изделия совпадают с исходными разме­рами, поэтому

Ьч = \ + Ь2 - f 83 - f S8 = 0,05-+ 0,008 + 0,01 + 0,06 = 0,128 мм K2 = Si + S2 + §з + + §6 = 0,05 + 0,008 + + 0,01 + 0,06 + 0,06 = 0,188 мм.

Как видно, точность элементов приспособления позволяет обес­печить заданную точность положения /Паза на изделии.

ГЛАВА V