Выбор черновых технологических баз

Черновые технологические базы используются при первом установе заго­товки на этапе её обработки, целью которого является подготовка чистовых тех­нологических баз. Одной из задач этого этапа является обеспечение равномер­ных припусков при дальнейшей обработке точных поверхностей заготовки.

Колебание припуска ведет к колебаниям усилий резания, упругих отжатий в технологической системе и из-за этого к рассеянию размеров и формы обрабатываемых поверхностей, т.е. к увеличению их погрешностей. Это, в свою очередь увеличивает количество обработок, удлиняет технологический процесс, конечной  целью которого является достижение заданной точности детали.

Схема формирования припуска при обработке отверстия корпусной детали на расточном станке приведена на рис.3.17.

Рис. 3.17. Схема формирования припуска при растачивании

Величина припуска Z равна:

Z = А₃ + А₄ – А₁ – А₂.

где А₁, Расстояние от оси отверстия заготовки до технологической базы;

А₂ радиус отверстия заготовки;

А₃ радиус обработанного отверстия;

А₄, настроечный  размер, определяющий положение оси борштанга и оси обработанного отверстия относительно базы.

 Колебание (погрешность) припуска:

ωZ=ωА₃+ωА₄- ωА₁ - ωА₂,

Анализ  уравнения показывает возможность снижения ωZ за счет повыше­нии точности размера  А₂ отверстия заготовки и точности расстояния А₁, от оси отверстии                                                 заготовки до технологической базы. Погрешность ωА₁оказывает решающее влияние на равномерность припуска по окружности обрабатываемой оси, а значит на погрешность размера и формы обработанного отверстия в поперечном сечении. Следовательно необходимо снизить погрешность ωА₁  на предшествующих этапах изготовления детали. Это достигается путем предварительной обработки установочной технологической базы - плоскости Б на первом установе заготовки. Варианты базирования на этом этапе приведены на рис.3.18.

Рис.3.18. Варианты базирования на начальном этапе обработки заготовки

Вариант "а".

В качестве черновой технологической и настроечной базы выбрана ось от­верстия С, для обработки которого в дальнейшем предъявляется требование по­стоянства припуска. Погрешность ωА₁, зависит от точности настройки инстру­мента на размер А₁.

Вариант "б".

За черновую технологическую базу принята поверхность В. Операционный размер А₅обеспечивается настройкой инструмента от этой же поверхности. Раз­мер А₅получается косвенно:

А₁ = А₅ + А₆

 где А₅ — выполняемый операционный размер; А₆ — размер заготовки.

Погрешность  ωА₁ = ωА₅ + ωА_6. Погрешность настройки ωА₅можно принять равной погрешности настройки ωА₁  для варианта "а". Из этого следует, что в ва­рианте "б" погрешность размера А, определяется погрешностью выполнения размера А₆ заготовки, что может составлять у исходных заготовок значительную величину.

Следовательно, вариант "а" лучше обеспечивает выполнение задачи обес­печения равномерного припуска при обработке отверстия. Это позволяет реко­мендовать к использованию в качестве черновых баз наиболее точные поверхно­сти (исполнительные, основные конструкторские базы). Именно к этим поверх­ностям предъявляются повышенные требования точности.

Однако вариант "а" может оказаться несостоятельным из-за сложности станочного приспособления, реализующего схему базирования. Еще одной при­чиной может быть слабая устойчивость заготовки из-за низкой жесткости при­способления. Схема "б" обеспечивает лучшую устойчивость заготовки, благодаря развитой установочной базе - поверхности В.

Современные средства технологического оснащения позволяют избежать недостатков обеих схем с помощью устройств позиционирования. Так при со­хранении достоинств схемы "б" (устойчивость заготовки) настройка инструмента с помощью позиционирующего устройства может происходить от настроечной базы оси отверстия. Фактическим операционным размером становится размер А₁, погрешность которого зависит от погрешности настройки инструмента на

размер А₁

Общие рекомендации по выбору черновых технологических баз:

1. В качестве черновых технологических баз (ЧТБ) следует выбирать по­верхности заготовки, которые являются основными конструкторскими базами или исполнительными поверхностями детали.

2. ЧТБ должны использоваться только один раз - при выполнении опера­ции подготовки чистовых технологических баз. Исключением могут быть заготовки высокой точности.

3. ЧТБ должны иметь размеры, достаточные для обеспечения устойчивого положения заготовки. Не следует использовать поверхности, на которых распо­ложены прибыли и литники, швы в местах разъема опок и пресс-форм в отливках и линии разъема штампов в поковках.

4. ЧТБ должны иметь возможно более высокую точность размеров и положения, возможно более низкую шероховатость.

5. Базовые поверхности должны располагаться как можно ближе к обрабатываемым поверхностям.

Закрепление заготовок

Положение заготовки, достигнутое в соответствии с теоретической схемой базирования, должно быть сохранено при ее обработке на определенном этапе технологического процесса. Всякое нарушение ориентации заготовки на станке ведет к появлению неопределенности базирования и снижению точности обра­ботки.

Для того чтобы заготовка сохраняла определенность базирования необхо­димо силовое замыкание между базами заготовки и элементами станочного при­способления, т.е. закрепление заготовки. Однако при этом возникает некоторое смещение баз заготовки относительно положения, достигнутого при базирова­нии.

Это смещение может быть вызвано при обработке партии заготовок сле­дующими факторами:

— случайностью положения точек контакта базовых поверхностей заго­товки и приспособления из-за погрешностей формы контактирующих поверхно­стей;

—  неполным контактом базовых поверхностей;

— деформацией заготовок при их закреплении и в процессе обработки. В результате совокупного действия этих факторов появляется погрешность за­крепления ε_з. Она определяется как колебание положения измерительной базы относительно настроенного на размер инструмента, возникающее вследствие смещения технологических баз заготовок при их закреплении.

Рис.3.19. Возникновение погрешности закрепления

Смешение происходит в результате деформаций заготовки, установочных элементов и корпуса приспособления. Наибольшую величину составляют кон­тактные упругопластические деформации «ε_зА» в стыке "база заготовки — устано­вочный элемент приспособления". В общем случае зависимость деформаций для таких стыков нелинейная.

ε_з ≈ С·Qⁿcosα,

где С — коэффициент, характеризующий вид контакта, состояние материала и

микрогеометрию (шероховатость, волнистость) базовых поверхностей заготовки

и приспособления;

Q - усилие, приходящееся на один опорный элемент;

α - угол между направлением действия усилия и нормалью к базе заготовки;

п - показатель степени, зависящий от характера деформаций.

В литературе [16] приведены зависимости для определения ε₃при установке заготовок на опорные установочные элементы различных конструкций в предположении, что деформациями корпуса приспособления и заготовки в целом, можно пренебречь.

Погрешность закрепления несет случайный характер из-за колебаний усилия закрепления, твердости, шероховатости, волнистости базовых поверхностей заготовок, состояния базовых поверхностей установочных элементов приспособлений в процессе обработки партии заготовок.

Уменьшить уровень погрешности закрепления и величину ее колебания можно выполнив следующие требования:

1. Повышение качества базовых поверхностей заготовки — снижение погрешности формы, волнистости, шероховатости. Это можно достичь предварительной обработкой чистовых технологических баз.

2. Рабочие поверхности установочных элементов приспособлений должны иметь оптимальные размеры и форму, обеспечивающие минимум влияния их микронеровностей на погрешность закрепления.

3. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высо­кими физико-механическими характеристиками, обеспечивающими минималь­ные деформации и высокую износостойкостъ.

4. Применение механизированных зажимных устройств, обеспечивающих постоянное усилие закрепления.

5. Рациональное расположение места приложения усилия закрепления, ра­циональное направление действия усилия, обеспечивающие минимальный уровень собственных деформаций заготовки.

Необходимо стремиться к тому, чтобы точки приложения усилий находились над опорами и действие сил осуществлялось по нормали к поверхностям опор. Усилие закрепления целесообразно направлять на установочные элементы приспособления с которыми заготовка имеет наибольшую площадь контакта.

6. Усилие закрепления должно быть минимально необходимым, но достаточным для сохранения определенности базирования заготовки при воздействии на неё усилий, возникающих в процессе обработки.