Определение погрешностей базирования

Погрешностью базирования е_б называется разность предельных положений измерительной базы относительно настроенного на размер инструмента. Это определение оказывается очень важным, поскольку позволяет определить количественно погрешность ба­зирования для любой схемы установки. При этом важно лишь найти и выразить через производственные параметры предельные положения измерительной базы. Для каждой схемы установки будет своя расчетная формула.

На рис. 5.11 а показан эскиз, в которой необходимо обработать уступ в размере 15 мм с допуском 0,3 мм. В данном случае измери­тельной базой является поверхность А. Обработка выполняется при постоянной установке фрезы в размер С (рис. 5.11 б), причем установочной базой является поверхность В заготовки. При данной схеме базирования положение измерительной базы для отдельных заготовок будет колебаться в пределах допуска 0,2 мм на размер 40 мм. Размер 0,2 мм и буде т погрешностью базирования  = 0,2 мм.

Рис. 5.11. Определение погрешности базирования

при фрезеровании уступа

Эскиз, в котором необходимо обработать уступ в размере 15 мм с допуском 0,3 мм.

Если же изменить схему базирования, приняв измерительную базу А одновременно и технологической базой (рис. 5.11 в), то погрешность базирования будет равна нулю. Следовательно, для исключения погрешности базирования необходимо совмещение измерительной и технологической баз.

Рассмотрим погрешность базирования цилиндрической детали на призме (рис. 5.12) при фрезеровании лыски. В равной степени

 

Рис 5.12. Определение погрешности базирования

 при фрезеровании лыски

 

 

это относится и к обработке шпоночного паза. Значение погреш­ности зависит от получаемого размера А,, А₂, А₃.

Заготовка представлена двумя окружностями: с наибольшим диаметром в партии и с наименьшим и с осями соответственно в точках С' и С". При получении размера А, погрешность базирова­ния равна разности предельных расстояний от измерительной базы (образующих А', А") до устаноого на размер инстрвленнумента (точка А' ") 

 

По аналогии:

Таким образом:

 

где b_D — допуск на размер заготовки, a — угол призмы.

                                                                                                        

Аналогично можно рассчитать погрешности и для размеров

Если при фрезеровании лыски заготовку базировать в центрах, то погрешность базирования будет составлять половину допуска на диаметральный размер, т.е. е_б = 8_0/2, так как измерительная база (наружная поверхность вала) будет менять положение в связи с колебанием диаметрального размера вала (рис. 5.13 а). Если же базировать вал в тисках с плоскими губками и с опорой вала на основание тисков, то погрешность базирования будет равна нулю, так как измерительная база при обработке партии заготовок поло­жения не меняет (рис. 5.13 б).

Рис. 5.13. Фрезерование лыски; заготовка базирована в центрах

 

При обработке плоскости или паза с базированием втулки 1 (рис. 5.14 а) по отверстию на оправку 2 с зазором погрешность базирования при получении размеров Н₁ и Н ₂ составит

где е — эксцентриситет оси отверстия относительно наружной поверхности втулки;  — допуск на диаметр отверстия;   — до­пуск на диаметр оправки;  — минимальный радиальный зазор при посадке заготовки на оправку.

Если базировать рассматриваемую заготовку на разжимную оправку или на оправку с натягом (рис. 5.14 б), то погрешность базирования при получении размеров Н_1, Н₂ будет составлять,             так как размеры        и  не будут влиять на получение размеров Н 1 или Н₂.

Рис. 5.14. Заготовка базирована на разжимную оправку

или на оправку с натягом (5.14 б)

Из рассмотренных примеров видно, что погрешность базиро­вания влияет на точность получения размеров и точность взаим­ного положения поверхностей.

Для уменьшения или устранения погрешности базирования следует совмещать технологическую и измерительную базы, повы­шать точность размеров технологических баз, выбирать правильное расположение установочных элементов и их размеры.

При посадке заготовок на охватывающие или охватываемые установочные элементы (втулки) следует устранять или уменьшать зазоры.

Формулы для расчета погрешностей базирования при различ­ных схемах установки приведены в [17].

 

 

ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Точность обработки в технологии машиностроения играет очень важную роль, от нее зависит точность работы собранных механиз­мов и машин, их износостойкость, надежность и долговечность. Под точностью в технологии машиностроения понимается степень соответствия производимых изделий их заранее установленным параметрам. Она в большей степени определяется точностью из­готовления отдельных деталей и сборочных единиц.

Точность в машиностроении — понятие комплексное, характе­ризует не только геометрические параметры машины и их элемен­ты, но и единообразие различных свойств изготовляемых изделий (упругих, динамических, магнитных, электрических и др.).

Под точностью детали понимается ее соответствие требованиям чертежа по размерам, геометрической форме, правильному взаим­ному расположению обрабатываемых поверхностей и по степени их шероховатости и волнистости, а также физико-механическим свойствам поверхностного слоя.

Абсолютных размеров и других показателей продукции в про­изводстве достичь нельзя. Поэтому сознательно идут на регламен­тируемые допустимые отклонения размеров и других показателей, т.е. работают в пределах допусков.

Количественные показатели точности и допускаемые отклоне­ния регламентируются Единой системой допусков и посадок и ее стандартами. Задача обеспечения необходимой точности изделия решается на этапах их конструирования, разработки и внедрения технологии изготовления.

Механическая обработка заготовок резанием обеспечивается на металлорежущих станках, оснащенных различными приспособле­ниями и режущими инструментами. Собственно заготовка, обору­дование (станок), приспособление и инструмент образуют целую систему, элементы которой не только связаны между собой, но и должны быть замкнуты. Если такого замыкания не происходит, процесс обработки осуществить нельзя. Каждый из указанных элементов не является идеальным по своим качествам. Все элемен­ты переносят свои показатели качества на заготовку при изготов­лении из нее детали. Кроме того, сам процесс резания характери­зуется особенностями, которые также вносят свои изменения в

показатели качества деталей. В результате возникают погрешности деталей и точность ее, как правило, снижается.

Каждая деталь машины представляет собой сочетание поверх­ностей. При всем многообразии деталей современных машин чис­ло видов поверхностей ограничено. Это — цилиндрические, кони­ческие, плоские и фасонные поверхности. Точность механической обработки заготовок, связанная с функционированием замкнутой технологической системы элементов, проявляется в трех аспектах: точность размера, точность формы и точность расположения по­верхностей.

На общую суммарную погрешность обработки влияют различ­ные параметры. К элементарным составляющим суммарной по­грешности относятся:

• неточность технологической схемы обработки;

• геометрическая погрешность станков;

• погрешность приспособлений;

• погрешность мерного и профильного режущего инструмента;

• погрешность измерений;

• погрешность от упругих деформаций элементов технологиче­ской системы;

• тепловые деформации элементов технологической системы;

• размерный износ режущего инструмента;

• погрешность начальной размерной наладки;

• погрешность подналадки;

• погрешность установки заготовок;

• погрешность от перераспределения остаточных внутренних на­пряжений;

• шероховатость обработанной поверхности;

• погрешность, вызываемая колебаниями элементов технологи­ческой системы;

• погрешность, определяемая конструктивными особенностями системы управления технологическим процессом.

В технологии машиностроения принято различать следующие виды элементарных погрешностей обработки по воздействию на технологическую систему:

• систематические постоянные погрешности, вызываемые, на­пример, неточностью мерного инструмента;

• систематические погрешности, закономерно изменяющиеся по течению технологического процесса, вызываемые, например, размерным износом режущего инструмента;

• случайные погрешности, которые, появившись при обработке одной заготовки, необязательно появляются при обработке дру­гих заготовок, а их значения для различных заготовок изменя­ются в определенных пределах от _min до _maх.

Предсказать момент появления и величину этих погрешностей возможно только с определенной вероятностью.

Систематические погрешности обработки изучаются с по­мощью теоретических или экспериментальных исследований за­кономерностей, которым они подчиняются.

Случайные погрешности изучаются с применением теории ве­роятности и математической статистики.

Для исследования точности механической обработки исполь­зуются: расчетно-аналитический, вероятностно-статистический и расчетно-статистический методы.

Расчетно-аналитическая модель предполагает полную детерми­нированность процесса, для которого точно известны как началь­ная точность, так и влияние сопутствующих факторов. Решением систем уравнений, описывающих закономерности переноса по­грешностей технологического процесса, однозначно определяется искомая точность. Факт детерминированности означает, что при одном и том же комплексе исходных условий при каждом следу­ющем расчете получается один и тот же результат. Однако реаль­ные процессы не всегда правильно отображаются детерминиро­ванными моделями, и правомерность их применения в таких слу­чаях зависит от деятельности изучения исследуемого процесса. Математическое описание процессов в этом случае заключается в последовательном определении начальных (исходных) погрешно­стей заготовки; далее устанавливается в аналитическом виде их влияние на окончательную точность готовой детали и, наконец, решается полученная система уравнений. Этот метод можно при­менять в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Вероятностно-статистическая модель, применяемая при изго­товлении достаточно больших партий детали, позволяет без рас­крытия физической сути явлений решать ряд задач по оценке и исследованию точности обработки, сборки, контроля и анализу точности оборудования. При этом определяются как первичные, так и суммарные погрешности.

Расчетно-статистические модели сочетают положительные сто­роны обоих вышерассмотренных методов. Они пригодны для раз­личных условий производства и являются весьма гибкими, так как

позволяют рассчитывать первичные и суммарные погрешности, оценивая их отдельные составляющие статистически или расчет­ным путем. При недостатке данных модель носит в большей мере вероятностно-статистический характер. В то же время, применяя детерминированный подход, можно определить поле рассеивания случайных погрешностей и отдельные погрешности расчетно-ана- литическим методом.