Конструкторские, измерительные и технологические базы

В общем случае базой называется совокупностью поверхностей, линий и (или) точек, по отношению к которой определяется положение интересующей нас поверхности линий или точки. По своему назначению и области применения в приборостроении базы подразделяются на конструкторские и технологические, используемые при обработке заготовок или сборке изделий.

Конструкторская база - это база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии при его конструировании (ГОСТ 21495-76). Конструкторские базы подразделяются на основные и вспомогательные. Основной называется конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице, используемая для определения ее положения в изделии. Конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице, используемая для определения положения присоединяемого к ней изделия, называется вспомогательной базой (ГОСТ 21495-76).
 Технологическая база - это база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления, сборки или ремонта (ГОСТ 21495-76). Технологической базой, используемой при обработке заготовок на станках, называется база, относительно которой ориентируются ее поверхности, обрабатываемые на данном установе.
В качестве технологических баз используют также разметочные линии и точки, нанесенные на материальные поверхности заготовок для выверки положения последних относительно устройств станка, определяющих траекторию движения режущих инструментов. Разновидностью технологических баз является измерительные базы.
По особенностям применения технологические базы, используемые при механической обработке, подразделяются на контактные, настроечные и проверочные.
Контактными базами называются технологические базы, непосредственно соприкасающиеся с соответствующими установочными поверхностями приспособления или станка.
При обработке заготовок по принципу автоматического получения размеров требуемую точность можно обеспечить сравнительно легко посредством настройки станка относительно контактных технологических баз заготовки или соприкасающихся с ними опорных поверхностей приспособлений.
В примере (см. рис. 9.8, б) при работе на настроенном станке точность размера а определяется правильностью установки высоты стола, обеспечивающей расстояние фрезы до установочной контактной технологической базы А, равное величине а, точность размера b правильностью поперечной установки стола, обеспечивающей расстояние оси фрезы от направляющей контактной технологической базы В, равное b + dфp/2, а точность размера с правильностью установки упора, выключающего продольную подачу стола, при достижении осью фрезы расстояния с + dфр/2 от упорной контактной технологической базы С. Смена заготовок, обрабатываемых при неизменной настройке станка, не влияет на получаемые размеры, и они остаются одинаковыми для всей партии обрабатываемых заготовок (не учитывая случайного рассеяния размеров).
Контактные технологические базы, обеспечивающие необходимую точность обработки партии заготовок на настроенных станках и не требующие трудоемкой настройки станка, широко применяются в крупносерийном производстве.
Контактные технологические базы очень часто используются при сборке узлов и сборочных элементов (сборка валов с подшипниками, соединение салазок суппортов с направляющими станины и т. п.).
Настроечные базы. Для осуществления настройки станка относительно определенных поверхностей заготовки необходимо, чтобы эти поверхности занимали на станке при смене заготовок неизменное положение относительно упоров станка, определяющих конечное положение обрабатывающего инструмента. К таким поверхностям относятся опорные поверхности заготовки, что и предопределяет широкое их использование в крупносерийном производстве в качестве опорных технологических баз. Такими же поверхностями являются поверхности, образуемые на заготовке при данном установе и связанные с другими обрабатываемыми поверхностями непосредственными размерами.
Примером использования поверхности, обрабатываемой за один и тот же установ, в качестве технологической базы может служить обработка заготовки на револьверном станке (рис. 9.14).

Рис. 9.14 Использование настроечной базы А при обработке заготовки на револьверном станке.

Заготовка опирается поверхностью М на соответствующий упор зажимного устройства станка, однако эта поверхность, являясь контактной технологической базой для обработки торца А заготовки на размер h, не является таковой для всех остальных торцовых поверхностей заготовки В, С, D, Е, обрабатываемых на размеры b, с, d, а. Положение поверхностей В, С, D и Е определяется при настройке станка не положением поверхности М, а положением поверхности А, относительно которой производится установка упоров. В этом случае поверхность А, обрабатываемая при том же установе, что и рассматриваемые поверхности В, С, D, Е, является для них настроечной технологической базой.
Настроечной базой называется поверхность заготовки, по отношению к которой ориентируются обрабатываемые поверхности, связанная с ними непосредственными размерами и образуемая при одном установе с рассматриваемыми поверхностями заготовки. Настроечная база обычно связана непосредственным размером с опорной базой заготовки.
При построении операции обработки с использованием настроечной базы контактная база заготовки является технологической базой для получения линейных размеров только при обработке самой настроечной базы, с которой она связана непосредственным размером. Технологической базой для обработки всех остальных поверхностей заготовок и получения линейных размеров а, b, с, d в этом случае служит не контактная, а настроечная база заготовки.
В зависимости от конфигурации и предъявляемых к ней требований заготовка может иметь несколько настроечных баз одного направления размеров, что в известной степени затрудняет настройку станка, однако создает возможность непосредственной простановки размеров между поверхностями, взаимное расположение которых важно для готового изделия.
К методу работы по настроечной базе относятся различные способы расточки нескольких отверстий с точным взаимным расположением их осей и другие операции, при которых режущий инструмент перемещается от одной обработанной поверхности заготовки к другой на требуемое по чертежу расстояние с помощью специальных шаблонов, отсчетных устройств станка или согласно заданной программе. Очевидно, что в подобных случаях можно использовать несколько настроечных баз разных направлений. Применение настроечных технологических баз значительно расширяет возможности простановки размеров на чертежах заготовок, так как позволяет устанавливать размеры без повышения их точности не только непосредственно от опорных поверхностей, но и от измерительных баз, которые можно использовать в качестве настроечных баз.
Настроечные базы способствуют упрощению конструкции приспособлений, концентрации операций технологического процесса и сокращению общего числа операций, а также дают возможность производить промеры заготовок непосредственно на станке. Некоторое усложнение наладки станка, связанное с использованием настроечной базы, компенсируется в крупносерийном производстве указанными преимуществами применения этих баз.
Особенно ярко выявляются преимущества настроечных баз при использовании автоматов, многорезцовых станков, станков с копировальными устройствами, станков с числовым программным управлением и обрабатывающих центров, которые требуют создания сложных концентрированных операций, а также при многопозиционной обработке.
Контактная и настроечная технологические базы получили широкое распространение в крупносерийном производстве при настройке станков, работающих по методу автоматического получения размеров. Известно, что при установке заготовки в приспособлениях на контактной базе всегда возникает погрешность закрепления, являющаяся одной из причин рассеяния размеров заготовок, которые проставлены от этих баз, и увеличивающая общую погрешность обработки. При использовании настроечных баз погрешность закрепления заготовок на точность размеров, проставленных от этих баз, не влияет.

Проверочные технологические базы. При обработке заготовок в условиях серийного и единичного производства, а также при сборке точных соединений и приборов широко используются проверочные базы. Проверочной базой называется базой, по отношению к которым производится выверка положения заготовки на станке или установка режущего инструмента при обработке заготовки, а также выверка положения других деталей или сборочных единиц при сборке изделия.

Интересным примером использования проверочной базы для изготовления особо точной детали оптического прибора может служить нарезание зуба отсчетного червячного колеса прибора.
По условиям своей работы в приборе начальная окружность зубчатого венца детали должна быть строго концентрична посадочному наружному цилиндру А, являющемуся основной конструкторской базой детали (рис. 9.16).

Рис. 9.15 Установка червячного колеса по проверочной базе.

Неконцентричность этих поверхностей непосредственно отражается на появлении ошибки прибора при отсчетах углов и не может быть допущена свыше 0,005 мм (что соответствует допуску на биение начальной окружности зубчатого венца по отношению к посадочной цилиндрической поверхности в пределах 0,01 мм).
Биение нарезанного зуба вызывается неточностями механизмов зуборезного станка (величиной радиального биения шпинделя станка, в котором крепится заготовка), неточностями изготовления оправки для крепления заготовки на станке (эксцентричностью поверхности оправки, ориентирующей заготовку на станке по отношению к поверхности конуса оправки, которым она крепится в шпинделе зуборезного станка) и, наконец, эксцентричностью посадки заготовки на оправке вследствие наличия зазора S между посадочной поверхностью оправки и опорной базой заготовки. Положение проверочной базы А в технологической системе устанавливается путем последовательно повторяющихся регулировок заготовки на поворотном столе и проверок результатов этих регулировок с помощью индикатора часового типа. Теоретически проверочные базы могут обеспечить любую точность базирования, используя для проверки положения баз инструменты соответствующей точности. В связи с особой ролью и возможностями проверочных баз приведем наиболее часто используемые схемы проверки(контроля) типовых цилиндрических поверхностей (рис. 9.16) и фотографию современной измерительной установки для контроля и измерения цилиндрических поверхностей (рис.9.17).

 

 

Рис. 9.16 Схема измерения радиального и торцевого биения.

Рис. 9.17 Установка для измерения и контроля геометрических характеристик цилиндрических поверхностей.