Файл: Коганов, И. А. Расчет припусков на механическую обработку учебное пособие.pdf

ки и закрепления последовательно обрабатываемых деталей ис­ пользуется одно и то же приспособление.

Зажимные усилия Qi при закреплении вызывают смещение установочной базы детали относительно установочных эле­ ментов приспособления и относительно настроечной базы. Это смещение заготовки является, прежде всего, результатом дефор­ мации .контактирующих поверхностей заготовки и приспособле­ ния. Величина деформации зависит от величины и места прило­ жения зажимного усилия, конструкции и размеров установочных элементов приспособления, а также от характера контактирую­ щих поверхностей.

Зависимость величины деформации (осадки) от .величины за­ жимного усилия и других факторов исследовалась эксперимен­ тально А. П. Соколовским [24] и В. С. Корсаковым [12, 13]. Так, например, А. П. Соколовским эта зависимость была выра­ жена следующей формулой:

q — удельное давление, то есть отношение зажимного усилия

Q к площади контакта, кг/см2\

т— показатель степени, определяемый экспериментально. Чаще всего его величина составляет 0,3—0,5.

При определении ожидаемой точности заданного размера погрешность закрепления можно было бы для 'партии заготовок считать равной нулю, если величина осадки заготовок при их закреплении хотя и значительна, но постоянна, так как ,в этом случае влияние погрешности закрепления могло бы быть учтено и скомпенсировано при .настройке станка. Но практически за­

49

жимное усилие при закреплении последовательно обрабатывае­ мых заготовок может изменяться от Qmin до Qmax, что вызовет изменение величины осадки заготовок и величины смещения ис­ ходной базы размера А от у\ до г/г (.рис. 27). Поэтому яри точ­ ностных расчетах в качестве погрешности закрепления учитыва­ ется разность предельных положений исходной (измерительной)

базы заданного размера, вызываемая нестабильностью зажим­ ных усилий, т. е.

£з = Д у = У г — Ух-

Рассмотрим влияние погрешности закрепления на. величину операционного припуска. В левой части рис. 28 показано '.номи­ нальное положение заготовки до приложения к ней зажимного усилия. При этом установочная база заготовки совпадает с

При приложении к заготовке максимального по величине за­ жимного усилия Qmax ее установочная база смещается на вели­ чину у. На эту же величину сместится и верхняя плоскость за­ готовки, подлежащая обработке. Поэтому, обрабатывая заго­ товки на предварительно настроенном станке и не предусматри­ вая возможности поднастройки станка при каждом закреплении очередной заготовки, при определении припуска в качестве по­ грешности закрепления необходимо учесть максимальную ве­

личину возможной осадки заготовки в3= у . Тогда при отсут­ ствии каких-либо других погрешностей односторонний припуск на обработку верхней плоскости заготовки должен быть не мень­ ше погрешности закрепления, то естьг8>е'==г/.

Двусторонний припуск на черновую обработку основного отверстия той же заготовки должен быть не меньше удвоенной величины погрешности закрепления: zs)>2s '= 2y.

Практически величина погрешности е3 при установке зато-

50

товок с габаритными размерами до 500 мм по черным поверх­ ностям на опорные штифты приспособлений может составлять от 0,025 до 0,35 мм. При установке заготовок в обычном трех­ кулачковом патроне' по черным поверхностям погрешность за­ крепления .в радиальном направлении может быть от 0,025 до

0,9 мм.

Повышение чистоты опорных поверхностей детали, использу­ емых для установки, при прочих равных условиях ведет к умень­ шению погрешности закрепления. Уменьшению погрешности за­ крепления способствует также правильный выбор точек прило­ жения зажимных усилий и соблюдение требуемой последова­ тельности их приложения.

Значительное влияние на величину погрешности закрепления во многих случаях оказывает направление действия зажимного усилия. Так, при расчете припусков погрешность е' следует

учитывать полностью лишь в том случае, когда зажимное уси­ лие, вызывающее ее появление, направлено в сторону возмож­ ного отхода обрабатываемой поверхности от режущих кромок инструмента (см. рис. 28).

Если усилие зажима действует перпендикулярно направле­ нию возможного отхода обрабатываемой поверхности от режу­ щих кромок инструмента, то составляющую 63 можно принять

равной нулю. Если же направ­ ление усилия зажима Р и на­ правление отхода поверхности, подлежащей обработке, от ре­ жущих кромок инструмента со­ ставляют между собой некото­ рый угол ф (рис. 29), причем

При использовании табличных данных это положение также должно быть принято во внимание. Так, если табличное значе­ ние погрешности закрепления равно е3, то при определении припуска на обработку верхней плоскости детали (рис. 29) в ка-

51

честве расчетной величины погрешности закрепления принима­

ется s3= s3-cos®.

2, В некоторых случаях необходимо учитывать погрешность закрепления е", обусловленную отрывом заготовки (или дета­

ли) от установочных элементов приспособления, что может на­ блюдаться при неправильно выбранных точке приложения или направлении действия зажимных сил, а также из-за неправиль­ ности геометрической формы закрепляемой заготовки, на кото­ рую действует направленный (несвободный) зажим.

Рассмотрим более подробно случай, когда причиной появле­ ния погрешности е” является неправильность геометрической

формы детали. На рис. 30 показана схема установки корпусной

детали, у которой боковые стороны расположены с отклонением от вертикали на угол р. На рис. 30, а показано положение дета­ ли, когда .на нее не действует зажимное усилие. Деталь под дей­ ствием зажимного усилия Q, направленного параллельно ее опорной поверхности (рис. 30, б), повернется на угол р вокруг точки с, что и обусловит появление погрешности закрепле­ ния 8".

Влияние поворота детали и отрыва ее от установочных эле­ ментов приспособления на величину погрешности закрепления как составляющую припуска оказывается неодинаковым для разных элементов детали. Так, в результате отрыва детали от установочных элементов приспособления точка т переместится в положение т'. Величина погрешности s” для этой точки

может быть найдена из выражения

52

а3(т)=тптп'= тс ■tg р,

где т с—'длина опорной поверхности детали.

Очевидно, для верхней плоскости детали погрешность за­ крепления проявится таким же образом и будет иметь ту же величину, что повлияет на точность размера, координирующего положения обработанной верхней плоскости относительно опор­ ной поверхности детали. Но при определении припуска на об­ работку верхней плоскости погрешность закрепления не следует учитывать, так как поворот детали вызывает поднятие плоско­ сти, подлежащей обработке, а не отход ее от режущих кромок инструмента. Следовательно, при расчете припуска на обработ­ ку этой плоскости можно принять е” —0.

При определении припуска «а подрезку (или фрезерование) торца патрубка детали необходимо учитывать погрешность за­ крепления б", так как при повороте детали поверхность торца

может отойти от режущих кромок инструмента, а именно: точка к перейдет в положение к'. Погрешность закрепления е” для

торца патрубка (или смещение точки к в горизонтальном на­ правлении) может быть определена из выражения

esdo=Atgp. (28)

Следует иметь в виду, что при определении припуска на об­ работку торца патрубка должно быть учтено и дополнительное смещение точки к в горизонтальном направлении из-за деформа­ ции контактирующих поверхностей детали и установочных эле­ ментов приспособления под действием зажимного усилия Q, т. е. должна быть учтена погрешность закрепления s' .

'При расчете припуска на черновое растачивание основного отверстия в том же патрубке должно быть учтено смещение оси отверстия в вертикальном направлении. Точка Ох при пово­ роте детали займет положение 0 \, а величина ее смещения пс вертикали определится из выражения

ез(ор = lt gp.

Ось второго основного отверстия детали (точка О) перемес­ тится в положение О'. Это смещение должно быть полностью учтено при определении припуска на черновую обработку отвер­ стия. Его величина определится следующим образом:

£з(0) =Oc-tg р.

Как видно из схемы рис. 30, б, усилие закрепления Q дейст­ вует перпендикулярно оси отверстия 0 D, подлежащего обра­ ботке, и, следовательно, в данном случае будет иметь место до­ полнительное смещение оси (точки О) в горизонтальном на­ правлении, которое также должно быть учтено при определении припуска на обработку отверстия (е'3(0))-

53

Погрешность е" может наблюдаться и лри установке дета­

лей :в патронах, цангах, на разжимных оправках различных кон­ струкций и т. д., но наиболее характерно ее действие проявляет­ ся при закреплении деталей в приспособлениях тисочного типа.

Численная величина (погрешности в", как это видно из рас­

смотренного примера, зависит от угла р, характеризующего не­ правильность геометрической формы. На основании эксперимен­ тальных и статистических исследований [8] можно принимат! при закреплении деталей по черным поверхностям угол Р—4,0й, при закреплении деталей по предварительно обработанным по­ верхностям р= 0°40/, при закреплении деталей по чисто обрабо­

В некоторых случаях при закреплении детали могут иметь место одновременно обе разновидности погрешностей закрепле­ ния: 83 и е”. Так как обе эти погрешности являются величина­

ми случайными и векторными, а угол между «ими не (всегда возможно определить, то суммарную величину погрешности закрепления следует определять по правилу квадратного корня, т. е.

В связи с трудностями определения погрешностей закрепле­ ния расчетно-аналитическим путем для типовых установок обычно используют опытно-статистические данные о величинах этих погрешностей в зависимости от зажимного устройства, размеров заготовки и характера поверхностей, воспринимаю­ щих силу зажима (см. раздел IV, табл. 84—93).

строенном оборудовании и при установке деталей по опорным базирующим поверхностям на величину (операционного при­ пуска может влиять погрешность расположения установочных элементов приспособлений.

Возникновение этой погрешности может быть вызвано раз­ личными причинами^

1. Погрешность еп наблюдается при различном положении установочных элементов приспособлений относительно опорной базы этих приспособлений (или относительно настроечной ба­ зы). Это обычно имеет место, когда для обработки детали уста­ навливаются в нескольких одинаковых приспособлениях или в одном, но многоместном приспособлении. Погрешность возника­ ет из-за неточности изготовления приспособлений или за счег износа установочных элементов этих приспособлений. На (рис. 31 представлена схема установки корпусных деталей в несколь-

54

ких однотипных приспособлениях для фрезерования верхней плоскости. Фреза настроена на размер Н —const.

Допустим, что высота всех обрабатываемых заготовок оди­ накова. Но так как размер П, характеризующий положение установочных элементов приспособлений относительно настроеч­ ной базы (НБ), может колебаться от Птах до N.min, то и поло­ жение поверхности, подлежащей обработке, также будет изме­ няться относительно настроенного на размер инструмента.

Если считать, что настройка фрезы была произведена с уче­ том размера Плот, то при отсутствии каких-либо других по­ грешностей при расчете одностороннего операционного при­ пуска на обработку верхней плоскости детали следует учесть составляющую еп , характеризующую возможный отход подле­ жащей обработке поверхности от режущих кромок инструмента:

всего от точности изготовления приспособлений. Для некоторых наиболее широко применяемых "в производстве приспособлений имеются соответствующие нормы точности, утвержденные об­ щесоюзными стандартами ( например, ГОСТ 1654—58 на трех­ кулачковые патроны). При отсутствии конкретных данных о точности того или иного приспособления для приближенного установления численной величины составляющей припуска еп можно руководствоваться следующей рекомендацией [4]: при обработке деталей по 2—3-му классам точности величину со­ ставляющей еп можно принять в пределах 0,25—0,35 от величи­ ны допуска на выдерживаемый при обработке размер. Для де­ талей, обрабатываемых с меньшей точностью, составляющая припуска еп может составлять 0,05—0,1 от величины допуска на выдерживаемый при обработке размер.

2. Причиной возникновения погрешности еп может являться

55

также и различное положение самих приспособлений на станке из-за неточности их установки, выверки или закрепления (еу.п). Это бывает при .последовательной или параллельной обработке деталей на 'станках, оснащенных также несколькими приспособ­

лениями.

3. К погрешности еп можно отнести и погрешность индекса­ ции еинд, которая имеет место при обработке деталей на стан­ ках с поворотными столами, барабанами, на автоматических линиях, например, при обработке на многошпиндельных свер­ лильных станках с поворотными столами, на агрегатных много­ шпиндельных станках карусельного и барабанного типа, на то­ карных многошпиндельных автоматах и полуавтоматах. В любом из перечисленных случаев установочные элементы приспособле­ ний будут занимать в пространстве различное (нестабильное) положение относительно станка или режущего инструмента, что может .привести к колебанию установочной базы детали и под­ лежащей обработке поверхности относительно настроенного ин­ струмента.

Вкачестве примера рассмотрим схему обработки отверстия

вдетали на многопозиционном агрегатном станке карусельного

типа, представленную на рис. 32. Здесь 1 — загрузочная пози­ ция станка; 2 —.позиция, на которой производится черновая об­ работка отверстия детали. Так как на станке детали устанавли­ ваются в нескольких .приспособлениях (на рис. 32 изображены только два из .них), то при расчете припуска на обработку от­ верстия необходимо учесть погрешность ориентации приспособ­ лений относительно стола станка или относительно режущего инструмента. Очевидно, смещение приспособления, а следова­ тельно, и оси отверстия заготовки может быть не только в ра­ диальном направлении, как это показано на рисунке (см. еу.п), но и в любом другом направлении. Допустим также, что при повороте стола станка на угол <р имеет место погрешность фик­ сации, равная Дф. Эта угловая ошибка поворота стола приводит к смещению оси отверстия, подлежащего обработке, на величи­ ну е ННд против ее расчетного .положения. Очевидно, наибольшее

+ гинд! а двусторонний припуск на черновую обработку отвер­ стия, если не принимать во внимание других погрешностей, бу­ дет 28> 2гп.

Погрешность индексации еинд зависит от целого ряда факто­ ров. На ее величину, в частности, оказывает влияние конструк­ ция оборудования, ,на котором обрабатываются детали, и даже характер обработки. Величины погрешностей индексации обыч­ но указываются в паспортных данных станков (см. .раздел IV, табл. 94—96 и примечания .к ним). При отсутствии таких дан­ ных, например, при расчете припусков на проектируемый техно­

56