Установка заготовок в станке
Установка- процесс базирования и закрепления заготовки или детали.
Закрепление - приложение сил или пар сил к изделию для обеспечения постоянства положения, достигнутого при базировании.
Существует 2 способа установки заготовок в станке:
- Остановка непосредственно на станке с выверкой ее положения;
- Установка в приспособлении.
Первый способ характеризуется большими затратами времени на установку и выверку и применяется в единичном и мелкосерийном производстве.
Второй способ обеспечивает точное и быстрое ориентирование заготовки относительно станка. Применяется в серийном и массовом производстве на станках автоматах и настроечных станках.
Установка должна обеспечивать:
- заданное положение заготовки относительно выбранной системы координат, связанной со станком;
- надежную связь заготовки со станком;
- минимальные деформации заготовки под действием усилий резания и закрепления.
Определенность базирования
Под определенностью базирования понимается одинаковость положения всех заготовок обрабатываемой партии при закреплении их в приспособлении.
Определенность базирования обеспечивается правильным выбором количества и взаимного расположения базовых поверхностей и опорных точек. Количество базовых поверхностей должно быть не более З-х, а опорных точек - не более шести, расположенных в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях.
Использование более шести опорных точек не только не увеличивает точности базирования, а наоборот, приводит к неопределенности базирования.
Для выполнения технологической операции требуется не только осуществить базирование обрабатываемой заготовки, но и необходимо обеспечивать также ее неподвижность относительно приспособления на весь период обработки, гарантирующее сохранение неизменной ориентировки заготовки и нормальное протекание процесса обработки. В связи с этим при установе заготовок в приспособлении решаются две задачи: 1 - ориентировка, осуществляемая базированием; 2 - создание неподвижности, достигаемое закреплением заготовок. Решаются они одинаковыми методами, т.е. посредством наложения определенных ограничений на возможные перемещения заготовки или детали в пространстве.
Для сохранения неизменного положения заготовки на весь период ее обработки относительно выбранной системы координат, заготовку необходимо закрепить или создать силовое замыкание.
Закреплением должна быть обеспечена полная неподвижность заготовки в приспособлении, т.е. она должна быть лишена шести степеней свободы.
Силы, создающие силовое замыкание и обеспечивающие непрерывный контакт заготовки и приспособления, должны быть больше сил и их моментов, стремящихся разрушить этот контакт (силы резания, силы тепловых деформаций и т.д.). Если заготовка сдвигается под действием этих сил, то снижается точность обработки.
Поэтому при проектировании приспособлений рассчитываются силы закрепления, которые должны превышать силы резания.
Для закрепления применяют различные зажимные устройства (механические, гидравлические, пневматические, магнитные, вакуумные, электрические), основанные на использование сил трения.
Однако силы закрепления не должны быть чрезмерно большими, т.к. они могут привести:
- К пластическим и упругим деформациям опорных поверхностей заготовок и приспособлений, поэтому проводится проверочный расчет на контактные напряжения в стыках, которые не должны превышать предела упругости материала заготовки и опор приспособлений;
- К деформациям заготовки (прогиб, искривление оси и т.д.), которые не должны превышать 1/3 - 1/4 допуска на обработку.
Выбор баз
Для полной ориентировки заготовки в приспособлении или детали в сборочном элементе машины может использоваться комплект 3-х баз, обеспечивающих лишение тела всех шести степеней свободы посредством введения баз в контакт с шестью опорными точками.
Однако, полная ориентировка детали бывает необходима только в неподвижных соединениях деталей сборочных единиц машин. Во всех случаях подвижных соединений детали или сборочные единицы должны сохранять определенные степени свободы. Например, шпиндели станков должны быть лишены пяти стёпеней свободы при сохранении возможности вращения вокруг своей оси; салазки суппорта станка также должны иметь одну степень свободы, позволяющую их перемещение по направляющим; шарик подшипника должен иметь 4 степени свободы - свободное вращение вокруг любой из 3-х осей и перемещение вдоль одной из осей, направленной по касательной к окружности беговой дорожки и т.д.
При обработке заготовок на станках и их установке в приспособлениях во многих случаях также нет необходимости применения всех трех баз с шестью опорными точками.
Таким образом, в зависимости от технологической задачи, решаемой при обработке заготовки, при ее базировании в приспособлении или на станке могут быть использованы одна, две или три базы, несущие на себе в общей сложности три, четыре, пять или шесть опорных точек.
В начале разработки техпроцесса имеем дело с необработанными поверхностями заготовки, полученной в литейном, кузнечно-прессовом или прокатном производстве. Первоначальные базы должны отвечать общим требованиям, предъявляемым к технологическим базам, но при выборе необходимо учитывать некоторые особенности:
1. Эти базы используются в большинстве случаев только для выполнения первой операции механической обработки заготовки. Поэтому в качестве первоначальных баз рекомендуется использовать необрабатываемые поверхности.
2. Первоначальные базы должны быть по возможности простыми, правильной геометрической формы, с наименьшей шероховатостью. Они должны обеспечивать надежное закрепление заготовки в станке.
3. При выполнении первой операции припуск распределяется между обрабатываемыми поверхностями, поэтому следует стремиться к равномерности распределения припусков.
После выполнения первой операции необходимо установить технологические базы
для последующей обработки заготовки. Такими базами будут уже обработанные поверхности. Они должны обеспечивать обработку исполнительных поверхностей, конструкторских основных и вспомогательных баз с необходимыми параметрами шероховатости, с заданными отклонениями размеров, геометрической формы и взаимного расположения поверхностей. Они должны так же обеспечить надежное закрепление заготовки с минимальными погрешностями установки, и исключая упругое деформирование различных ее поверхностей.
В процессе разработки техпроцесса, решая вопросы баз, необходимо соблюдать принципы совмещения (единства) баз и постоянства баз.
Принцип совмещения баз заключается в том, что в качестве технологических баз
принимают поверхности, которые являются конструкторскими и измерительными базами. Если технологическая база не совпадает с конструкторской (или измерительной) базой, то необходимо пересчитать размеры, определяющие взаимное расположение поверхностей, что может привести к изменению допусков размеров обрабатываемых поверхностей, снижению производительности и повышению себестоимости деталей.
Принцип постоянства баз заключается в том, что для выполнения всех операций обработки заготовки используют одни и те же базы. Это снижает погрешности взаимного расположения обработанных поверхностей, т.к. смена баз сопровождается возникновением погрешностей установки. Принцип постоянства баз в идеальном случае соблюдается при обработке всех поверхностей с одной установки с первоначальных баз. Этот принцип используется на практике при обработке с одного установа заготовок простых конструктивных форм на токарно-револьверных станках, токарных автоматах и полуавтоматах, расточных станках.
В большинстве же случаев обработка заготовок производится за несколько операций. Поэтому вначале тех процесса создают надежные технологические базы, которые используют на последующих операциях.
В ряде случаев использование принципа постоянства баз может привести к усложнению выполнения техпроцесса и увеличению себестоимости детали. Тогда в качестве новых баз следует принимать такие поверхности, которые связаны с базами первой операции высокими точностными параметрами.
Погрешности базирования
Погрешность базирования это отклонение фактически достигнутого положения изделия при базировании от требуемого.
Погрешность закрепления возникает вследствие смещения заготовки под действием сил зажатия или других сил от положения, полученного при базировании.
Погрешность базирования зависит от выбора правильной схемы базирования, точности изготовления базовых поверхностей заготовки и опорных поверхностей приспособления, конструкции и размещения зажимных элементов.
В сумме погрешности базирования определяют погрешность установки.