Вказівки до техніки безпеки
2.7.1 Перед проведенням експериментальної частини лабораторної роботи перевірити наявність закріплення заготовок в патроні, різального інструменту в різцетримачі.
2.7.2 При проведенні експериментальної частини лабораторної роботи на верстаті необхідно ознайомитися та дотримуватися інструкції правил техніки безпеки, яка знаходиться в лабораторії.
Література
[1], с. 49...54.
[2], с. 31...32.
[4], с. 119...129.
[10], с. 85...96.
Лабораторна робота №3
Дослідження похибок базування при встановленні заготовок в призмі
Мета роботи
Набути навички визначення похибок базування в пристрої та дослідити залежність величини похибки базування від конструктивних особливостей пристрою з опорними призмами.
Обладнання, прилади та інструменти
3.2.1. Креслення деталей, технічні умови на їх
виготовлення.
3.2.2. Горизонтально-фрезерний верстат.
3.2.3. Заготовки.
3.2.4. Фрезерні пристрої.
3.2.5. Різальний інструмент – фрези.
3.2.6. Засоби для вимірювання.
3.2.6. Гайкові ключі.
Методичні вказівки
При визначенні конструкцій пристроїв з опорними призмами необхідно зазначити, що на практиці досить часто заготовки базуються по циліндричних поверхнях. При цьому в якості основних опор застосовуються призми. Призми застосовуються як в одномісних, так і в багатомісних пристроях, останні дозволяють значно підвищити продуктивність праці. Точність обробки в зазначених пристроях залежить від величини похибки базування в призмі. Похибка базування при установці в призму є функцією допуску на діаметр циліндричної поверхні заготовки і залежить від похибки її форми.
Розрахунок похибки при обробці заготовки в призмі проводиться згідно методики для різних випадків обробки. Наприклад, в кожному випадку (рис. 3.1 а, б, в) необхідно витримати розмір від різних вихідних поверхонь: від верхньої утворюючої заготовки – розмір 
(рис. 3.1а), від нижньої утворюючої – розмір 
2 (рис. 3.1б) та від центра заготовки – розмір h (рис. 3.1в). Оскільки у всіх випадках заготовка базується не тими поверхнями, від яких задано розмір, то таке встановлення неминуче приведе до похибки в процесі 
обробки, викликаних похибками базування 
, 
, 
.
а б в
Рисунок 3.1 – Схеми базування заготовки
при різних випадках обробки
       |
Складемо розрахункову схему і визначимо величину цих похибок (рис. 3.2).
Рисунок 3.2 – Розрахункова схема для визначення величини похибок базування заготовки 
, 
, 
Для розміру похибкою базування є відрізок Б1 Б2 з рис 3.2:
. (3.1)
З 
, (3.2)
Тоді 
. (3.3)
З 
, (3.4)
Для розміру похибка базування є відрізок 
. З рис 3.2
. (3.5)
Для розміру 
похибка базування буде рівною
. (3.6)
Розміри на заготовці, які витримуються в процесі обробки при базуванні на призму, можуть бути задані перпендикулярно основі призми, як це показано на рис. 3.3.
В цьому випадку установочною базою до заготовки в напрямку розмірів , , 
є вісь заготовки, яка перпендикулярна основі призми. Для розміру , який заданий від осі заготовки, вимірна та установочні бази співпадають, тоді похибка базування цього розміру буде рівна нулеві 
.
Для розміру згідно рис. 3.3 похибка базування дорівнює відрізку 
. (3.7)
Аналогічно для розміру похибка базування дорівнює
. (3.8)
Аналіз отриманих для розрахунку похибок базування залежностей показує, що тільки для розміру (рис. 3.3) ця похибка перетворюється в нуль. В решту випадках вона залежить від трьох факторів – допуску на базовий діаметр заготовки, кута призми, та положення вимірної бази відносно установочної.
Отже, при розробці конструкції пристрою конструктор має можливість суттєво впливати на точність розміру, який необхідно витримати в процесі обробки за рахунок вірного вибору взаємного положення вимірної та установочної баз при установці на призму.
Розмір 
(рис. 3) використовується для контролю призми після кінцевої обробки при її виготовленні.
, 
– відповідно діаметри заготовки і контрольного валів.
Розмір 
є номінальним діаметром заготовки, для установки якої призначена призма. Розміром 
користуються при розмітці та чорновій обробці призми, розміром 
– при контролю призми після кінцевої обробки.
При заданому розміру оброблюваної заготовки і куті призми, розміри 
, , 
та інші знаходять по таблицях стандартів, а розмір підраховують з необхідною точністю по формулі
  |
Рисунок 3.3 – Схема базування заготовки в призмі
      |
Рисунок 3.4 – Призма
. ( 3.9)
Багатомісні пристрої знаходять широке застосування в машинобудуванні і дозволяють значно підвищити продуктивність праці за рахунок скорочення як допоміжного так і основного часу.
При обробці деталей в таких пристроях подача може бути паралельною напрямку зусиллю закріплення або перпендикулярно до нього (рис. 3.5)
Рисунок 3.5 – Базування циліндричних заготовок у багатомісних пристроях
  |
У першому випадку досягається незначне зменшення довжини робочого ходу верстату, а коливання розміру заготовок в межах допуску та виготовлення не впливає на точність базування, по друге – значно скорочується довжина робочого ходу, а отже основного часу. Однак при цьому виникають великі похибки базування, які можуть привести до випуску бракованих деталей. Тому при виборі схеми обробки деталей в даних пристроях необхідно детально вивчити технічні вимоги до деталі та заготовки, а також проаналізувати технологічні варіанти їх обробки.
Розглянемо та проаналізуємо похибку базування заготовок у багатомісному пристрою.
У випадку базування в пристрою послідовно двох заготовок їх міжосьова відстань буде коливатися в межах 
, тобто розмір 
буде мати певну межу розсіяння 
. Для визначення проаналізуємо розрахункову схему базування заготовок у багатомісному пристрої (рис. 3.6).
Рисунок 3.6 – Схема для розрахунку похибки базування заготовки при встановленні в багатомісному пристрої
При зміні діаметра заготовок на величину допуску 
рухома призма 2 переміститься на
. (3.10)
В свою чергу
, (3.11)
, (3.12)
. (3.13)
Тоді
. (3.14)
Де 
, 
– відповідно найбільший та найменший радіуси заготовки. При цьому, центр другої заготовки повинен переміститися з точки 
в точку 
на величину 
.
Зміна діаметра другої заготовки на величину допуску , в свою чергу, викликає додаткове зміщення центру заготовки 
. Тоді сумарне зміщення центра другої заготовки
Аналогічно можна довести, що при зміні в межах допуску діаметра 
заготовок, встановлених в багатомісному пристрою сумарне зміщення центра 
заготовки буде
. (3.15)
Тоді міжосьова відстань для крайніх заготовок в загальному вигляді буде
, (3.16)
де – міжосьова відстань цих же заготовок при максимальному їх діаметрі.
В свою чергу, розмір буде знаходитись в межах свого . 
. (3.17) Зовнішній розмір для крайніх заготовок буде коливатися в межах 
, тоді межа
. (3.18)
Так як розсіяння розмірів заготовок в межах поля допуску d при великій партії випуску підпорядковується закону нормального розподілу, то і розсіяння розмірів і в межах поля і 
також повинні підпорядковуватися цьому закону.
Статистична обробка даних зводиться до визначення середнього арифметичного 
(центру групування)
(3.19)
та емпіричної дисперсії 
, (3.20)
де 
– кількість вимірювань розміру (кількість оброблених заготовок).
Оскільки дисперсія отримана з вимірювань обмеженого числа заготовок (з невеликої вибірки), то для розрахунку точності процесу обробки потрібно оцінити середньоквадратичне відхилення 
. В теорії математичної статистики доказано, що не перевищує 
, тобто, що найбільше можливе значення можна визначити за формулою
, (3.21)
де 
– коефіцієнт (табл. 8.1), який залежить від прийнятого рівня надійності статистичної оцінки (в технологічних дослідженнях зазвичай приймають 95% рівня надійності) і числа ступенів вільності K (K=N-1).
Таблиця 3.1 – Значення при 95% рівні надійності
| K |
| K |
| K |
| K |
|
| 6,28 | 1,755 | 1,497 | 1,371 | ||||
| 2,87 | 1,651 | 1,444 | 1,352 | ||||
| 2,202 | 1,577 | 1,416 | 1,337 | ||||
| 1,916 | 1,522 | 1,391 | 1,279 |
При експериментальному визначенні , визначають похибку встановлення заготовок в багатомісному пристрої. Похибка установки без врахування похибки пристрою є сумою похибок базування 
і закріплення 
. Так як закріплення заготовки здійснюється ручним гвинтовим затискачем, який характеризується непостійністю зусилля затиску 
, то необхідно експериментально визначити долю похибки закріплення.
Для цього користуються трьома постійними заготовками, які встановлюють і закріплюють у пристрої. Визначають практичне поле розсіяння .
. (3.22)
При обробці деталей в багатомісному пристрою з багатократним затиском послідовної дії найбільше зміщення центру спостерігається у -ї заготовки. Для перевірки забезпечення заданої точності обробки -ї заготовки користуються нерівністю
, (3.23)
де 
– допуск на виконуваний розмір у заготовці. При виконанні цієї нерівності задана точність буде виконуватися. Аналіз нерівності (3.22 ) дозволяє встановити зв’язок між допусками на заготовку і деталі, числом одночасно оброблюваних заготовок і кутом призми, тобто назначити оптимальний варіант обробки і правильно вибрати його схему.
Порядок виконання роботи
3.4.1 Вивчити конструкції пристроїв з призмами, а також вимірювальні прилади та їх характеристики.
3.4.2 Скласти теоретичну схему базування заготовки в пристрою.
3.4.3 Проконтролювати розміри призми і занести в таблицю 3.1.
Таблиця 3.2 Розміри призми
| назва | 
|
|
| 
|
|
|
|
| призма |
3.4.4 Провести налагодження одномісного пристрою та верстату для обробки партії заготовок в розміри , ,
3.4.5 Проконтролювати розміри 
, , , у заготовок. Дані замірів занести в таблицю 3.2 звіту.
3.4.6 Розрахувати теоретичну похибку базування 
, 
, 
за формулами (3.4, 3.5, 3.6) і порівняти їх із експериментальними значеннями. Дані розрахунків занести в таблицю 3.2 звіту.
Таблиця 3.2 – Експериментальні та розрахункові значення похибок базування при обробці заготовок в одномісному пристрої.
| № | 
|
|
|
|
| ||||
|
3.4.7. Провести налагодження багатомісного пристрою та верстату для обробки партії заготовок.
3.4.8. Дослідити похибку базування заготовок в багатомісному пристрою. Для цього необхідно проконтролювати розміри і (дані занести в таблицю 3.3). розмір визначають із залежності 
і провести статистичну обробку даних.
Таблиця 3.3 – Експериментальні та розрахункові значення похибок базування при обробці заготовок в багатомісному пристрою
| № | Розмір L, мм | № | Розмір l, мм |
| ... | ... | ... | ... |
| Центр групування | |||
 , мм
|  , мм
| ||
| Емпірична дисперсія | |||
 , мм2
|  , мм2
| ||
 Середнє квадратичне відхилення , мм
| |||
| Поле розсіяння розмірів, мм | |||
| 
|
Зміст звіту
3.5.1 Назва роботи, її мета.
3.5.2 Номер групи, прізвище та ініціали студента.
3.5.3 Метрологічні дані засобів контролю.
3.5.4 Ескізи одномісного та багатомісного пристроїв.
3.5.5 Теоретичну схему базування заготовки в пристрою.
3.5.6 Схему встановлення заготовки в пристрій.
3.5.7 Схему налагодження одномісного пристрою та верстата на обробку партії заготовок.
3.5.8 Схему налагодження багатомісного пристрою та верстата на обробку партії заготовок.
3.5.9 Розрахунки експериментальної та теоретичної похибок базування заготовок при їх обробці в одномісному та багатомісному пристроях.
3.5.10 Пропозиції по підвищенню точності обробки для заданого багатомісного пристрою.
3.5.11 Встановити залежність між допусками на заготовку і деталь, числом одночасно оброблюваних заготовок і кутом призми для заданого методу обробки.
3.5.12 Висновки по роботі.
3.5.13 Дату і підписи студента і викладача.
Запитання для самоконтролю
3.6.1 Визначення похибки базування. Навести приклади.
3.6.2 Конструктивні параметри призми, її область застосування. Термічна обробка.
3.6.3 Наведіть теоретичні схеми базування заготовок в пристроях з використанням призм.
3.6.4 Наведіть схеми та формули для розрахунку похибок базування заготовок при встановленні їх у призму.
3.6.5 Мета та завдання експериментальної частини роботи.
3.6.6 Методика обробки експериментальних даних.
3.6.7 Методика визначення похибки закріплення.
3.6.8 Аналітичний вивід похибки базування для заданого числа одночасно встановлених заготовок у багатомісному пристрої.
3.6.9 Що розуміють під терміном “пристрій”, ”верстатний пристрій”?
3.6.10 Службове призначення верстатних пристроїв.