Установка по цилиндрическому отверстию
Установка по цилиндрическому отверстию является одним из наиболее распространенных методов базирования в конструкциях контрольных приспособлений.
Наиболее часто для базирования деталей по центральному отверстию используются оправки. К таким деталям относятся втулки, гильзы, фланцы, зубчатые колеса и т. п. В ряде случаев допускаемое отклонение от соосности наружной и внутренней поверхностей не должно превышать 0,01 мм. В зависимости от способа закрепления оправки различаются центровые, шпиндельные и фланцевые оправки. Они выполняются цельными (жесткими) и разжимными, с ручным и механизированным приводами.
Центровые конические оправки (как и другие центровые оправки) имеют центровые отверстия, которыми они устанавливаются в центры приспособлений. Они предназначены для установки деталей с базовым отверстием длиной до 1,5d, изготовленным с полями допусков H6, G6, Js6, H7, G7, Js7, H8 или H9 (ГОСТ 3.1066.03—97). Конструкция оправки показана на рис. 3.12.а, а основные размеры приведены в таблице 3. 2.
Для номинальных диаметров базовых отверстий обрабатываемых деталей от 3 до 6 мм — угол уклона 56¢¢ (конусность 0,00055); свыше 6 до 18 мм — угол уклона 52¢¢ (конусность 0,00050) и свыше 18 мм — угол уклона 42¢¢ (конусность 0,00040). Деталь закрепляется на оправке легкими ударами, в результате чего она заклинивается и удерживается от проворачивания. Точность центрирования — 0,005...0,010 мм. Оправка не обеспечивает фиксации детали в осевом направлении. Материалом оправок служат малоуглеродистые обычные и легированные стали, цементируемые и термообработанные до HRC 57...63. Рекомендуется для оправок с 
применять сталь У8А ГОСТ 1435-99, а
 |
для оправок с d>20мм применять сталь марки 20Х по ГОСТ 4543—71.
При установке детали отверстием на конической оправке возможна погрешность за счет перекоса детали при соприкосновения образующей ее отверстия по всей его длине с образующей оправки (рис. 3.13, а). При этом следует различать две погрешности измерения: угловую и линейную.
Угловая погрешность измерения определяется лишь конусностью оправки. Длина базового отверстия не влияет на величину угловой погрешности. Линейная погрешность d зависит и от конусности оправки, и плеча измерения. Таким образом, погрешность измерения d будет определяться радиусом R, на котором производится измерение, углом наклона а образующей оправки:
, (3.10)
где D = 2R;
К—конусность оправки (K = 2tga).
При расчете конических оправок следует задаваться допустимой относительной погрешностью измерения, не забывая, что уменьшение погрешности измерения требует уменьшения конусности оправок, а следовательно, и увеличения их длины.
Увеличение длины конических оправок снижает их жесткость, вынуждая в некоторых случаях заменять одну длинную оправку набором более коротких конических оправок. Однако работа подобным набором конических оправок еще более неудобна, чем использование набора цилиндрических оправок. Поэтому ограничиваются одной конической оправкой, допуская погрешность измерения до 20%.
Длина рабочего участка L конической оправки, в соответствии со схемой, приведенной на 3.12,б, подсчитывается следующим путем.
Наибольшая разница перемещения детали в осевом направлении l определяется в зависимости от допуска на диаметр базового отверстия детали (D = dнau6 —dнаим ) и конусности самой оправки (К = 2tga):
. (3.11)
Тогда
, (3.12)
где b - длина образующей базового отверстия детали;
а1 — запас длины конусного участка оправки со стороны большего диаметра.
Размер а1 определяется в зависимости от величины d" — запаса по наибольшему диаметру оправки.
. (3.13)
Рекомендуется применять d" = 0,25D, тогда
, (3.14)
а2 — заходная часть конуса, которую рекомендуется принимать от 15 мм при 
, до 40 мм при 
.
Для того чтобы избежать чрезмерного утяжеления оправок и их прогиба, длина рабочего конусного участка должна строго ограничиваться в зависимости от диаметра.
Для уменьшения веса цилиндрических и конических оправок при их диаметрах более 65 мм рекомендуется делать оправки пустотелыми с запрессованными по концам пробками, в которых должны быть предусмотрены центровые отверстия.
Несмотря на значительные достоинства конических оправок, их применение связано с неизбежностью погрешностей измерения за счет углового перекоса проверяемых деталей. Другим недостатком конических оправок является сравнительно невысокая производительность процесса контроля и зачастую чрезмерный вес оправки с установленной на ней деталью.
Центровые цельные цилиндрические оправки (ГОСТ 31.1066.03—97) имеют для базирования деталей короткую коническую (конусность 0,02) и цилиндрическую установочные поверхности. Базовое отверстие должно быть изготовлено с отклонениями H6, G6, Js6, K6, N6 и H7, G7, Js7, K7, N7. Конструкция таких оправок показала на рис. 3.12, б, а основные размеры указаны в таблице 3.3. Материал назначается аналогично коническим оправкам. На оправках для установки с зазором детали поджимаются гайкой с быстросъемной шайбой. Точное центрирование и надежный зажим здесь не обеспечиваются, вследствие чего такие оправки для точных работ не применяются. Погрешность измерения будет тем значительнее, чем больше зазор между базирующим отверстием детали и диаметром оправки. Величина этого зазора определяется предусмотренным гарантированным зазором между наименьшим диаметром проверяемого отверстия и наибольшим диаметром оправки, а также допусками на диаметры базирующего отверстия и установочной оправки.
 |
Оправки для установки с натягом (под прессом) обеспечивают точное центрирование, но процесс установки и снятия детали весьма трудоемок.
Погрешность измерения при установке детали отверстием на цилиндрической оправке может быть существенно снижена за счет применения не одной оправки, а набора гладких цилиндрических оправок, различающихся между собой по диаметру на незначительные величины (порядка от 0,005 до 0,03 мм). Разница в размерах между оправками набора зависит, с одной стороны, от допуска на диаметр базового отверстия проверяемой детали и, с другой, от требуемой точности измерения. При этом следует иметь в виду, что увеличение количества оправок в одном наборе сверх 5 шт. при всех условиях является нежелательным.
Подобный метод базирования по отверстию способен обеспечить малую погрешность измерения, однако серьезным недостатком его является низкая производительность ввиду трудоемкости и неудобства подбора оправок к отверстию.
Цилиндрические ступенчатые центровые оправки (ГОСТ 31.1066.03—97) предназначены для установки деталей с базовым цилиндрическим отверстием с предельными отклонениями H6, G6, Js6, K6 и H7, Js7, K7 для точной обработки их на токарных, шлифовальных и других металлорежущих станках, а также для контроля деталей на радиальное биение. Конструкция оправки показана на рис. 3.14, а основные размеры указаны в таблице 3.4.
Ступенчатые цилиндрические оправки теоретически способны обеспечить центрирование с любой требуемой точностью.
Разница в диаметре ступеней С можно определить, исходя из допускаD на диаметр базового отверстия детали и намеченного числа ступенек n:
. (3.15)
Число ступеней оправки должно выбираться в зависимости от
 |
требуемой точности измерения.
В случае проверки деталей с базовыми отверстиями большой длины или с двумя короткими, но разнесенными базовыми отверстиями, расположенными на общей оси, ступенчатые оправки должны иметь длинные гладкие хвостовики с диаметром, равным диаметру низшей ступени, или же кончаться цилиндрическими хвостовика ми, на которые надеваются ступенчатые втулки.
На всех цилиндрических, конусных и ступенчатых оправках должны предусматриваться заходные шлифованные конусы с углом 15° и длиной 3-5 мм.
При базировании по двум отверстиям подобные конусные скосы должны предусматриваться не только на входе, но и на выходе оправки из детали.
Центровые отверстия оправок должны быть тщательно притерты и снабжены предохранительными фасками во избежание повреждений.
При установке по длинным отверстиям или нескольким отверстиям, расположенным на общей оси, часто применяют комбинированные оправки: цилиндрическую оправку с коротким конусным участком. Установка по базовому отверстию часто выполняется с помощью самоцентрирующих устройств.