Исследование погрешности базирования и путей ее уменьшения при установке заготовки по различным схемам

 Для выполнения работы студентам необходимо изучить различные схемы базирования и закрепления заготовок и произвести расчеты точности базирования для схем, указанных преподавателем. Перед началом занятия студенты получают у преподавателя графические таблицы с различными схемами базирования и закрепления заготовок, а также схемами действия сил и моментов резания для различных случаев обработки заготовок (табл. 1).

Таблица 1

Схемы действия сил и моментов резания для различных случаев обработки деталей

1	Строгание	7	Плоское шлифование
2	Круглое шлифование	8	Фрезерование плоскости
3	Фрезерование плоскости	9	Фрезерование плоскости
4	Фрезерование торца вала	10	Фрезерование плоскости
5	Сверление	11	Сверление
6	Сверление	12	Сверление

Практическая работа №2

Определение силы закрепления заготовки

В станочном приспособлении

Для выполнения работы студентам необходимо изучить схемы действия сил при различных способах обработки и по указанию преподавателя произвести расчет силы закрепления заготовки в выбранном станочном приспособлении.

Расчетные схемы и исходные уравнения для расчета исходного усилия Р _и

Силовые механизмы обычно играют роль усилителя. Его основной характеристикой является коэффициент усиления i – передаточное отношение сил:

Выбор конструктивной схемы силового механизма производится также с учетом конкретных условий компоновки приспособления. В начале занятия студенты получают у преподавателя графические схемы для определения исходного усилия для различных вариантов закрепления заготовки и исходными данными для проведения расчетов.

Для выбранного силового механизма необходимо определить коэффициент усиления i и исходное усилие Р _и, которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.

Расчетная формула для нахождения Р _и может быть получена на основе решения задачи статики – рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.

Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие этапы:

- Определение сил и моментов резания.

- Выбор коэффициента трения f заготовки с опорными и зажимными элементами.

- Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Р _з.

- Расчет коэффициента надежности закрепления К.

- Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Р _и.

- Расчет диаметров силовых цилиндров пневмо- и гидроприводов.

Определение сил и моментов резания

Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам, приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.

Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами

В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными и зажимными элементами. Величина коэффициента трения зависит от многих факторов. При использовании приспособлений его определение связано с определенными трудностями. В приспособлениях встречается много различных сочетаний контактных поверхностей, различающихся по форме, состоянию поверхности, твердости и т.д. Значения коэффициента трения для некоторых сочетаний контактных поверхностей приведены в табл. 2.

Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Р _з

Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

 

Таблица 2

Значения коэффициента трения f

Характеристика контактируемых поверхностей	Значение f
Обработанная поверхность заготовки контактирует с плоскостью опорных элементов (пластин, магнитной плиты и т.п.) или плоскостью контактных элементов зажимных устройств.	0,1 – 0,15
Обработанная поверхность заготовки контактирует с опорным элементом (базирование на призму или на опорный штырь со сферической головкой).	0,18 – 0,3
Необработанная поверхность заготовки контактирует с  закаленным насеченным элементом (базирование на штыри с насеченной головкой).	0,5 – 0,8
Контактный элемент при закреплении соприкасается с    цилиндрической поверхностью заготовки (при установке в кулачках, в цанге и т.п.) и имеет: острые рифления гладкую поверхность кольцевые канавки крестообразные канавки	0,7 – 1,0 0,25 0,35 0,45
Контактный элемент соприкасается с необработанной     поверхностью и имеет: кольцевые канавки насечку	0,4 – 0,5 0,5 – 0,8

 

Примеры расчета зажимного усилия Р _з

Пример 1. Фрезерование плоскости при данном способе базирования и закрепления заготовки (рис. 1).

Рис. 1. Фрезерование плоскости

Из уравнения равновесия:

где

Введем коэффициент надежности закрепления К:

 

 

Пример 2. Сверление отверстия в заготовке, закрепленной в 3-х кулачковом патроне (рис. 2).

 

Рис. 2. Сверление отверстия

 

При перемещении заготовки в кулачках вдоль оси имеем коэффициент трения f ₁ , а при поворачивании f ₂

Тогда

Определим величину зажимного усилия при условии недопустимости перемещения заготовки в кулачках.

Тогда 3 Т ₁ = Р _о . Введем К:

откуда

При условии недопустимости провертывания заготовки в кулачках

или

откуда

 

Окончательно имеем

Расчет коэффициента надежности закрепления К

Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от технических условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов, входящих в составленные уравнения статики.

Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

где К ₀ – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления, К ₀ = 1,5;

К ₁ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках; К ₁ = 1,2 – для черновой обработки; К ₁ = 1,0 – для чистовой обработки;

К ₂ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента (табл. 3);

К ₃ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, К ₃ = 1,2;

К ₄ – учитывает непостоянство зажимного усилия; К ₄ = 1,3 – для ручных зажимов; К ₄ = 1,0 – для пневматических и гидравлических зажимов.

К ₅ – учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах; К ₅ = 1,2 – при диапазоне угла отклонения рукоятки 90º; К ₅ = 1,0 – при удобном расположении и малой длине рукоятки;

 

Таблица 3

Значения коэффициента К₂

Способ обработки	Компоненты сил резания	К 2	Обрабатываемый материал
Сверление	Крутящий момент М Осевая сила Р 0	1,15 1,00	Чугун
Предварительное (по корке) зенкерование	Крутящий момент М Осевая сила Р0	1,3 1,2	Чугун при износе по задней поверхности резца – 1,5 мм
Предварительное точение	Тангенциальная сила Pz Радиальная сила Ру   Сила подачи Рх	1,0 1,4 1,2 1,6 1,25	Сталь и чугун Сталь Чугун Сталь Чугун
Цилиндрическое предварительное и чистовое фрезерование	Окружная сила Pz	1,75 – 1,9   1,2 – 1,4	Вязкие стали   Твердые стали и чугуны
Торцевое предварительное и чистовое фрезерование	Окружная сила Pz	1,75 – 1,90   1,2 – 1,4	Вязкие стали   Твердые стали и чугуны
Шлифование	Тангенциальная сила Pz	1,15 – 1,20	Сталь
Протачивание	Сила резания Pz	1,55	Сталь

К ₆ – учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность, учитывается только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку; К ₆ = 1,0 – для опорного элемента, имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой; К ₆ = 1,5 – для опорного элемента с большой площадью контакта.

Величина К может колебаться в пределах 1,5…8,0.

Если К < 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5  согласно ГОСТ12.2.029-77.