3. Погрешности закрепления

Перед обработкой заготовку устанавливают в приспособление и плот­но прижимают её базовыми поверхностями к установочным элементам (опо­рам) приспособления. Сила закрепления Q, должна быть достаточной, чтобы исключить в процессе обработки сдвиг, колебания или вибрации заготовки. Одновременно под действием Q возникают упругие деформа­ции заготовки, опор и других деталей приспособления, а также контак­тные деформации стыков поверхностей, через которые передаются силы зажима. Названные деформации приводят к смещению установочных и из­мерительных баз относительно выставленного на размер инструмента. Настроечные размеры изменяются. Многочисленные исследования показа­ли, что наибольшее смещение заготовки из первоначального положения вызывают контактные деформации стыка заготовка - опоры. Остальные деформации невелики и в практике расчётов ими чаще всего пренебрега­ют.

Погрешность закрепления заготовки представляет собой разность наибольшей и наименьшей проекций смещения измерительной базы на на­правление выполняемого размера при приложении к заготовке силы закре­пления. Согласно определению (рис. 78)

где  - угол между направлением выпол­няемого размера и направлением смещения измерительной базы; У - величина смещения измерительной базы (величина кон­тактных деформаций стыка заготовка - опоры), которая в общем виде выражается нелинейным законом

,

где С - коэффициент, характеризующий вид контакта (конструкцию стыка), мате­риал заготовки, шероховатость и структу­ру её поверхностного слоя; m - эмпирический показатель степени, . Для партии заготовок при данной схеме установки коэффициент С изменяется от С_нм до С_нб , а сила закрепления в приспособлениях с ручными зажимными устройствами - в пределах от Q_нм до Q_нб . С учётом возможных изменений С и Q

.

Выражение представляет собой расстояние между предельными положени­ями измерительной базы. Очевидно, что погрешность закрепления для размеров а и с (см. рис. 78) не равна нулю ( = 0 ), а для раз­мера в - =0 , так как боковая (измерительная) база В переме­щается при зажиме заготовки в собственной плоскости (  = 90°).

Значения С и m для разных условий закрепления заготовок при­водятся в литературе по технологии машиностроения. Для партии заго­товок с тщательно обработанной базовой поверхностью, закрепляемых пневматическими, гидравлическими или другими механизированными при­водами, можно принять С=const и Q=const . В этом слу­чае согласно основному уравнению должно быть = 0. Физически это означает, что величина смещения измерительной базы У за счёт деформаций для всей партии заготовок одинакова. Соответствующей корректировкой настроечного размера удаётся компенсировать упругие перемещения заготовки, возникающие при закреплении, и выполнять раз­мер в пределах допуска. В других случаях погрешность закрепления следует считать случайно; величиной, изменяющейся в пределах от ну­ля до расчётного значения .

4. Погрешности положения заготовок в приспособлениях

Погрешность положения заготовки , вызываемая неточностью приспособления, определяется погрешностями при изготовлении и сборке его установочных элементов , износом установочных эле­ментов и ошибками установки приспособления на станке .

Погрешность характеризует неточность положения установо­чных элементов приспособления. При использовании одного приспосо­бления – это систематическая постоянная погрешность, которую час­тично или полностью устраняют настройкой станка, при использова­нии нескольких одинаковых приспособлений, например, на автомати­ческих линиях, величину компенсировать не удаётся. Она полностью входит в состав в качестве случайной погрешности.

Обычная точность изготовления приспособлений обеспечивает = 10...15 мкм, а для высокоточных приспособлений - 5 ...10 мкм.

Составляющая характеризует износ установочных элемен­тов (опор) приспособления. Величина износа опор зависит от прог­раммы выпуска изделий (времени работы приспособления), их конст­рукции и размеров, материала и массы заготовки, состояния её ба­зовой поверхности, а также условий установки (траектории движе­ния) заготовки в приспособлении и снятия её. Конструкторы техно­логической оснастки износ опор ограничивают расчётной допустимой величиной. При эксплуатации износ контролируют в период планово-предупредительных ремонтов. Если износ достигает предельно допу­стимой величины, производят смену опор.

Составляющая выражает погрешность установки приспособле­ния, обусловленную смещением его корпуса относительно расчётно­го (предусмотренного чертежом) положения на станке. В массовом производстве при неизменяемом положении приспособления на станке доводят выверкой до определённого минимума. Она может быть компенсирована настройкой станка. В серийном производстве приспо­собления периодически сменяют на станках; величина становит­ся при этом некомпенсируемой случайной. Смещения приспособлений на станке уменьшают применением направляющих элементов шпонок для пазов стола, центрирующих поясков, фиксаторов), а также рав­номерной затяжкой крепёжных деталей. Величина не должна пре­вышать 10...20 мкм.

Величины , , - это расстояния между пре­дельными проекциями измерительной базы обрабатываемых заготовок на направление выполняемого размера. В проектных технологических расчётах их рассматривают как поля рассеивания случайных величин, распределение которых в первом приближении следует нормальному закону.

При этом условии

Погрешность установки как суммарное поле рассеивания выполняемо­го размера

.

Анализ составляющих позволяет обосновать схему приспособле­ния и сформулировать технические условия на его изготовление, что весьма важно для точной обработки.

В зависимости от конкретной схемы обработки общее выражение для расчёта погрешности установки может изменяться. Для размеров, опре­деляющих взаимное положение поверхностей, обработанных при одном закреплении заготовки, погрешность установки как составляющая об­щей погрешности равна нулю. Этот случай наблюдается при обработке заготовок из прутка на токарно-револьверных станках, автоматах, при обработке на агрегатных и других станках. Во всех случаях погреш­ность установки в приспособление (или на станок) может быть рассчи­тана, исходя из геометрических связей и анализа схемы установки и закрепления заготовки.

Погрешность установки приходится учитывать при проектировании сборочной и контрольно-измерительной оснастки. Между тем, всегда ме­тодика определения величины является общей, хотя и имеет отдель­ные особенности.