Кузнецов Ю.И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных роботов - файл n1.doc

приобрести
Кузнецов Ю.И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных роботов
скачать (1977.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1978kb.08.07.2012 22:46скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5
Ю. И. Кузнецов

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ

ОСНАСТКА

ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

И ПРОМЫШЛЕННЫХ

РОБОТОВ

Допущено Министерством станкостроительной и инструментальной промышленности в качестве учебного пособия для машинострительных техникумов




МОСКВА

«МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1987

ББК 34.63-5

К89

УДК 621.9.06-529-29+621.865.8(075.3)

Рецензенты инж. А. Г. Матвеев, Л. Г. Позняк

Кузнецов Ю. И.

К89 Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промыш­ленных роботов: Учеб. пособие для машиностроительных тех­никумов—М.: Машиностроение. 1987— 112 с: ил.

(В обл.): 26 к.

Рассмотрена оснастка для станков с ЧПУ: станочные приспособления, режу­щий и вспомогательный инструмент, оснастка промышленных роботов — захватные устройства. Даны сведения, необходимые для проектирования оснастки для станков с ЧПУ. Описаны способы базирования и закрепления заготовок в приспособлениях, а также приспособлений на станках. Приведены различные системы и конструкции приспособлений, режущего, вспомогательного инструментов, устройств настройки инструмента вне станка и на станке, и захватных устройств промышленных роботов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В «Основных направлениях экономического и социального раз­вития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года» ука­зано на необходимость совершенствовать структуру выпускаемого оборудования; обеспечить опережающий выпуск металлорежущих станков с числовым программным управлением; повысить в 3 — 4 раза выпуск высокопроизводительного режущего инструмента с неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава и металлоке­рамики.

В учебном пособии рассмотрена оснастка для станков с ЧПУ: станочные приспособления, режущие и вспомогательные инстру­менты, устройства для настройки инструментов и оснастка про­мышленных роботов, обеспечивающая повышение точности и производительности обработки заготовок на станках с ЧПУ. Цель учебного пособия — дать учащимся средних учебных заведений сведения о технологической оснастке для станков с ЧПУ и про­мышленных роботов, о методах установки заготовок в приспо­соблениях, установки приспособлений на станках с ЧПУ, настрой­ки режущего инструмента, об особенностях приспособлений, ре­жущего и вспомогательного инструмента, ознакомить учащихся с прогрессивными конструкциями оснастки и областью ее рацио­нального применения.

В учебном пособии использован опыт научно-исследователь­ских и проектно-конструкторских институтов, передовых машино­строительных и станкостроительных заводов: ЭНИМС, ВНИИ, НПО «Оргстанкинпром», МГКТИ Союзтехоснастка (г. Харьков), Литстанкопроект (г.Вильнюс), НИИПТмаш (г.Краматорск),стан­костроительный завод «Красный пролетарий», ПО «Станкострои­тельный завод им. Серго Орджоникидзе», ПО «Ивановский завод им. 50-летия СССР», Барановичский завод станкопринадлежностей и др.

При изложении материала учебного пособия учитывались ос­новные направления развития станкостроения, определенные XXVII съездом КПСС.

Размещение материала в пособии соответствует учебной про­грамме «Технологическая оснастка для станков с программным управлением и промышленных роботов», утвержденной Управле­нием кадров и учебных заведений Минстанкопрома.

ВВЕДЕНИЕ

Станочная оснастка — это орудия производства, дополняющие металлорежущие станки, и предназначенные для выполнения тех­нологического процесса механической обработки заготовок. Ос­настка для станков с ЧПУ включает в себя: станочные приспо­собления, режущий и вспомогательный инструмент, приборы для предварительной настройки инструмента.

Станочным приспособлением называется технологическая ос­настка, применяемая на металлорежущем станке и предназначен­ная для установки (базирование и закрепление) заготовки.

Точность и производительность обработки заготовок на стан­ках с ЧПУ, равно как и на металлорежущих станках других типов за­висит от всех звеньев системы станок — приспособление — ин­струмент— заготовка, неотъемлемыми звеньями которой является технологическая оснастка. Повышение эффективности использова­ния станков с ЧПУ в значительной мере зависит от техниче­ского уровня оснастки. Применение на станках с ЧПУ прогрес­сивной станочной оснастки существенно повышает точность и производительность обработки заготовок. Анализируя формулу штучно-калькуляционного времени Тшт.к, можно установить, что применение прогрессивной оснастки обеспечивает возможность сок­ращения всех составляющих этого времени:



где ТО — основное (технологическое) время; ТВСП — вспомогатель­ное время; ТП-З — подготовительно-заключительное время; п — число заготовок в партии; ТВ.Х — время вспомогательных ходов станка; Ту — время установки (базирования и закрепления) заготовки; ТСМ.ИН — время смены инструмента; Торг.тех — время орга­низационно-технического обслуживания, затрачиваемое на замену затупившегося инструмента.

Вспомогательное время характеризует степень автоматизации станка, а подготовительно-заключительное — степень его гибко­сти, т. е. возможность быстрого переналаживания. Чем выше сте­пень автоматизации станка, тем меньше ТВСП. Чем выше степень гибкости станка, тем меньше ГП.З т. е. тем меньше времени затра­чивается на переналадку станка при переходе на обработку но­вой партии заготовок.

Средства сокращения составляющих штучно-калькуляционного времени обработки на станках с ЧПУ

-







Составляющие ТШТ.К

Пути сокращения составляющих ТШТ.К

Оснастка, применяемая для реализации путей повышения производительности

ТО

Интенсификация режи­мов резания

Оснастка повышенной жесткости Режущий инструмент, оснащенный твердыми сплавами и сверхтверды* ми материалами

Патроны, снижающие или исклю­чающие влияние центробежных сил на силы закрепления заготовки



Концентрация переходов

Многошпиндельные переналажи­ваемые головки

Две револьверные головки с неза­висимым перемещением по программе

ТВ.Х

Концентрация переходов

Многошпиндельные переналажи­ваемые головки



Сокращение времени подвода-отвода инструмента

Комбинированный переналажива­емый инструмент

ТУ

Сокращение времени базирования заготовок

Приспособления, обеспечивающие полное базирование заготовок, ис­ключающие выверку заготовок



Совмещение времени базирования с временем работы

Устройства для смены заготовок вне рабочей зоны станка или вне станка (в двух приспособлениях)

Устройства автоматической смены приспособлений



Сокращение времени закрепления заготовок

Быстродействующие зажимные уст­ройства



Совмещение времени закрепления заготовок с временем работы станка

Устройство для смены заготовок вне рабочей зоны станка или вне станка (в двух приспособлениях)

Устройства для автоматической смены приспособлений

Составляющие ТШТ.К

Пути сокращения составляющих ТШТ.К

Оснастка, применяемая для реализации путей повышения производительности

ТУ

Сокращение числа установок заготовки


Поворотные приспособления для базирования и закрепления заготов­ки, в которых обеспечивает возмож­ность обработки четырех поверхностей с одной установки заготовки

Поворотные приспособления с дву­мя осями поворота или поворотные стойки, установленные на поворот­ных столах и обеспечивающие воз­можность обработки заготовок с пя­ти сторон с одной установки

Револьверные головки, расширяю­щие технологические возможности станка за счет использования при­водных шпинделей для вращающихся инструментов, обеспечивающие пол­ную обработку заготовок деталей типа тел вращения на одном станке

Тсм.ин


Сокращение времени сме­ны инструмента

Приспособления для предвари­тельной настройки инструмента Быстросменный инструмент Устройства для полуавтоматиче­ской или автоматической смены ин­струмента



Сокращение числа смен инструмента

Комбинированный переналаживае­мый инструмент

Многошпиндельные переналажи­ваемые головки

Многоместные приспособления для последовательной обработки загото­вок одним из нескольких инструмен­том

Торг- тех



Сокращение времени замены затупившегося инструмента

Приспособления для предвари­тельной настройки инструмента Быстросменный инструмент Устройства для автоматической за­мены затупившегося инструмента



Повышение стойкости инструмента

Инструменты, оснащенные твердыми сплавами, сверхтвердыми мате­риалами и износостойкими покры­тиями, намагниченные инструменты



Сокращение числа замен инструмента

Комбинированный переналаживае­мый инструмент

Многошпиндельные переналажи­ваемые головки

Составляющие ТШТ.К

Пути сокращения составляющих ТШТ.К

Оснастка, применяемая для реализации путей повышения производительности

ТП-З


Сокращение времени смены комплекта инструмента

Приспособления для предварительной настройки инструмента

Быстросменный инструмент

Быстросменные диски револьвер­ных головок токарных станков

Устройство для автоматической смены инструментов

Устройство для автоматической смены инструментальных магазинов








Сокращение числа смен инструмента


Многошпиндельные переналаживаемые головки

Комбинированный переналажи­ваемый инструмент






Сокращение времени смены приспособлений


Приспособления, обеспечивающие

полное базирование на станке Быстросменные приспособления

Устройство для автоматической смены приспособлений

Быстропереналаживаемые приспо­собления

Устройство для автоматической переналадки приспособлений






Совмещение времени смены приспособлений с временем работы станка


Устройство для смены приспособлений вне рабочей зоны станка или вне станка






Анализ работы станков с ЧПУ показал, что все составляю­щие ТШТ.К можно сократить путем реализации требований, предъ­являемых к станочной оснастке. Пути и средства сокращения со­ставляющих штучно-калькуляционного времени при обработке на станках с ЧПУ благодаря применению прогрессивной оснастки приведены в таблице.

Применение прогрессивной технологической оснастки для станков с ЧПУ является значительным резервом повышения точ­ности и производительности, а также снижения стоимости обра­ботки на станках с ЧПУ.

К оснастке промышленных роботов относятся захватные уст­ройства, являющиеся одним из важнейших элементов промышлен­ных роботов. Расширение области применения роботов, выпол­няющих функцию вспомогательных устройств станков с ЧПУ и обеспечивающих автоматизацию их загрузки-разгрузки, зависит главным образом от возможности быстрой переналадки или смены (в том числе автоматической) оснастки — захватных устройств.

ГЛАВА 1

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

§ 1.1. ОСОБЕННОСТИ ПРИСПОСОБЛЕНИИ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

1.1.1. Особенности приспособлений для станков с ЧПУ и требования, предъявляемые к ним.

Для эффективного использования станков с ЧПУ к станочным приспособлениям предъявляется ряд специфических требований, обусловливаемых особенностью станков с ЧПУ. Не­соблюдение этих требований значительно снижает преимущества, которые могут быть получены от применения станков с ЧПУ.

Станки с ЧПУ являются высокоточными станками. Следова­тельно, для обеспечения высокой точности обработки заготовок приспособления должны быть выполнены повышенной точности. Погрешности базирования и закрепления, возникающие при уста­новке заготовок в приспособлениях, должны быть сведены к ми­нимуму (по возможности к нулю).

Станки с ЧПУ имеют повышенную жесткость и мощность. Следовательно, конструкция приспособления не должна быть наи­более податливым звеном системы станок — приспособление — ин­струмент— заготовка, чтобы использовать полную мощность станка на черновых операциях и обеспечить высокую точность на чисто­вых операциях.

Относительное перемещение заготовки и инструмента на стан­ках с ЧПУ осуществляется автоматически в системе заранее за­данных координат. Следовательно, приспособления должны обес­печивать полное базирование заготовок, т. е. лишение их всех шести степеней свободы. Необходимо строго определенное поло­жение базирующих элементов приспособлений относительно нача­ла координат станка (нулевой точки).

Для обеспечения автоматической ориентации базирующих эле­ментов (опор) приспособления относительно начала координат станка необходимо полное базирование приспособлений на станке, обеспечивающее строго определенное положение приспособления относительно нулевой точки станка.

Станки с ЧПУ обеспечивают возможность обработки макси­мального числа поверхностей (до четырех-пяти) с одной установки заготовки на поворотном столе. Для этого приспособления должны обеспечивать полную инструментальную доступность, т. е. воз­можность подхода инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям.

Для сокращения времени простоя дорогостоящих станков с ЧПУ, затрачиваемого на смену заготовок, приспособления должны обеспечивать сокращение времени зажима-разжима заготовок, поскольку это время является доминирующим при смене заготовок.

Возможность обработки на станках с ЧПУ максимального чис­ла поверхностей с одной установки заготовки резко увеличивает цикл обработки заготовки на одном станке, что обусловливает возможность смены заготовки во втором приспособлении вне ра­бочей зоны станка или вне станка во время его работы.

Станки с ЧПУ выгодно отличаются от традиционных станков-автоматов своей гибкостью, т. е. возможностью быстрой перена­ладки, так как последняя заключается лишь в смене программо­носителя. Однако наибольшая часть подготовительно-заключитель­ного времени затрачивается не на переналадку станка, а на смену оснастки—приспособлений и комплекта инструмента. Следова­тельно, для сокращения времени переналадки станков приспо­собления должны обеспечивать возможность их быстрой смены или переналадки.

Станки с ЧПУ являются основным средством автоматизации мелко- и среднесерийного производства. Следовательно, на та­ких станках наиболее эффективно применять переналаживаемые приспособления, обеспечивающие путем их переналадки или пере­компоновки обработку широкой номенклатуры заготовок.

Специальные приспособления целесообразно применять лишь в условиях крупносерийного производства.
1.1.2. Классификация систем приспособлений, для станков с ЧПУ и область их рационального применения

В соответствии со стандартами Единой системы техно­логической подготовки производства (ЕСТПП) под системой приспособлений понимается совокупность приспособлений, конст­рукции которых компонуются на базе единых характерных правил, для обеспечения единства выполнения их и использования в определенных организационных условиях технологического про­цесса изготовления различных деталей методом механической об­работки. Приспособления каждой из систем имеют различные способы агрегатирования составляющих элементов, параметры и другие конструктивные различия, обеспечивающие их эффектив­ность в различных производственных условиях, характеризуемых сочетанием организационных, конструктивных и технологических факторов, присущих оснащаемым операциям. Отличительными признаками различных систем приспособлений являются способы их переналадки или перекомпоновки, характеризующие степень их универсальности.

Системы переналаживаемых приспособлений наиболее эффек­тивно применять на станках с ЧПУ. Такие приспособления многократного применения обеспечивают посредством их переналадки (регулирования подвижных элементов, замены сменных устано­вочных наладок или перекомпоновки) установку и закрепление заготовок различной формы и размеров или сходных по конфи­гурации различных типоразмеров. Применение переналаживаемых приспособлений на станках с ЧПУ в мелко- и среднесерийном производстве обеспечивает обработку в одном приспособлении различных заготовок, что резко сокращает число приспособле­ний, а следовательно, и затраты на них, поскольку одно перена­лаживаемое приспособление заменяет значительное число спе­циальных приспособлений, предназначенных для установки и закрепления лишь одних определенных заготовок. Специальные приспособления целесообразно применять лишь как исключение при невозможности применения переналаживаемых.

По степени универсальности и способу переналадки системы переналаживаемых приспособлений подразделяются на универсально-безналадочные приспособления (УБП); универсально-на­ладочные приспособления (УНП); специализированные наладоч­ные приспособления (СНП); универсально-сборные приспособле­ния (УСП); сборно-разборные приспособления (СРП).

Приспособления системы УБП обеспечивают установку загото­вок различных изделий. Конструкции приспособлений системы УБП представляют собой законченные механизмы долговремен­ного действия, с постоянными (несъемными) элементами для установки различных заготовок. Система характеризуется примене­нием универсальных регулируемых приспособлений многократного использования, не требующих изготовления специальных деталей. Переналадка УБП осуществляется регулированием положения установочно-зажимных элементов. Приспособления системы УБП целесообразно применять на токарных, фрезерных, сверлильных станках с ЧПУ в условиях мелкосерийного производства.

Приспособления системы УНП обеспечивают установку заго­товок широкой номенклатуры посредством сменных наладок. УНП состоят из конструкций универсального базового агрегата и смен­ных наладок. Под сменной наладкой понимается элементарная сборочная единица, т. е. самостоятельная специальная часть ком­поновки, предназначенная для установки конкретных заготовок на базовом приспособлении. Базовая часть приспособлений — неизменяемая, она предназначена для установки наладок в про­цессе компоновки конструкций универсально-наладочных приспо­соблений. Такие приспособления позволяют использовать группо­вые методы обработки. Базовая часть приспособления является постоянной и изготовляется централизованно. Проектированию и изготовлению подлежит лишь наиболее простая часть приспособления— сменная наладка. Цикл оснащения операции универ­сально-наладочным приспособлением состоит из проектирования, изготовления и установки наладки на базовом агрегате.

В системе УНП для станков с ЧПУ широко применяют также наладки, компонуемые из комплекта заранее изготовленных универсальных установочных и зажимных элементов. Такие элементы компонуют на базовой части приспособлений — плитах или уголь­никах.

Приспособления системы СНП обеспечивают базирование и закрепление родственных по конфигурации заготовок различных габаритов с идентичными схемами базирования. Компоновка СНП состоит из конструкции специализированного (по схеме базиро­вания и виду обработки типовых групп обрабатываемых деталей) базового агрегата и сменных наладок. Система СНП отличается применением многоместных приспособлений, следовательно, эф­фективной областью применения СНП является серийное произ­водство. Такие приспособления применяют также при групповой обработке в серийном производстве. Цикл оснащения операции специализированным наладочным приспособлением состоит из проектирования, изготовления и установки наладки на базовом агрегате.

УСП компонуют из стандартных универсальных элементов — деталей и узлов, изготовленных из легированных сталей с высо­кой степенью точности. Из элементов УСП собирают без после­дующей механической обработки специальные приспособления кратковременного применения. После обработки партии заготовок приспособления разбирают на составные части, которые вновь многократно используют в различных сочетаниях в новых компо­новках. Элементы УСП постоянно находятся в обращении в тече­ние срока их службы. В отличие от обычных специальных прис­пособлений специальные приспособления, компонуемые из эле­ментов УСП, исключают стадию конструирования и изготовления приспособлений. УСП целесообразно применять на станках с ЧПУ в условиях мелкосерийного производства. Цикл оснащения опера­ции приспособлениями состоит из сборки таких приспособлений из элементов УСП.

Сборно-разборные приспособления собирают из готовых деталей и узлов как специальные приспособления долгосрочного применения. Возможно частичное использование в компоновке специальных деталей. Обрабатываемые заготовки могут контакти­ровать с базами приспособлений через частично доработанные базовые поверхности. СРП собирают на весь период производ­ства изделия (1,5—2 года). Применение СРП эффективно при оснащении станков с ЧПУ в серийном и крупносерийном произ­водстве. Цикл оснащения операции сборно-разборным приспособлением состоит из проектирования и изготовления специаль­ных деталей и сборки приспособления.

§ 1.2. УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ

В процессе обработки заготовки должны занимать вполне определенное (однозначное) положение относительно стан­ка и режущего инструмента, что обеспечивается установкой заго­товок в приспособлениях. Под установкой заготовки понимается процесс ее базирования и закрепления — приложения к заготовке сил и пар сил, обеспечивающих в процессе обработки постоян­ство положения заготовки, достигнутого при базировании.

1.2.1. Принципы базирования заготовок

Положение заготовки относительно приспособления оп­ределяется комплектом баз. Базой называется поверхность или сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке и используемая для базирования, а придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат называется базированием. Комплектом баз называется совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки. Технологиче­ской базой называется база, используемая для определения поло­жения заготовки в процессе изготовления.

Согласно теоретической механике требуемое положение твер­дого тела (заготовки) относительно выбранной системы коорди­нат достигается наложением геометрических связей, лишающих тело трех перемещений вдоль осей X, Y, Z и трех поворотов вокруг этих осей, т. е. тело становится неподвижным в системе коорди­нат х, у, z. Каждая опорная точка, т. е. точка, символизирующая одну из связей заготовки с выбранной системой координат, ли­шает заготовку только одной степени свободы. Следовательно, для полного базирования заготовки, т. е. придания ей вполне определенного (однозначного) положения в приспособлении не­обходимо и достаточно наличия шести опорных точек, лишающих заготовку шести степеней свободы (правило шести точек).

При большем числе точек базирование будет не однозначным, а неопределенным, так как неизвестно, какими точками заготовка будет контактировать с установочными элементами приспособле­ния. Схема расположения опорных точек на базах заготовки на­зывается схемой базирования. Наиболее распространенные схемы базирования заготовок (рис. 1): а) по трем плоским поверхно­стям; б) по торцу и наружной цилиндрической поверхности; в) по торцу и внутренней цилиндрической поверхности; г) по наружной цилиндрической поверхности и торцу; д) по внутренней цилиндрической поверхности и торцу; е) по торцу и коническому отверстию; ж) по центровым гнездам; з) по плоской поверхности и двум наружным цилиндрическим поверхностям; и) по плоской поверхности и двум отверстиям.

По числу степеней свободы, которых лишают заготовку тех­нологические базы, они подразделяются на установочные, направ­ляющие, опорные, двойные направляющие и двойные опорные. База, лишающая заготовку трех степеней свободы — перемеще­ния вдоль одной из координатных осей и поворота вокруг двух других осей, называется установочной базой (рис. 1.1, а—в, еи — точки 1, 2, 3). База, лишающая заготовку двух степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси, называется направляющей базой (рис. 1.1, а точки 4 и 5).

Рис. 1.1. Схемы базирования заготовок

База, лишающая заготовку одной степени свобо­ды — перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси, называется опорной базой (рис. 1.1, г, д — точка 1; рис. 1.1, а, з — точка 6). База, лишающая заготовку четырех степе­ней свободы — перемещений вдоль двух координатных осей и вра­щения вокруг этих осей, называется двойной направляющей базой (рис. 1.1, г, д — точки 2, 3, 4, 5). База, лишающая заготовку двух степеней свободы — перемещения вдоль двух координатных осей, называется двойной опорной базой (рис. 1.1, б, в—«точки 4, 5; рис. 1, ж — точки 2, 3 и 4, 5, рис. 1.1, з —точки 4 и 5, рис. 1.1, а —точки 4, 5).

При рассмотрении каких именно степеней свободы лишает за­готовку каждая опорная точка, целесообразно эти точки расста­вить на осях координат по направлениям перемещений вдоль осей и поворотов вокруг них с указанием номера опорной точки (см. рис. 1.1 — правую часть). Так, например, на осях координат рис. 1.1, а проставляем следующие точки: перемещению заготовки вдоль оси У препятствует точка 6, которую и проставим около стрелки, обозначающей перемещение относительно оси У. Пере­мещению вдоль оси X препятствуют точки 4 и 5, а перемещению вдоль оси Z — точки 1, 2 и 3, которые и проставим около соот­ветствующих стрелок. Вращению заготовки относительно оси X препятствуют точки 1, 2, 3, относительно оси У — точки 1, 2, 3 и относительно оси Z — точки 4 и 5, которые и проставляем около соответствующих стрелок. Зная, что каждая опорная точка ли­шает заготовку лишь одной степени свободы, оставим каждую точку лишь один раз. Так, например, точку 1 можем оставить в любом месте, например, лишь у стрелки перемещения вдоль оси Z, а в остальных местах зачеркиваем. Точку 2 оставим, напри­мер, Лишь у стрелки вращения относительно оси Y, а точку 3 — у стрелки вращения относительно оси X. Точку 4 оставим у стрелки вращения относительно оси Z, а точку 5 — у стрелки пе­ремещения вдоль оси X. Точка 6 встречается только один раз. Точки, лишающие заготовку степеней свободы, для наглядности обведем кружком. Теперь мы видим, что каждая опорная точка лишает заготовку только одной степени свободы — следовательно, базирование выполнено правильно.

После проверки расположения опорных точек на осях коорди­нат (см. рис. 1, е) видно, что точка 6 дублирует точку 1, лишаю­щую заготовку перемещения вдоль оси Z; точка 7 дублирует точ­ку 5 (см. рис. 1.1, з), точка 7 дублирует точку 4 (см. рис. 1.1, и). Здесь небходимо обратить внимание на то, что только неподвиж­ная опорная точка, символизирующая одру из связей заготовки, лишает ее одной степени свободы. Если опора имеет одну или несколько степеней свободы, то число степеней свободы, которых лишает заготовка, будет меньше на число степеней свободы, имеющихся у опоры. Например, подпружиненный конический па­лец лишает заготовку всего двух степеней свободы (см. рис. 1, в), а не трех, поскольку сам палец имеет одну степень сво­боды — перемещение вдоль оси Z.

Призма, контактирующая с заготовкой двумя точками 5 и 7, лишает заготовку лишь одной степени свободы, так как сама имеет одну степень свободы — перемещение вдоль оси X (см. рис. 1.1, з). При отсутствии перемещения призмы она может контак­тировать с заготовкой любой из двух своих поверхностей. В этом случае будет иметь место неопределенность базирования (7 то­чек), поскольку не будет соблюдено правило шести точек.

Срезанный цилиндрический палец лишает заготовку лишь од­ной степени свободы, поскольку между поверхностью заготовки, несущей точку 7, и пальцем имеется достаточный зазор (см. рис.1.1,и)

1.2.2. Особенности базирования и закрепления заготовок в приспособлениях для станков с ЧПУ.

Базирование заготовки может быть полным и неполным (рис. 1.2). При неполном базировании число опорных точек может быть от трех до пяти. Наименьшее число точек должно быть не ме­нее трех, так как три точки, определяющие плоскость, обеспечи­вают устойчивое положение заготовки при обработке, две же точки, определяющие ось, не могут обеспечить устойчивого поло­жения заготовки. При неполном базировании приходится применять скрытые базы в виде воображаемой плоскости, оси или точки, мысленно создаваемые для визуальной ориентации заготовки в приспособлении. Неполное базирование применяют, например, при фрезеровании верхней поверхности заготовки (рис. 1.2, а); при обработке сквозных пазов (рис. 1.2, б). При обработке несквоз­ного паза необходимо применять полное базирование (рис. 1.2, в).

При базировании заготовок на станках с ЧПУ, поскольку от­носительное перемещение заготовки и инструмента осуществляется автоматически по заданной программе в системе заранее задан­ных координат, необходимо полное базирование заготовки и жесткая связь базирующих элементов приспособления с началом коор­динат станка (нулевой точкой) (рис. 1.2, г). Расстояние от баз до нулевой точки (размер 75 и 100) должно учитываться при об­работке отверстий 1, 2, 3, 4.

При обработке заготовок на станках с ЧПУ приспособления должны исключать ошибки при базировании заготовок, особенно при базировании заготовок в приспособлениях, установленных на спутниках с их автоматической сменой, поскольку обработка осу­ществляется автоматически.

При базировании заготовок типа тел вращения в патронах или на оправках в качестве двойных опорных или двойных направ­ляющих баз принимают наружные или внутренние цилиндрические поверхности, а также поверхности центровых отверстий (при уста­новке заготовок в центрах). При базировании заготовок плоских и корпусных деталей в качестве баз применяют в главном три плоских поверхности или одну плоскую поверхность и два отвер­стия. При базировании заготовок по трем плоским поверхностям «в координатный угол» базирование заготовок осуществляется по установочной базе — плоской поверхности и направляющей и опорном базам заготовки — по двум плоским поверхностям. Схема базирования заготовок по трем плоским поверхностям является более простой и надежной, обеспечивает высокую точность базирования. Недостатком этой схемы базирования является то, что в ряде случаев невозможно производить обработку заготовок с четырех-пяти сторон или по контуру


Рис. 1.2. Схемы полного и неполного базирования за­готовок

с одной установки. В этих случаях применяют схему базирования по плоской поверхности и двум отверстиям. Установочной базой является обработанная поверхность, обработанные отверстия являются двойной опорной и опорной базами. Базовые элементы приспособления выполняют в виде пальцев: цилиндрического и ромбического. При базирова­нии заготовки по плоской поверхности и двум отверстиям неиз­бежно возникают погрешности базирования в результате неточ­ности обработки технологических отверстий заготовки, неточности изготовления базирующих пальцев и необходимости наличия га­рантированного диаметрального зазора в соединениях пальцы— отверстия для свободной установки и съема заготовок. Следова­тельно, такую схему базирования целесообразно применять лишь при затруднении базирования по трем плоским поверхностям или необходимости обработки поверхностей с одной установки заго­товки.

При установке заготовки на столе станка без приспособления для обеспечения ее правильного положения относительно шпин­деля станка необходимо производить выверку заготовки по двум боковым поверхностям — направляющей и опорной базам заго­товки с помощью контрольной оправки, устанавливаемой в шпин­дель станка, и щупов, или по индикатору. Можно также исполь­зовать эталонный угольник с магнитом, устанавливаемый и зак­репляемый на обработанной поверхности заготовки, и визирный микроскоп, устанавливаемый в шпиндель станка, обеспечивающий оптическую ориентацию заготовки по риске угольника. При бази­ровании по плоской поверхности и отверстию заготовку выстав­ляют по отверстию с помощью грибкового или индикаторного центроискателя. Установка заготовок без приспособлений с вы­веркой на столе станка требует значительных затрат «времени, в течение которого станок простаивает. Для сокращения времени простоя дорогостоящих станков с ЧПУ необходимо устанавливать заготовки в приспособлениях, поскольку их базирующие элементы автоматически обеспечивают требуемое положение заготовки от­носительно выбранной системы координат. Для сокращения вре­мени простоев станков с ЧПУ целесообразно применять приспо­собления с быстродействующими механизированными приводами зажима. Наиболее эффективно применять два приспособления, что обеспечивает смену заготовок в одном из приспособлений вне рабочей зоны станка или вне станка на спутнике. При этом время простоя станка будет минимальным, так как станок про­стаивает лишь в течение времени, необходимого для быстрого перемещения стола станка или смены спутника с приспособле­нием на столе станка.

1.2.3. Погрешности установки заготовок в приспособлениях

Точность обработки заготовок на станках с ЧПУ в значитель­ной мере зависит от точности установки заготовок в приспособле­ниях. При обработке заготовок, установленных в приспособле­ниях, необходимо, чтобы погрешность ∆ обработки была меньше допуска ? на выполняемый на данной операции размер: ∆?у+?, где ?у — погрешность установки; ? — погрешности, воз­никающие при обработке заготовки (погрешности станка и уста­новки инструмента, износ инструмента, температурные деформа­ции и др.).

Одной из основных причин, вызывающих погрешности обра­ботки, является погрешность установки ?у, возникающая при уста­новке заготовки jb приспособлении, т. е. отклонение фактически достигнутого положения заготовки от требуемого, возникающее в результате наличия погрешностей базирования ?б и закрепле­ния ?з заготовки, а также вследствие погрешности изготовления приспособления и установки его на станке ?пр:



Все составляющие погрешности установки, в том числе имею­щие направленность выполняемого размера, являются полем рас­сеяния (допуска) случайных величин и, следовательно, могут сум­мироваться по правилу квадратного корня. Необходимо отметить, что погрешность установки ?у возникает при установке заготовки в приспособление до обработки, т. е. до включения станка.

Погрешностью базирования называется отклонение фактиче­ски достигнутого положения заготовки при базировании от тре­буемого. При обработке заготовок в приспособлениях на станках с ЧПУ размеры получаются автоматически, при этом положение измерительной базы относительно настроенного на размер инст­румента влияет на допуск выдерживаемого размера. Измеритель­ной базой называется база, используемая для определения относительного положения заготовки и средств



Рис. 1.3. Схемы для определения погрешностей базирования

измерения. Поскольку инструмент настраивается на размер относительно технологических баз приспособления, погрешность базирования представляет собой расстояние между предельными положениями измеритель­ной базы относительно настроенного на размер инструмента. При совмещении технологической и измерительной баз погрешность базирования равна нулю (принцип совмещения баз). Следователь­но, для сведения погрешности базирования к нулю необходимо совместить технологическую и измерительную базы. Некоторые схемы базирования заготовок и возникающие при этом погреш­ности базирования показаны на рис. 1.3. При выполнении раз­мера h (рис. 1.3, а) установочная и измерительная базы (поверх­ность А) совмещены. Следовательно, ?бh = 0. При выполнении раз­мера h1 установочной базой будет поверхность А, а измерительной— поверхность Б. Поскольку в этом случае соблюдается прин­цип единства баз, будет иметь место погрешность базирования, равная разности расстояний между предельными положениями измерительной базы:

.

При обработке мерным инструментом (например, пальцевой фрезой) паза шириной b погрешность базирования равна нулю, так как погрешность размера b зависит только от ширины фрезы и возникает не в процессе установки заготовки, а в процессе об­работки. При обработке наружной цилиндрической поверхности (рис. 1.3, б) погрешность базирования размера D равна нулю, так как в этом случае технологической базой будет центр оправки О и инструмент настраивается от него на размер D/2. При уста­новке заготовки по отверстию на оправку с зазором (рис. 1.3, в) погрешность базирования равна максимальному зазору между заготовкой и оправкой:



Следовательно, для совмещения технологической и установоч­ной баз необходимо ликвидировать зазор, что достигается приме­нением жестких беззазорных (прессовых или конусных) или раз­жимных оправок.

При установке цилиндрической заготовки в призму с углом 90° (рис. 1.3, г),

и ,

где ? — допуск на размер D.

Следовательно, при обработке отверстия, размер до центра которого задан от наружной поверхности (рис. 1.3, д), целесооб­разно устанавливать заготовку таким образом, чтобы отверстие располагалось в нижней зоне. Для сведения к нулю погрешности базирования в этом случае необходимо установить заготовку верх­ней образующей на плоскую поверхность и поджать снизу приз­мой (рис. 1.3, е). В этом случае технологическая и измеритель­ная базы при выполнении размера h1 будут совмещены. При уста­новке заготовки по плоскости и двум отверстиям (рис. 1.3, ж) погрешность базирования при выполнении размеров l, h1, h2 будет равна S1max, а при выполнении размера h будет равна нулю. Для сведения к нулю погрешности базирования необходимо ликвидировать зазор, что достигается применением конических подпру­жиненных пальцев (гладких и срезанных) или разжимных паль­цев— цилиндрического и ромбического. При установке заготовки в центрах погрешность базирования линейного размера от торца заготовки будет равна разности максимальной и минимальной глубины центрового отверстия. Для сведения к нулю погрешно­сти базирования необходимо применять подпружиненный центр, при этом опорной базой будет не центровое гнездо, а торец заго­товки.

Погрешность закрепления. Закрепление заготовки, т. е. при­ложение к ней сил или пар сил, обеспечивает постоянство поло­жения заготовки, достигнутого при базировании. При этом возни­кает погрешность закрепления ?3, представляющая собой расстоя­ние между предельным положением измерительной базы относи­тельно настроенного на размер инструмента в результате смеще­ния (осадки) заготовки под действием силы зажима Q, вызываю­щей деформирование звеньев цепи заготовка — установочные эле­менты — корпус приспособления. При этом после обработки вместо размера h1 будет выполнен размер h1 (рис. 1.4). Погрешность закрепления при выполнении разме­ра h1

Рис. 1.4. Схема для определения погреш­ности закрепления: ?зh1=y; ?зh2=y; ?зl=0

.

Если сила зажима Q1 направлена параллельно измерительной базе, ?зh1=0, поскольку перемещение измерительной базы не вли­яет на размер h1. При закреплении заготовки силой Q ?зl = 0. Из всего баланса перемещений измерительной базы под действием силы зажима значение имеет не общая деформация, а контакт­ная деформация в местах контакта заготовки с установочными элементами. Деформации заготовки и корпуса приспособления не являются погрешностью закрепления — это следствие погреш­ности конструкции приспособления и в расчет не принимаются, так как при правильно сконструированном приспособлении они прак­тически отсутствуют. Контактные деформации в местах стыков корпусных деталей приспособления и контакта установочной по­верхности приспособления и стола станка при правильно сконструированном приспособлении также практически ничтожны. За­висимость контактных деформаций от материала и качества кон­тактной поверхности заготовки выражается формулой



где с — коэффициент, зависящий от материала и качества кон­тактной поверхности заготовки, а также от вида контакта (опо­ры); Q — сила, приходящаяся на опору; п — показатель степени, определяемый экспериментально (л<1).

Величина погрешности закрепления относительно невелика. При установке и закреплении заготовки средних размеров на то­чечные опоры она не превышает 100 мкм, а при установке чисто обработанной базой на планки—10 мкм. Для партии заготовок погрешность закрепления можно свести к нулю соответствующей поднастройкой станка, если величина погрешности закрепления будет постоянной. Постоянства погрешности закрепления можно добиться повышением однородности металла и качества поверх­ности заготовки, т. е. коэффициента с, а главное, — постоянством силы зажима Q, что достигается применением механизированных приводов (пневматических, гидравлических и др.), обеспечиваю­щих постоянное давление рабочей среды, а следовательно, и силу зажима.

Погрешность положения заготовки в приспособлении ?ПР яв­ляется следствием неточного изготовления приспособления ?И, из­носа его установочных элементов ?ИЗ, а также погрешности уста­новки приспособления на станке ?у. ПР:

.
Погрешность изготовления приспособлений регламентируется тех­ническими требованиями.

  1   2   3   4   5


Ю. И. Кузнецов
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации