К вопросу об образовании погрешности базирования заготовок на операциях механической обработки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Краснова, Е. П. Терешёнок // Справочник. Инженерный журнал. - 2008. - №10. Приложение.

- С. 2-5.

3. ГОСТ Р 50815-95. Промышленная чистота. Жидкости смазочио-охлаждающие. Требования к чистоте СОЖ на операциях круглого наружного и плоского шлифования периферией круга. - Введ. 1996-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 1996. - 8 с.

4. Булыжев, Е. М. Влияние конструктивно-технологических параметров, свойств СОЖ и механических примесей на эффективность тонкослойного гравитационного очистителя / Е. М. Булыжев, М. Е. Краснова, Е. П. Терешёнок // Справочник. Инженерный журнал. - 2008. -№ 10. Приложение. - С. 6 - 10.

5. Смазочно-охлаждающие технологические средства: справочник / под общ. ред. Л. В. Худо-бина. - М. : Машиностроение, 2006. - 544 с.

оооооаоио о а&о о езьооо&ь и

Булыжев Евгений Михаилович, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ.

Терешёнок Евгений Петрович, аспирант тон лее кафедры.

Краснова Марина Евгеньевна. инженер-исследователъ ЗАО «Булыжев. Промышленные экосистемы».

УДК 621.767 М. А. БЕЛОВ

К ВОПРОСУ ОБ ОБРАЗОВАНИИ ПОГРЕШНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК НА ОПЕРАЦИЯХ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Изложены современные представления о механизме образования погрешности базирования. Ключевые слова: базирование, погрешность базирования.

Погрешность базирования заготовок на операциях механической обработки соб является основной составляющей погрешности установки, которая, как известно, составляет существенную часть общей производственной погрешности выдерживаемых линейных и угловых размеров. Поэтому понимание сущности механизма образования погрешности базирования представляет значительный интерес для теории и практики современной технологии машиностроения, когда доля высокоточных (прецизионных) деталей машин и приборов с микронными и долемик-ронными допусками на изготовление постоянно возрастает.

Действующий в настоящее время ГОСТ 21495-76 «Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения» погрешность базирования применительно к механической обработке трактует как «отклонение фактически достигнутого положения заготовки ... при базировании от требуемого». Это определение погрешности базирования носит слишком общий характер, гак как относится к заготовке в целом (и да-

© М.Л.Белов, 2008

же не к партии заготовок!), а не к какому-то конкретному размеру или конкретной поверхности. Между тем, если иметь в виду некую партию заготовок (а в машиностроении, как правило, и идёт речь об обработке партии заготовок), то придать всем поверхностям каждой заготовки в партии «требуемое положение» в силу рассеивания размеров заготовок в партии невозможно. Можно придать в той или иной степени близкое к требуемому положение лишь каким-то отдельным поверхностям заготовок в партии.

В связи с изложенным, с целью чёткого понимания механизма образования погрешности базирования, разработки методики её расчёта для различных схем базирования и установки следует, на наш взгляд, определять погрешность базирования применительно к какому-либо выдерживаемому линейному или угловому размеру у одной заготовки (или изделия) как «отклонение фактически достигнутого при базировании положения какой-либо поверхности (оси поверхности) заготовки ... от требуемого». Применительно к партии заготовок (или изделий) под погрешностью базирования следовало бы понимать «разность предельных положений какой-либо поверхности (оси поверхности)

заготовок ... в партии цри базировании от требуемого». Аналогично можно было бы определять и понятие «погрешность установки».

Предлагаемый подход к определению погрешности базирования позволяет представить указанную погрешность как результат совокупного влияния трёх составляющих:

- погрешности ооГуф, обусловленной влиянием на точность базирования макрогеометрических погрешностей формы контактирующих при базировании поверхностей;

- погрешности с%р , обусловленной влиянием на точность базирования погрешностей взаимного расположения базовых поверхностей заготовок;

- погрешности сосу , обусловленной принятой схемой установки заготовки.

11ервые две составляющие погрешности базирования отражают влияние макрогеометрии и точности взаимного расположения базовых поверхностей поступающей на выполняемую технологическую операцию заготовки на точность обработки. Третья составляющая погрешности базирования показывает, как влияют погрешности линейных и угловых размеров поступающей на выполняемую операцию заготовки на выдерживаемые на этой операции размеры.

Погрешность базирования озе.ф по сравнению с двумя другими вышеуказанными составляющими о)б относительно невелика. Расчёт соб.ф можно произвести по методике И. М. Колесова [ 11. Вместе с тем важно подчеркнуть, что даже при совмещении исходной базы выдерживаемого размера с координатной плоскостью (или осыо) системы координат схемы установки (см. ниже) величина собф может существенно влиять на величины фактически снимаемых при обработке припусков и точность выдерживаемых размеров.Особенно ярко это влияние будет проявляться в процессах высокоточной обработки заготовок (например, при алмазном микроточении и микрофрезеровании).

Например, как показано на рис. 1, при представлении обрабатываемой микрофрезерованием заготовки в виде идеального геометрического чел а (11 р я м оу гол ь н о го п а рал л е л е п и п е д а), у ста-новленного в приспособление, с верхней плоскости заготовки при обработке будет снят равномерный припуск, рассеивание величин которого зависит лишь от рассеивания размера Ао в партии поступающих на данную операцию заготовок. В реальности же у любой /-й заготовки в партии установочная технологическая база (поверхность основания) имеет отличный от идеального микро- и макрорельеф, вследствие чего с верхней плоскости любой заготовки в партии

будет* сниматься неравномерный в направлении подачи стола станка припуск. При этом неравномерность припуска будет различной для разных заготовок партии, что обусловлено, во-первых, рассеиванием расстояния от верхней плоскости до плоскости основания в партии заготовок, поступающих на обработку, во-вторых, погрешностями микро- и макрогеометрии обрабатываемой поверхности и, в-третьих, наличием погрешности базирования соб.ф .

Погрешность базирования тГ)р может составлять значительную часть общей погрешности базирования (например, по данным, приведенным в работах [2] и [3], в некоторых случаях озГм) может быть сопоставима с допусками на выдерживаемые размеры). Впервые, насколько нам известно, необходимость учёта 0)бр в общей величине погрешности базирования аргументировалась в работе [2]. Там же дана общая методика расчёта указанной погрешности и приведены примеры её расчёта для схемы базирования призматической заготовки в координатный угол. В последнее время публикуются работы (например, [3]), в которых вновь поднимается вопрос о необходимости учёта а>бр при расчёте погрешности базирования (в указанной работе [3] для минимизации Шб.р рекомендовано то же, что значительно раньше рекомендовалось в работе \2\). Вместе с тем необходимо отметить, что вопрос о влиянии погрешности соеР на общую погрешность базирования изучен ещё недостаточно и по-прежнему требует внимания, особенно в связи с развитием прецизионных технологий механической обработки.

Третью составляющую погрешности базирования, которую сейчас принято представлять как погрешность несовмещения исходной (измерительной) базы выдерживаемого размера и технологической базы (в соответствии с ГОСТ 21495-76 «поверхности..., принадлежащей заготовке ...»), определяющей точность положения заготовки в направлении выдерживаемого размера (отсюда и понятие: «погрешность несовмсщешм баз», рекомендуется рассчитывать как допуск (или погрешность) размера, связывающего вышеуказанные базы (базисного размера). Однако расчёт этой составляющей погрешности базирования по приведённой схеме не всегда возможен. Например, при установке заготовок по отверстию на цилиндрические пальцы или оправки с зазором, по наружной цилиндрической поверхности на призму, по центровым отверстиям на неподвижный передний и подводимый задний центры (как и в ряде других случаев) невозможно найти размер, связывающий исходную базу

Рис. 1. Влияние макрорельефа базовой поверхности заготовки на неравномерность снимаемого припуска г: / - заготовка в виде идеального прямоугольного параллелепипеда; 2,3- заготовки с реальным

макрорельефом базовой поверхности; 4 - фреза; / - поверхность заготовки до начала обработки; II - установочная плоскость приспособления; А0 и А) - размеры заготовки соответственно до начала и

после обработки

выдерживаемого размера и соответствующую технологическую базу для построения базисного размера. Поэтому при расчёте о)нб в целом ряде случаев используют различные подходы, говорят о тех или иных условностях, частных случаях и т. д.

Очевидно, более правильно понимать третью составляющую погрешности базирования как погрешность несовмещения исходной (измерительной) базы выдерживаемого размера с одной координатной плоскостью или осью системы координат схемы установки для линейных и некоторых угловых размеров, или, иногда, с двумя координатными плоскостями для других угловых размеров; указанную составляющую погрешности базирования можно называть погрешностью схемы установки сосу . Такой подход, во-первых, позволяет более чётко структурировать и правильно определять величину общей погрешности базирования, а во-вторых, как показано в нижеприведённых примерах, позволяет по единой схеме и методике рассчитывать погрешность сосу для любых схем базирования и установки, в том числе с использованием ком-п ьютер I \ ых технологи й.

На рис. 2 заготовка (заготовки на рис. 2 и рис. 3 условно показаны прозрачными) установлена по плоскости /, на которой создана установочная технологическая база, и по двум отвер-

стиям II и ///, которые выполняют функции соответственно двойной опорной и опорной баз. Координатная плоскость Х02 системы координат схемы установки совмещена с установочной плоскостью приспособления, а координатная плоскость ХОУ проходит через оси рабочих поверхностей цилиндрического / и ромбического 2 пальцев перпендикулярно плоскости Х02. При этом ось О У совмещена с осью цилиндрическог о пальца. При обработке уступа на заготовке исходной базой выдерживаемого размера Г является ось IV базового отверстия Д в заготовке. При наличии зазора между базовым отверстием Д и цилиндрическим пальцем ось отверстия (исходная база размера Г) и ось ОУ системы координат схемы установки не совпадают. Поэтому в данном случае со^у равна величине максимального

зазора между отверстием и пальцем (параметром несовмещения здесь является величина несовпадения осей отверстия и пальца).

На рис. 3 заготовка установлена по длинной наружной цилиндрической поверхности / и заднему торцу П. Координатная плоскость У02 системы координат схемы установки представляет собой вертикальную плоскость симметрии боковых рабочих поверхностей призмы /; при этом координатная ось 02 системы координат схемы установки - это горизонтальная линия

X

Рис. 2. Схема установки заготовки на плоскость, цилиндрический / и ромбический 2 пальцы с зазором: / --установочная технологическая база; //, ///- соответственно двойная опорная и

опорная база; IV - исходная база размера Г (ось базового отверстия)

Рис. 3. Схема установки заготовки по наружной цилиндрической поверхности / и торцу II на призму / и постоянную опору 2: III- исходная база размеров Д и Е (ось базовой наружной цилиндрической поверхности I)

пересечения указанных, боковых поверхностей призмы. Координатная плоскость ХОУ расположена перпендикулярно оси 02 (вертикально), причем рабочая поверхность постоянной опоры 2, с помощью которой на торце заготовки создаётся опорная технологическая база, находится в данной плоскости (ХОУ). При обработке шпоночного паза вдоль образующей цилиндрической поверхности заготовки по рис. 3 выдерживаются размеры Д, Е и Ж. Исходная база размера Е (ось наружной цилиндрической поверхности заготовки) и исходная база размера Ж (задний торец заготовки) совмещены с системой координат схемы установки (с координатной плоскостью YOZ для размера Е и с координатной плоскостью ХОУ для размера Ж), поэтому

со =0 и 0) * =0. Исходная база размера Д (ось

наружной цилиндрической поверхности) не совпадает с координатной плоскостью Х02

(точнее, с осью 02), поэтому со ¿(у равна допуску на параметр несовмещения (размер 3): со£у = 7з.

Приведённые примеры показывают, таким образом, что для определения погрешности сосу можно' использовать единый подход, который относительно несложно формализовать на ЭВМ.

Резюмируя же всё вышесказанное, можно сказать, что предлагаемый подход к расчёту по-

грешности базирования с учётом трёх составляющих этой погрешности позволит выполнить точный расчёт соа, что особенно важно в современных условиях перехода на изготовление высокоточных деталей и изделий.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Колесов, И. М. Основы технологии машиностроения / И. М. Колесов. - М. : Высшая школа, 1999.-591 с.

2. Худобин, Л. В. Базирование заготовок и расчёты точности механической обработки / Л. В. Худобин, М. А. Белов, А. Н. Унянин. -Ульяновск : УлПИ, 1994.- 188 с.

3. Абрамов, Ф. Н. Влияние погрешностей формы и взаимного расположения базовых поверхностей на точность базирования призматических заготовок с совмещением баз / Ф. Н. Абрамов // Вестник машиностроения. - 2007. -№7.-С. 54-64.

оофоофовоооооеовоооооо

Белов Михаил Александровичу доцент кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ, кандидат технических наук. Занимается вопросами совершенствования теории базирования с целью повышения качества изделий.