Основной принцип базирования и закрепления изделий при механической обработке (правило шести точек)

При механической обработке заготовка должна быть не только ориентирована определенным образом в пространстве, но и надежно закреплена. Согласно ГОСТ 21495 — 76 базирование и закрепление заготовки или изделия называ­ется установкой.

Закреплениемпо ГОСТ 21495 — 76 называется приложение сил и пар сил к заготовке или изделию для обеспечения постоянства их положения, достигну­того при базировании.

Существует общее правило установки заготовок при механической обработке, которое называется правилом шести точек. Рассмотрим это правило. Из теоретической механики известно, что твердое тело в пространстве имеет шесть степеней свободы, т. е. возможность перемещения вдоль координатных осей, а также вращения вокруг них. Накладывая на тело связи, его лишают степеней свободы. Число связей для абсолютно неподвижного тела равно числу степеней свободы, т.е. шести. Необходимо, чтобы эти связи были двухсторонними,т. е. исключали перемещение детали вдоль связи. Такие связи создаются базированием и закреплением заготовки и называются опорными точками. Итак, чтобы осуществить базирование и закрепление заготовки при механической обработке необходимо создать систему из шести двухсторонних связей.Это положение называется правилом шести точек. Опорные точки изображаются виде •-----• и пронумерованы.

Покажем применение правила шести точек на некоторых примерах установки твердых тел. Призматическое тело

Прижмем призматическое тело к одной опоре на плоскости XOY декартовой системы координат, тем самым создадим одну двухстороннюю связь (опорную точку), лишив возможности перемещения тела вдоль оси Z (рис.7).

Рис. 7 Базирование и закрепление призматического тела

1- 6 ¾ двухсторонние связи или опорные точки

Положение тела при контакте с плоскостью в одной точке является неустойчивым. Устойчивое положение будет достигнуто, при размещении тела на трех опорах. Если увеличить число опор, то из-за отклонений от плоскостности опорной грани параллелепипеда, он будет по-прежнему контактировать только с тремя опорами. Поэтому увеличение количества опор лишено смысла. Прижимая тело к трем опорам на плоскости XOY, создаем три опорные точки 1;2;3, тем самым лишаем тело трех степеней свободы.

Теперь прижмем тело к плоскости YOZ. Для устойчивого положения необходимо иметь на этой плоскости две опоры. В этом случае дополнительно об­разуются еще две двухсторонних связи 4;5 и число опорных точек станет равным пяти. Чтобы лишить тело шестой степени свободы, его необходимо прижать к еще одной опоре, расположенной на плоскости XOZ. Таким образом, возникает шестая двусторонняя связь 6, что лишает тело всех степеней свободы.

Замечание. Целесообразно, чтобы силы резания, действующие на деталь при механической обработке, приводили к усилению связей. Поэтому детали при механической обработке следует устанавливать так, чтобы силы закрепления и резания действовали в одном направлении. Если эти силы действуют в противоположном направлении, то связи ослабляются. Разрыв связей приводит к смещению заготовки, что может привести к аварийной ситуацией (порче изде­лия, поломке инструмента, травмам и. т. д.)

Длинное цилиндрическое тело

Теперь рассмотрим применение правила шести точек при установке длинного цилиндрического тела(рис.8).

Рис. 8 Базирование и закрепление длинного цилиндрического тела.

Очевидно, что для устойчивого базирования следует использовать цилиндрическую поверхность. Соединим ее двух­сторонними связями 1;2;3;4 с координатными плоскостями XOY и YOZ, что лишает цилиндр четырех степеней свободы (рис.8,а). В реальных условиях эти связи образуются установкой цилиндра в призме или втулке (рис.8 А, Б). Пятую связь получим соединением торцевой поверхности цилиндра с координатной плоскостью XOZ. Это будет пятая опорная точка, которая устраняет возможность перемещения цилиндра вдоль собственной оси. Шестую связь, которая препятствует вращению цилиндра вокруг этой оси, можно получить кинематическим или силовым замыканием.

Кинематическое замыканиеосуществляется, например, соединением тела с опорой шипом или шпонкой, размещенным на торце цилиндра. Эта связь яв­ляется двухсторонней и условно показана на рис.8,а соединением шипа с плоскостью YOZ, связью 6. Для силового замыканиятело необходимо прижать опоре. Тогда в опорах возникнут силы трения, которые будут препятствовать вращению цилиндра вокруг собственной оси. Такая связь называется фрикционной. На схеме рис.8,б) эта связь возникает под действием вертикальной силы, которая прижимает цилиндр к направляющим. За счет фрикционной связи осуществляется закрепление заготовки. Однако базирование заготовки в направлении дей­ствия сил трения отсутствует, т.к. положение заготовки в этом направлении до закрепления может быть любым. Поэтому фрикционная связь не является двухсторонней и не уменьшает число степеней свободы заготовки.Очевидно, что для существования этой связи необходимо, чтобы силы резания не превышали сил трения, которые возникают на опорных поверхностях при закреплении.