Установка по цилиндрическому отверстию

Установка по цилиндрическому отверстию является одним из наиболее распространенных методов базирования в конструкциях контрольных приспособлений.

Наиболее часто для базирования деталей по центральному отверстию используются оправки. К таким деталям относятся втулки, гильзы, фланцы, зубчатые колеса и т. п. В ряде случаев допускаемое отклонение от соосности наружной и внутренней поверхностей не должно превышать 0,01 мм. В зависимости от способа закрепления оправки различаются центровые, шпиндельные и фланцевые оправки. Они выполняются цельными (жесткими) и разжимными, с ручным и механизированным приводами.

Центровые конические оправки (как и другие центровые оправки) имеют центровые отверстия, которыми они устанавливаются в центры приспособлений. Они предназначены для установки деталей с базовым отверстием длиной до 1,5d, изготовленным с полями допусков H6, G6, Js6, H7, G7, Js7, H8 или H9 (ГОСТ 3.1066.03—97). Конструкция оправки показана на рис. 3.12.а, а основные размеры приведены в таблице 3. 2.

Для номинальных диаметров базовых отверстий обрабатываемых дета­лей от 3 до 6 мм — угол уклона 56¢¢ (конусность 0,00055); свыше 6 до 18 мм — угол уклона 52¢¢ (конусность 0,00050) и свыше 18 мм — угол уклона 42¢¢ (конусность 0,00040). Деталь закрепляется на оправке легкими ударами, в результате чего она заклинивается и удерживается от прово­рачивания. Точность центри­рования — 0,005...0,010 мм. Оправка не обеспечивает фиксации детали в осевом направлении. Материалом оправок служат малоуглеродистые обычные и легированные стали, цементируемые и термообработанные до HRC 57...63. Рекомен­дуется для оправок с применять сталь У8А ГОСТ 1435-99, а

для оправок с d>20мм применять сталь марки 20Х по ГОСТ 4543—71.

При установке детали отверстием на конической оправке воз­можна погрешность за счет перекоса детали при соприкосновения образующей ее отверстия по всей его длине с обра­зующей оправки (рис. 3.13, а). При этом следует различать две погрешно­сти измерения: угловую и линейную.

Угловая погрешность измерения определяется лишь конусностью оправ­ки. Длина базового отвер­стия не влияет на величи­ну угловой погрешности. Линейная погрешность d зависит и от конусности оправки, и плеча измерения. Таким образом, погрешность измерения d будет определяться радиусом R, на котором производится измерение, углом наклона а образующей оправки:

, (3.10)

где D = 2R;

К—конусность оправки (K = 2tga).

При расчете конических оправок следует задаваться допусти­мой относительной погрешностью измерения, не забывая, что умень­шение погрешности измерения требует уменьшения конусности оправок, а следовательно, и увеличения их длины.

Увеличение длины конических оправок снижает их жесткость, вынуждая в некоторых случаях заменять одну длинную оправку набором более коротких конических оправок. Однако работа по­добным набором конических оправок еще более неудобна, чем ис­пользование набора цилиндрических оправок. Поэтому ограничи­ваются одной конической оправкой, допуская погрешность изме­рения до 20%.

Длина рабочего участка L конической оправки, в соответствии со схемой, приведенной на 3.12,б, подсчитывается следующим путем.

Наибольшая разница перемещения детали в осевом направле­нии l определяется в зависимости от допуска на диаметр базового отверстия детали (D = d_нau6 —d_наим ) и конусности самой оправ­ки (К = 2tga):

. (3.11)

Тогда

, (3.12)

где b - длина образующей базового отверстия детали;

а₁ — запас длины конусного участка оправки со стороны боль­шего диаметра.

Размер а₁ определяется в зависимости от величины d" — запа­са по наибольшему диаметру оправки.

. (3.13)

Рекомендуется применять d" = 0,25D, тогда

, (3.14)

а₂ — заходная часть конуса, которую рекомендуется принимать от 15 мм при , до 40 мм при .

Для того чтобы избежать чрезмерного утяжеления оправок и их прогиба, длина рабочего конусного участка должна строго ог­раничиваться в зависимости от диаметра.

Для уменьшения веса цилиндрических и конических оправок при их диаметрах более 65 мм рекомендуется делать оправки пу­стотелыми с запрессованными по концам пробками, в которых дол­жны быть предусмотрены центровые отверстия.

Несмотря на значительные достоинства конических оправок, их применение связано с неизбежностью погрешностей измерения за счет углового перекоса проверяемых деталей. Другим недостатком конических оправок является сравнительно невысокая производи­тельность процесса контроля и зачастую чрезмерный вес оправки с установленной на ней деталью.

Центровые цельные цилиндрические оправки (ГОСТ 31.1066.03—97) имеют для базирования деталей короткую коническую (конусность 0,02) и цилин­дрическую установочные поверхности. Базовое отверстие должно быть изготовлено с отклонениями H6, G6, Js6, K6, N6 и H7, G7, Js7, K7, N7. Конструкция таких оправок показала на рис. 3.12, б, а основные размеры указаны в таблице 3.3. Материал назначается аналогично коническим оправкам. На оправках для установки с зазором детали поджимаются гайкой с быстросъемной шайбой. Точное центрирование и надежный зажим здесь не обеспечиваются, вследствие чего такие оправки для точных работ не применяются. Погрешность измерения будет тем значительнее, чем больше зазор между базирующим отверстием детали и диаметром оправ­ки. Величина этого зазора определяется предусмотренным гаран­тированным зазором между наименьшим диаметром проверяемого отверстия и наибольшим диаметром оправки, а также допусками на диаметры базирующего отверстия и установочной оправки.

Оправки для установки с натягом (под прессом) обеспе­чивают точное центрирование, но процесс установки и снятия детали весьма трудоемок.

Погрешность измерения при установке детали отверстием на цилиндрической оправке может быть существенно снижена за счет применения не одной оправки, а набора гладких цилиндрических оправок, различающихся между собой по диаметру на незначитель­ные величины (порядка от 0,005 до 0,03 мм). Разница в размерах между оправками набора зависит, с одной стороны, от допуска на диаметр базового отверстия проверяемой детали и, с другой, от требуемой точности измерения. При этом следует иметь в виду, что увеличение количества оправок в одном наборе сверх 5 шт. при всех условиях является нежелательным.

Подобный метод базирования по отверстию способен обеспечить малую погрешность измерения, однако серьезным недостатком его является низкая производительность ввиду трудоемкости и неудоб­ства подбора оправок к отверстию.

Цилиндрические ступенчатые центровые оправки (ГОСТ 31.1066.03—97) предназначены для установки деталей с базовым цилиндрическим отвер­стием с предельными отклонениями H6, G6, Js6, K6 и H7, Js7, K7 для точной обработки их на токарных, шлифовальных и других металлорежущих стан­ках, а также для контроля деталей на радиальное биение. Конструкция оправки показана на рис. 3.14, а основные размеры указаны в таблице 3.4.

Ступенчатые цилиндрические оправки теоретически способны обеспечить цент­рирование с любой требуемой точностью.

Разница в диаметре ступеней С можно определить, исходя из допускаD на диаметр базового отверстия детали и намеченного числа ступенек n:

. (3.15)

Число ступеней оправки должно выбираться в зависимости от

требуемой точности измерения.

В случае проверки деталей с базовыми отверстиями большой длины или с двумя короткими, но разнесенными базовыми отверсти­ями, расположенными на общей оси, ступенчатые оправки должны иметь длинные гладкие хвостовики с диаметром, равным диаметру низшей ступени, или же кончаться цилиндрическими хвостовика ми, на которые надеваются ступенчатые втулки.

На всех цилиндрических, конусных и ступенчатых оправках должны предусматриваться заходные шлифованные конусы с углом 15° и длиной 3-5 мм.

При базировании по двум отвер­стиям подобные конусные скосы дол­жны предусматриваться не только на входе, но и на выходе оправки из детали.

Центровые отверстия оправок должны быть тщательно притерты и снабжены предохранительными фасками во избежание поврежде­ний.

При установке по длинным от­верстиям или нескольким отверсти­ям, расположенным на общей оси, часто применяют комбинированные оправки: цилиндрическую оправ­ку с коротким конусным участ­ком. Установка по базовому отверстию часто выполняется с помощью самоцентрирующих устройств.