Послідовність виконання роботи. 10.4.1 Ознайомитися з конструкцією пристрою; визначити його тип, призначення
10.4.1 Ознайомитися з конструкцією пристрою; визначити його тип, призначення.
10.4.2 Виконати ескіз деталі, обробка якої передбачується в даному пристрою.
10.4.3 Вибрати бази і скласти теоретичну схему базування деталі в даному пристрою.
10.4.4 Визначити похибку базування для витримуваних розмірів деталі в процесі обробки.
10.4.5 Проаналізувати сили, які діють на деталь в процесі її обробки.
10.4.6 Скласти розрахункову схему і визначити силу, яка необхідна для надійного закріплення деталі та розрахувати параметри затискного механізму.
10.4.7 Зробити критичні зауваження щодо конструкції пристрою і внести пропозиції по її покращенню.
Приклад виконання роботи
На рис. 10.1 показана конструкція пристрою, який вивчають. Судячи із елементів, з яких складається пристрій, можна зробити висновок – це пристрій-оправка, одномісний, немеханізований, токарний. Даний пристрій призначений для обробки зовнішньої поверхні. Згідно з класифікацією – це спеціальний пристрій.
Рисунок 10.1 – Загальний вигляд оправки
Таке припущення зроблено на основі того, що пристрій має конічну поверхню для установки в шпиндель верстата. Опорні елементи пристрою – циліндричні поверхні діаметром 
і уступ, внаслідок чого, технологічними базами заготовки є її отвір і торець. На кресленні пристрою повинно бути задано діаметр циліндричних поверхонь, діаметр уступу 
.
Закріплення деталі здійснюється за допомогою гайки 2 з буртом.
На основі проведеного аналізу можна припустити, що оброблювана заготовка відповідає зображеній на рисунку 10.2, а на рисунку 10.3 теоретична схема базування.
     |
Рисунок 10.2 – Ескіз заготовки
 |
Рисунок 10.3 – Теоретична схема базування
Оскільки установка деталі здійснюється на жорстку оправку з зазором обробки зовнішніх поверхонь (діаметри 
і 
) концентричних отвору і отримання уступу (розмір 
), конструкторською базою для зовнішніх поверхонь обертання є вісь отвору, а технологічною базою – реальна поверхня отвору.
При наявності зазору вісь отвору (конструкторська база) може зміщуватись відносно осі оправки (опорної поверхні) на величину максимального зазору 
. В результаті неспівпадання баз виникає похибка базування 
у вигляді биття зовнішньої поверхні відносно внутрішньої, рівна максимальному зазору
, (10.2)
де 
– мінімальний зазор
, 
– відповідно допуски на діаметри оправки і отвору деталі.
Похибка базування 
при отриманні розміру по довжині буде дорівнювати допуску 
на розмір 
, тобто
, (10.3)
так як не співпадають бази: і конструкторська – лівий торець оброблювальної деталі і технологічна – торці уступу.
Припустимо, що деталь обробляється прохідним упорним різцем. Схема її обробки показана на рис. 10.4.
Рисунок 10.4 – Схема обробки деталі
Під дією сили різання 
деталь може провернутися відносно осі оправки. Її провертанню запобігають сили тертя 
і 
, які виникають на торцях деталі. Запишемо рівняння рівноваги деталі від дії моментів сил осі оправки:
, (10.4)
де 
(10.5)
– момент від сили різання
– сила різання 
– коефіцієнт запасу
Рівняння моментів (10.2) потрібно складати для положення різця, при якому сума моментів від сили різання відносно осі деталі буде максимальною.
Визначимо момент від сили тертя , що передається деталі силою тертя бурта оправки. Припустимо, що деталь своїм лівим торцем рівномірно притискається по всій площині, бурта оправки силою 
, яку розвиває гвинтовий затискач. Питомий тиск 
на бурт оправки буде рівним
, (10.6)
(Далі ) визначаємо елементарний момент сили тертя на коловій поверхні радіуса 
:
, (10.7)
де 
– коефіцієнт тертя.
Проінтегруємо в межах від 
до 
і отримаємо
. (10.8)
Аналогічно визначаються момент сили тертя між правим торцем деталі та шайбою.
Момент від сили тертя між правим торцем деталі і гайкою з буртом буде рівним
, (10.9)
де 
– коефіцієнт тертя між деталлю і шайбою.
Підставивши значення і які отримані по формулах (10.8) та (10.9) у рівняння (10.1) отримаємо значення сили закріплення
. (10.10)
звідси
. (10.11)
З іншого боку, різьбовий затискач оправки повинен розвинути необхідну силу , якщо до головки ключа робітник прикладає початкову силу 
на плечі .
Силу на плечі ключа, яка необхідна для створення сили без врахуванням моменту тертя між гайкою і шайбою, можна розрахувати за формулою
, (10.12)
де
– середній радіус різьби гайки
– плече ключа
– кут підйому різьби
– кут тертя в різьбовій парі
Значення сили , яке розвиває гвинтовий затискач з врахування моменту сили тертя 
(додаткові втрати на тертя в місці контакту гайки з шайбою) визначимо із залежності
, (10.13)
де 
, 
– відповідно найбільший діаметр опорної поверхні гайки і діаметр отвору для болта у гайці, мм,
– коефіцієнт тертя між гайкою і шайбою.
Сила неповинна перевищувати 150 Н (для ручних затискачів).
Зміст звіту
Звіт має містити:
10.6.1 Найменування лабораторної роботи.
10.6.2 Номер групи, прізвище та ініціали студента.
10.6.3 Ескіз загального вигляду пристрою з необхідними проекціями, перетинами та розрізами. На ескізі необхідно вказати габаритні , приєднувальні розміри та посадки в спряжених елементів пристрою.
10.6.4 Опис конструкції пристрою і його аналіз.
10.6.5 Ескіз оброблюваної в пристрої заготовки.
10.6.6 Теоретичну схему базування заготовки.
10.6.7 Розрахунок похибки базування для виконуваних розмірів.
10.6.8 Розрахункову схему для визначення сили в пристрої.
10.6.9 розрахунок необхідної сили закріплення деталі для найбільш несприятливого випадку прикладання сил і моментів різання.
10.6.10 Розрахунок параметрів затискного механізму.
10.6.11 Пропозицію по удосконаленню конструкції пристрою.
10.7 Запитання для самоперевірки
10.7.1 Класифікація верстатних пристроїв.
10.7.2 Елементи верстатних пристроїв.
10.7.3 Вимоги до елементів верстатних пристроїв.
10.7.4 Дайте визначення похибки базування. Шляхи її зменшення.
10.7.5 Розрахунок похибки базування для типових схем установки заготовок.
10.7.6 Похибка закріплення і шляхи її зменшення.
10.7.7 Послідовність розрахунку сили закріплення заготовки.
10.7.8 Які сили діють на заготовку в процесі її обробки.
Література
[1] c. 65...85, 178...184.
[2] с. 33...41, 91...101.
Лабораторна робота № 11
Дослідження точності встановлення деталей у контрольних пристроях
Мета роботи
Засвоєння методики розрахунково-експерементального визначення точності контрольних пристроїв, призначених для встановлення деталей по зовнішніх циліндричних поверхнях, центрових отворах та засвоєння їх застосування на практиці.
11.2 Обладнання, прилади та інструменти
11.2.1 контрольні пристрої із змінними базуючи ми елементами
11.2.2 Індикаторні головки з ціною ділення 0,001мм.
11.2.3 Деталі, які контролюють
11.2.4 еталонна деталь
Методичні вказівки
Контрольні пристрої служать для перевірки точності геометричних розмірів, форми та взаємного розміщення поверхонь деталей, складальних одиниць машин та заготовок. Контроль здійснюється як на проміжних етапах обробки (між операційний контроль), так і після кінцевої обробки деталей (приймальний контроль).
Точність контрольного пристрою суттєво залежить від прийнятого методу контролю, степені удосконаленості принципової схеми і конструкції контрольного пристрою, точності виготовлення його елементів. Допустима похибка вимірювання в залежності від точності контрольованого об'єкту може складати (20…30)% полю допуску вимірювальної величини.
Сумарна похибка вимірювання контрольного пристрою 
вим:
(11.1)
де, у – похибка установки деталі у пристрої, визначається величиною похибки базування б , похибки закріплення з та похибки контрольного пристрою, яка викликана неточністю виготовлення та спрацювання елементів цього пристрою;
Величина δ є функцією прийнятої схеми базування і визначається на основі геометричних розрахунків. Виключити Еδ дозволяє принцип суміщення баз.
Похибка закріплення з залежить від наступних трьох факторів: непостійності сили закріплення, неоднорідності жорсткості та хвилястості бази контрольованої деталі, спрацювання опор. Дану похибку розраховують аналітично [ 1 ], а у деяких випадках значення з можна визначити з таблиць.
Необхідність у закріпленні контрольованої деталі відпадає, коли вона займає стійке положення на опорах під дією сил гравітації. У цьому випадку з =0.
При визначенні похибки пол. у напрямку контрольованого параметру необхідно врахувати похибки взаємного розміщення елементів для встановлення контрольованої деталі та елементів для установки засобів вимірювання.
з.в – похибка засобів вимірювання, приймається із технічної характеристики вибраного способу вимірювання;
п.м – похибка передавальних механізмів контрольного пристрою визначається за формулою:
(11.2)
де, п.м1 – похибка викликана неточністю виготовлення плеч важільних передавальних механізмів;
п.м2 – похибка, яка виникає внаслідок зазору між отворами та віссю важеля;
п.м3 – похибка, яка викликана непропорційністю між лінійним переміщенням вимірного стрижня їх кутовим переміщенням важеля;
п.м4 – похибка, викликана зміщенням точки контакту сферичного наконечника при повороті плоского важеля;
п.м5 – похибка прямої передачі.
е – похибка виготовлення еталонних деталей, які служать для налагодження контрольного пристрою (приймається із паспорту міри). При абсолютному методі вимірювання е =0.
в.з – похибка, яка викликана вимірним зусиллям внаслідок пружних деформацій елементів контрольного пристрою та деформацій у місці контакту вимірного наконечника. Для деталей із сталі ця похибка розраховується за формулою Герца:
(11.3)
Рв.з – вимірне зусилля, Н;
r – радіус вимірного наконечника, мм;
К – коефіцієнт, який залежить від матеріалу наконечника із твердого сплаву.
t – температурна похибка вимірювання, яка виникає у зв’язку із відхиленням температури контрольованої деталі від нормальної температури і визначається за формулою:
(11.4)
де, l – розмір вимірюваного об'єкту, мм;
α – коефіцієнт лінійного розширення деталі;
- температура контрольованої деталі;
- нормальна температура навколишнього середовища (20°С).
Ця формула застосовується для визначення похибки лінійних розмірів. Температурні перепади при вимірюванні похибок розміщення та форми викликають зміну еквідистантного характеру і тому у цих випадках Еt приймають рівною нулю.
У експлуатацію контрольний пристрій може бути прийнятий, якщо використовується умова:
(11.5)
де [ вим] – сумарна допустима похибка контрольного пристрою.
Цю похибку можна знайти з умови:
[ вим] = к Т (11.6)
де, к – коефіцієнт залежить від квалітету або степені точності контрольованого параметру. к=0,2…0,35. Якщо допуск Т контрольованого параметру заданий квалітетом, то [ вим] можна знайти по таблицях ГОСТ 8051-81.
(11.7)
(11.8)
де пол.1 – похибки виготовлення та спрацювання елементів контрольованого пристрою, які призначені для базування контрольованої деталі;
пол.2 – похибка взаємного розміщення базуючи елементів відносно засобів вимірювання.
При проектуванні контрольних пристроїв та їх експлуатації необхідно вивчити умови виникнення первинних похибок і виявити шляхи їх зменшення або повного усунення. Для контролю невеликих або середніх об'єктів застосовують стаціонарні контрольні пристрої, а для великогабаритних – переносні. З метою підвищення продуктивності контролю проектують багатомісні пристрої, що дозволяють за одну установку контролювати одночасно декілька параметрів.
Якщо деталь (заготовка, складальна одиниця), що має дві вимірювальні бази, між якими на її кресленні проставлений контрольований розмір, то при виборі схеми контрольованого пристрою:
· cлід суміщати установочну та одну із вимірних баз деталі, надаючи їм фіксоване положення;
· друга вимірна база повинна контактувати з вимірним елементом пристрою у встановленому місці.
При невиконанні цих умов виникає похибка базування та похибка положень вимірного елементу, які понижують точність вимірювання деталі.
У пристроях для між операційного контролю, які перевіряють правильність налагоджування конкретної операції у якості вимірної бази використовують ту саму технологічну базу, яка була прийнята у відповідному верстатному пристрою, тобто базуючи елементи контрольного пристрою повинні не тільки по своїй принципіальній схемі, але і по конструкції повторювати базуючи елементи верстатного пристрою.
При приймальному контролю готових деталей у контрольних пристроях у якості вимірних баз використовують допоміжну (монтажну) базу деталі, тобто поверхню, з допомогою якої деталь приєднується до складальної одиниці.
У контрольних пристроях для базування деталей по зовнішніх циліндричних поверхнях використовують патрони, призми (рис.11.1а,б ). Так як контакт контрольованої деталі з призмою відбувається по вузьких площадках (теоретично – по лініях) то у цьому випадку спостерігається інтенсивне спрацювання опорних поверхонь та втрата точності контрольного пристрою. Цей недолік можна усунути, особливо при контролю важких деталей, дозволяють призми з роликами (рис.11.1в) або із змінними валиками (рис.11.1г ).
а б
в г
Рис.11.1 Конструкції установочних призм
а-широка призма; б-вузька призма; в- з роликами;
г- з переставними валиками.
За допомогою призми можна перевірити точність форми циліндричної поверхні деталі у повздовжньому та у поперечному перетині деталі, точність її діаметральних розмірів, взаємного розміщення зовнішніх циліндричних поверхонь (радіанальне биття).
Для перевірки радіанального биття зовнішніх циліндричних поверхонь деталі типу «вал» встановлюють у призми або центри (рис.11.2 а,б). При встановленні деталі у центрі необхідно враховувати вплив на точність контролю відхилення від співвісності та похибку виготовлення центрових отворів.
а
б
Рис.11.2 Схеми контролю точності форми та розміщення поверхонь деталі при її базуванні
а- на призми; б- у центри; 1-призми; 2-деталь; 3-індикатор;
4-плита; 5-центри; 6-гвинт.
Порядок виконання роботи
11.4.1 Вивчити схеми вимірювання деталей при контролю точності їх діаметрів, а також форми та розміщення поверхонь.
11.4.2 Визначити похибку форми у поперечному перетині контрольованих деталей.
11.4.3 Визначення похибки форми у повздовжньому перетині контрольованих деталей.
11.4.4 Виконати вимірювання раціонального биття контрольованих деталей.
11.4.5 Визначити фактичні величини контрольованих параметрів.
11.4.6 Результати вимірювання записати у таблицю 11.1.
11.4.7 заміряти діаметри шийок контрольованих деталей згідно схеми рис.11.3.
Рис.11.3. Схема контролю точності деталі при базуванні на призми:
1-призми; 2-деталь; 3-індикатор; 4-плита.
Для кожної заготовки провести по три вимірювання у точках А та Б. отримані результати занести у таблицю 11.2.
11.4.8 Розрахувати загальну похибку контрольованих пристроїв.
Таблиця 11.1 – Результати контролю форми та розміщення поверхонь
| Схема контролю по рис.11.2 | Похибка форми деталі, мкм | Радіальне биття повер, мкм | ||
| у поперечному перетині | у повздовжньому перетині | |||
Таблиця 11.2 – Результати контролю точності діаметрів
| Схема вимірювання по рис. 11.3 | Номери деталей | d1 ,мм | d2 ,мм | |||||
| Точка А | ||||||||
| Точка Б |