ПОГРЕШНОСТЬ, ВЫЗВАННАЯ СИЛАМИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

В данной научной статье рассматривается погрешность, вызванная силами закрепления. Определяются факторы, которые оказывают влияние на величину этой погрешности, а также характер их влияния.

ABSTRACT

This scientific article examines the error caused by the anchoring forces. The factors that influence the magnitude of this error, as well as the nature of their influence, are determined.

Ключевые слова: погрешность, упругие деформации, установочные опоры приспособлений.

Keywords: error, elastic deformations, mounting supports of devices.

Погрешность установки ɛ, как одна из составляющих общей погрешности выполняемого размера детали зависит от погрешности базирования – ɛ_б, закрепления – ɛ_закр и погрешности положения заготовки, вызываемой неточностью приспособления – ɛ_пр. Тогда погрешность установки вычисляется:

Погрешность, вызванная силами закрепления, как и погрешность базирования, численно равна разности предельных расстояний между конструкторской базой и установленным на размер режущим инструментом или упором.

Для партии заготовок погрешность закрепления равна нулю, если величина смещения постоянна; при этом поле допуска выполняемого размера не изменяется, а его положение можно скорректировать настройкой станка.

Однако в связи с колебанием сил зажима (удельных давлений) при переходе от одной детали к другой, неоднородностью качества поверхности у деталей партии неизбежны колебания величины осадки конструкторской базы.

Смещение этой базы происходит в результате деформации звеньев цепи, через которую передается сила закрепления (заготовка – установочные элементы – корпус приспособления). Из всего баланса перемещений в этой цепи наибольшую величину имеют перемещения в стыке заготовка – установочные элементы.

Контактные деформации в постоянных сопряжениях приспособления, деформации сжатия заготовки и деталей приспособления малы.

От упругих деформаций, возникающих в технологической системе на стыке «заготовка – опоры приспособления» напрямую зависит погрешность закрепления заготовки. Измерительная база заготовки смещается в результате упругой деформации звеньев цепи, через которую передается сила закрепления [3]. Из всего баланса перемещений в этой цепи наибольшую величину имеют перемещения в стыке заготовка – установочные элементы. Она определяется как разность предельных значений упругих деформаций в направлении действия силы.

где y_max – максимальные упругие деформации; y_min – минимальные упругие деформации.

Упругие деформации возникают в местах контакта базовой поверхности с установочными элементами [1]. Экспериментально было определено, что эти деформации определяются по следующему уравнению:

Где C - коэффициент, учитывающий вид контакта: материал, шероховатость базовой поверхности и верхний слой заготовки (HB – твердость материала заготовки, Rz – параметр шероховатости базовой поверхности заготовки, мкм); Q - сила закрепления; n - показатель степени, обычно <1.

Для типовых случаев коэффициенты C и n находят экспериментально. Аналитическое решение контактной задачи затруднительно, так как на поверхностях заготовки имеются микро- и макронеровности, при соприкосновении которых с установочными элементами возникают неправильные и случайно расположенные места контакта.

При обработке партии заготовок сила Q колеблется от максимального значения - Q_max до минимального значения - Q_min, а коэффициент C – от максимального значения - C_max до минимального значения - C_min. На рисунке 1 показан график с двумя предельными кривыми максимальным значением упругих деформаций – y_max и минимальным – y_min, при Q_max и Q_min. [4]

Рисунок 1. График определения погрешности закрепления

Погрешность, вызванная силами закрепления ɛ_закр характеризует поле рассеяния перемещений заготовки в результате её деформации при контакте с опорами приспособления [2]. При распределении Q и C по нормальному закону (подтверждается экспериментально) распределение величины y отклоняется от этого закона незначительно.

Упругие деформации возникают не только в местах контакта базовой поверхности с установочными элементами, но и в самом приспособлении, которые в некоторых случаях необходимо учитывать [1]:

где - жесткость приспособления

Таким образом, учитывая упругие деформации, возникающие в самом приспособлении, общая погрешность, вызванная силами закрепления, определяется следующим образом:

Величину ε_закр можно уменьшить, стабилизируя силу закрепления (пневматические и гидравлические зажимы вместо ручных), повышая жесткость стыка опоры приспособления – базовая поверхность заготовки, улучшая качество базовых поверхностей, а также увеличивая жесткость приспособления в направлении передачи силы закрепления.

При базировании и закреплении заготовок используются в основном установочные опоры приспособлений 3 видов: если установочной базой является плоская уже обработанная (чистовая) поверхность, то применяют опоры с плоской головкой, если установочная база - необработанная (черновая) плоскость, применяют опоры со сферической или насеченной головкой [2].

В издании Корсакова В.С. представлен расчет коэффициента C и значение показателя степени n при установке заготовок на опоры со сферической поверхностью для материалов: сталь и чугун [3].

Для стали –

Для чугуна –

где HB – твердость материала заготовки по Бринеллю, МПа; R – радиус сферической опоры, мм.

Список литературы:

1. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков / Справочник. - 6-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1971. - 384 с.
2. Вардашкин Б.Н. и др. Станочные приспособления. Справочник в 2-ух томах / Под редакцией– М.: Машиностроение, 1984.
3. Корсаков В.С./ Основы конструирования приспособлений М.: Машиностроение, 1983. – С. 17–25.
4. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К./ Справочник технолога – машиностроителя М.: Машиностроение, 1986. – С. 19-53.