[Росдистант] Технология машиностроения.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.Росдистант ТГУ 2023г

Сдано в 2023году. Оценка 6,0 / 6,0

Лабораторная работа 1 «Настройка фрезерного станка на обработку партии деталей и определение погрешностей настройки и базирования при установке деталей на призме» по курсу «Технология машиностроения»

Тема 2. Теория базирования

Цель работы: провести обучающий физический эксперимент по настройке фрезерного станка на обработку партии деталей и определению погрешностей настройки и базирования при установке деталей на призме.

Задачи работы:

1.   Изучить теоретический материал. Ответить на контрольные вопросы.

2.   Исследовать погрешности установки заготовки в приспособлении на призме.

3.   Определить погрешность настройки фрезерного станка.

1. Порядок запуска виртуальной лабораторной работы (ВЛР)

1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.

2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку «Лабораторные работы», выберите папку ЕМАКЕТ, в ней запустите двойным щелчком программу eLabsClient.

3. В правой части экрана вы можете ознакомиться с руководством пользователя по интерфейсу программы.

4. В левой части экрана в списке доступных продуктов нажмите на блок «Технология машиностроения», чтобы развернуть список, и кликните по названию работы «Настройка фрезерного станка на обработку партии деталей и определение погрешностей настройки и базирования при установке деталей на призме» для запуска. В появившемся окне нажмите кнопку «Запустить».

5. Подведите курсор к правому верхнему углу экрана – появится пиктограмма листка бумаги – это методическое пособие к лабораторной работе. Щелкните по ней, чтобы развернуть и ознакомиться.

Второй щелчок по этой пиктограмме свернет методическое пособие.

2. Управление ВЛР

В виртуальной лаборатории используются стандартные средства управления:

    Клавиши клавиатуры:

   W – перемещение вперед;

   S – перемещение назад;

   A – перемещение влево;

   D – перемещение вправо.

    Правая клавиша мыши

Для изменения направления взгляда (поворота головы) используется перемещение манипулятора мышь с нажатой правой клавишей.

Левая клавиша мыши

Для нажатия на объект, его перемещения, поворота и т. д. используется нажатие левой клавиши.

Для перемещения или вращения объекта необходимо выполнить нажатие на объекте левой клавишей и произвести перемещение манипулятора, не отпуская клавишу.

3. Краткая теория

Заданной точности обработки можно достигнуть одним из двух методов: методом пробных ходов и замеров и методом автоматического получения размеров на настроенных станках.

Метод пробных ходов и замеров заключается в том, что к обрабатываемой поверхности, установленной на станке, подводят режущий инструмент и с короткого участка снимают пробную стружку.

После этого станок останавливают, замеряют полученный размер, определяют величину его отклонения от заданного и вносят поправку в положение инструмента с помощью отсчетного устройства. Затем вновь производят пробную обработку и вновь корректируют положение инструмента. Такими последовательными приближениями к требуемому размеру окончательно определяют положение инструмента, а затем ведут обработку всей поверхности. При обработке следующей заготовки вся процедура повторяется.

Метод автоматического получения размеров на настроенном оборудовании обеспечивает обработку заготовок с помощью предварительной настройки инструмента на требуемый размер. Необходимое положение инструмента относительно обрабатываемой заготовки может быть достигнуто разными способами: настройкой по эталонным деталям, пробными ходами и замерами настроечной партии заготовок, настройкой по предельным калибрам.

При использовании этого метода задача обеспечения требуемой точности переносится на технолога, определяющего операционные и настроечные размеры, инструментальщика, изготавливающего настроечную оснастку (эталон), наладчика, выполняющего настройку станка.

Преимущества и недостатки метода получения размеров на настроенном оборудовании обусловливают его широкое применение в условиях серийного и массового производства с большими объемами и узкой номенклатурой выпуска изделий.

Целью наладки технологической системы является приведение ее в рабочее состояние для выполнения технологической операции. В общем случае наладка включает настройку на размер и установление заданного режима обработки заготовки.

Размерная настройка заключается в согласованной установке режущего инструмента, рабочих органов станка, станочного приспособления с установленной в нем заготовкой в положение, которое с учетом явлений, происходящих при обработке, обеспечивает получение заданного размера или иного геометрического параметра в установленных пределах.

При каждой смене инструмента или регулировании системы возникает погрешность положения инструмента, поле рассеяния которой называют погрешностью  настройки станка на размер.

Наибольшее распространение в промышленности при использовании метода автоматического обеспечения точности на настроенном оборудовании получили настройка по эталонам и настройка по пробным деталям.

Настройка по эталонам относится к статическому методу настройки, так как установка инструмента на размер производится на неработающем станке. Размер эталона должен учитывать все последующие изменения положения инструмента, возникающие при его воздействии на заготовку. Необходимое положение инструмента достигается доведением его режущих кромок до соприкосновения с соответствующими поверхностями эталона, установленного в приспособлении на месте заготовки.

Погрешность настройки по эталону ΔH в течение межналадочного периода остается постоянной и зависит от погрешности изготовления и установки эталона Δ и от погрешности установки инструмента . При переналадке оборудования ΔH приобретает случайный характер, и ее величина определится как

 ,   (1.1)

где  и  – коэффициенты относительного рассеяния, учитывающие отклонение законов распределения величин  и  от закона нормального распределения.

При расчетах принимают  =  = 1,14…1,73. Ориентировочные величины погрешности  приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Погрешности установки инструмента по эталону 

Способ установки инструментов    в мкм

   на сторону

Закрепление инструмента винтами после касания с эталоном   100–130

Подведение инструмента, закрепленного в рабочем органе станка:   

– до непосредственного касания с эталоном   20–30

– с некоторым зазором, определяемым при помощи бумажного щупа   

10–20

– с помощью металлического щупа   7–10

– с помощью индикатора   5–15

Настройка по эталону эффективна для многоинструментных станков массового и серийного производства при черновой и получистовой обработке. Достоинствами ее является малое время настройки на размер и возможность настройки инструментальных блоков вне станка. К недостаткам следует отнести низкую точность настройки, что позволяет вести обработку поверхности с точностью IT 10…12.

На следующем этапе, целью которого является установка заготовки на станке, возникает погрешность установки заготовки . Она складывается из погрешности базирования , погрешности закрепления заготовки  и погрешности приспособления .

Погрешность базирования  возникает в случае несоблюдения правила единства баз – технологической и измерительной. При использовании метода пробных ходов и замеров принцип единства баз значения для точности обработки не имеет, так как размеры получают непосредственно от измерительных баз.

После ориентации (базирования) заготовки в станочном приспособлении, реализующем теоретическую схему базирования, заготовку закрепляют с помощью зажимных устройств. При этом возникают контактные деформации технологических базовых поверхностей заготовки, в результате чего происходит смещение заготовки в направлении действия усилия закрепления. Нарушается положение заготовки, достигнутое при базировании. Величина смещения технологических и измерительных баз в направлении выполняемого размера определяет погрешность закрепления заготовки .

Погрешность приспособления  может вызывать смещение измерительной базы для отсчета размера или иного размерного параметра. Измерительная база может занимать различное положение в приспособлении вследствие погрешностей изготовления и сборки установочных элементов , их прогрессирующего износа  и погрешности установки приспособления на станке . В случае использования при выполнении технологических операций нескольких одинаковых приспособлений (приспособлений-дублеров и приспособлений-спутников) погрешности приобретают случайный характер. Компенсация этих погрешностей настройкой станка затруднительна. Снизить погрешность приспособления можно за счет повышения точности изготовления и точности установки приспособления на станке, а также повышения износостойкости установочных элементов.

В результате на этапе установки заготовки имеет место погрешность установки , равная

 .   (1.2)

Ниже представлены примеры установки вала для выполнения в нем шпоночного паза (рис. 1.1; 1.2).

Рис. 1.1. Схема базирования вала на операции фрезерования паза

а) 

б)

Рис. 1.2. Варианты установки вала: а – с помощью призматического зажима; б – в самоцентрирующих тисках

Реализация теоретической схемы базирования (рис. 1.1) возможна с помощью установки заготовки на неподвижную плоскую опору с упором в торец по двум вариантам: центрированием призматическим зажимом (рис. 1.2, а); центрированием с помощью самоцентрирующего устройства (рис. 1.2, б).

Вариант б предпочтительнее, так как здесь надежнее выполнение требований пространственного положения паза относительно цилиндрической поверхности Д благодаря более длинной базе приспособления, обеспечивающей положение оси заготовки. Однако устройство станочного приспособления усложняется. Поэтому с целью снижения затрат на оснастку иногда сознательно идут на нарушение правила единства баз (рис. 1.3).

а) 

б) 

Рис. 1.3. Установка вала с погрешностью базирования: а – теоретическая схема базирования; б – установка в призме

На рис. 1.3 представлен вариант использования не плоской, а призматической опоры. В этом случае не обеспечивается единство баз при выполнении размера Ж.

Возникает погрешность базирования

 ,   (1.3)

где Т2Г – допуск на диаметр 2Г базовой поверхности Д заготовки;  – половина угла между базовыми поверхностями призмы.

Обработка паза с установкой по этому варианту возможна в случае, если суммарная погрешность установки не превысит 30 % от допуска на размер Ж. Оставшаяся часть поля допуска резервируется для остальных составляющих суммарной погрешности выполнения размера Ж.

4. Порядок выполнения работы

Оборудование и инструменты, используемые для выполнения работы (рис. 1.4):

   вертикально-фрезерный станок – 3;

   концевая фреза;

   зажимное приспособление с установочным элементом «призма»;

   микрометр – 2;

   заготовки валиков – 1.

Рис. 1.4. Лабораторное оборудование

Ход работы

1. Определить размеры всех заготовок. Для этого нажмите последовательно на каждую заготовку. После первого нажатия запишите значение размера заготовки, появившееся около микрометра. После второго нажатия на заготовку она вернется в исходное положение на верстаке. Повторить для всех заготовок. Заполнить второй столбец табл. 1.2.

2. Установить заготовку в станок – производится нажатием на заготовку.

3. Произвести проход станка.

4. Определить размеры всех заготовок после обработки (см. п. 1). Заполнить третий столбец табл. 1.2.

5. Рассчитать погрешность установки валиков в призме (погрешность базирования с учетом погрешности исходных размеров):

 ,

где Т2Г – погрешность на диаметр 2Г базовой поверхности заготовки (разность максимального и минимального размеров заготовок (из п. 1);  – половина угла между базовыми поверхностями призмы (принять 45°).

6. Рассчитать погрешность настройки партии деталей, считая, что каждый проход проводился с отдельной настройки:

 .

7. Рассчитать погрешность настройки по формуле

 ,

где  и  – коэффициенты относительного рассеяния, учитывающие отклонение законов распределения величин  и  от закона нормального распределения. При расчетах принять = =1,5. Величину погрешности  взять на выбор из табл. 1.1. Точность эталона принять по 6-му квалитету.

8. Сравнить полученные значения. Сделать выводы.

9. Ответить на контрольные вопросы.

10. Оформить отчет согласно структуре, приведенной ниже, и прикрепить его в курс для проверки.

5. Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность метода настройки методом пробных ходов и промеров?

2. В чем заключается сущность метода автоматического обеспечения точности?

3. Что такое допуск технологических межоперационных размеров?

4. Опишите метод настройки по эталону.

5. Чем вызваны причины возникновения погрешностей обработки?

6. В чем суть метода настройки по пробной партии деталей?

7. От чего зависит величина упругих перемещений системы при обработке детали на фрезерном станке?

8. Когда возникает погрешность базирования и чему она равна?

9. Какие составляющие входят в погрешность установки?

10. Как рассчитывается погрешность настройки?

6. Структура отчета о проделанной работе

1.   Титульный лист (стандартный, прикреплен в курсе).

2.   Цели и задачи работы (бланк).

3.   Схема установки и используемое оборудование (бланк).

4.   Заполненная табл. 1.2 (бланк выполнения лабораторной работы).

5.   Вычисленные значения величин (бланк).

6.   Выводы о проделанной работе, сформулированные согласно цели и поставленным задачам.