1.7. Примеры расчета точности установки деталей

в приспособление

Для расчета необходимо иметь:

δ_исх – исходный допуск на деталь

,

где Δ_пр – погрешность, возникающая при установке приспособления на станок;

Δ_уст – погрешность установки детали в приспособление;

Δ_обр – погрешность обработки.

,

где Δ_ст – погрешность станка;

Δ_инстр – ошибка геометрии инструмента;

Δ_{наладки} – погрешность установки инструмента на станок;

Δ_{вида обраб} – погрешность вида обработки, которая может проявляться как деформация детали.

Если погрешность распределяется по закону Гаусса, то

.

Применительно к приспособлению необходимо оценить

где δ_расч – расчетный допуск.

Ниже приведены примеры расчета точности, для типовых опор.

1. Базирование производится на призмы (рис. 1.21)

За счет изменения ширины паза в призме (погрешность призмы) заготовка будет на δ_расч ниже.

δ_расч задан при изготовлении призмы.

Рис. 1.21

Пусть заготовка имеет диаметр больше чертежного (в пределах допуска). Тогда ее центр переместится выше. При обработке в призме погрешность базирования по оси Х отсутствует (рис. 1.22).

Как видно из рис. 1.22

.

2. Базирование выполняется по 2-м установочным поверхностям (рис. 1.23).

На рис. 1.23 δ₀ – допуск на отверстие, δ_n – допуск на палец, S_min – минимальный зазор.

Из рис. 1.23 видно, что базирование по 2 цилиндрическим пальцам возможно, если сумма боковых зазоров не меньше (S _{min 1} + S _{min 2}).

.

Рис. 1.22

Рис. 1.23

Чтобы устранить это ограничение берут один палец ромбическим (рис. 1.24).

Рис. 1.24

Тогда S_{min 2} возрастает (рис. 1.24) и ограничение по точности межосевого расстояния практически снижается.

Вопросы для самоконтроля

1. Виды приспособлений.

2. Что такое УПТО?

3. Достоинства приспособлений.

4. Порядок обоснования целесообразности применения приспособления.

5. Отработка технологичности приспособлений.

6. Исходные документы для проектирования приспособлений.

7. Порядок проектирования приспособлений.

8. Типовые элементы приспособлений.

9. Установочные элементы.

10. Подъемные механизмы.

11. Зажимные элементы.

12. Координирующие детали и механизмы.

13. Приводы и усилители.

14. Расчет точности установки деталей в приспособлении (общая методика).

15. Расчет точности базирования заготовки на призме.

16. Расчет точности базирования на две установочные поверхности (пальцы).

2. Технологическая оснастка для электроэрозионной обработки (ээо)

2.1. Станочные приспособления

Конструкция станочных приспособлений для ЭЭО во многом повторяет известные элементы, приведенные в главе 1.

К особенностям таких приспособлений следует отнести:

1. Наличие токоподводов к месту обработки. Для специального оборудования предусматриваются винтовые прижимы, клеммы и другие коммутирующие элементы. Расчет площади контакта выполняется в зависимости от подводимого от источника электрического тока.

2. Применение материалов с различной проводимостью. Для токоподводов предпочтительнее использовать медь и медные сплавы. Если приспособление применяется на модернизированных под ЭЭО станках, то следует его изолировать от рабочего стола диэлектрическими прокладками, втулками из капролона, стеклотекстолита, гитинакса и других электротехнических материалов. В некоторых случаях для изоляции приспособлений крепежные элементы выполняют из капролона и текстолита.

3. Наличие рабочей среды в месте обработки. На специальных станках для ЭЭО заготовку обычно помещают в ванну с диэлектрической жидкостью, обеспечивая над зоной обработки слой рабочей среды, достаточный для устранения самовозгорания (если жидкость горючая).

4. Создание (при необходимости) подвода рабочей среды к месту обработки. Прокачка жидкости необходима для стабилизации процесса ЭЭО при значительной глубине зоны обработки. Конструкция системы подвода может включать каналы внутри приспособления, трубки из металла или диэлектриков, периодическое перемещение жидкости за счет вибрации, продольного возвратно-поступательного движения зоны обработки относительно электрода-инструмента. Подача рабочей среды может осуществляться под давлением и без него.

5. Защиту от возгорания горючей среды путем установки постоянных или съемных крышек, заслонок из негорючих материалов с возможностью перекрывать доступ воздуха в зону обработки при возгорании рабочей среды.

6. При многоэлектродной и многоконтурной обработке подвод тока от приспособления к заготовке следует выполнять при одинаковом сопротивлении участков электрической цепи к каждому электроду.

7. Дополнительные инструменты могут иметь вращение, координатные перемещения, осуществляемые приспособлением. В этом случае потребуются щеточные устройства для передачи тока к электроду-инструменту (ЭИ) и настроечные элементы для координирования положения электрода-интрумента.

Типовые конструкции приспособлений для электроэрозионной обработки приведены в [1]. В частности на рис. 2.1 показана электромагнитная головка для быстрой замене ЭИ, удобства его монтажа и последующей выверки относительно обрабатываемой заготовки.

Рис. 2.1

Приспособление на рис. 2.1 состоит из корпуса 1, сердечника 2, тороидальной катушки 4 и прихвата 5, между сердечником и катушкой имеется слой изоляционного материала 3. Базируются устанавливаемые приспособления тремя штифтами 11. Головка крепится к шпинделю станка или к промежуточным приспособлениям — орбитальной головке или приспособлению для поворота ЭИ. Приведен пример установки на головке электрододержателя, состоящего из корпуса 6 (он же служит якорем электромагнита) и гайки 7 для крепления хвостовика 9 ЭИ (или, как в данном случае, патрона 8). Положение хвостовика базируется штифтом 10 и косым срезом на хвостовике.

На рис. 2.2 приведен призматический электрододержатель для крепления стержневых ЭИ.

Рис. 2.2

Приспособление на рис. 2.2 состоит из фланца 1 с призмой, прихвата 3 и двух винтов 4 для крепления ЭИ 2 Призматический электрододержатель предназначен для крепления стержневых ЭИ.

Электрододержатель для пластинчатых ЭИ (рис. 2.3), имеет фланец 6, угольник 4, который базируется на фланце 2 по штифтам 5, прихват 1 с винтом 3 для крепления ЭИ 2. Электрододержатель устанавливается и базируется штифтами на электромагнитной головке 7.

Электрододержатель может быть сделан с базами, выполненными в виде ласточкина хвоста. Используется при серийном производстве штампов, пресс-форм и т. д. Позволяет быстро (без дополнительной выверки) производить замену ЭИ (рис. 2.4).

Рис. 2.3

Рис. 2.4

Приспособление на рис. 2.4 состоит из электрододержателя 5 с базами для крепления ЭИ 1 и электрододержателя 5 к подэлектродной плите 3. Фиксация ЭИ и электрододержателя на подэлектродной пляте осуществляется прижимами 2 и 4. Подэлектродная плита оснащена хвостовиком для присоединения к шпинделю станка. В хвостовике предусмотрены отверстия, через которые подводится РЖ.

На рис. 2.5 показан электрододержатель для пластинчатых ЭИ.

Рис. 2.5

Приспособление на рис. 2.5 состоит из электрода 4, который крепится винтом 3. Положение оси электрода в двух взаимно перпендикулярных направлениях выверяется и фиксируется двумя парами винтов 1 и 2.

Конструкция электрододержателя для блочных приспособлений изображена на рис. 2.6.

Рис. 2.6

Приспособление на рис. 2.6 состоит из электрододержателя, который перемещается по колонкам 2 к нижней плите 1 на шариковых направляющих 3. Верхняя плита 4, на которой закрепляются электроды 5, соединяется со шпинделем станка хвостовиком 6. К плите 4 подводится рабочая жидкость по шлангу, соединенному со штуцером.

Приспособление для поворота ЭИ (рис. 2.7) применяют для прорезания щелей или пазов плоским ЭИ путем поворота его на какой-то угол от первоначально обработанного паза или щели (например, при изготовлении крестообразной щели), такая конструкция исключает повторную установку и выверку ЭИ, что снижает трудоемкость операции.

Рис. 2.7

Приспособление на рис. 2.7 состоит из верхней 7 в нижней 4 планшайб, нижнего 6 и верхнего 5 направляющих конусов, прижимного кольца 8, двух прихватов 3 и стопора 9. На нижней планшайбе находится лимб, имеющий 360 делений. Цена одного деления 1°. На верхней планшайбе имеется нониус, шесть делений которого на дуге 23⁰ соответствуют 22 делениям нониуса. Следовательно, одно деление нониуса позволяет производить отсчет с точностью 10'. Предварительная установка угла поворота производится поворотом нижней планшайбы. Точная установка осуществляется винтом 9. Стопорится нижняя планшайба фиксатором 10. С помощью переходного фланца 2 к приспособлению можно крепить другие приспособления, например, электромагнитную головку 1 или электрододержатель 11.

Головка ориентации (рис. 2.8); служит для ориентации ЭИ относительно обрабатываемой заготовки. Она крепится на шпинделе станка и может устанавливаться на орбитальную головку или на приспособление для поворота ЭИ.

Рис. 2.8

Приспособление на рис. 2.8 состоит из фланца 2, к которому через шарнирный подшипник 4, ось 5 и гайку 6 прикреплена магнитная головка 1. Последняя выставляется по отношению к фланцу при помощи четырех упоров 3. Крепление электрододержателя 8 к головке осуществляется магнитной головкой. Электрододержатель базируют тремя штифтами 9 и фиксируют прихватом 7.

Рискообразователь (рис. 2.9) служит для дополнительной разметки обрабатываемой заготовки при установке и выверке ЭИ. Приспособление на рис. 2.9 состоит из держателя центра 1, винта 2 и пружины 3. Устанавливается на электромагнитную головку и с ее помощью закрепляется на шпинделе станка.

Рис. 2.9

Показанный на рис. 2.10 центроискатель предназначен для поиска и совмещения оси шпинделя станка с центром или координатной точкой разметки заготовки. Центроискатель устанавливается на шпиндельной головке станка с помощью электромагнитной головки.

Рис. 2.10

Приспособление на рис. 2.10 состоит из хвостовика 2 и закрепленного на нем микроскопа-центроискателя 1.

Поворотный стол (рис. 2.11) служит для осуществления установочных перемещений заготовки.

Рис. 2.11

Приспособление на рис. 2.11 состоит из стола, который позволяет выполнять два взаимно перпендикулярных перемещения в горизонтальной плоскости, осуществляемых с помощью рукояток 1 и 5 по нониусам 2 и 4. Поворот стола производится рукояткой 7 и контролируется по нониусу 6. Верхняя плита 3 изолирована от других частей станка диэлектрической прокладкой.

Для обработки мелких штампов используется универсальное приспособление, приведенное на рис. 2.12.

Рис. 2.12

Приспособление на рис. 2.12 имеет электрододержатель 4 с устройством для подвода рабочей жидкости, базами 5 и прижимом 3. Заготовка 7 штампа устанавливается на основание 9 и прижимается к базовым упорам 1 и 6 прижимом 8. Направление подачи ЭИ обеспечивается тремя направляющими колонками 2. Перед изготовлением партии деталей приспособление настраивается по 1-й обрабатываемой заготовке.

На рис. 2.13 изображено универсальное приспособление для обработки штампов и пресс-форм.

Рис. 2.13

Приспособление на рис. 2.13 состоит из нижней плиты 1 на которой установлены направляющие колонки 3 с изоляцией 2. К плите 1 с помощью механических прихватов, зажимов или магнитной влиты крепится обрабатываемая заготовка 4, положение которой фиксируется посредством контрольных штифтов, планок или упоров. По колонкам 3 на шариковых сепараторах 5 перемещается верхняя плита 6, на которой расположено устройство для крепления и фиксации ЭИ. Верхняя плита соединяется со шпинделем станка при помощи плавающего хвостовика 7.

Универсальное механизированное приспособление для обработки крупногабаритных штампов показано на рис. 2.14.

Приспособление на рис. 2.13 имеет электрододержатель 9 с упорными базами 2 и винтовыми прижимами ЭИ 3.

Рис. 2.14

Заготовка штампа устанавливается на основание 6, оснащенное рольгангом 7 для ее перемещения в приспособлении до задних и боковых базовых упоров 4, 8, и закрепляется подвижным боковым базовым упором 5. Направление подачи ЭИ обеспечивается тремя направляющими колонками 1. Базовые упоры и основание приспособления перенастраиваемые. Перед изготовлением партии деталей приспособление настраивается по первой обрабатываемой заготовке, а в дальнейшем базирование ЭИ и заготовки при их замене производится по базовым упорам.

Известно также приспособление для выверки баз при помощи блоков (рис. 2.15).

Выверка баз осуществляется по шаблону 3, устанавливаемому по базам 1 и 4 приспособлений, в которых закрепляются обрабатываемая заготовка 2 и ЭИ.

Нашло использование приспособление (рис. 2.16) для выверки баз путем совмещения штифтов и отверстий.

Выверка баз обрабатываемой заготовки 2 и ЭИ 3 осуществляется сближением базовых плоскостей 1 и 4.

Для обработки деталей используются тиски для крепления заготовок круглого и прямоугольного сечений (рис. 2.17).

Рис. 2.15 Рис. 2.16

Рис. 2.17

Плоские заготовки зажимаются губками 4. Для крепления круглых заготовок в вертикальной и горизонтальной плоскостях предусмотрены вырезы (а, б). Передвижение губок осуществляется винтом 5 с помощью рукоятки 2 через храповый механизм 3. Тиски могут поворачиваться относительно стола станка вокруг оси 1. Для контроля поворота служит угломер 6.

На рис. 2.18 показано приспособление для крепления ЭИ и заготовки с одновременной фиксацией их взаимного положения. Предназначено для электроэрозионной прошивки отверстий, связанных координатами с боковыми поверхностями заготовки

Рис. 2.18

Посредством винта 3 в верхней плите 7 приспособления (рис. 2.18) крепятся кондукторные пластины 4 с направляющими отверстиями. Кондукторная пластина изготавливается из изоляционного материала или изолируется от массы станка. ЭИ 5 крепится на станке в плавающем патроне. При помощи винта 6 перемещением плиты 7, установленной на шариковых направляющих и в колонках 8, кондукторная пластина 4 подается к заготовке 2. Обрабатываемые заготовки крепятся в нижней плите 9 винтом 1. Верхние и нижние плиты имеют две базовые плоскости, согласованные между собой.

Орбитальная головка, показанная на рис. 2.19, служит для придания ЭИ плоскопараллельного кругового движения без вращения его вокруг оси. На пример, головка станка 4Д722В позволяет работать в трех режимах: с постоянно устанавливаемым радиусом круговой траектории и скоростью движения по ней; с радиусом траектории, регулируемым от автоматического регулятора подачи генератора ШГИ (станок имеет собственный регулятор подачи ЭИ) в пределах ранее установленной величины; с регулируемым от регулятора подачи генератора ШГИ движением по круговой траектории ври постоянном ее радиусе. Первый режим используют ври ЭЭО фасонных объемных поверхностей (например, штампов и пресс-форм). Регулирование межэлектродного промежутка (МЭП) между ЭИ и обрабатываемой заготовкой осуществляется электрогидравлическим регулятором подачи. II и III режимы применяют при ЭЭО отверстий. Осуществляя доводку ранее прошитого отверстия на II, а затем на III режиме работы, повышают точность и качество обработанной поверхности, устраняют конусность отверстия.

Движение орбитальной головки (рис. 2.19) осуществляется от электродвигателя постоянного тока 5. Радиус орбитального движения устанавливают поворотом лимба 2. Контроль за эксцентриситетом траектории ЭИ осуществляется по стрелочному индикатору 1. Электрододержатели устанавливаются на плите 6 и крепятся болтами. Головка на шпиндельной гильзе станка устанавливается так, чтобы выступ приводного вала шпинделя 4 станка входил в паз фланца полумуфты 3 головки.

Рис. 2.19

Для обработки круглых отверстий применяют вращающийся шпиндель с приводом от шпинделя станка (рис. 2.20). В некоторых случаях целесообразно вращать не обрабатываемую заготовку, а ЭИ. (Например, вращение ЭИ при электроэрозионном шлифовании твердосплавного волочильного инструмента позволяет снизить шероховатость обработанной поверхности и повысить точность ЭЭО).

Рис. 2.20

Приспособление на рис. 2.20 состоит из корпуса вращающегося шпинделя 3 с нажимной гайкой 2. Шпиндель крепится на шпиндельной гильзе станка. Вращение от шпинделя станка через полумуфту 5 передается на шпиндель 4, который изолирован от корпуса 2. ЭИ устанавливается в цанговый зажим 1, который имеет конусную оправку 8, соединяющуюся со шпинделем приспособления. Токопровод от генератора импульсов (ГИ) к шпинделю приспособления осуществляется посредством клеммы 6, меднографитовой щетки 7 и токосъемного кольца 8.

Для вращательного движения ЭИ создано приспособление, приведенное на рис. 2.21.

Приспособление на рис. 2.21 состоит из цанги 2, в которой закрепляется ЭИ 1. Зажим цанги осуществляется винтом 7. Цанга вращается на шариковых подшипниках относительно корпуса 10. В корпусе смонтировано щеточное устройство 9.На шпинделе для подвода тока к ЭИ имеется токосъемное кольцо 8. Вращение шпинделя производится через пару зубчатых колес от электродвигателя 6. Приспособление крепится к шпинделю станка с помощью конического хвостовика 5, который может переставляться на корпусе приспособления с плоскости 4 на плоскость 3 для обработки в вертикальной и горизонтальной осях вращающегося ЭИ.

Рис. 2.21

На рис. 2.22 приведен вращающийся стол для расточки цилиндрических и конических отверстий или наружных поверхностей тел вращения. Обработка производится с вращением обрабатываемой заготовки или при вращении ЭИ с одновременным возвратно-поступательным движением и вращением заготовки.

Вращение заготовки в процессе ЭЭО обеспечивает стол, который устанавливается вместе с закрепленной на нем заготовкой на рабочий стол 1, от электродвигателя 4 через систему зубчатых передач, помещенную в корпусе стола 3. Вращение передается на шпиндель вращающегося стола 10, на котором установлена планшайба 9 с обрабатываемой заготовкой 7.

Рис. 2.22

Для правильной ориентации вращающегося стола, оси планшайбы с заготовкой 7 и ЭИ 8 имеется плита 2, закрепленная на рабочем столе станка. В коническое отверстие плиты 2 входит сферический выступ нижней части корпуса 3. Установку шпинделя в вертикальном положении производят регулировочными винтами 11. Токоподвод к вращающемуся шпинделю от генератора импульсов осуществляется меднографитовой щеткой 5. Частоту вращения шпинделя можно изменять. Установку заготовки на планшайбе можно осуществлять с помощью призматического держателя 6, закрепленного на планшайбе (стрелками показано направление движения заготовки и ЭИ).

Шлифовальная головка (рис. 2.23) предназначена для выполнения электроэрозионного шлифования и разрезания заготовок на универсальных копировально-прошивочных станках.

Конструктивно головка выполняется в двух вариантах: с приводом от шпинделя станка и с автономным электроприводом. На рис. 2.23 приведена шлифовальная головка с приводом от шпинделя станка.

Рис. 2.23

Вращение через полумуфту передается на вал шлифовальной головки, который через систему зубчатых передач приводит во вращение шпиндель головки 7. С инструментом 5 электрод-инструмент крепится на оправке 6, которая установлена в коническом отверстии шпинделя головки. Шпиндель 7 изолирован от корпуса головки 1. Токоподвод к шпинделю и ЭИ осуществляется медно-графитовой щеткой 2 и токосъемником шпинделя 3. Электрод-инструмент имеет защитный кожух 4.

Шлифовальная головка может быть с автономным приводом (рис. 2.24).

Вращение ЭИ (рис. 2.25) осуществляется от электродвигателя 4 через редукторы, которые встроены в корпус головки 1.

Шпиндель головки изолирован от электродвигателя 4. Токоподвод к ЭИ осуществляется посредством медно-графитовой щетки 2 и токосъемника 3. ЭИ 7 имеет защитный кожух 6. Установка головки на шпинделе станка осуществляется посредством конусного хвостовика 5.

Известны (рис. 2.25) приспособления для одновременного вращения ЭИ и заготовки.

Рис. 2.24

Рис. 2.25

Обрабатываемая заготовка 2, токоподвод к которой осуществляется через ртутный контакт 5, получает вращение от электродвигателя 1. Токоподвод к ЭИ 3 осуществляется через щетку и контактное кольцо. ЭИ 3 закрепляется в патроне и приводится во вращение электродвигателем 4 .

Приспособление для ЭЭО спиральных канавок показано на рис. 2.26.

Приспособление на рис. 2.26 состоит из неподвижного корпуса 2 с рабочим столом 1, шпиндельного узла 3, изолированного от корпуса 2, шпинделя 6 с копировальными винтовыми канавками 7, в паз которых входит штифт 4. ЭИ 10 закрепляется в цанговом зажиме 9. Токоподвод осуществляется щеточным устройством 5. Вращение шпинделя приспособления осуществляется от редуктора 8.

Рис. 2.26

Для закрепления проволочного ЭИ используется скоба, конструкция которой приведена на рис. 2.27.

Приспособление на рис. 2.27 состоит из неподвижного корпуса 1 и подвижной траверсы 12. Изменение просвета в скобе осуществляется перемещением траверсы по направляющим корпуса с помощью винта 13. Перемещая ползун 10 по направляющим 2, изменяют угол наклона проволоки в плоскости скобы. Скоба поворачивается с помощью маховичка 19 ползунком угломера 18, который связан с корпусом скобы. Поворот фиксируется упирающимися в приливы плиты 14 винтами 20. Отсчет угла поворота проводится по угломеру 18.

Рис. 2.27

Направляющими проволочного электрода служат ролики 4 и 9, камни 5 и 8. Токоподвод к проволоке производится через рычажки 2 и 11. Положение рычажка 11 фиксируется гайкой 16, положение траверсы — винтом 15. Ползун 10 прижимается к траверсе 12 гайкой 17. На корпусе скобы 1 имеется кронштейн 3 с зажимом для электрододержателя 7, который закрепляется стопорным винтом 6. Наличие электрододержателя позволяет использовать вырезной станок для прошивки отверстий.

На рис. 2.28 показано угловое приспособление для закрепления и ориентирования заготовок относительно координат подачи станка. Приспособление состоит из Г-образной плиты 11, направляющих планок 3 и 6, опоры 14, двух прижимов 16, 9, двух подвижных упоров 2, 15, оси 8, регулировочных винтов 5 и 12, планок 7, фиксирующих болтов 1, выставочного куба 4 базовых поверхностей 10 и 13.

Рис. 2.28

Для деталей типа матриц вырубных штампов на рис. 2.29 показано делительное приспособление для изготовления радиально расположенных контуров.

Рис. 2.29

Приспособление на рис. 2.29 состоит из основания 1, плиты 3 с осью делительного диска 4, фиксатора 6, призмы 7, регулировочных винтов 2, 8 и 9, фиксирующих винтов 5 и 10, прижимов 11.

Для обработки прямоугольных контуров применяют поворотные столы для крепления заготовки (рис. 2.30).

Рис. 2.30

Приспособление на рис. 2.30 состоит из скобы 9, которая при помощи винта 8 закрепляется на станке. Обрабатываемая заготовка крепится планкой 10 при помощи гайки 11 на секторе 4. В качестве поворотной части приспособления использован стандартный угломер. Сектор 4 связан с заготовкой, а ползун 5, положение которого фиксируется винтом 6, с направляющими 1 вертикального перемещения. Изменение положения заготовки в вертикальной плоскости осуществляется винтом 2, вызывающим перемещение планки 3, которая закреплена на ползуне угломера. На скобе угломера находится основание 7 для крепления обрабатываемой заготовки.