ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ
Цель работы: изучение факторов, определяющих величину погрешности закрепления заготовки в станочном приспособлении, и экспериментальное исследование влияния неоднородности качества базовых поверхностей обрабатываемых заготовок и непостоянства силы зажима на погрешность закрепления
Общие сведения
Погрешностью закрепления называют величину поля рассеяния выдерживаемого размера, возникающего в результате смещения (осадки) установочной базы под действием сил зажима. При обработке заготовок в приспособлении сила зажима должно обеспечивать надежность контакта базовых поверхностей заготовки с установочными элементами приспособления и её неподвижность в процессе обработки резанием. Под действием силы зажима происходит смещение заготовки относительно режущего инструмента в направлении действия силы как за счет контактной деформации в стыке «заготовка – установочный элемент», так и вследствие неоднородности качества базовых поверхностей закрепляемых заготовки и непостоянства силы зажима, особенно при ручном закреплении.
Погрешность закрепления зависит, кроме того, от конструкции приспособления, размеров и конфигурации устанавливаемой заготовки, точности формы ее базовых поверхностей и других факторов. Поэтому погрешность закрепления в большинстве случаев определяют экспериментальным путем.
Аналитическое решение контактной задачи связано с большими трудностями, так как на базовых поверхностях заготовок имеются макро- и микронеровности, которые при касании с установочными элементами создают неправильные и случайно расположенные места контакта. Наличие на базовых поверхностях литейной корки или обезуглероженного слоя (у поковок или закаленных заготовок), механические свойства которых отличны от глубинных слоев металла, создает особые условия возникновения и протекания контактных деформаций.
Порядок выполнения работы
1. Экспериментально исследовать зависимость контактных деформаций от силы закрепления в местах касания установочных элементов с базовой поверхностью заготовки.
Погрешностью закрепления 
называется разность между наибольшей 
и наименьшей 
величинами проекций смещения технологической базы на направления выдерживаемого размера, в результате приложенной к заготовке силы зажима:
,
где 
– угол между направлением выдерживаемого размера и направлением смещения y технологической базы.
Смещение технологической базы заготовки происходит в результате деформации отдельных звеньев цепи, через которую происходит передача силы зажима (заготовка – установочные элементы – корпус приспособления). При достаточной жёсткости корпуса наибольшие перемещения имеют место в стыке заготовка – установочные элементы.
Зависимость контактных деформаций на стыке заготовки – установочная опора приспособления выражается в общем виде нелинейным законом:
, (1)
где Q – сила, приходящаяся на опору; (n < 1) и С - коэффициенты, характеризующие вид контакта, материал заготовки, шероховатость и структуру ее поверхностного слоя.
Для каждого случая С и n определяется экспериментально.
Для проведения исследований используется специальная установка (рис.9), которая представляет собой винтовой настольный пресс. На плиту 1 пресса устанавливается гидравлический динамометр 2. На опорную площадку 3 динамометра 2 устанавливается плита 4 с тремя опорами 5 для призматической заготовки 6 или призма 12 для цилиндрической заготовки 11. Винтом 7 создается сила зажима. В торцы плиты 4 и призмы 12 ввернуты стержни 8 для закрепления индикаторов 9, измерительные ножки которых соприкасаются с заготовками 6 или 11.
При нагружении происходит сближение поверхности заготовки и опоры. Величину контактных деформаций в местах касания заготовки с установочными элементами фиксируют индикаторы 9. Сила закрепления контролируется по манометру 10 гидравлического динамометра и тарировочному графику.
Рис. 9. Схема установки для исследования погрешности закрепления
Экспериментальную зависимость контактных деформации y от силы закрепления Q устанавливают отдельно для призматической и цилиндрической заготовок. Нагружение заготовки производят ступенчато: 2000, 4000,…14000 Н. В протоколе измерения фиксируют показания обоих индикаторов для каждого значения Q, среднее арифметическое этих показаний y¢, а также величину силы на каждую опору Q¢ При установке призматических заготовок на три опоры значения Q делят на три, а при установке заготовок в призму – на два. По значениям Q¢ и y¢ строят зависимость y¢ = f (Q¢). Для определения числовых значений параметров С и n в уравнении (1) графическая зависимость y¢ = f (Q¢) строится в логарифмических координатах, где она представляет собой прямую линию (рис. 10). Тангенс угла наклона этой прямой является показателем степени n, а коэффициент С определяется по уравнению (1) путем подстановки в него экспериментальных значений y, Q и n. Таким образом, путем аппроксимации экспериментальной зависимости находится аналитическое выражение уравнения (1).
Рис. 10. Зависимость контактных деформаций от силы закрепления в логарифмических координатах
2. Исследовать равномерность силы закрепления заготовки при ручном зажиме.
На плиту 4 установки (рис. 9) устанавливают призматическую заготовку и винтом 7 производят ее закрепление вручную. Один студент закрепляет планку с усилием 5000…8000 Н, а другой записывает показания манометра 10 гидравлического динамометра 27. Первый студент производит закрепление заготовки, не глядя на манометр, руководствуясь только субъективным ощущением заданного манометра затяжки винта. По разности между наибольшим и наименьшим показаниями манометра определяют поле рассеяния силы закрепления 
, не учитывая резко отклоняющиеся величины.
Аналогичным путем определяют поле рассеяния 
силы закрепления при установке цилиндрической заготовки в призму.
Поле рассеяния силы закрепления 
и 
наносят на горизонтальную ось графика 
, построенного в обычных координатах (рис. 11). Принимая, что направление размера, выдерживаемого при обработке, совпадает с направлением силы закрепления, получим погрешности закрепления в виде отрезков а1а1 и а2а2 соответственно при закреплении заготовки на опорные штыри и в призме.
Рис. 11. Зависимость контактных деформаций от силы закрепления
Контрольные вопросы
1. Какие факторы влияют на погрешность закрепления заготовки в приспособлении?
2. В чем сущность методики экспериментального исследования погрешности закрепления?
3. Какое влияние на погрешность оказывает метод обработки базовой поверхности?
Лабораторная работа №4