Стремление к возможно более полной обработке заготовки сложной формы, при одной установке и креплении детали на станке, характерное при использовании обрабатывающих центров с ЧПУ, накладывает свои ограничения на выбор опорных базирующих поверхностей. При выборе опорных базирующих поверхностей и мест крепления детали необходимо создать условия доступности подхода инструментов ко всем подлежащим обработке участкам.
Наряду с этим опорные базирующие поверхности и метод крепления детали должны обеспечить надежную устойчивость детали и нечувствительность к возмущающим силам резания, отсутствие деформации детали в процессе крепления и обработки, постоянство положения устанавливаемых на станке деталей относительно начала отсчета координат. В отличие от обработки деталей на универсальных и специальных станках, когда базирующими поверхностями осуществляется не только ориентация детали относительно режущих инструментов и направления их перемещения, но и обеспечивается точность выполнения размеров от этих базирующих поверхностей, при обработке деталей на многооперационных станках точность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей мало зависит от выбранных опорных базирующих поверхностей. В многооперационных станках отсчет размеров осуществляется от начала координат, с которым связывается одна из поверхностей детали, часто являющаяся настроечной базой.
При работе на многооперационных станках различают три системы координат, три начала отсчета. Первое начало координат связано с фиксацией крайних положений рабочих органов станка. В этом положении нуль-индикаторы систем отсчета регламентируют начало отсчета перемещений. От этого начала (нуля отсчета) определяется положение рабочих органов, если информация об их положении потеряна, например, вследствие непроизвольного выключения напряжения питания.
При вращении двигателя М и соединенного с ним винта (рис. 1, а) перемещается стол. На втором конце винта укреплен датчик 1, отсчитывающий положение стола. На боковой поверхности стола укреплен упор, а на салазках - два конечных выключателя. Крайний слева конечный выключатель 2 блокирует и отключает систему, когда стол доходит до предельного положения, другой выключатель 3 отключает систему, когда соединенный с винтом датчик 1 займет положение нуля, т. е. зафиксирует начало отсчета. От этого положения (рис. 1, б) определяются расстояния до установленных на столе опорных устройств, служащих для базирования заготовки.
Расположение опорных и установочных базирующих элементов приспособлений осуществляется на столе станка по Т-образным пазам (рис. 1, б и в). Их размещают так, чтобы установка и крепление детали происходили в средней части рабочей поверхности стола станка, удобной для обработки. После установки и закрепления базирующих элементов 4 и 5 перемещают стол в крайнее поперечное положение, при котором нуль-индикатор отсчетной системы покажет нуль отсчета - начало координатной оси Y для станков с вертикальным шпинделем и оси Z для станков с горизонтальным шпинделем.
Рис. 1. Определение положения нуля отсчета координат
В шпиндель станка (рис. 1, б) устанавливают оправку 6, диаметр которой d точно измерен. Далее индикаторной скобой или индикаторным штихмасом измеряют расстояние между оправкой 6 и опорной поверхностью 4 установочного элемента, т. е. размер у-(d/2) (рис. 1, г). Затем стол перемещают в крайнее продольное положение, при котором нуль-индикатор отсчетной системы покажет нуль по оси X (рис. 1, д). Измеряют расстояние между опорной поверхностью 5 установочного элемента и оправкой 6 в шпинделе, т. е. x-(d/2). Значения измеренных расстояний от оси шпинделя до опорных поверхностей (например, x=253,458, y=126,231) определяют нуль отсчеты, по которому будет введена информация при настройке ЧПУ.
Введем в отсчетную систему ЧПУ смещение нуля отсчета (коррекцию размеров) х = - 253,458 и y = - 126,231; тогда ее нуль отсчета будет соответствовать положению оси шпинделя, совмещенному с началом координат, образованными установочными элементами приспособления (рис. 1, е). Если начало отсчета координат у детали выбрано от ее опорных поверхностей, то это будет второй системой координат, принятой при обработке детали. Если же координаты отсчитываются по приращениям, например от оси отверстия, то в систему ЧПУ вновь вводят коррекцию размеров на расстояния от опорных поверхностей детали до оси отверстия, указанных в чертеже. В этом случае ось отверстия будет началом третьей системы координат.
Рассмотрим несколько примеров. На рис. 2 представлен чертеж картера редуктора автоприцепа. Обработка всех плоскостей и отверстий при одном креплении детали возможна при ее установке на горизонтальном поворотном столе (с вертикальной осью поворота) на станке горизонтальной компоновки. Ось 0 - 0 детали, образованная пересечением плоскости Б - Б с плоскостью, проходящей через ось 1 - 1, является вертикальной осью поворота, которая должна быть совмещена с осью поворота стола станка. Главными базирующими поверхностями служат поверхности V - VI. Направляющими базирующими поверхностями, по которым возможна установка и крепление детали на станке, могут быть поверхности IX - X.
Рис. 2. Чертеж картера редуктора автоприцепа
Крепление должно осуществляться узкими губками установленных на поворотном столе тисков. Упорной служит поверхность XI. Крепление по поверхностям IX - X не препятствует свободному проходу фрезы при фрезеровании поверхностей II и IV, так как губки тисков располагаются ниже этих поверхностей. Крепление по поверхности VІІ невозможно, так как болты пpихватов перекроют одну из обрабатываемых поверхностей, сделав ее недоступной для обработки. Использовать поверхности VІІ и VIII в качестве опорных установочных базирующих поверхностей также невозможно, так как нельзя осуществить крепление детали. Выбранные в качестве баз поверхности являются черным II, они используются при установке и креплении детали только один раз. Отсчет размеров, определяющих взаимное расположение обрабатываемых поверхностей, производится ЧПУ станка от начала координат, совпадающего в данной детали с осью) се поворота в вертикальном направлении отсчет размеров производится от оси 1-1 (плоскость A - А).
Анализ конструкции картера редуктора заднего моста на рис. 3 показал, что полная обработка всех его поверхностей за один установ при одном креплении невозможна.
В качестве базирующих поверхностей должны быть выбраны (как и при обработке на универсальных станках) основные поверхности детали - торец фланца и центрирующий бурт диаметром 395(-0,12) мм, опорной поверхностью - одно из отверстий фланца диаметром 17 мм. Установка картера по этим базовым поверхностям обеспечивает надежную устойчивость и возможность крепления детали. Расположение прихватов по необработанному торцу фланца будет мешать свободному проходу фрезы при обработке торцовых поверхностей у основных отверстий. Поскольку фрезерование торцовых поверхностей необходимо производить только с трех сторон, то крепление детали можно осуществлять прижатием ее по внешней необрабатываемой поверхности, крепежные болты должны располагаться у необрабатываемой, четвертой стороны детали, не мешая проходу инструментов. Начало отсчета координат станка должно быть совмещено с вертикальной осью В - В бурта диаметром 395(-0,12) мм, а начало отсчета вертикальной координаты должно совпадать с торцом фланца. При максимальной концентрации обработки блок-картер компрессора на рис. 4 может быть обработан за два установа.
Рис. 3. Чертеж редуктора заднего моста автомобиля
При первой установке детали на станке, базирующей плоскостью может быть выбрана необрабатываемая поверхность К либо торец A1; центрирование детали осуществляют по литому отверстию диаметром 130A или 188A мм и ориентировку - по внешним поверхностям приливов под цилиндры. Крепление детали, не препятствующее подходу инструментов, можно осуществить прихватом торцовой поверхности пропуском стержня болта через отверстия под коленчатый вал. Начало отсчета координат должно быть совмещено с осью отверстий под коленчатый вал 0 - 0, которая будет являться настроечной базой. При выполнении второго установа в качестве технологической базы необходимо выбрать обработанные в первой операции поверхность «основания и два развернутых в этой поверхности отверстия, так же как и при обработке на универсальных станках. Базовые поверхности должны быть увязаны с началом отсчета координат.
Рис. 4. Чертеж блок-картера компрессора
На рис. 5, а приведен пример крепления деталей при их обработке на станке французской фирмы Forest. Удачно использованы прихваты, опирающиеся на универсальную ступенчатую подставку. Перемещение одной половины подставки по ступеням другой позволяет регулировать их высоту в соответствии с положением прихвата. Если в качестве опоры используются две собранные ступенями подставки, то прихват делается прямым. Если же опорой служит одна ступенчатая подставка, то один конец прихвата также делается ступенчатым.
На рис. 5, б представлены универсальные установочные и крепежные средства. Универсальный стол и средства установки и зажима деталей были выбраны в результате анализа настройки станков для обработки корпусных деталей. С помощью прихватов, набора опор и скоб, тисков и т. д. можно крепить большую часть обрабатываемых на станке деталей.
Рис. 5. Крепление детали на обрабатывающем центре: а - крепление детали с использованием ступенчатой подставки; б - универсальные установочные и крепежные средства фирмы Brown and Sharpe
На рис. 6, а представлен пример крепления корпусной детали на станке. Показана установка детали на столе станка и крепление универсальными прихватами. В зависимости от конструкции детали прихваты и болты устанавливаются с внешней или внутренней стороны детали так, чтобы не мешать проходу инструментов.
Пример крепления детали при обработке на станке с универсальным поворотным столом показан на рис. 6, б. На универсальном горизонтальном поворотном столе установлена плоская плита, к которой крепится вертикальный неподвижный стол. На нем смонтированы установочные планки, ориентирующие детали при их креплении. Крепление осуществляется прихватами.
Рис. 6. Примеры крепления деталей на станке: а - пример крепления детали на станке Collet; б - крепление детали на вертикальном столе станка фирмы Cincinati
Установка деталей на расточном станке
Правильную установку деталей обеспечивают при выполнении следующих условий: равномерное распределение припусков, минимальная деформация детали, надежное и жесткое крепление, удобство выверки инструмента.
В расточные станки детали могут быть установлены на призмах, на плоскости стола или подкладках, к угольнику или в приспособлении. Выбор того или иного метода установки зависит от конструктивных особенностей детали и ее размеров, расположения и характера обрабатываемых и базовых поверхностей, точности и последовательности операций и величины партии. Точность установки детали размером до 3 м с выверкой по разметке равна ±0,5 мм, с выверкой по обрабатываемым плоскостям равна ±0,1 мм.
Каждая перестановка детали на расточном станке сопряжена с большими затратами вспомогательного времени и потерей точности обработки. Применяя поворотные столы, можно обрабатывать детали с четырех сторон без переустановки и раскрепления детали.
При закреплении деталей на расточных станках необходимо избегать переустановки шпиндельной бабки и опоры борштанги в люнетной стойке при переходе с одной оси на другую, заменяя эти движения перемещением стола.
Рекомендуется одновременно устанавливать несколько одинаковых деталей, используя при этом всю площадь стола.
Деталь по черной базе устанавливают в такой последовательности: ставят на три домкрата; регулируют положение детали по разметочным рискам; зажимают детали прихватами строго против домкратов; подводят добавочные опоры и зажимают детали прихватами против опор. При зажиме нужно постоянно следить с помощью индикатора, чтобы не было деформации детали.
При установке по упорам или в свободном состоянии угольник выверяют индикатором по вертикальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Положение детали со шлифованными или шабреными базовыми поверхностями выверяют по индикатору с точностью 0,01-0,03 мм.
