Методика й порядок виконання роботи

1. Одержати пристрої та вимірювальні інструменти.

2. Переконатись, що верстат відімкнений від електричної мережі.

3. Виміряти відхилення від площинності робочої поверхні столу.

Для цього у двох протилежних точках робочої поверхні 1 столу (рис. 1.1) встановити дві опори однакової висоти h ₁(наприклад, два блоки плоско-паралельних мір довжини розміром 10 мм) і покласти на них робочою гранню перевірну лінійку 2. За допомогою ще одного блока 3 плоско-паралельних мір довжини h ₂знайти найбільшу (якщо поверхня ввігнута) або найменшу (якщо поверхня опукла) відстань між лінійкою i поверхнею столу. Визначити відхилення від площинності робочої поверхні столу у даному напрямі за однією з формул:

(якщо поверхня опукла), або

(якщо поверхня ввігнута).

Вимірювання повторити з розташуванням лінійки у декількох різних напрямках і знайти максимальне значення відхилення від площинності. Результати вимірювань занести у таблицю 1.1, зробити висновок з урахуванням того, що будь-яке відхилення робочої поверхні столу від площинності в сторону опуклості неприпустиме.

4. Виміряти радіальне биття oci конічного отвору шпинделя відносно осі обертання шпинделя.

Для цього в конічний отвір шпинделя щільно вставити хвостовик циліндричної оправки 1 (рис. 1.2), а стояк індикатора 2 встановити на столі 3 й налагодити так, щоб його вимірювальний штифт торкався поверхні оправки на відстані 100 мм від торця шпинделя. Далі, плавно і повільно обертаючи шпандель (вручну!), визначити радіальне биття i записати його значення у таблицю результатів вимірювань. Порівнявши отримане значення радіального биття з нормативним, зробити висновок.

5. Виміряти відхилення від перпендикулярності oci обертання шпинделя до робочої площини столу.

Для цього встановити у двох протилежних точках робочої поверхні 1 столу (рис.1.3) в поздовжній площині верстата два блоки плоско-паралельних мір однакової висоти і покласти на них робочою гранню перевірну лінійку 2. В конічний отвір шпинделя щільно вставити хвостовик оправки 3, на якій закріпити державку з індикатором 2 таким чином, щоб його вимірювальний штифт знаходився на відстані 150 мм від осі оправки 3. Потім опустити піноль верстата до доторкання вимірювального наконечника індикатора верхньої грані лінійки й зафіксувати показ індикатора. Далі з незмінним положенням пінолі повернути шпиндель на 180° і знову зафіксувати показ індикатора. Визначити шукане відхилення як різницю показів індикатора в точках і a ₁.Після цього аналогічні вимірювання виконати у поздовжній площині (точки b і b ₁). Отримані значення записати в таблицю результатів вимірювань, зробити висновки.

6. Виміряти відхилення від паралельності oci обертання шпинделя й напряму переміщення гільзи.

Для цього в конічний отвір шпинделя щільно вставити хвостовик оправки 1 (рис. 1.4). Магнітний стояк з індикатором 2 установити так, щоб його вимірювальний штифт торкався твірної оправки, що лежить у поздовжній площині верстата у верхній її (оправки) частині. Плавно обертаючи шпиндель з оправкою, знайти одне з максимальних відхилень показів індикатора і встановити його стрілку на “0” (т. А₁). Плавно повернути шпиндель верстата на 180° (т. А₂), записати показ індикатора. Повернути шпиндель у вихідне положення i підняти гільзу на 100 мм (т. Б₁) і записати показ індикатора. Повернути шпандель на 180° і записати показ індикатора
(т. Б₂). Знайти шукане відхилення на довжині 100 мм за формулою

де – покази індикатора відповідно в точках А_1, А_2, Б_1, Б_2..

Аналогічні вимірювання виконати у поперечній площині. Результати вимірювань записати в таблицю 1.1 і зробити висновок.

Таблиця 1.1

Вимірюваний показник точності	Норми точності згідно з ГОСТ 370-81, мм	Результати вимірювань	Висновок
Площинність робочої поверхні столу	0.02/250
Радіальне биття конічної поверхні шпинделя	0.016
Перпендикулярність oci обертання шпинделя до робочої поверхні столу	0.025/300
Паралельність oci обертання шпинделя до напряму переміщення гільзи	0.03/100

1.4. Зміст звіту

1. Найменування i мета роботи.

2. Тип i найменування верстата.

3. Найменування i ціна поділки вимірювальних інструментів.

4. Заповнена таблиця результатів вимірювань.

5. Загальні висновки про стан досліджуваного верстата.

1.5. Питання для самоперевірки

1. Що таке службове призначення машини?

2. Що таке виконавча поверхня машини?

3. Якими показниками характеризується точність машини?

4. Яким нормативним документом регламентується точність металорізального верстата?

5. Назвіть виконавчі поверхні фрезерного верстата, круглошліфувального верстата, токарного верстата.

6. Зміст i послідовність експериментів у цій лабораторній роботі.

7. Запропонуйте спосіб перевірки перпендикулярності напрямку переміщення пінолі вертикально-свердлильного верстата до площини столу.

8. Запропонуйте спосіб перевірки паралельності oci обертання шпинделя токарного верстата до напрямку переміщення супорта.

Рекомендована література: [1, 4, 5, 6]

Лабораторна робота № 2

ДОСЛІДЖЕННЯ БАЗУВАННЯ ЗАГОТОВОК
У СИСТЕМІ ПРЯМОКУТНИХ КООРДИНАТ

Мета роботи – набуття практичних навичок вибору й дослідження впливу розташування та кількості опор на стійкість і визначеність базування.

2.1. Загальні положення

У відповідності з [3] в машинобудуванні прийняті такі терміни та означення основних понять базування, що використовуються під час проектування технологічних процесів та конструювання машин.

Базування – надання заготовці чи виробу необхідного положення відносно вибраної системи координат.

База – поверхня чи сукупність поверхонь, вісь, точка, що належать заготовці чи виробу і використовуються для базування.

Комплект баз –сукупність трьох баз, що створюють систему координат заготовки чи виробу.

Опорна точка –точка, що символізує один із зв'язків заготовки чи виробу з вибраною системою координат.

Схема базування – схема розміщення опорних точок на базах заготовки чи виробу.

Зміна баз –навмисна чи ненавмисна заміна одних баз іншими із збереженням їх належності до конструкторських, технологічних чи вимірювальних баз.

Похибка базування –відхилення фактично досягнутого положення заготовки чи виробу під час базування від потрібного.

Закріплення –прикладання сил чи пар сил до заготовки або виробу для забезпечення постійності їх положення, досягнутого під час базування.

Установлення –процес базування й закріплення заготовки чи виробу.

Похибка установлення – відхилення фактично досягнутого положення заготовки чи виробу під час установлення від необхідного.

Конструкторська база –база, що використовується для визначення положення деталі чи складальної одиниці у виробі.

Основна база –конструкторська база, що належить базованій деталі чи складальній одиниці і використовується для визначення її положення у виробі.

Допоміжна база –конструкторська база, що належить деталі чи складальній одиниці та використовується для визначення положення приєднуваного до них виробу.

Технологічна база –база, що використовується для визначення положення заготовки чи виробу в процесі виготовлення або ремонту.

Вимірювальна база – база, що використовується для визначення відносного положення заготовки чи виробу та засобів вимірювання.

Установна база – база, яка позбавляє заготовку чи виріб трьох ступенів вільності – переміщення вздовж однієї координатної осі та обертання навколо двох інших осей.

Напрямна база – база, що позбавляє заготовку чи виріб двох ступенів вільності – переміщення вздовж однієї координатної осі та обертання навколо іншої осі.

Опорна база – база, що позбавляє заготовку чи виріб одного ступеня вільності – переміщення вздовж координатної осі або обертання навколо осі.

Подвійна напрямна база – база, що позбавляє заготовку чи виріб чотирьох ступенів вільності – переміщення вздовж двох координатних осей та обертання навколо цих же осей.

Подвійна опорна база – база, що позбавляє заготовку чи виріб двох ступенів вільності – переміщень уздовж двох координатних осей.

Вибираючи схему базування деталі або складальної одиниці під час конструювання машини чи розробляючи технологічний процес механічної обробки слід враховувати таке [1].

Для повної орієнтації заготовки, деталі або складальної одиниці під час базування кількість опор та їх розташування має бути таким, щоб за умови невідривності баз від опор заготовка не могла зміщуватися й повертатися відносно координатних осей. У цьому випадку виконується правило “шести точок”, згідно з яким для повного визначення положення твердого тіла, тобто позбавлення всіх шести ступенів вільності, його необхідно й достатньо підперти в шести незалежних точках, розташованих на трьох різних площинах координатного кута. Правило “шести точок” обов'язкове для виконання під час вибору схем базування.

Якщо кількість опорних точок менша шести, то визначеність положення не забезпечується, оскільки у заготовки, деталі або складальної одиниці може залишитись один або декілька ступенів вільності (в залежності від того, скільки опорних точок не вистачає до шести).

Якщо кількість опорних точок більша шести, то базування також буде невизначеним. Це неминуче призведе до втрати точності обробки. Щоб цього уникнути, “зайві” опорні точки конструктивно реалізують у вигляді підвідних або самоустановних опор. Такі конструкції застосовують тоді, коли нежорстку заготовку необхідно додатково підперти, щоб уникнути надто великих її деформацій від впливу сил різання або сил затискання.

Заготовка в пристрої або деталь у складальній одиниці матиме найстійкіше положення тоді, коли відстань між опорами найбільша з можливих. Для цього необхідно за установну базу вибирати поверхню найбільшої площі, за напрямну базу – поверхню найбільшої довжини, за опорну базу – будь-яку іншу поверхню. За подвійну напрямну базу вибирають довгу циліндричну поверхню, а за подвійну опорну – будь-яку іншу циліндричну поверхню.

Для базування заготовки або деталі, що має форму тіла обертання незначної довжини (l £ 0,5D), за бази використовують одну з циліндричних поверхонь (подвійна опорна база) та один із торців (установна база).

Якщо базують заготовку або деталь, що має форму тіла обертання значної довжини, то за базу використовують одну з циліндричних поверхонь або центрові отвори (подвійна напрямна база) та один із торців (опорна база). Затискання позбавляє заготовку або деталь шостого ступеня вільності.

Шостого ступеня вільності заготовку у верстатному пристрої найчастіше позбавляють за допомогою затискних елементів, а деталь у складальній одиниці – за допомогою гвинтових з'єднань (болтів, гвинтів, шпильок тощо).

Вибираючи поверхні для базування заготовки необхідно використовувати принцип суміщення баз, тобто так вибирати технологічні бази, щоб вони збігалися з вимірювальними.

Під час виконання лабораторної роботи за пристрій для реалізації схеми базування використовується макет координатного кута (рис. 2.1).

На трьох робочих площинах макета зроблена сітка отворів, в які встановлюються опори.

2.2. Прилади та пристрої

1. Макет координатного кута.

2. Комплект опор.

3. Заготовка.

2.3. Методика і порядок виконання роботи

1. Одержати макет координатного кута з комплектом опор та заготовку.

2. Накреслити ескіз заготовки і проставити на ньому розміри, що утворюються на операції механічної обробки, зміст якої задається викладачем.

3. Розробити схему базування.

4. Зобразити схему базування заготовки з дотриманням таких правил:

- усі опорні точки на схемі базування зображують умовними позначками та нумерують, починаючи з бази, на якій розміщується найбільша кількість опорних точок;

- якщо проекція певної опорної точки збігається з проекцією іншої опорної точки, то зображається одна точка і біля неї проставляються номери точок, проекції яких збіглися;

- кількість проекцій заготовки чи виробу на схемі базування має бути достатньою для чіткого уявлення про розміщення опорних точок.

5. Проаналізувати наявність похибок базування на всі розміри, що утворюються на операції. За наявності похибки базування знайти її величину, і, якщо необхідно, запропонувати іншу схему базування, що виключає або зводить до мінімуму похибки базування.

6. Дати повні найменування всім базам.

7. Реалізувати розроблену схему базування на макеті координатного кута і переконатись в стійкості заготовки після її встановлення на опори.

8. Зробити висновки.

9. Оформити звіт.

2.4. Зміст звіту

1. Найменування роботи і мета її виконання.

2. Ескіз заготовки зі схемою базування.

3. Результати аналізу похибок базування.

4. Висновки.

2.5. Питання для самоперевірки

1. Визначення бази.

2. Правило шести точок.

3. Класифікація баз.

4. Правила вибору баз.

5. Правила зображення схем базування.

6. Типові схеми базування.

7. Поняття похибки базування.

8. Механізм виникнення похибки базування.

9. Принцип суміщення баз.

10. Випадки, коли похибка базування відсутня.

11. Визначення величини похибки базування.

Рекомендована література: [1, 3, 11, 21].

Лабораторна робота №3

ДОСЛІДЖЕННЯ ПОХИБКИ БАЗУВАННЯ, ЩО ВИНИКАЄ ПІД ЧАС УСТАНОВЛЕННЯ ПАРТІЇ ЗАГОТОВОК У ПРИЗМУ

Мета роботи – поглиблення практичних навиків визначення похибок базування, що виникають під час установлення партії заготовок у верстатні пристрої.

3.1. Загальні положення й методика виконання роботи

Верстатні пристрої з опорними елементами у вигляді коротких або довгих призм широко використовуються в машинобудуванні для механічної обробки заготовок деталей типу “ступінчастий вал”, “фланець”, “важіль” та інших деталей. Ці заготовки встановлюють у пристрій з використанням за одну з технологічних баз зовнішньої циліндричної чи радіусної поверхні (або поверхонь). Найчастіше такі пристрої використовують на операціях механічної обробки головних отворів в деталях типу “важіль” а також місцевих елементів (лисок, дрібних отворів, шпонкових пазів) в заготовках типу “ступінчастий вал” або “фланець”.

У цій лабораторній роботі розглядається операція фрезерування лиски на заготовці, яка має форму тіла обертання. Припускається, що заготовки встановлюються на зовнішню циліндричну поверхню у верстатний пристрій з опорним елементом у вигляді призми (рис. 3.1). Розмір, який визначає розташування лиски, найчастіше задається одним із трьох способів (відповідно, розміри А ₁, А ₂ та А ₃).

В роботі пропонується спочатку визначити похибку базування на ці три розміри розрахунковим шляхом, потім визначити її експериментально тільки на розміри А ₁ та А ₃, оскільки вимірювальна база розміру А ₂ є уявною базою і тому експериментально визначити її зміщення неможливо. Потім, зіставивши результати, зробити висновки.

Під час розрахунків та експерименту оцінюється вплив на величину похибки базування способу задання розміру та величини кута між робочими площинами призми.

Розрахувати похибку базування можна за допомогою технологічних розмірних ланцюгів, у яких ланками замикання є розміри А ₁, А ₂ та А _3.Для кожного з розмірів шукатимемо похибку базування як поле розсіювання ланки замикання.

Знайдемо похибку базування на розмір А ₁.

Якщо розглядати базування в призму партії заготовок з діаметром зовнішньої поверхні, де Т – допуск на цей діаметр, то похибку базування можна знайти як

. (3.1)

З рис. 3.2 випливає, що розміри і отримуються фрезеруванням заготовок з, відповідно, максимальним і мінімальним діаметром зовнішньої циліндричної поверхні.

У відповідності з рис. 3.3, рівняння розмірного ланцюга, ланкою замикання якого є розмір А ₁, таке

, (3.2)

де – довжина відрізка РМ, С – розмір настроєння інструмента.

Довжина відрізка РМ складає

Оскільки , то після нескладних перетворень остаточно отримаємо

. (3.3)

Вважаючи, що розмір С під час обробки партії деталей не змінюється, у відповідності з рис. 3.3 запишемо

; (3.4)

, (3.5)

де , .

Підставивши співвідношення (3.4) і (3.5) в (3.1), отримаємо

. (3.6)

Враховуючи, що , з (3.6) отримаємо

. (3.7)

Cпростивши, остаточно отримаємо

. (3.8)

Аналогічно можна знайти співвідношення для визначення похибок базування на розміри і

; (3.9)

. (3.10)

Порядок виконання роботи

1. За допомогою мікрометра виміряти дійсні значення діаметральних розмірів циліндричних поверхонь всіх заготовок (валиків) партії.

2. Знайти поле розсіювання цих розмірів за формулою

3. Вважаючи, що поле допуску діаметрального розміру T(D) дорівнює полю розсіювання , визначити похибки базування на розміри A ₁, A ₂ та A ₃ за формулами (3.8 – 3.10). Розрахунки провести для випадків базування валика на призми з кутами 60°, 90° та 120°.

4. Користуючись вимірювальним пристроєм, схема якого зображена на рис. 3.4, визначити експериментально похибку базування на розміри А ₁ та А ₃ як різницю між граничними положеннями вимірювальних баз цих розмірів. Дослідження провести для випадків базування валика на призми з кутами 60°; 90° та 120°.

5. Результати розрахунків і вимірювань занести в таблицю 3.1.

6. Проаналізувати результати досліджень та експерименту і зробити висновки про вплив способу задання положення лиски, а також величини кута призми на величину похибки базування.

Таблиця 3.1

Розмір, на який визначається похибка базування	Похибка базування
= 60°	= 90°	= 120°
Розрахунок	Експеримент	Розрахунок	Експеримент	Розрахунок	Експеримент
А ₁ А ₂ А ₃		–		–		–

3.3. Пристрої та прилади

1. Мікрометр (ціна поділки 0,01 мм).

2. Вимірювальний пристрій з індикаторами годинникового типу
(ціна поділки 0,01 мм).

3. Опорні призми з кутами 60°; 90° та 120°.

3.4. Зміст звіту

1. Найменування i мета роботи.

2. Результати вимірювань дійсних розмірів валиків.

3. Заповнена таблиця з результатами розрахунків і вимірювань.

4. Висновки.

3.5. Питання для самоперевірки

1. Поняття похибки базування. Як визначається ця похибка?

2. Як впливає кут призми на величину похибки базування?

3. Вивести формули для розрахунку похибки базування для розмірів А ₁, А ₂, та А ₃.

4. Запропонувати схеми базування, які забезпечують відсутність похибки базування на розміри А ₁, А ₂, та А ₃.

Рекомендована література: [10, 21, 22].