Виды баз и их выбор

Одним из важных вопросов механической обработки деталей является правильная их установка на станке или в приспособлении, от которой зависит точность обработки. Под установкой понимается правильная ориентация заготовки относительно режущего инструмента и надежная фиксация ее в этом положении. Правильность установки определяется правильностью базирования и зажима заготовки без ее деформации.

Базирование — придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Базой — совокупность поверхностей, линий или точек детали, по отношению к которым ориентируют другие поверхности детали при обработке или измерении, или по отношению к которымориентируют другие детали узла, агрегата при сборке.
Различают следующие виды баз: конструкторские, технологические и измерительные.

Правильное базирование и закрепление деталей при обработке и сборке оказывает существенное влияние на качество работы каждой машины и на точность обработки заготовок.

В основу классификации баз положены следующие соображения. Все многообразие поверхностей деталей изделий сводится к четырем видам:

1. исполнительные поверхности — поверхности, при помощи которых деталь выполняет свое служебное назначение;

2. основные базы — поверхности, при помощи которых определяется положение данной детали в изделии;

3. вспомогательные базы — поверхности, при помощи которых определяется положение присоединяемых деталей относительно данной;

4. свободные поверхности — поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей.

Поскольку базирование необходимо для всех стадий создания изделий, то отсюда вытекает необходимость разделения баз по назначению (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Классификация баз

Конструкторская — база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.

Группу конструкторских баз составляют основные и вспомогательные базы.

Основная — конструкторская база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения их положения в изделии.

Вспомогательная — конструкторская база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения присоединяемого к ним изделия.

Это подразделение конструкторских баз действительно как для изображения изделий на чертеже, так и изготовленного изделия. Необ­ходимость такого подразделения вытекает из различия роли основных и вспомогательных баз и важности учета этого при конструировании, разработке и осуществлении технологических процессов.

Технологическая — база, используемая для определения положения заготовки или изделия при изготовлении или ремонте. В качестве технологических баз используют как реальные поверхности, контактирующие с приспособлением, так и геометрические линии и точки. Технологические базыделят на черновые, промежуточные, окончательные или чистовые. В процессе изготовления могут использоваться либо все три разновидности, либо черновая и чистовая. Технологические базы также делят на основные и вспомогательные.

Измерительная — база, относительно которой производят отсчет выполняемых размеров при обработке заготовки или проверку взаимного положения поверхностей детали. В качестве измерительной базы используют как реальные поверхности (прямой метод контроля), так и геометрические линии или точки (косвенный метод контроля).

Базы могут различаться и по отнимаемым от базируемых заготовок, деталей или сборочных единиц степеням свободы и по характеру проявления. Это обстоятельство послужило причиной выдвижения еще двух признаков квалификации (рисунок 4.1).

Установочная — база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их трех степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей.

Направляющая — база, используемая для наложения на заго­товку или изделие связей, лишающих их двух степеней свободы — пере­мещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг другой оси.

Опорная — база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их одной степени свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг оси.

Двойная направляющая — база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их четырех степеней свободы — перемещения вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей.

Двойная опорная — база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их двух степеней свободы — перемещения вдоль двух координатных осей.

Скрытая — база в виде воображаемой плоскости, оси или точки.

Явная— база в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.

Для обеспечения определенного положения обрабатываемой заготовки в приспособлении необходимо решить задачу базирования заготовки с заданной точностью. Аналогичную задачу приходится решать при сборке и ремонте изделий, когда необходимо соединить с требуемой точностью детали и сборочные единицы.

Схемы базирования зависят от формы поверхностей обрабатываемых заготовок или собираемых деталей и сборочных единиц. Обычно схемами являются базирование призматических тел и деталей вращения. В случае лишения заготовок или деталей всех их шести степеней свободы говорят о правиле шести точек.

При использовании приспособлений возможно появление погрешности установки заготовки или детали, одной из составляющих которой является погрешность базирования.

Погрешность базирования — это разность предельных расстояний от измерительной базы заготовки до установленного на размер инструмента. Она возникает при не совмещении измерительной и технологических баз. Погрешность базирования зависит от принятой схемы базирования, точности размеров установочных элементов приспособления, точности размеров, формы и взаимного расположения поверхностей заготовки, используемых в качестве баз.

Выбор установочных баз при обработке деталей имеет большое значение. Выбор черновой базы — это решение вопроса, с какой поверхности следует начинать обработку заготовки. Черновая база должна позволить обработать поверхность, которая является наиболее важной установочной базой при последующей обработке других поверхностей детали [12]. Черновая база не обеспечивает точности обработки, поэтому ее используют обычно только для первой установки, только один раз. Для деталей, не обрабатываемых кругом, в качестве черновой базы выбирают одну из необрабатываемых поверхностей, т. е. остающуюся в черновом виде. При обработке детали кругом за черновую базу следует принимать поверхность, имеющую наименьший припуск по сравнению с другими поверхностями. Черновые базы должны быть ровными и чистыми и должны иметь минимальное смещение относительно других поверхностей, подлежащих обработке.

После первой операции обработки на всех последующих операциях черновые базы должны быть заменены обработанными, чистовыми базами. Исключением может являться обработка на револьверных станках, полуавтоматах и многошпиндельных автоматах, когда деталь частично или полностью обрабатывается с одной первоначальной установки по черновой базе. При выборе чистовых установочных баз следует по возможности руководствоваться принципом совмещения баз. В общем виде принцип совмещения баз заключается в использовании в качестве установочной базы конструкторской и измерительной баз. В качестве базовой поверхности выбирают поверхность детали, относительно которой в чертеже детали координировано положение данной обрабатываемой поверхности. При совмещении установочной базы с конструкторской базой погрешность базирования равна нулю.
Если принцип совмещения баз невозможен по конфигурации детали или другим причинам, то выбирают другую базовую поверхность, однако при этом необходимо, чтобы погрешность базирования была значительно меньше допуска размера, определяющего положение данной обрабатываемой поверхности.

Для обеспечения наименьшей погрешности от несовмещения баз необходимо в качестве установочной базы выбирать поверхность детали, наиболее точно расположенную относительно конструкторской базы. При обработке двух любых поверхностей детали на разных установочных базах погрешность взаимного положения обработанных поверхностей получается большей, чем при обработке их на одной установочной базе. Эта погрешность равна погрешности взаимного расположения установочных баз. Отсюда следует принцип единства баз, заключающийся в том, что данную поверхность и поверхность, являющуюся по отношению к ней конструкторской базой, обрабатывают, пользуясь одной и той же, т. е. единой, установочной базой. Отсюда следует, что принцип единства базы охватывает только две взаимосвязанные поверхности — данную рассматриваемую и вторую, являющуюся конструкторской базой по отношению к ней [12]. При большом числе операций и трудности соблюдения других заданных размеров, не допускающих совмещения баз, правило единства базы расширяют до принципа постоянства установочной базы.

Принцип постоянства установочной базы состоит в том, что на всех технологических операциях обработки используют одну и ту же (постоянную) установочную базу. Условие постоянства установочной базы является необходимым при соблюдении жестких требований к точности обработки. Смена баз может внести недопустимую ошибку во взаимное расположение поверхностей, обработанных от различных баз, тогда как постоянство установочной базы уменьшает погрешность базирования от несовмещения баз.

При обработке поверхностей, не требующих особой точности, принцип постоянства установочной базы не является обязательным. В этом случае, а также когда принцип постоянства установочной базы не может быть выполнен, обработку ведут от других баз. В ряде случаев смена установочной базы упрощает обработку и конструкцию приспособления и является экономически оправданной.