Базирование заготовок. 
Основы технологии машиностроения. 
Обработка ответственных деталей

Невозможность обработки поверхностей деталей с нулевыми допусками (размерная, геометрическая точность обработки) предопределяет некоторую неопределенность положения (ориентации) детали как в сборочной единице (узле), так и при ее обработке на станке.

При конструировании детали, ее изготовлении, контроле и размещении в узле (сборке) необходимо деталь точно координировать относительно заранее выбранной системы координат — базировать деталь.

Базированием называется придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат (конструкторской, технологической или измерительной). База — поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.

Для неподвижной установки любого тела относительно выбранной системы координат (X, У, Z), тело необходимо лишить шести степеней свободы (рис. 4.1): перемещения вдоль каждой из координатных осей и вращения в плоскостях, перпендикулярных этим осям (правило шести точек).

По лишаемым степеням свободы различают базы установочные, направляющие, опорные, двойные направляющие и двойные опорные.

Установочная база — 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 — база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их двух степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси. Опорная база — база, используемая для наложения па заготовку или изделие связей, лишающих их одной степени свободы — перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси. Двойная направляющая база — база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их четырех степеней свободы — перемещения вдоль двух координатных осей и поворота вокруг этих осей. Двойная опорная база — база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их двух степеней свободы — перемещения вдоль двух координатных осей.

Рис. 4.1. Базирование призматического тела:

ox, оу, oz, хоу, xoz, yoz — степени свободы;

1—6 — опорные точки; жирной линией выделены базы тела По назначению различают базы конструкторские, технологические и измерительные. Конструкторская база (основная или вспомогательная) — база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Технологическая база — база, используемая для определения положения заготовки или изделия при изготовлении или ремонте. Измерительная база — база, используемая для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.

При неправильном расположении конструкторских баз зачастую невозможно точное изготовление детали. Например, осевое расположение шеек валов должно быть точно скоординировано относительно одной поверхности корпуса, в котором валы установлены. В противном случае детали, установленные на валах, не будут иметь полноценного контакта между собой (или вообще не будут контактировать). При назначении осевых размеров шеек вала друг за другом (цепной метод) произойдет суммирование допусков всех линейных размеров в цепи, и погрешность размера замыкающей поверхности (замыкающего звена) будет необоснованно велика. Допустим, вал устанавливается на двух подшипниках, на валу устанавливается две шестерни. Итого, необходимо обработать четыре шейки (скажем, допуск на длину одной шейки равен 0,1 мм). Фактический размер замыкающего звена (длина вала) будет выполнен с погрешностью, равной сумме допусков на линейные размеры шеек (0,4 мм). В данном случае желательно назначать осевые размеры от одной поверхности (шейки).

При обработке любых поверхностей заготовку необходимо установить в рабочем приспособлении станка. При неправильной установке (базировании) заготовки практически невозможно точно обработать поверхность из-за появляющейся погрешности базирования (особенно при обработке партии заготовок). Погрешность базирования — отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого.

Реальные поверхности заготовок или готовых деталей невозможно изготовить с абсолютной точностью, они всегда имеют отклонения в размерах или отклонения формы. Эти отклонения задаются в виде допуска. Поэтому в случаях, когда деталь в узле базируется по одним поверхностям, а заготовка при изготовлении детали — по другим поверхностям (несовпадение конструкторских и технологических баз), реальное положение детали в узле будет отличаться от требуемого. Например, зубчатое колесо базируется в редукторе, но отверстию в ступице и одному из торцов. Если при обработке отверстия в ступице базировать заготовку по выступающей части наружной поверхности ступицы и противоположному торцу, то зубчатое колесо будет установлено в редукторе с перекосом и биением (радиальным и торцевым). Желательно в качестве технологических и измерительных баз использовать конструкторские базы (принцип совмещения баз). В этом случае точность обработки и аттестации размера будет наибольшая.

На рис. 4.2 приведена схема установки вала в призме при фрезеровании паза, размер которого задан от разных конструкторских баз (точки А, В С).

Размер паза можно задать от верхней (точка А) или нижней (точка С) образующей или от центра (точка В). В любом случае технологической базой будет являться образующая вала, а следовательно, появится погрешность базирования е, равная е = А_х — А₂ = В_] — В₂ — С_{ -С₂, где А_и А₂, В_{, В₂, С_и С₂ — предельные размеры паза, заданные от различных конструкторских баз. Если допуск на диаметр заготовки 8 = D-cl, где D и d — предельные размеры заготовки, то погрешность базирования равна e = kd, где величина k зависит от угла призмы, а (табл. 4.1).

При обработке заготовки желательно использовать одну и ту же базу. Если весь процесс обработки ведется от одной базы (принцип постоянства баз), то отсутствуют возможные смещения заготовки при каждой установке ее в рабочем приспособлении за счет перемены баз. Точность обработки будет наибольшей. При обработке заготовки по всему контуру иногда невозможно соблюдение этого принципа. Поэтому необходимо стремиться обрабатывать заготовку при минимальном количестве разных баз.

Рис. 4.2. Схема установки вала в призме при фрезеровании паза:

А—С — конструкторские базы; A d — предельные диаметры заготовки вала; А_и А₂; В, В₂, С, С₂ — предельные размеры паза; а — угол призмы.

Таблица 4.1

Значения коэффициента погрешности базирования k от угла призмы.

Контрольные вопросы.

• 1. Что такое базирование?
• 2. Скольких степеней свободы необходимо лишить тело для его неподвижной установки?
• 3. Что такое погрешность базирования?