Во время CNC-обработкаНеобходимо не только обеспечить точность размеров самой обработанной поверхности, но и гарантировать точность позиционирования между различными обработанными поверхностями. Правильный выбор базовых точек позиционирования играет важную роль в поддержании точности позиционирования между поверхностями и в правильном расположении результата обработки.
Что такое опорная точка (Datum)?
Геометрические элементы детали, такие как точки, линии и поверхности, имеют определенные размерные и позиционные соотношения. При проектировании и обработке деталей определенные точки, линии или поверхности часто используются для определения геометрических соотношений других элементов. Эти опорные точки, линии или поверхности называются базовыми точками.
Типы опорных точек
В зависимости от своих функций, данные, как правило, можно разделить на две категории:
- проектные параметры
- Технологические данные
1. Базовая модель проектирования
Конструктивная базовая точка — это опорная точка, указанная на техническом чертеже детали.
При проектировании деталей точки, линии или поверхности, используемые в качестве ориентиров для определения положения других геометрических элементов, называются базовыми точками проектирования. Базовые точки проектирования определяются проектировщиками в соответствии с требованиями сборки и используются для установления размерных и позиционных соотношений между геометрическими элементами.
На чертежах деталей размеры и допуски на положение указываются относительно этих базовых параметров проектирования.
Например:
- Поверхность А и поверхность В могут служить общими базовыми точками проектирования.
- В качестве базовой оси для наружной цилиндрической поверхности диаметром 30 мм может использоваться ось наружной цилиндрической поверхности диаметром 50 мм.
- В другом случае в качестве базовой точки проектирования может использоваться линия D, расположенная под плоскостью C.
В инженерных чертежах обычно используется только одна базовая точка отсчета в заданном направлении.
2. Технологическая точка отсчета
Технологическая база данных — это база данных, используемая в ходе производственных операций. В зависимости от области применения технологические базы данных можно разделить на следующие категории:
- Операционные данные
- Определение местоположения опорных точек
- Базовые параметры измерений
- Базовые элементы сборки
Операция «Датум»
Базовая точка операции — это точка отсчета, используемая на чертеже операции для определения размеров, геометрии и позиционных соотношений поверхностей, обрабатываемых в ходе данной конкретной операции. По возможности, базовая точка операции должна совпадать с проектной базовой точкой.
Базовая точка измерения
Опорная точка измерения — это точка отсчета, используемая при измерении размеров и позиционных соотношений обработанных поверхностей на заготовке.
Дата сборки
Базовая точка сборки — это ориентир, используемый во время сборки для определения относительного положения компонента или узла внутри изделия. Например, при сборке зубчатой передачи отверстие и торцевая поверхность шестерни могут служить соответственно радиальной и осевой базовыми точками сборки.
Определение местоположения точки отсчета
Опорная точка — это точка опоры, используемая для позиционирования заготовки во время обработки.
Точка или линия, используемая в качестве опорной точки, всегда реализуется через реальную поверхность, известную как опорная поверхность.
- Когда заготовка позиционируется с помощью плоскости, эта плоскость служит опорной поверхностью.
- При позиционировании с использованием цилиндрической или конической поверхности ось этой поверхности выступает в качестве базовой точки. В отличие от этого, сама поверхность выступает в качестве базовой поверхности.
Например, когда компоненты валообразного типа позиционируются с помощью двух центральных отверстий, внутренние конические поверхности этих отверстий служат опорными поверхностями при обработке наружных цилиндрических секций.
Базовые элементы определения местоположения подразделяются далее на следующие категории:
- Приблизительные базовые данные
- Завершение базовых точек
В ходе первоначальной обработки в качестве базовых точек могут быть выбраны только необработанные поверхности заготовки. Такие базовые точки называются черновыми базовыми точками. В последующих операциях для позиционирования могут использоваться ранее обработанные поверхности. Они называются чистовыми базовыми точками.
Выбор базовых параметров отделки
При планировании технологического процесса правильный выбор базовых точек позиционирования имеет решающее значение для обеспечения точности обработки и надлежащего расположения операций обработки.
Как правило, сначала выбираются базовые поверхности для чистовой обработки в соответствии с требованиями к обработке. Затем определяется обратный технологический маршрут, чтобы определить, какие поверхности следует использовать в качестве черновых базовых поверхностей для обработки необходимых чистовых базовых поверхностей.
Выбор базовых параметров обработки должен обеспечивать точность обработки, а также удобство и надежность настройки. Обычно применяются следующие принципы.
Совпадение данных
Принцип совпадения базовых точек означает, что выбранная опорная точка должна по возможности совпадать с проектной базовой точкой, что позволяет избежать ошибок позиционирования, вызванных несовпадением базовых точек.
Например, предположим, что проектные размеры следующие:
- ( A ± Ta/2 )
- ( B ± Tb/2 )
Поверхности P и N уже обработаны и проверены.
При фрезеровании плоскости М с использованием метода регулировки для обеспечения проектных размеров (B ± Tb/2) могут быть применены две схемы:
- Используя проектную опорную поверхность N в качестве основной опорной поверхности.
- Используя нижнюю поверхность P в качестве основной опорной точки, задайте координаты.
Если опорная точка не совпадает с расчетной, возникнут ошибки позиционирования, вызванные несоответствием опорных точек.
Единая система координат
Принцип единой базовой точки означает, что одна и та же базовая точка должна использоваться по возможности на протяжении различных операций механической обработки.
Это сводит к минимуму ошибки настройки, вызванные изменением базовых точек, помогает обеспечить точность позиционирования между поверхностями и упрощает конструкцию приспособления.
Например:
- Компоненты вала В большинстве операций их расположение обычно определяется с помощью двух центральных отверстий.
- Компоненты корпуса часто устанавливаются с помощью одной поверхности и двух отверстий.
На практике принцип совпадения базовых точек и принцип единой базовой точки не всегда могут быть соблюдены одновременно, и в зависимости от фактических условий производства могут потребоваться компромиссы.
Самопривязывающаяся опорная точка
При выполнении некоторых чистовых операций, где припуск на обработку должен быть малым и равномерным, в качестве опорной точки может использоваться сама обработанная поверхность.
Точность позиционирования этой поверхности относительно других поверхностей обеспечивается предыдущими операциями, в то время как текущая операция в основном улучшает качество поверхности и точность размеров.
Типичные примеры включают:
- Плавающая очистка
- Протяжные
- Бесцентровое шлифование
- Нарезание резьбы с помощью метчиков или плашек
В этих процессах в качестве опорной точки используется сама предварительно обработанная поверхность.
Взаимная базовая точка и многократная обработка
Когда требуется равномерный припуск на обработку или высокая точность позиционирования между двумя поверхностями, эти две поверхности могут попеременно служить друг для друга в ходе многократных операций обработки.
Например, в шпинделе токарного станка:
- Для подшипниковой шейки и конического отверстия требуется очень высокая соосность и точность обработки.
- Перед началом шлифовки шейки вала можно использовать коническое отверстие в качестве базовой точки.
- Затем конусное отверстие можно отшлифовать, используя шейку вала в качестве базовой точки.
Требуемая точность может быть достигнута за счет многократной обработки.
Другой пример — прецизионно закаленные шестерни:
Поскольку затвердевший слой тонкий, припуск на шлифовку должен оставаться небольшим и равномерным.
- Поверхность зуба может быть предварительно использована в качестве базовой поверхности для шлифовки отверстия.
- Затем это отверстие можно использовать в качестве базовой точки для шлифовки поверхности зуба.
Это обеспечивает равномерный припуск на шлифовку и высокую точность позиционирования относительно базовых точек сборки.
Выбор черновых опорных точек
Выбор приблизительных опорных точек должен:
- Обеспечьте правильное соотношение положений обработанных и необработанных поверхностей.
- Распределите припуск на механическую обработку разумно.
- Предоставьте подходящие базовые точки для завершения последующих операций.
Следующие принципы обычно применяются.
(1) Обеспечьте позиционные соотношения между обработанными и необработанными поверхностями. В этом случае необработанные поверхности следует выбирать в качестве грубых базовых. Если существует несколько необработанных поверхностей, следует выбрать поверхность с наибольшей требуемой точностью позиционирования относительно обработанной поверхности.
(2) Обеспечьте достаточный припуск на обработку на всех обработанных поверхностях. В качестве черновой базовой поверхности, как правило, следует выбирать поверхность с наименьшим припуском на обработку.
(3) Обеспечьте равномерный припуск на обработку важных поверхностей. Важные поверхности могут быть выбраны в качестве базовых. Например, для направляющих станка требуется:
- Высокая твердость
- Равномерная износостойкость
- Однородная материальная структура
Следовательно, припуск на обработку, снимаемый с поверхности направляющей, должен быть небольшим и равномерным.
Выбрав в качестве черновой основы саму поверхность направляющей, можно сначала обработать опоры станины станка, а затем использовать обработанные поверхности опор для позиционирования заготовки при обработке направляющей, обеспечивая равномерное удаление материала.
(4) Обеспечьте стабильное положение и надежное крепление. Выбранная в качестве шероховатой опорной поверхности должна быть максимально плоской и гладкой, избегая при этом:
- Подделка вспышки
- Следы от литьевой стойки
- Другие дефекты поверхности
Кроме того, она должна обладать достаточной площадью поверхности для обеспечения стабильного положения.
(5) Избегайте повторного использования черновых базовых поверхностей. Поскольку черновые базовые поверхности представляют собой необработанные заготовки, их точность размеров и качество поверхности относительно низкие.
Если одна и та же приблизительная базовая точка используется многократно в одном и том же направлении, то при каждой настройке невозможно гарантировать относительное положение заготовки, станка и режущего инструмента, что приводит к значительным ошибкам обработки.
