V型塊是機床夾具中常用的定位元件之一,用V型塊定位時(shí),其定位基準是什么?本公司經(jīng)過(guò)長(cháng)期研究,認為V型塊的定位基準選擇兩平面交線(xiàn)和對稱(chēng)中心面比較合理,它既可避免使用檢驗心軸和檢驗心軸的直徑誤差對加工誤差的影響,又可方便地進(jìn)行定位誤差的分析計算,為進(jìn)一步應用函數法對夾具進(jìn)行加工精度分析打下基礎。
1 V型塊的定位基準的確定
V型塊是一種比較特殊的定位元件。它雖然是一個(gè)單獨定位元件,但它的定位基面的結構要素卻不是單一的,有兩個(gè)定位平面,從某種意義上來(lái)講這種形式的定位可看作是兩個(gè)平面的組合定位。因此,它的定位基準的確定不能象分析單位基面那樣簡(jiǎn)單。
大多數定位元件的定位基準都是定位基面本身或者是由其形成的點(diǎn)、面、線(xiàn),如單一平面、球心、孔和軸的中心線(xiàn)等。根據這個(gè)道理,筆者認為,V型塊的定位基準應有兩個(gè),其一是兩定位平面的交線(xiàn),另一個(gè)是由兩平面形成的對稱(chēng)中心面,交線(xiàn)作為垂直方向的定位基準;對稱(chēng)中心面作為水平方向的定位基準。
按照傳統(中心論)的理論,V型塊的定位基準應是檢驗心軸的中心高,即檢驗心軸在V型塊上放置時(shí)的中心線(xiàn),實(shí)際上這條中心線(xiàn)在V型塊中的位置是不確切的,它會(huì )因檢驗心軸直徑誤差大小而變化,因此,在對刀誤差中往往會(huì )引入這條中心線(xiàn)的位置誤差。若以V型塊定位平面與工件外圓接觸母線(xiàn)(母線(xiàn)論)為定位基準,由于有兩個(gè)定位基面的共同定位作用,才使工件實(shí)現正確定位,那么應以那個(gè)面的母線(xiàn)作基準呢?看來(lái)這種方法具有不確切的問(wèn)題,這種觀(guān)點(diǎn)不但使定位誤差的公式推導過(guò)程繁瑣、復雜,而且公式含義不清。
由于V型塊是兩個(gè)平面的組合定位,不能用分析單一表面的定位元件的定位基準方法來(lái)分析其定位基準。例如,工件以一面兩孔定位是常用定位元件為一面兩銷(xiāo),兩銷(xiāo)的中心連線(xiàn)常作為工作的垂直連心線(xiàn)方向的位置要求的定位基準,并不是以某一銷(xiāo)中心線(xiàn)或外圓面作其定位基準的。
2 定位誤差的計算
定位誤差的計算常用的有合成法和位置法兩種方式,筆者曾用函數法推導定位誤差公式,方法比較簡(jiǎn)便實(shí)用。位置法和函數法在計算組合定位誤差時(shí),有著(zhù)明顯的_性。
這里仍以圓柱體工件上銑鍵槽為例說(shuō)明定位誤差公式的推導(僅以豎直方向尺寸要求為例)。工件工序圖,鍵槽深度尺寸可分別以B1、B2、B3三種方式標注,圓柱體直徑設為d0dd。圖2為工件在V型塊上定位的情況,M為定位基準,o為圓柱體中心。其定位誤差dB1、dB2、dB3計算如下:
用位置法對B1尺寸而言,其工序基準為A,定位基準為M,因此,其誤差即為AM尺寸的變化量,而
AM=OM-OA={d/[2sin(a/2)]-(d/2)}
所以dB1=dd/2[1/sin(a/2)-1] (1)
式中α為V型塊角度。
對B2尺寸的工序基準為o,定位基準為M,故
OM=d/[2sin(a/2)]
dB2=dd/[2sin(a/2)] (2)
B3尺寸的工序基準為C,定位基準為M,故
CM=OM+OC=(a/2)[1/sin(a/2)+1]
則dB3=(a/2)[1/sin(a/2)+1] (3)
用函數法
這種方法是先要建立要求_尺寸的函數式,然后進(jìn)行微分,算出加工誤差,其中的一部分為定位誤差。
用此方法時(shí)先要確定對刀尺寸,傳統中心論者以工件的定位基準至刀塊對刀表面的尺寸作為對刀尺寸,如前所述,這種方法由于中心線(xiàn)位置受檢驗心軸直徑誤差的影響而不確定,使其失之精,而兩平面交線(xiàn)是確定的,故以其對D塊對刀表面的尺寸對刀可免除檢驗心軸精度的影響。這樣我們可以建立B1、B2、B3的函數式如下:
B1=BM-(OM-OA)=h-{d/[2sin(a/2)]-d/2}
B2=BM-OM=h-d/[2sin(a/2)]
B3=OM+OC-BM={d/[2sin(a/2)]+d/2}-h
式中h為調整(對刀)尺寸,這些函數式說(shuō)明在不考慮其他因素影響的條件下,深度尺寸是對刀尺寸、工作直徑、V型塊角度的函數。我們假定調整誤差為0,V型塊角度精度,那么鍵槽深度只受工件直徑大小的影響,微分后,即可方便地得出(1)、(2)、(3)式。