Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования ГЭТ

Таким образом, установочные элементы приспособлений должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) число и расположение установочных элементов должно обеспечивать необходимую ориентацию и устойчивость обрабатываемой заготовки по принятой схеме базирования;

2) при использовании черновых баз с шероховатостью поверхности Rz>=40 мкм установочные элементы следует выполнять с ограниченной опорной поверхностью в целях уменьшения влияния погрешностей и неровностей этих баз на устойчивость установки;

3) установочные элементы (как основные, так и дополнительные) должны быть жесткими и износостойкими, но не должны портить базовых поверхностей, что особенно важно при установке на точные и чистовые базы, не подвергаемые дальнейшей обработке;

4) для упрощения ремонта приспособления установочные элементы должны легко сниматься.

4.1.2 Виды установочных элементов приспособлений

Для установки на черновые базы применяют постоянные (рис.6) и регулируемые опоры. Установку на чисто обработанные базы осуществляют с помощью опорных пластинок (рис.7) и штырей с плоской и сферическими головками. Размеры опор, показанных на рис. 4.1 и 4.2, следующие: D=6...40 мм; d=4...25 мм; Н=10...76 мм; h=4...40 мм; R=4...40 мм; L=60...220 мм; B=16...35 мм; h₁==10...25 мм.

Рис. 6 - Постоянные опоры

Рис. 7 - Регулируемые опоры

На рис. 8 приведена конструкция подводимой опоры. Подъем опоры 2 до соприкосновения с базовой поверхностью заготовки производится перемещением клина 1 с помощью винта 5 с маховичком 6. Опору фиксируют затяжкой винта, при этом шарик 4 расклинивает сегментные шпонки 3 и стопорит горизонтальный клин.

В самоустанавливающейся опоре (рис. 9) вертикальный штифт 1, находясь под воздействием предварительно сжатой пружины 4, выдвигается вверх до соприкосновения с поверхностью заготовки. Размеры пружины и степень ее предварительного сжатия подбирают так, чтобы при подъеме штифта заготовка не смещалась. Затягивая винт 3, обеспечивают фиксацию опоры в определенном положении. Промежуточный сухарь 2 ограничивает движение штифта 1 вверх при отвертывании винта.

Рис. 8 - Конструкция подводимой опоры

Рис. 9 - Самоустанавливающаяся опора

По наружным цилиндрическим поверхностям заготовки устанавливают в призмы. Для чисто обработанных баз применяют широкие призмы (рис. 10, а), для черновых - узкие (рис. 10, б); на рис. 10, в показан способ установки заготовки 2 на четыре постоянные опоры 3, запрессованные в боковые поверхности призмы 1. В приспособлениях применяют главным образом жесткие призмы с углом =90⁰.



Рис. 10 - Схемы призм

Призмы выполняют из стали марки 45 или из цементируемых сталей 08...20 с закалкой боковых поверхностей до твердости HRC 50...60. Призмы больших размеров делают из серого чугуна с привернутыми закаленными щеками. Погрешности базирования при установке в призму зависят от допуска на диаметр заготовки, а также от погрешностей ее формы. Установку заготовок с базированием по отверстиям производят на пальцы или оправки. Упорными базами служат торцевая поверхность заготовки, определяющая ее положение по длине, и различные элементы (шпоночная канавка, отверстие и др.), определяющие угловое положение обрабатываемой заготовки относительно оси основной базы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Примеры жестких оправок приведены на рис. 11. На рис. 11, а показана коническая оправка (конусность 1/1500...1/2000), на которую обрабатываемую заготовку наколачивают легкими ударами. Благодаря расклинивающему действию оправки заготовка удерживается от провертывания при обработке. Недостаток этой оправки -- отсутствие точной ориентации заготовки по длине. На рис. 11, б показана конструкция оправки, на которую обрабатываемую заготовку насаживают с натягом. Используя при запрессовке упорные кольца (на рисунке не показаны), точно ориентируют заготовку по длине оправки. При наличии канавки 1 можно подрезать оба торца заготовки. Шейка 2 (направляющая) обеспечивает свободное надевание заготовки вручную. На рис. 11, в показана оправка, на которую заготовку насаживают с зазором.

Положение заготовки по длине определяется буртом 1 оправки, ее провертывание предупреждается затяжкой гайки 3 или шпонкой 2 (если в заготовке имеется шпоночная канавка). При использовании этих оправок базовые отверстия заготовок рекомендуется обрабатывать по 7-му квалитету точности.

Оправки рекомендуется выполнять из закаленной стали и тщательно шлифовать. В центровых гнездах целесообразно предусматривать защитные фаски, чтобы предохранить их от случайных повреждении. Чтобы оправку приводить во вращение, на ее конце делают квадрат, лыски или запрессовывают поводковый палец.

Наряду с жесткими применяют и разжимные оправки. На рис. 12, а показана центровая оправка с разжимной цангой. Затягивая гайку 5, перемещают цангу 3 влево по конической части оправки 4, последняя раздвигает цангу 3 (имеющую продольные разрезы), которая зажимает заготовку 2 по внутренней поверхности.

Гайка 1 ограничивает перемещение цанги влево. На рис. 12, б приведена конструкция консольной разжимной оправки. Заготовку 1 закрепляют затяжкой внутреннего конуса 2. Разжимные оправки по сравнению с жесткими обеспечивают меньшую концентричность обработки. На рис. 12, в приведена конструкция консольной оправки с тремя сухарями 1, раздвигаемыми внутренним конусом 2. Эту оправку применяют для установки толстостенных заготовок. Оправка с упругой гильзой, разжимаемой изнутри гидропластом, показана на рис. 12, г. Затягивая винт 3, сжимают гидропласт 1, который, разжимая тонкостенную гильзу 2, прочно закрепляет заготовку. Оправки с гидропластом обеспечивают высокую степень концентричности (биение 0,005...0,01 мм).

Рис. 12 - Разжимные оправки

Установку заготовок на базовые отверстия в стационарных приспособлениях производят на консольные пальцы. На рис. 13, а, б представлены постоянные, а на рис. 13, в, г -- сменные пальцы.

Для облегчения надевания заготовок на торце пальца снимается фаска.



Рис. 13 - Примеры консольных пальцев

Погрешности установки на пальцы могут выражаться в смещении заготовок в радиальном направлении на размер зазора между поверхностями сопряжения. Если базовый торец заготовки не перпендикулярен к оси отверстия, то возможен перекос оси отверстия по отношению к оси пальца.

При обработке заготовок плит, рам, станин, корпусных и других деталей применяют установку на два отверстия с параллельными осями и перпендикулярную им плоскость. Она обеспечивает простую конструкцию приспособления, принцип постоянства баз и фиксацию заготовок при обработке на станках и автоматических лнниях. Базовую плоскость заготовки обрабатывают начисто, а отверстия развертывают по 7-му квалитету точности. Установочными элементами служат два пальца (жесткие или выдвижные) и опорные планки. Принципиальная схема установки показана на рис. 14, а. Один из пальцев выполняют цилиндрической, а другой -- ромбической формы, так как наличие допуска на расстояние между осями базовых отверстий приводит к тому, что одно из отверстий (например, правое; рис. 14, б) может занять при установке партии заготовок два предельных положения, образованных двумя окружностями а и б. Если правый палец взять круглого сечения, то его диаметр равен d- ; в этом случае возможно покачивание заготовки на левом пальце от среднего положения на размер ±/2. Более выгодной формой правого пальца будет ромбическая (рис. 14, в).



Рис. 14 - Принципиальная схема установки

Покачивание заготовки при этом равно

.

Ромбический палец в поперечном сечении имеет небольшую ленточку, половина ширины которой определяется по следующей формуле

при этом

,

где ₁ - допуск на размер L заготовки;

_а - допуск на размер L приспособления;

2₁ - диаметральный зазор при посадке заготовки на цилиндрический палец при ₁+₂>2₁. Если это условие не соблюдается, то применение ромбического пальца невозможно.

Наибольший возможный угол перекоса заготовки от среднего положения вследствие зазоров при посадке на пальцы (рис. 14, г) может быть определен по формуле

или приближенно

.

Таким образом, для уменьшения целесообразно увеличивать расстояние L.

При обработке валов и некоторых других заготовок, имеющих базовые поверхности в виде центровых гнезд (или конических фасок), в качестве установочных элементов используют центры. Различные конструктивные формы центров показаны на рис. 15. Схема установки на обычный жесткий центр показана на рис. 15, а; на рис. 15, б показана установка заготовки конической фаской на срезанный центр; на рис. 15, в -- конструкция вращающегося, центра для токарных работ; на рис. 15, г -- установка заготовки на специальный, срезанный центр с зубьями и на рис. 15, д--конструкция поводкового центра для передачи момента благодаря внедрению рифлений в базовую поверхность гнезда заготовки. Этот центр обеспечивает передачу большого момента, но портит поверхность гнезда. Для точной установки заготовок по длине применяют плавающий передний центр (рис. 15, е). В этом случае погрешность диаметра центрового гнезда не влияет на осевое смещение заготовки, так как торец последней упирается в неподвижную плоскость корпуса плавающего центра.

При установке на два центра заготовка сохраняет одну степень свободы -- возможность вращения вокруг оси центров. В ряде случаев (фрезерование шпоночных пазов, фрезерование квадратов) необходима дополнительная база для угловой координации заготовки. На рис. 16 показана установка заготовки с поджимом к дополнительной боковой базе.

Рис. 15 - Различные конструктивные формы центров

Рис. 16 - Установка заготовки с поджимом к дополнительной боковой базе

Полную ориентацию заготовки в пространстве обеспечивают установкой на три центра (рис. 17, а), из которых два жестких, а один выдвижной, выполняющий роль установочного и зажимающего элемента. Преимуществами этой схемы являются хорошая устойчивость и постоянство баз, так как после подготовки центровых гнезд все операции можно выполнить при одном базировании. К недостаткам схемы относится необходимость выдерживать точное значение диаметра центровых гнезд.

Схема базирования может осуществляться также установкой на четыре центра (рис. 17, б), из которых два жестких и два выдвижных. Эта схема менее чувствительна к изменению диаметра центровых гнезд, так как зазор можно выбирать, а ось детали может при этом смещаться.

Рис. 17 - Схема полной ориентации заготовки в пространстве

При шлифовании осевых отверстий зубчатых колес применяют базирование по рабочим поверхностям зубьев, обеспечивая этим высокую концентричность отверстия зубчатого колеса. На рис. 18 показаны различные cxeмы установки зубчатых колес. В качестве установочных элементов применяют рейки (рис. 18, а), ролики (рис. 18, б) зубчатые секторы (рис. 18, в) и качающиеся рычаги (рис. 18, г) в специальных патронах (для цилиндрических колес).

Рис. 18 - Различные схемы установки зубчатых колес

При использовании роликов применяют патроны (рис. 19), где установочные элементы, в данном случае ролики, крепят в обойме 4, допускающей возможность их самоустанавливания по впадинам колеса 5. Точное центрирование обеспечивают кулачки 3, которые скользят, по наклонным пазам корпуса патрона. Осевую ориентацию заготовки осуществляют по упорам 6.

При закреплении заготовки усилие от штока 1 передается через гибкие пластинки 2 на кулачки.

Рис. 19 - Схема патрона

Конические зубчатые колеса устанавливают по сферическим элементам. применяя специальные прижимные устройства (рис. 20).

Рис. 20 - Схема прижимного устройства

В отдельных случаях в качестве установочных баз можно применять наружные и внутренние сферические поверхности, наружные и внутренние резьбовые и шлицевые поверхности, фасонные поверхности, а также различные их сочетания.

4.2 Зажимные элементы приспособлений

4.2.1 Назначение зажимных элементов

Основное назначение зажимных устройств -- обеспечить надежный контакт заготовки с установочными элементами и предотвратить ее смещение относительно них и вибрацию в процессе обработки. Введением дополнительных зажимных устройств увеличивают жесткость технологической системы и этим достигают повышения точности и производительности обработки, уменьшения шероховатости поверхности. На рис. 21 показана схема установки заготовки 1, которую помимо двух основных зажимов Q1 крепят дополнительным устройством Q2, сообщающим системе большую жесткость. Опора 2 самоустанавливающаяся.

Рис. 21 - Схема установки заготовки

Зажимные устройства в ряде случаев используют, чтобы обеспечить правильность установки и центрирования заготовки. В этом случае они выполняют функцию установочно-зажимных устройств. К ним относятся самоцентрирующиеся патроны, цанговые зажимы и др.

Зажимные устройства не применяют при обработке тяжелых, устойчивых заготовок, по сравнению с массой которых силы, возникающие в процессе резания, относительно невелики и приложены так, что не могут нарушить установку заготовки.

Зажимные устройства приспособлений должны быть надежны в работе, просты по конструкции и удобны в обслуживании; они не должны вызывать деформаций закрепляемой заготовки и порчи ее поверхности, не должны сдвигать заготовку в процессе ее закрепления. На закрепление и открепление заготовок станочник должен затрачивать минимум времени н сил. Для упрощения ремонта наиболее изнашиваемые детали зажимных устройств целесообразно делать сменными. При закреплении заготовок в многоместных приспособлениях их зажимают равномерно; при ограниченном перемещении зажимного элемента (клин, эксцентрик) его ход должен быть больше допуска на размер заготовки от установочной базы до места приложения зажимной силы.

Зажимные устройства конструируют с учетом требований техники безопасности.

Место приложения зажимной силы выбирают по условию наибольшей жесткости и устойчивости крепления и минимальной деформации заготовки. При повышении точности обработки необходимо соблюдать условия постоянного значения зажимной силы, направление которой должнo сознавать с расположением опор.

4.2.2 Виды зажимных элементов

Зажимные элементы -- это механизмы, непосредственно используемые для закрепления заготовок, или промежуточные звенья более сложных зажимных систем.

Наиболее простым видом универсальных зажимов являются зажимные винты, которые приводят в действие насаженными на них ключами, рукоятками или маховичками.

Чтобы предотвратить перемещение зажимаемой заготовки и образование на ней вмятин от винта, а также уменьшить изгиб винта при нажиме на поверхность, не перпендикулярную его оси, на концы винтов помещают качающиеся башмаки (рис. 22, а).

Комбинации винтовых устройств с рычагами или клиньями называются комбинированными зажимами, разновидностью которых являются винтовые прихваты (рис. 22, б). Устройство прихватов позволяет отодвигать или поворачивать их, чтобы можно было удобнее устанавливать обрабатываемую заготовку в приспособлении.

Рис. 22 - Схемы винтовых прихватов

На рис. 23 показаны некоторые конструкция быстродействующих зажимов. Для небольших зажимных сил применяют штыковое (рис. 23, а), а для значительных сил -- плунжерное устройство (рис. 23, б). Эти устройства позволяют отводить зажимающий элемент на большое расстояние от заготовки; закрепление происходит в результате поворота стержня на некоторый угол.

Пример зажима с откидным упором показан на рис. 23, в. Ослабив гайку-рукоятку 2, отводят упор 3, вращая его вокруг оси.

После этого зажимающий стержень 1 отводят вправо на расстояние h. На рис. 23, г приведена схема быстродействующего устройства рычажного типа.

При повороте рукоятки 4 штифт 5 скользит по планке 6 с косым срезом, а штифт 2 -- по заготовке 1, прижимая ее к упорам, расположенным внизу. Сферическая шайба 3 служит шарниром.

Рис. 23 - Конструкции быстродействующих зажимов

Большие затраты времени и значительные силы, требующиеся для закрепления обрабатываемых заготовок, ограничивают область применения винтовых зажимов и в большинстве случаев делают предпочтительными быстродействующие эксцентриковые зажимы. На рис. 24 изображены дисковый (а), цилиндрический с Г-образным прихватом (б) и конический плавающий (в) зажимы.

Рис. 24 - Различные конструкции зажимов

Эксцентрики бывают круглые, эвольвентные и спиральные (по спирали Архимеда). В зажимных устройствах применяются две разновидности эксцентриков: круглые и криволинейные.

Круглые эксцентрики (рис. 25) представляют собой диск или валик с осью вращения, смещенной на размер эксцентриситета е; условие самоторможения обеспечивается при соотношении D/e ? 4.

Рис. 25 - Схема круглого эксцентрика

Достоинство круглых эксцентриков заключается в простоте их изготовления; основной недостаток -- непостоянство угла подъема и сил зажима Q. Криволинейные эксцентрики, рабочий профиль которых выполняется по эвольвенте или спирали Архимеда, имеют постоянный угол подъема , а, следовательно, обеспечивают постоянство силы Q при зажиме любой точки профиля.

Клиновой механизм применяют как промежуточное звено в сложных зажимных системах. Он прост в изготовлении, легко размещается в приспособлении, позволяет увеличивать и изменять направление передаваемой силы. При определенных углах клиновой механизм обладает свойствами самоторможения. Для односкосного клина (рис. 26, а) при передаче сил под прямым углом может быть принята следующая зависимость (при 1=2=3=, где 1...3 -- углы трения):

P=Qtg(±2),

где Р -- осевая сила;

Q -- сила зажима.

Самоторможение будет иметь место при <1+2.

Для двухскосного клина (рис. 26, б) при передаче сил под углом >90° зависимость между Р и Q при постоянном угле трения (1=2=3=) выражается следующей формулой

Р = Q sin ( + 2/cos (90+-+2).

Рычажные зажимы применяют в сочетании с другими элементарными зажимами, образуя более сложные зажимные системы. С помощью рычага можно изменять величину и направление передаваемой силы, а также осуществлять одновременное и равномерное закрепление заготовки в двух местах.

Рис. 26 - Схемы односкосного клина (а) и двухскосного клина (б)

На рис. 27 приведены схемы действия сил в одноплечих и двуплечих прямых и изогнутых зажимах. Уравнения равновесия для этих рычажных механизмов имеют следующий вид:

для одноплечего зажима (рис. 27, а)

,

для прямого двуплечего зажима (рис. 27, б)

,

для двуплечего изогнутого зажима (для l1<l2, рис. 27, в)

,

где -- угол трения;

f -- коэффициент трения.

Рис. 27 - Схемы действия сил в одноплечих и двуплечих прямых и изогнутых зажимах

В качестве установочных элементов для наружных или внутренних поверхностей тел вращения применяют центрирующие зажимные элементы: цанги, разжимные оправки, зажимные втулки с гидропластом, а также мембранные патроны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Цанги представляют собой разрезные пружинящие гильзы, конструктивные разновидности которых показаны на рис. 28 (а -- с натяжной трубкой; б -- с распорной трубкой; в -- вертикального типа). Их выполняют из высокоуглеродистых сталей, например У10А, и термически обрабатывают до твердости HRC 58...62 в зажимной и до твердости HRC 40...44 в хвостовой частях. Угол конуса цанги =30. . .40°. При меньших углах возможно заклинивание цанги. Угол конуса сжимающей втулки делают на 1° меньше или больше угла конуса цанги. Цанги обеспечивают эксцентричность установки (биение) не более 0,02...0,05 мм. Базовую поверхность заготовки следует обрабатывать по 9...7-му квалитетам точности.

Разжимные оправки различных конструкций (включая конструкции с применением гидропласта) относятся к установочно-зажимным приспособлениям (см. гл. 4.1).

Мембранные патроны используют для точного центрирования заготовок по наружной или внутренней цилиндрической поверхности. Патрон (рис. 29) состоит из круглой, привертываемой к планшайбе станка мембраны 1 в форме пластины с симметрично расположенными выступами-кулачками 2, количество которых выбирают в пределах 6...12. Внутри шпинделя проходит шток 4 пневмоцилиндра. При включении пневматики мембрана прогибается, раздвигая кулачки. При отходе штока назад мембрана, стремясь вернуться в исходное положение, сжимает своими кулачками заготовку 3.

Рис. 29 - Схема мембранного патрона

Реечно-рычажный зажим (рис. 30) состоит из рейки 3, зубчатого колеса 5, сидящего на валу 4, и рычага рукоятки 6. Вращая рукоятку против часовой стрелки, опускают рейку и прихватом 2 закрепляют обрабатываемую заготовку 1.

Зажимная сила Q зависит от значения силы Р, приложенной к рукоятке. Устройство снабжается замком, который, заклинивая систему, предупреждает обратный поворот колеса.

Наиболее распространены следующие виды замков.



Рис. 30 - Реечно-рычажный зажим

Роликовый замок (рис. 31, а) состоит из поводкового кольца 3 с вырезом для ролика 1, соприкасающегося со срезанной плоскостью валика 2 зубчатого колеса. Поводковое кольцо 3 скреплено с рукояткой зажимного устройства. Вращая рукоятку по стрелке, передают вращение на вал зубчатого колеса через ролик 1. Ролик заклинивается между поверхностью расточки корпуса 4 и срезанной плоскостью валика 2 и препятствует обратному вращению.

Рис. 31 - Схемы различных конструкций замков

Роликовый замок с прямой передачей момента от поводка на валик показан на рис. 31, б. Вращение от рукоятки через поводок передается непосредственно на вал 6 колеса. Ролик 3 через штифт 4 поджат слабой пружиной 5. Так как зазоры в местах касания ролика с кольцом 1 и валом 6 при этом выбирают, система мгновенно заклинивается при снятии силы с рукоятки 2. Поворотом рукоятки в обратную сторону ролик расклинивается и вращает вал по часовой стрелке.

Конический замок (рис. 31, в) имеет коническую втулку 1 и вал 2 с конусом 3 и рукояткой 4. Спиральные зубья на средней шейке вала находятся в зацеплении с рейкой 5. Последняя связана с исполнительным зажимающим механизмом. При угле наклона зубьев 45° осевая сила на валу 2 равна (без учета трения) зажимной силе.

Эксцентриковый замок (рис. 31, г) состоит из вала 2 колеса, на котором заклинен эксцентрик 3. Вал приводится во вращение кольцом 1, скрепленным с рукояткой замка; кольцо вращается в расточке корпуса 4, ось которой смещена от оси вала на расстояние е. При обратном вращении рукоятки передача на вал происходит через штифт 5. В процессе закрепления кольцо 1 заклинивается между эксцентриком и корпусом.

Комбинированные зажимные устройства представляют собой сочетание элементарных зажимов различного типа. Их применяют для увеличения зажимной силы и уменьшения габаритов приспособления, а также для создания наибольших удобств управления. Комбинированные зажимные устройства могут также обеспечивать одновременное крепление заготовки в нескольких местах. Виды комбинированных зажимов приведены на рис. 32.

Сочетание изогнутого рычага и винта (рис. 32, а) позволяет одновременно закреплять заготовку в двух местах, равномерно повышая зажимные силы до заданного значения. Обычный поворотный прихват (рис. 32, б) представляет собой сочетание рычажного и винтового зажимов. Ось качания рычага 2 совмещена с центром сферической поверхности шайбы 1, которая разгружает шпильку 3 от изгибающих усилий. Показанный на рис. 32, в прихват с эксцентриком является примером быстродействующего комбинированного зажима. При определенном соотношении плеч рычага можно увеличить зажимную силу или ход зажимающего конца рычага.

Рис. 32 - Виды комбинированных зажимов

На рис. 32, г показано устройство для закрепления в призме цилиндрической заготовки посредством накидного рычага, а на рис. 32, д -- схема быстродействующего комбинированного зажима (рычаг и эксцентрик), обеспечивающего боковое и вертикальное прижатие заготовки к опорам приспособления, так как сила зажима приложена под углом. Аналогичное условие обеспечивается устройством, изображенным на рис. 32, е.

Шарнирно-рычажные зажимы (рис. 32, ж, з, и) являются примерами быстродействующих зажимных устройств, приводимых в действие поворотом рукоятки. Для предотвращения самооткрепления рукоятку переводят через мертвое положение до упора 2. Сила зажима зависит от деформации системы и ее жесткости. Желаемую деформацию системы устанавливают регулировкой нажимного винта 1. Однако наличие допуска на размер Н (рис. 32, ж) не обеспечивает постоянства зажимной силы для всех заготовок данной партии.

Комбинированные зажимные устройства приводятся в действие вручную или от силовых узлов.

Зажимные механизмы для многоместных приспособлений должны обеспечивать одинаковую силу зажима на всех позициях. Простейшим многоместным приспособлением является оправка, на которую устанавливают пакет заготовок (кольца, диски), закрепляемых по торцевым плоскостям одной гайкой (последовательная схема передачи зажимной силы). На рис. 33, а показан пример зажимного устройства, работающего по принципу параллельного распределения зажимной силы.

Если нужно обеспечить концентричность базовой и обрабатываемой поверхностей и предотвратить деформирование обрабатываемой заготовки, применяют упругие зажимные устройства, где зажимное усилие посредством заполнителя или другого промежуточного тела равномерно передается на зажимный элемент приспособления (в пределах упругих деформаций).

Рис. 33 - Зажимные механизмы для многоместных приспособлений

В качестве промежуточного тела применяют обычные пружины, резину или гидропласт. Зажимное устройство параллельного действия с использованием гидропласта показано на рис. 33, б. На рис. 33, в приведено устройство смешанного (параллельно-последовательного) действия.

На станках непрерывного действия (барабанно-фрезерные, специальные многошпиндельные сверлильные) заготовки устанавливают и снимают, не прерывая движения подачи. Если вспомогательное время перекрывается машинным, то для закрепления заготовок можно применять зажимные устройства различных типов.

В целях механизации производственных процессов целесообразно использовать зажимные устройства автоматизированного типа (непрерывного действия), приводимые в действие механизмом подачи станка. На рис. 34, а приведена схема устройства с гибким замкнутым элементом 1 (трос, цепь) для закрепления цилиндрических заготовок 2 на барабанно-фрезерном станке при обработке торцевых поверхностей, а на рис. 34, б -- схема устройства для закрепления заготовок поршней на многошпиндельном горизонтально-сверлильном станке. В обоих устройствах операторы только устанавливают и снимают заготовку, а закрепление заготовки происходит автоматически.

Рис. 34 - Зажимные устройства автоматизированного типа

Эффективным зажимным устройством для удержания заготовок из тонколистового материала при их чистовой обработке или отделке является вакуумный прижим. Сила зажима определяется по формуле

Q=Ap,

где A -- активная площадь полости устройства, ограниченной уплотнением;

p=10⁵ Па -- разность атмосферного давления и давления в полости устройства, из которого удаляется воздух.

Электромагнитные зажимные устройства применяют для закрепления обрабатываемых заготовок из стали и чугуна с плоской базовой поверхностью. Зажимные устройства обычно выполняют в виде плит и патронов, при конструировании которых в качестве исходных данных принимают размеры и конфигурацию обрабатываемой заготовки в плане, ее толщину, материал и необходимую удерживающую силу. Удерживающая сила электромагнитного устройства в значительной степени зависит от толщины обрабатываемой детали; при малых толщинах не весь магнитный поток проходит через поперечное сечение детали, и часть линий магнитного потока рассеивается в окружающее пространство. Детали, обрабатываемые на электромагнитных плитах или патронах, приобретают остаточные магнитные свойства -- их размагничивают, пропуская их через соленоид, питаемый переменным током.

В магнитных зажимных устройствах основными элементами являются постоянные магниты, изолированные один от другого немагнитными прокладками и скрепленные в общий блок, а заготовка представляет собой якорь, через который замыкается магнитный силовой поток. Для открепления готовой детали блок сдвигают с помощью эксцентрикового или кривошипного механизма, при этом магнитный силовой поток замыкается на корпус устройства, минуя деталь.

4.3 Направляющие элементы приспособлений

При выполнении некоторых операций механической обработки (сверление, растачивание) жесткость режущего инструмента и технологической системы в целом оказывается недостаточной. Для устранения отжима инструмента используют направляющие элементы. Они должны быть точными, износоустойчивыми и при большой производственной программе -- сменными. Такими элементами приспособлений являются кондукторные втулки для сверлильных и расточных приспособлений.

Конструкция и размеры кондукторных втулок для сверления стандартизованы. Втулки бывают постоянные (рис. 35, а) и сменные (рис. 35, б). Постоянные втулки применяют в мелкосерийном производстве при обработке отверстия одним инструментом. Сменные втулки используют в массовом и крупносерийном производстве. Быстросменные втулки с замком (рис. 35, б) употребляют при обработке отверстия несколькими последовательно сменяемыми инструментами. Сменные и быстросменные втулки вставляют в постоянные втулки, запрессовываемые в корпус приспособления.

Рис. 35 - Схемы кондукторных втулок

При диаметре отверстия до 25 мм втулки изготовляют из стали марки У10А, закаливают до твердости HRC 60...65, при диаметре отверстия свыше 25 мм -- из стали 20 (20Х) с цементацией и закалкой до той же твердости. Ориентировочный срок службы кондукторных втулок 10...15 тыс. сверлений.

Если инструменты направляются во втулке не рабочей частью, а цилиндрическими центрирующими участками, отверстие втулки выполняют с допусками по системе отверстия. Для определения предельных размеров отверстия допуски на диаметр инструмента принимают по соответствующим ГОСТам. Эксцентриситет наружной поверхности втулки по отношению к отверстию не должен превышать 0,005 мм. Между нижним торцом втулки и поверхностью заготовки оставляют зазор от ^l/з d до d, а при сверлении глубоких отверстий в стали--до 1,5d (здесь d-- диаметр обрабатываемого отверстия). Посадочные поверхности втулок обрабатывают шлифованием (Rа=1>25...0,32 мкм). Поверхность отверстия для прохода инструмента отделывают (Rа=0,32...0,08 мкм) для повышения срока службы втулки. Примеры специальных втулок приведены на рис. 36. На рис. 36, а показана втулка для сверления отверстий на наклонных поверхностях; удлиненную быстросменную втулку (рис. 36, б) применяют, если обрабатывают отверстие в углублении заготовки; при малом расстоянии между осями отверстий используют срезанные втулки (рис. 36, в) или одну блочную (рис. 36, г).

Рис. 36 - Примеры специальных втулок

Для направления борштанг (расточных оправок) применяют неподвижные и вращающиеся втулки. На рис. 37, а приведена конструкция вращающейся втулки, поверхность скольжения которой защищена от стружки. На рис. 37, б показана втулка, вмонтированная на подшипниках качения. В обеих конструкциях на внутренних поверхностях прорезан паз для шпонки борштанги; этим обеспечивается принудительное вращение втулок. Для облегчения попадания шпонки в паз втулки последнюю часто выполняют со скошенными кромками или плавающей. На внутренней поверхности втулки часто предусматривают пазы для прохода выступающих резцов-бортштанги.

Рис. 37 - Схемы вращающийся (а) и неподвижной (б) втулок

К направляющим элементам приспособлений относятся также копиры, применяемые при обработке фасонных поверхностей сложного профиля. Их задача -- направлять режущий инструмент по обрабатываемой поверхности заготовки для получения заданной траектории их движения.

4.4 Делительные и поворотные элементы приспособлений

Делительные и поворотные устройства в многопозиционных приспособлениях служат для изменения положения обрабатываемой заготовки относительно рабочего инструмента.

Делительное устройство состоит из диска, закрепляемого на поворотной части приспособления, и фиксатора. Конструкции фиксаторов показаны на рис. 38. Шариковый фиксатор (рис. 38, а) наиболее прост, но не обеспечивает высокой точности угла поворота и не воспринимает момента от силы резания. Поворотную часть устанавливают в заданное положение вручную до щелчка при западании шарика в гнездо. Фиксатор с вытяжным цилиндрическим пальцем (рис. 38, б) может воспринимать момент, но он не обеспечивает деления с высокой точностью из-за зазоров в подвижных соединениях. Несколько большую точность дает фиксатор с конической заточкой вытяжного пальца (рис. 38, в).

Рис. 38 - Конструкции фиксаторов

Для устранения радиального зазора вводят гидропластовую втулку Г (рис. 38, г), применяют также клиновые фиксаторы и фиксаторы с прорезью (рис. 38, д). Управляют фиксатором с помощью вытяжной кнопки, рукоятки, закрепленной на реечном колесе, или педального устройства.

В делительном приспособлении для фрезерного станка (рис. 39) фиксатор 4 сблокирован с поворачивающей собачкой 2. При возвратно-поступательном движении стола они приводятся в действие от неподвижного упора 3. Упор 1 предупреждает, поворот делительного диска 5 в обратную сторону.



Рис. 39 - Схема делительного приспособления для фрезерного станка

Для уменьшения вращательного момента в приспособлениях горизонтального типа центр тяжести поворотной системы (включая заготовку) должен лежать на оси вращения. Этого достигают соответствующей компоновкой приспособления и установкой корректирующих противовесов. В приспособлениях с вертикальной осью вес тяжелой поворотной системы воспринимает упорный подшипник качения.

На рис. 40 показана конструкция стола, верхняя часть которого поворачивается на требуемый угол при подъеме на упорном шарикоподшипнике. Подъем осуществляют различными механическими устройствами или (как показано на рисунке) пневмоцилиндром. При опускании стол «садится» на торцевую плоскость основания и плотно к нему прижимается. Применяя упорные шарикоподшипники, можно в несколько раз уменьшить момент трения при вращении поворотной части приспособления.



Рис. 40 - Конструкция стола

На рис. 41 показано механическое прижимное устройство стола, сблокированное с фиксатором. Вращением рукоятки 4 по часовой стрелке вводят реечный фиксатор 5, одновременно сжимая разрезное коническое кольцо 1, и поворотная часть 2 стола притягивается к основанию 3. При обратном вращении рукоятки фиксатор выводится из гнезда, затяжка кольца ослабляется и стол можно повернуть.

Рис. 41 - Механическое прижимное устройство стола

4.5 Корпуса приспособлений

Корпус является базовой деталью приспособления; в нем монтируют зажимные устройства, установочные и направляющие элементы, а также вспомогательные детали и механизмы. Корпус воспринимает силы, возникающие при обработке, а также зажимные силы. Корпус приспособления должен иметь минимальную массу, быть жестким и прочным. Конструкция его должна быть удобна для быстрой установки и съема заготовок, для очистки от стружки и отвода охлаждающей жидкости. Корпус должен быть простым и дешевым в изготовлении и обеспечивать соблюдение требований техники безопасности.

Корпуса передвижных и кантуемых приспособлений выполняют с отлитыми или вставными ножами, ограничивающими поверхность контакта со столом станка. Размеры и конфигурация ножек в плаке должны обеспечивать при любом положении корпуса перекрытие Т-образных пазов стола. Для лучшего отвода охлаждающей жидкости и удаления стружки в корпусах предусматривают наклонные поверхности и избегают углублений в труднодоступных местах. Угол наклона этих поверхностей для чугунной стружки =30...35°; для стальной стружки с маслом =25...50°; для алюминиевой =40...45°.

Корпус крепят на станке обычно болтами, которые заводят в Т-образные пазы стола. В серийном производстве, где на одном станке периодически выполняют различные операции, затраты времени на крепление корпуса к станку должны быть минимальны. Для этого на корпусе изготовляют либо полки для крепления его прихватами, либо литые ушки для крепежных болтов.

Быстрая и точная установка приспособления на столе станка без выверки обеспечивается обычно направляющими шпонками, вводимыми в Т-образный паз стола. Шпонки выполняют в виде коротких сухарей, привернутых к нижней плоскости корпуса, для того чтобы уменьшить перекосы приспособления из-за зазоров в шпоночных соединениях, расстояние между шпонками следует выбирать, возможно, большим. На рис. 42 показаны примеры центрирования и крепления корпусов приспособлении на шпинделях станков токарной группы: а -- цилиндрического; б -- конического; в -- токарного.

Рис. 42 - Примеры центрирования и крепления корпусов приспособлении на шпинделях станков токарной группы: а -- цилиндрического; б -- конического; в -- токарного

Корпуса тяжелых приспособлений для удобства захвата при установке и снятии со станка снабжают рым-болтами.

Простейшие корпуса приспособлений представляют собой прямоугольную плиту. Корпус может иметь форму планшайбы, угольника, тавра, корыта и т. д. В приспособлениях для сверления заготовок с нескольких сторон корпуса имеют коробчатую форму. Корпуса изготовляют из серого чугуна СЧ12-28, стали СтЗ, в некоторых случаях (например, в поворотных приспособлениях) используют алюминиевые сплавы.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Корпуса приспособлений изготовляют литьем, сваркой, ковкой, а также сборкой из отдельных элементов на винтах или с натягом. Литье применяют в основном для корпусов сложной конфигурации. С помощью сварки также можно получать корпуса сложных конфигураций, при этом сокращаются сроки и снижается себестоимость их изготовления. Применяя усилительные ребра, уголки и косынки, можно получать жесткие сварные корпуса. Стоимость сварных корпусов в отдельных случаях может быть снижена вдвое по сравнению с литыми, а масса уменьшена на 40%. На рис. 43 показаны примеры литого (а), сварного (б), сборного (в) и кованого (г) корпусов одной конструкции. Конфигурация сварного корпуса мало отличается от литого, конфигурации сборного, а также кованого корпусов наиболее просты.

4.6 Механизированные приводы приспособлений

4.6.1 Назначение механизированного привода

Наибольшую часть вспомогательного времени обычно затрачивают на установку, зажим заготовки и раскрепление обработанной детали, поэтому наряду с сокращением машинного времени большое значение имеет сокращение вспомогательного времени. Вспомогательное время можно сократить, применяя механизированные приводы, которые подразделяют на механические, пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, электромеханические и электромагнитные.

Область применения механических приводов с ручным управлением ограничена небольшими достижимыми зажимными силами. Использование их в многоместных приспособлениях связано с созданием сложных и громоздких конструкций, требующих больших затрат времени на зажим и освобождение обработанных заготовок.

Наибольшее распространение на заводах машиностроения получили приспособления с пневматическим и гидравлическим приводами, которые посредством механических передач обеспечивают при постоянной силе надежный зажим заготовки.

4.6.2 Пневматические приводы

Принцип работы пневматического привода заключается в том, что сжатый воздух из заводской магистрали подается в рабочую полость пневмоцилиндра, давит на поршень и заставляет его совершать поступательное движение, необходимое для зажима заготовки. При возвращении поршня в исходное положение деталь освобождается из приспособления. Пневматические цилиндры бывают двустороннего и одностороннего действия: в первом случае поршень со штоком, воздействующим на зажимной элемент, возвращается в исходное положение сжатым воздухом, а во втором -- пружиной.

На рис. 44, а показана принципиальная схема пневматического привода двустороннего действия. Привод состоит из цилиндра 1, поршня 2, штока 3, переключающего распределительного крана 4 и воздуховода 5. В состав привода входит также аппаратура соединения распределительного крана с магистралью, предназначенная для регулирования и контроля давления в сети и для очистки сжатого воздуха от механических частиц и влаги. Эта аппаратура состоит из редукционного клапана с манометром, вентиля, фильтра, масленки для смазки манжет и сальников и воздуховода. Распределительный кран 4 является золотниковым устройством, состоящим из корпуса и золотника. Отверстия крана расположены так, что в крайних положениях золотника одна из полостей цилиндра соединяется с воздухопроводом, а противоположная -- с выходом в атмосферу.

У цилиндра одностороннего действия (рис. 44, б) одно отверстие в распределительном кране заглушается, а в нерабочей полости пневматического цилиндра имеется отверстие для выпуска излишка воздуха. В этом случае поршень возвращается в исходное положение пружиной 6.

Рис. 44 - принципиальные схемы пневматического привода двустороннего (а) и одностороннего (б) действия

Передаваемую штоком силу F без учета потерь на трение рассчитывают по следующим формулам:

для пневматических цилиндров двустороннего действия F=p.

F=p[DІ/4] -- для полости цилиндра без штока;

F=p[(DІ-dІ)/4]--для полости цилиндра со штоком;

F=[p(DІ/4)-q]--для полости цилиндра без штока;

F=[p|(D²-d²)/4+q]--для полости цилиндра со штоком.

Здесь р--удельное давление воздуха; D--диаметр поршня; d-- диаметр штока; q -- сила сопротивления пружины. Обычно сжатый воздух подается под давлением 0,5...0,6 МПа (более низкое давление вызывает необходимость применения цилиндров большого диаметра), однако при расчете следует учитывать одновременность работы ряда потребителей воздуха, а также потери в воздухопроводе (сети), поэтому расчетное давление следует принимать 0.4 МПа.

Расход воздуха при использовании цилиндров одностороннего действия меньше, чем в цилиндрах двустороннего действия. Применение цилиндров одностороннего действия ограничено длиной хода поршня, скоростью его обратного движения и уменьшением силы, передаваемой штоком, на значение, необходимое для сжатия возвратной пружины.

Внутренний диаметр пневмоцилиндров может составлять 50, 75, 100, 150, 200, 250 и 300 мм; цилиндры диаметром меньше 50 мм используют в редких случаях, например для выталкивания обработанных деталей из приспособления, поджима заготовок к установочной поверхности и т. п. Увеличение диаметра пневматических цилиндров свыше 300 мм приводит к усложнению конструкции привода и увеличению его габаритов, поэтому в случаях, когда требуется большая сила зажима, целесообразно применять пневмогидравлические приводы.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Пневматические цилиндры могут быть стационарными, вращающимися, качающимися и плавающими. Имеются также специальные конструкции цилиндров. Обычно цилиндры изготовляют как самостоятельные узлы, но иногда пневматический цилиндр выполняют в корпусе приспособления (встроенный цилиндр).

Каждый пневматический цилиндр состоит из корпуса, поршня и штока. В корпусе цилиндра устанавливают втулку, а с торцов цилиндра -- одну или две крышки, которые центрируют буртиками по внутреннему диаметру втулки. Чтобы предотвратить просачивание воздуха, поршень и крышки снабжают уплотнениями.

Крышки с втулкой и корпусом могут быть соединены шпильками или болтами, пропущенными снаружи корпуса. При изготовлении корпуса цилиндра совместно с передней крышкой заднюю крышку привертывают винтами. Втулку и крышки изготовляют из чугуна, стали и алюминия. В крышках делают выточки глубиной 3 мм и диаметром 10 мм для предварительного накопления сжатого воздуха при ходе поршня до упора задней или передней крышки. Пневматические приводы применяют обычно с односторонним штоком, т. е. со штоком, проходящим через одну из крышек цилиндра.

Движение штока в пневматической камере происходит в результате деформации диафрагмы. Диафрагменная пневматическая камера (рис. 45) представляет собой корпус, выполненный из двух литых или штампованных чашек, между которыми установлена резиновая тарельчатая, а иногда плоская диафрагма. Шайба 4, установленная на штока 6, прижимается пружинами 2 и 3 к резиновой диафрагме 5. При впуске сжатого воздуха в корпус камеры диафрагма деформируется и, воздействуя на шайбу, передает давление штоку 6. Камера имеет только одно впускное отверстие для воздуха, который поступает по воздуховоду 1 через распределительный кран 7. При переключении распределительного крана 7 воздух из камеры выходит в атмосферу, пружины 2 и 3 возвращают шайбy со штоком, а значит, и диафрагму в исходное положение.

Тарельчатую диафрагму (рис. 46) изготовляют из четырехслойной прорезиненной ткани. Основные размеры диафрагм, выпускаемых промышленностью, приведены в табл. 1. Плоские диафрагмы применяют только при небольшом ходе штока. Диаметр шайбы камеры принимают равным 0.8D, дальнейшее увеличение диаметра шайбы влечет уменьшение хода штока.

Пневматические камеры имеют ход штока 30...35 мм. При таком ходе штока пневматические камеры в зависимости от размера, без применения дополнительных механизмов развивают следующие значения силы зажима:

диаметр Di, мм .......... 174 200 228,

сила F, кН .......... 2,5...3 3...4,5 6...6,5

Таблица 1 - Основные размеры резиновых диафрагм тарельчатой формы, мм

D1	D	s	Е	D2	d3	Количество отверстий
374	129	6	27	154	9	12
200	141	6	27	173	9	36
228	178	6	27	204	9	18

Рис. 46 - Схема тарельчатой диафрагмы

Пневматические камеры бывают стационарные и вращающиеся. Применение вращающихся камер уменьшает не только массу привода и консольную нагрузку на шпиндель, но и расход сжатого воздуха. На рис. 47 показан общий вид вращающегося патрона с диафрагменной камерой. К камере 2 присоединяют распределительную муфту 1, а в донышке камеры просверливают отверстие для поступления воздуха из муфты, при этом отверстие в штуцере 9 заглушают. Камеру 2 крепят к планшайбе 3, связанной ползунком 8 с тягой 7. На задний конец шпинделя станка посажена планшайба 6, которая посредством промежуточной планки 5 связана со штоком 4 пневматической камеры.

При впуске воздуха в камеру заготовка зажимается в результате воздействия сжатого воздуха на заднюю стенку пневматической камеры, которая, перемещаясь назад, увлекает за собой тягу 7. При необходимости преобразования тянущей силы в толкающую применяют пневматическую камеру, жестко соединенную с задней планшайбой станка. Шток камеры непосредственно соединен с тягой.

Рис. 47 - Общий вид вращающегося патрона с диафрагменной камерой

Чтобы увеличить силу зажима, применяют комбинированные диафрагменные пневматические камеры. В этом случае устанавливают несколько камер, как показано на рис. 48. В трехсекционную вращающуюся пневматическую диафрагменную камеру входят три сваренные между собой штампованные камеры, состоящие из крышки 4, камеры 5, резиновой диафрагмы 1 с шайбой 2, уплотнения 7 и втулки 6, сидящей на валу 9. Кроме того, передняя камера сварена с диском 10, которым камера центрируется и крепится к планшайбе 8. На задний конец вала 9 надета распределительная муфта 3. Для зажима детали сжатый воздух поступает через канал А и отверстия В в правые части камер. Увеличение зажимной силы происходит благодаря большой общей площади диафрагм. В целях экономии сжатого воздуха для отжима детали достаточно впустить его не во все три камеры, а лишь в крайнюю левую камеру через отверстие Б.



Рис. 48 - Комбинированные диафрагменные пневматические камеры

При малых размерах пневматических цилиндров и камер и при необходимости получения больших сил зажима заготовок в пневматических приспособлениях используют механизмы усилители. В практике применяют рычажно-шарнирные, клиновые, эксцентриковые и винтовые усилители. Наиболее распространены рычажно-шарнирные усилители, схемы которых могут быть самыми различными в зависимости от условий их применения.

4.6.3 Пневмогидравлические и гидравлические приводы

При механизации и автоматизации производственных процессов в ряде случаев применяют большие зажимные усилия. Этим требованиям наиболее отвечают гидравлические приводы, так как они могут развивать давление до 8 МПа; их рабочая среда (масло) практически несжимаема, поэтому такие приводы могут применяться не только для управления силовыми механизмами, но и для точных перемещений рабочих органов станка и подвижных частей приспособлении. Масляная среда в системе обеспечивает надлежащую смазку силовых узлов и аппаратуры, а также исключает неполадки, возникающие в пневматических системах в результате конденсации водяных паров (ржавчина и засорение). Кроме того, конструктивное исполнение гидравлических приводов при высоком давлении в системе позволяет применять рабочие цилиндры небольшого диаметра (20...50 мм), что обеспечивает их компактность по сравнению с пневматическими приводами.

Пневмогидравлические приводы состоят из преобразователя, повышающего давление, аппаратуры и рабочих гидроцилиндров, зажимающих обрабатываемую заготовку. Принципиальная схема такого привода показана на рис. 49. Привод представляет собой камеру, заполненную маслом. Шток 2 пневматического цилиндра, являющийся плунжером гидравлической системы, входит в камеру и вытесняет масло, давление которого передается рабочему плунжеру 1 привода, действующему на зажимное устройство.

Рис. 49 - Принципиальная схема пневмогидравлического привода

Пневмогидравлические преобразователи давления работают от сети сжатого воздуха и по принципу работы подразделяются на преобразователи прямого и последовательного действия. Преобразователь прямого действия состоит из блока с пневматическим и гидравлическим цилиндрами, а преобразователь последовательного действия состоит из двух блоков с пневматическим и гидравлическим цилиндрами, причем вначале срабатывает первый блок (низкого давления), обеспечивающий предварительное закрепление обрабатываемой заготовки, а затем второй блок (высокого давления), осуществляющий окончательный зажим заготовки. Применение преобразователей сокращает потребление сжатого воздуха по сравнению с обычными пневматическими приводами на 90...95.

На рис. 50, а показан общий вид пневмогидравлического привода для тисков с преобразователем прямого действия. При нажатии на распределительный кран 1 сжатый воздух поступает в полость цилиндра 2, который жестко связан шпильками 5 с неподвижной губкой 8 тисков. Шток 4 гидроцилиндра давит на торец скользящего нa шпильках 5 станка 3 и перемещает его справа налево. Стакан перемещает гайку 7 с винтом 10, а вместе с ним и подвижную губку 9 тисков. При переключении распределительного крана воздух уходит в атмосферу, а пружина, заключенная в стакан 6, отводит подвижную губку; две другие пружины возвращают в исходное положение поршни. Тиски устанавливают на размер обрабатываемой детали вращением винта 10.

...