Зажимные элементы должны обеспечить надёжный контакт обрабатываемой детали с установочным элементами и препятствовать нарушению его под действием возникающих при обработке усилий, быстрый и равномерный зажим всех деталей и не вызывать деформации и порчи пов-тей закрепляемых деталей.
Зажимные элементы подразделяются:
По конструкции – на винтовые, клиновые, эксцентриковые, рычажные, рычажно-шарнирные (применяются также комбинированные зажимные элементы – винторычажные, эксцентрико-рычажные и т.д).
По степени механизации – на ручные и механизированные с гидравлическим, пневматическим, электрическим или вакуумным приводом.
Зажимные мех-мы могут быть автоматизированными.
Винтовые зажимы используют для непосредственного зажима или зажима через прижимные планки, либо прихваты одной или нескольких деталей. Недостатком их является то, что для закрепления и открепления детали приходится затрачивать много времени.
Эксцентриковые и клиновые зажимы, также как винтовые, позволяют закреплять деталь непосредственно или через прижимные планки и рычаги.
Наибольшее распространение получили круговые эксцентриковые зажимы. Эксцентриковый зажим является частным случаем клинового зажима, причём для обеспечения самоторможения угол клина не должен превышать 6-8 град. Эксцентриковые зажимы изготовляют из высокоуглеродистой или цементуемой стали и термически обрабатывают до твёрдости HRC55-60. Эксцентриковые зажимы относятся к быстродействующим зажимам, т.к. для зажима необход. повернуть эксцентрик на угол 60-120 град.
Рычажно- шарнирные элементы применяются в качестве приводных и усилительных звеньев зажимных механизмов. По конструкции они делятся на однорычажные, двухрычажные (одностороннего и двустороннего действия – самоцентрирующие и многозвенные). Рычажные механизмы не обладают самотормозящими свойствами. Наиболее простым примером рычажно-шарнирных мех-мов является прижимные планки приспособлений, рычаги пневматических патронов и т.д.
Пружинные зажимы применяют для зажима изделий с небольшими усилиями, возникающие при сжатии пружины.
Для создания постоянных и больших зажимных усилий, сокращения времени зажима, осуществления дистанционного управления зажимами применяют пневматические, гидравлические и другие приводы.
Наиболее распространёнными пневматическими приводами явл-ся поршневые пневматические цилиндры и пневматические камеры с упругой диафрагмой, стационарные, вращающиеся и качающиеся.
Пневматические приводы приводятся в действие сжатым воздухом под давлением 4-6 кг/см.² При необходимости применения малогабаритных приводов и создания больших зажимных усилий используют гидравлические приводы, рабочее давление масла в котор. достигает 80 кг/см².
Усилие на штоке пневматического или гидравлического цилиндра равно произведению рабочей площади поршня в квадратных см. на давление воздуха или рабочей жидкости. При этом необходимо учитывать потери на трение между поршнем и стенками цилиндра, между штоком и направляющими втулками и уплотнениями.
Электромагнитные зажимные устройства выполняют в виде плит и планшайб. Они предназначены для закрепления стальных и чугунных заготовок с плоской базовой поверхностью при шлифовании или чистовом точении.
Магнитные зажимные устройства могут быть выполнены в виде призм, служащих для закрепления цилиндрических заготовок. Появились плиты, у которых в качестве постоянных магнитов используют ферриты. Эти плиты отличаются большой удерживающей силой и меньшим расстоянием между полюсами.
Зажимные устройства станков
К атегория:
Металлорежущие станки
Зажимные устройства станков
Процесс питания станков-автоматов заготовками осуществляется при тесном взаимодействии загрузочных устройств и автоматических зажимных приспособлений. Во многих случаях автоматические зажимные устройства являются элементом конструкции станка или его неотъемлемой принадлежностью. Поэтому, несмотря на наличие специальной литературы, посвященной зажимным приспособлениям, представляется необходимым вкратце остановиться на некоторых характерных конструкциях,
Подвижные элементы автоматических зажимных приспособлений получают движение от соответствующих управляемых приводов, в качестве которых могут быть использованы механические управляемые приводы, получающие движение от основного привода рабочего органа или от независимого электродвигателя, кулачковые приводы, гидравлические, пневматические и пневмогидравлические приводы. Отдельные подвижные элементы зажимных приспособлений могут получать движение как от общего, так и от нескольких независимых приводов.
Рассмотрение конструкций специальных приспособлений, которые в основном определяются конфигурацией и размерами конкретной обрабатываемой детали, не входит в задачи настоящей работы, и мы ограничимся ознакомлением с некоторыми зажимными приспособлениями широкого назначения.
Зажимные патроны. Имеется большое число конструкций самоцентрирующих патронов в большинстве случаев с поршневым гидравлическим и пневматическим приводом, которые применяются на токарных, револьверных и шлифовальных станках. Эти патроны, обеспечивая надежный зажим и хорошее центрирование обрабатываемой детали, имеют небольшой расход кулачков, из-за чего при переходе от обработки одной партии деталей к другой патрон необходимо перестраивать и для обеспечения высокой точности центрирования обрабатывать центрирующие поверхности кулачков на месте; при этом закаленные кулачки шлифуются, а сырые - обтачиваются или растачиваются.
Одна из распространенных конструкций зажимного патрона с пневматическим поршневым приводом представлена на рис. 1. Пневматический цилиндр закрепляется с помощью промежуточного фланца на конце шпинделя. Подвод воздуха к пневматическому цилиндру осуществляется через буксу, сидящую на подшипниках качения на хвостовике крышки цилиндра. Поршень цилиндра связан штоком с зажимным механизмом патрона. Пневматический патрон прикрепляется к фланцу, установленному на переднем конце шпинделя. Головка, закрепленная на конце штока, имеет наклонные пазы, в которые входят Г-образные выступы кулачков. При перемещении головки вместе со штоком вперед кулачки сближаются, при движении назад - расходятся.
На основных кулачках, имеющих Т-образные пазы, закрепляются накладные кулачки, которые устанавливаются в соответствии с диаметром зажимаемой поверхности обрабатываемой детали.
Благодаря небольшому числу промежуточных звеньев, передающих движение кулачкам, и значительным размерам трущихся поверхностей патроны описанной конструкции обладают сравнительно высокой жесткостью и долговечностью.
Рис. 1. Пневматическии зажимный патрон.
В ряде конструкций пневматических патронов используются рычажные передачи. Такие патроны обладают меньшей жесткостью и вследствие наличия ряда шарнирных соединений изнашиваются быстрее.
Вместо пневматического цилиндра может быть использован пневмо-мембранный привод или гидравлический цилиндр. Вращающиеся вместе со шпинделем цилиндры, особенно при высоком числе оборотов шпинделя, требуют тщательной балансировки, что является недостатком данного варианта конструкции.
Поршневой привод может быть установлен неподвижно соосно со шпинделем, а шток цилиндра связан с зажимным штоком муфтой, обеспечивающей свободное вращение зажимного штока вместе со шпинделем. Шток неподвижного цилиндра может быть связан с зажимным штоком также системой промежуточных механических передач. Такие схемы применимы при наличии самотормозящихся механизмов в приводе зажимного приспособления, так как в ином случае шпиндельные подшипники будут нагружаться значительными осевыми усилиями.
Наряду с самоцентрирующими патронами применяются также двух-кулачковые патроны со специальными кулачками, получающими движение от указанных выше приводов, и специальные патроны.
Подобные же приводы используются при закреплении деталей на различных разжимных оправках.
Цанговые зажимные устройства. Цанговые зажимные устройства являются элементом конструкции револьверных станков и токарных автоматов, предназначенных для изготовления деталей из прутка. Вместе с тем они находят широкое применение и в специальных зажимных приспособлениях.
Рис. 2. Цанговые зажимные устройства.
В практике встречаются цанговые зажимные устройства трех типов.
Цанга, имеющая несколько продольных надрезов, центрируется задним цилиндрическим хвостом в отверстии шпинделя, а передним коническим - в отверстии колпака. При зажиме труба перемещает цангу вперед и ее передняя коническая часть входит в коническое отверстие колпака шпинделя. При этом цанга сжимается и зажимает пруток или обрабатываемую деталь. Зажимное устройство данного типа имеет ряд существенных недостатков.
Точность центрирования обрабатываемой детали в значительной мере определяется соосностью конической поверхности колпака и оси вращения шпинделя. Для этого необходимо достигнуть соосности конического отверстия колпака и его цилиндрической центрирующей поверхности, соосности центрирующего буртика и оси вращения шпинделя и минимального зазора между центрирующими поверхностями колпака и шпинделя.
Так как выполнение указанных условий представляет значительные трудности, то цанговые устройства данного типа не обеспечивают хорошего центрирования.
Кроме того, в процессе зажима цанга, перемещаясь вперед, захватывает пруток, который перемещается при этом вместе с цангой, что может
привести к изменению размеров обрабатываемых деталей по длине и к появлению больших давлений на упор. В практике имеют место случаи, когда вращающийся пруток, прижатый с большой силой к упору, приваривается к последнему.
Достоинством данной конструкции является возможность использования шпинделя малого диаметра. Однако, поскольку диаметр шпинделя в значительной мере определяется другими соображениями и в первую очередь его жесткостью, то данное обстоятельство в большинстве случаев не имеет существенного значения.
Вследствие указанных недостатков данный вариант цангового зажимного устройства находит ограниченное применение.
Цанга имеет обратный конус, и при зажиме материала труба втягивает цангу в шпиндель. Данная конструкция обеспечивает хорошее центрирование, так как центрирующий конус расположен непосредственно в шпинделе. Недостатком конструкции является перемещение материала вместе с цангой в процессе зажима, что приводит к изменению размеров обрабатываемой детали, однако не вызывает никаких осевых нагрузок на упор. Некоторым недостатком является также слабость сечения в месте резьбового соединения. Диаметр шпинделя увеличивается незначительно по сравнению с предыдущим вариантом.
Вследствие отмеченных достоинств и простоты конструкции данный вариант находит широкое применение на револьверных станках и многошпиндельных токарных автоматах, шпиндели которых должны иметь минимальный диаметр.
Вариант, показанный на рис. 2, в, отличается от предыдущего тем, что в процессе зажима цанга, упирающаяся передней торцовой поверхностью в колпак, остается неподвижной, а под действием трубы перемещается гильза. Коническая поверхность гильзы надвигается на наружную коническую поверхность цанги, и последняя сжимается. Поскольку цанга в процессе зажима остается неподвижной, то при данной конструкции не происходит смещения обрабатываемого прутка. Гильза имеет хорошее центрирование в шпинделе, а обеспечение соосности внутренней конической и наружных центрирующих поверхностей гильзы не представляет технологических трудностей, благодаря чему данная конструкция обеспечивает достаточно хорошее центрирование обрабатываемого прутка.
При освобождении цанги труба отводится влево и гильза перемещается под действием пружины.
Для того чтобы силы трения, возникающие в процессе зажима на торцовой поверхности лепестков цанги, не уменьшали бы усилие зажима, торцовой поверхности придается коническая форма с углом, несколько превышающим угол трения.
Данная конструкция сложнее предыдущей и требует увеличения диаметра шпинделя. Однако вследствие отмеченных достоинств она находит широкое применение на одношпиндельных автоматах, где увеличение диаметра шпинделя не имеет существенного значения, и на ряде моделей револьверных станков.
Размеры наиболее распространенных цанг нормируются соответствующим ГОСТ . Цанги больших размеров выполняются со сменными губками, что позволяет уменьшить количество цанг в комплекте и при износе губок заменять их новыми.
Поверхность губок цанг, работающих при больших нагрузках, имеет насечку, что обеспечивает передачу больших усилий зажимаемой детали.
Зажимные цанги изготовляются из сталей У8А, У10А, 65Г, 9ХС. Рабочая часть цанги закаливается до твердости HRC 58-62. Хвостовая
часть подвергается отпуску до твердости HRC 38-40. Для изготовления цанг применяются также цементируемые стали, в частности сталь 12ХНЗА.
Труба, перемещающая зажимную цангу, сама получает движение от одного из перечисленных видов приводов через ту или иную систему промежуточных передач. Некоторые конструкции промежуточных передач для перемещения зажимной трубы представлены на рис. IV. 3.
Зажимная труба получает движение от сухарей, представляющих собой часть втулки с выступом, заходящим в паз шпинделя. Сухари опираются на хвостовые выступы зажимной трубы, которые удерживают их в требуемом положении. Сухари получают движение от рычагов, Г-образные концы которых заходят в торцовую выточку втулки 6, сидящей на шпинделе. При зажиме цанги втулка перемещается влево и, воздействуя внутренней конической поверхностью на концы рычагов, поворачивает их. Поворот происходит относительно точек контакта Г-образных выступов рычагов с выточкой втулки. При этом пятки рычагов нажимают на сухари. На чертеже механизмы показаны в положении, соответствующем окончанию зажима. В этом положении механизм оказывается замкнутым, а втулка разгружена от осевых усилий.
Рис. 3. Механизм перемещения зажимной трубы.
Регулирование усилия зажима осуществляется гайками, с помощью которых перемещается втулка. Чтобы избежать необходимости увеличения диаметра шпинделя, на него посажено резьбовое кольцо, которое упирается в полукольца, заходящие в канавку шпинделя.
В зависимости от диаметра зажимной поверхности, который может колебаться в пределах допуска, зажимная труба будет занимать различное положение в осевом направлении. Отклонения в положении трубы компенсируются деформацией рычагов. В других конструкциях вводятся специальные пружинные компенсаторы.
Данный вариант находит широкое применение на одношпиндельных токарных автоматах. Имеются многочисленные конструктивные модификации, отличающиеся формой рычагов.
В ряде конструкций рычаги заменяются расклинивающими шариками или роликами. На конце зажимной трубы на резьбе сидит фланец. При зажиме цанги фланец вместе с трубой перемещается влево. Фланец получает движение от гильзы, воздействующей через ролик на диск. При перемещении гильзы влево, ее внутренняя коническая поверхность заставляет бочкообразные ролики перемещаться к центру. При этом ролики, двигаясь по конической поверхности шайбы, смещаются влево, перемещая в этом же направлении диск и фланец с зажимной трубой. Все детали смонтированы на втулке, установленной на конце шпинделя. Усилие зажима регулируется навинчиванием фланца на трубу. В требующемся положении фланец застопоривается с помощью фиксатора. Механизм может быть снабжен упругим компенсатором в виде тарельчатых пружин, что позволяет использовать его для зажима прутков с большими допусками на диаметр.
Подвижные гильзы, осуществляющие зажим, получают движение от кулачковых механизмов токарных автоматов или от поршневых приводов. Зажимная труба может быть также непосредственно связана с поршневым приводом.
Приводы зажимных приспособлений многопозиционных станков. Каждое из зажимных приспособлений многопозиционного станка может иметь свой, обычно поршневой привод, либо подвижные элементы зажимного приспособления могут получать движение от привода, установленного в загрузочной позиции. В последнем случае механизмы зажимного приспособления, попадающие в загрузочную позицию, связываются с механизмами привода. По окончании зажима эта связь прекращается.
Последний вариант широко используется на многошпиндельных токарных автоматах. В позиции, в которой происходит подача и зажим прутка, установлен ползун с выступом. При повороте шпиндельного блока выступ входит в кольцевую канавку подвижной гильзы зажимного механизма и в соответствующие моменты перемещает гильзу в осевом направлении.
Подобный принцип может быть в ряде случаев использован для перемещения подвижных элементов зажимных приспособлений, установленных на многопозиционных столах и барабанах. Серьга зажимается между неподвижной и подвижной призмами зажимного приспособления, установленного на многопозиционном столе. Призма получает движение от ползуна с клиновым скосом. При зажиме плунжер, на котором нарезана зубчатая рейка, перемещается вправо. Через зубчатую шестерню движение передается ползуну, который клиновым скосом перемещает призму к призме. При освобождении зажатой детали вправо перемещается плунжер, который шестерней также связан с ползуном.
Плунжеры могут получать движение от поршневых приводов, установленных в загрузочной позиции, или от соответствующих звеньев кулачковых механизмов. Зажим и освобождение детали может производиться также в процессе поворота стола. При зажиме плунжер, снабженный роликом, набегает на неподвижный кулак, установленный между загрузочной и первой рабочей позициями. При освобождении плунжер набегает на кулак, расположенный между последней рабочей и загрузочной позициями. Плунжеры располагаются в разных плоскостях. Для компенсации отклонений в размерах зажимаемой детали вводятся упругие компенсаторы.
Следует заметить, что подобные простые решения недостаточно используются при проектировании зажимных приспособлений для многопозиционных станков при обработке некрупных деталей.
Рис. 4. Зажимное приспособление многопозиционного станка, работающее от привода, установленного в загрузочной позиции.
При наличии индивидуальных поршневых двигателей у каждого из зажимных приспособлений многопозиционного станка к поворотному столу или барабану должен быть подведен сжатый воздух или масло под давлением. Устройство для подвода сжатого воздуха или масла аналогично описанному выше устройству вращающегося цилиндра. Применение подшипников качения в данном случае излишне, так как скорость вращения мала.
Каждое из приспособлений может иметь индивидуальный распределительный кран или золотник, либо для всех зажимных приспособлений может быть использовано общее распределительное устройство.
Рис. 5. Распределительное устройство поршневых приводов зажимных приспособлений многопозиционного стола.
Индивидуальные краны или распределительные устройства переключаются вспомогательными приводами, установленными в загрузочной позиции.
Общее распределительное устройство последовательно подключает поршневые приводы зажимных приспособлений по мере поворота стола или барабана. Примерная конструкция подобного распределительного устройства изображена на рис. 5. Корпус распределительного устройства, установленный соосно с осью вращения стола или барабана, вращается вместе с последними, а золотники вместе с осью остаются неподвижными. Золотник управляет подачей сжатого воздуха в полости, а золотник в полости зажимных цилиндров.
Сжатый воздух поступает по каналу в пространство между золотниками и направляется с помощью последних в соответствующие полости зажимных цилиндров. Отработанный воздух уходит в атмосферу через отверстия.
В полости сжатый воздух попадает через отверстие, дуговую канавку и отверстия. Пока отверстия соответствующих цилиндров совпадают с дуговой канавкой, в полости цилиндров поступает сжатый воздух. Когда при очередном повороте стола отверстие одного из цилиндров совместится с отверстием, полость этого цилиндра окажется связанной с атмосферой через кольцевую канавку, канал, кольцевую канавку и канал.
Полости тех цилиндров, в полости которых поступает сжатый воздух, должны быть связаны с атмосферой. Полости соединяются с атмосферой через каналы, дуговую канавку, каналы, кольцевую канавку и отверстие.
В полость цилиндра, находящегося в загрузочной позиции, должен поступать сжатый воздух, который подается через отверстие и каналы.
Таким образом, при повороте многопозиционного стола происходит автоматическое переключение потоков сжатого воздуха.
Аналогичный принцип используется и для управления потоками масла, подаваемого к зажимным приспособлениям многопозиционных станков.
Следует заметить, что подобные же распределительные устройства применяются и на станках для непрерывной обработки с вращающимися столами или барабанами.
Принципы определения усилий, действующих в зажимных приспособлениях. Зажимные приспособления, как правило, проектируются таким образом, чтобы усилия, возникающие в процессе резания, воспринимались бы неподвижными элементами приспособлений. Если те или иные силы, возникающие в процессе резания, воспринимаются подвижными элементами, то величина этих сил определяется на основе уравнений статики трения.
Методика определения сил, действующих в рычажных механизмах цанговых зажимных устройств, аналогична методике, применяемой при определении усилий включения фрикционных муфт с рычажными механизмами.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ………………….…………………………………… ……..…….....2
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ…………………………... …3ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ……………….…………...6
Зажимные элементы приспособлений……………………………….……. …..61 Назначение зажимных элементов……………………………… ………...6
2 Виды зажимных элементов……………………………………….…..…. .7
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………… ……………………..17
ВВЕДЕНИЕ
Основную группу технологической
оснастки составляют приспособления механосборочного
производства. Приспособлениями в машиностроении называют
вспомогательные устройства к технологическому
оборудованию, используемые при выполнении
операций обработки, сборки и контроля.
Применение приспособлений
позволяет: устранить разметку заготовок
перед обработкой, повысить ее точность, увеличить производительность
труда на операции, снизить себестоимость
продукции, облегчить условия работы и
обеспечить ее безопасность, расширить
технологические возможности оборудования,
организовать многостаночное обслуживание,
применить технически обоснованные нормы
времени, сократить число рабочих, необходимых
для выпуска продукции.
Частая смена объектов
производства, связанная с нарастанием
темпов технологического прогресса
в эпоху научно-технической революции,
требует от технологической науки и практики создания конструкций
и систем приспособлений, методов их расчета,
проектирования и изготовления, обеспечивающих
сокращение сроков подготовки производства.
В серийном производстве необходимо использовать
специализированные быстропереналаживаемые
и обратимые системы приспособлений. В
мелкосерийном и единичном производствах
все более широко применяют систему универсально-сборных
(УСП) приспособлений.
Новые требования, предъявляемые
к приспособлениям, определены расширением
парка станков с ЧПУ, переналадка которых на обработку новой
заготовки сводится к замене программы
(что занимает очень мало времени) и к замене
или переналадке приспособления для базирования
и закрепления заготовки (что также должно
занимать мало времени).
Изучение закономерностей влияния приспособления на точность
и производительность выполняемых операций
позволит проектировать приспособления,
интенсифицирующие производство и повышающие
его точность. Работа по унификации и стандартизации
элементов приспособлений создает основу
для автоматизированного проектирования
приспособлений с использованием электронно-вычислительной
техники и автоматов для графического
изображения. Это ускоряет технологическую
подготовку производства.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ.
ВИДЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
В машиностроении широко
применяется разнообразная технологическая
оснастка, в которую входят приспособления,
вспомогательный, режущий и измерительный
инструмент.
Приспособлениями называются
дополнительные устройства, используемые
для механической обработки, сборки и контроля деталей,
сборочных единиц и изделий. По назначению
приспособления подразделяют на следующие
виды:
1. Станочные приспособления, применяемые
для установки и закрепления на станках
обрабатываемых заготовок. В зависимости
от вида механической обработки эти приспособления,
в свою очередь, делят на приспособления
для сверлильных, фрезерных, расточных,
токарных, шлифовальных станков и др. Станочные
приспособления составляют 80...90% общего
парка технологической оснастки.
Использование приспособлений обеспечивает:
а) повышение производительности
труда благодаря сокращению времени
на установку и закрепление заготовок
при частичном или полном перекрытии
вспомогательного времени машинным
и уменьшении последнего посредством
многоместной обработки, совмещения технологических
переходов и повышения режимов резания;
б) повышение точности
обработки благодаря устранению
выверки при установке и связанных
с ней погрешностей;
в) облегчение условий
труда станочников;
г) расширение технологических возможностей
оборудования;
д) повышение безопасности
работы.
2.Приспособления для установки и закрепления
рабочего инструмента, осуществляющие
связь между инструментом и станком, в
то время как первый вид осуществляет
связь заготовки со станком. С помощью
приспособлений первого и второго видов
выполняют наладку технологической системы.
3. Сборочные приспособления для соединения
сопрягаемых деталей в сборочные единицы
и изделия. Их применяют для крепления
базовых деталей или сборочных единиц
собираемого изделия, обеспечения правильной
установки соединяемых элементов изделия,
предварительной сборки упругих элементов
(пружин, разрезных колец и др.), а также
для выполнения соединений с натягом.
4. Контрольные приспособления для промежуточного
и окончательного контроля деталей, а
также для контроля собранных частей машин.
5. Приспособления для захвата, перемещения
и перевертывания обрабатываемых заготовок
и сборочных единиц, используемые при
обработке и сборке тяжелых деталей и
изделий.
По эксплуатационной
характеристике
станочные приспособления подразделяются
на универсальные, предназначенные для
обработки разнообразных заготовок (машинные
тиски, патроны, делительные головки, поворотные
столы н пр.); специализированные, предназначенные
для обработки заготовок определенного
вида и представляющие собой сменные устройства
(специальные губки для тисков, фасонные
кулачки к патронам и т.п.), и специальные,
предназначенные для выполнения определенных
операций механической обработки данной
детали. Универсальные приспособления
применяют в условиях единичного или мелкосерийного
производства, а специализированные и
специальные - в условиях крупносерийного
и массового производства.
Единой системой технологической
подготовки производства станочные
приспособления классифицируют по определенным признакам (рис. 1).
Универсально-сборные
приспособления (УСП) компонуют из заранее изготовленных
стандартных элементов, деталей и сборочных
единиц высокой точности. Их применяют
в качестве специальных приспособлений
краткосрочного действия для определенной
операции, после выполнения которой их
разбирают, а доставляющие элементы в
дальнейшем многократно используют в
новых компоновках и сочетаниях. Дальнейшее
развитие УСП связано с созданием агрегатов,
блоков, отдельных специальных деталей
и сборочных единиц, обеспечивающих компоновку
не только специальных, но и специализированных
и универсально-наладочных приспособлений
краткосрочного действия,
Сборно-разборные
приспособления (СРП) компонуют также из стандартных элементов,
но менее точных, допускающих местную
доработку по посадочным местам. Эти приспособления
используются как специальные приспособления
долгосрочного действия. После разборки
из элементов можно создавать новые компоновки.
Рис. 1 – Классификация станочных приспособлений
Неразборные специальные приспособления
(НСП)
компонуют из стандартных деталей и сборочных
единиц общего назначения, как необратимые
приспособления долгосрочного действия.
Конструктивные элементы компоновок,
входящие в состав системы, как правило,
эксплуатируются до полного износа и не
применяются повторно. Компоновка может
производиться также построением приспособления
из двух основных частей: унифицированной
базовой части (УБ) и сменной наладки (СН).
Такая конструкция НСП делает его устойчивым
к изменениям конструкций обрабатываемых
заготовок и к корректировкам технологических
процессов. В этих случаях в приспособлении
заменяют только сменную наладку.
Универсальные
безналадочные приспособления (УБП) общего назначения
наиболее распространены в условиях серийного
производства. Их применяют для закрепления
заготовок из профильного проката и штучных
заготовок. УБП представляют собой универсальные
регулируемые корпуса с постоянными (несъемными)
базовыми элементами (патронами, тисками
и т. п.), входящие в комплект станка при
его поставке.
Специализированными
наладочными приспособлениями (СНП) оснащают операции
обработки деталей, сгруппированных по
конструкторским признакам и схемам базирования;
компоновка по схеме агрегатирования
представляет собой базовую конструкцию
корпуса со сменными наладками для групп
деталей.
Универсальные
наладочные приспособления (УНП), так же как
СНП, имеют постоянные (корпус) и сменные
части. Однако сменная часть пригодна
для выполнения только одной операции
по обработке только одной детали. При
переходе с одной операции на другую приспособления
системы УНП оснащают новыми сменными
частями (наладками).
Агрегатные
средства механизации зажима
(АСМЗ) представляют собой комплекс универсальных
силовых устройств, выполненных в виде
обособленных агрегатов, позволяющих
в сочетании с приспособлениями механизировать
и автоматизировать процесс зажима обрабатываемых
заготовок.
Выбор конструкции приспособления
во многом зависит от характера производства.
Так, в серийном производстве применяют
сравнительно
простые приспособления, предназначенные
в основном для достижения заданной точности
обработки заготовки. В массовом производстве
к приспособлениям предъявляют высокие
требования и в отношении производительности.
Поэтому такие приспособления, снабжаемые
быстродействующими зажимами, представляют
собой более сложные конструкции. Однако
применение даже самых дорогих приспособлений
экономически вполне оправдано.
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Существуют следующие элементы
приспособлений:
установочные - для определения
положения обрабатываемой поверхности
заготовки относительно режущего инструмента;
зажимные - для закрепления
обрабатываемой заготовки;
направляющие - для придания
требуемого направления движению режущего
инструмента относительно обрабатываемой
поверхности;
корпуса приспособлений - основная
часть, на которой размещены все элементы
приспособлений;
крепежные - для соединения
отдельных элементов между собой;
делительные
или поворотные, - для точного изменения положения
обрабатываемой поверхности заготовки
относительно режущего инструмента;
механизированные
приводы - для создания усилия зажима. В некоторых
приспособлениях установку и зажим обрабатываемой
заготовки выполняют одним механизмом,
называемым установочно-зажимным.
Зажимные элементы приспособлений
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. 2 показана схема установки
заготовки 1, которую помимо двух основных
зажимов Q1 крепят дополнительным устройством
Q2, сообщающим системе большую жесткость.
Опора 2 самоустанавливающаяся.
Рис. 2 - 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.
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. 3, а).
Комбинации винтовых устройств с рычагами
или клиньями называются комбинированными
зажимами, разновидностью которых являются
винтовые прихваты (рис. 3, б). Устройство прихватов
позволяет отодвигать или поворачивать
их, чтобы можно было удобнее устанавливать
обрабатываемую заготовку в приспособлении.
Рис. 3 – Схемы винтовых прихватов
На рис. 4 показаны некоторые конструкция быстродействующих зажимов. Для небольших зажимных сил применяют штыковое (рис. 4, а), а для значительных сил - плунжерное устройство (рис. 4, 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. 4, в. Ослабив гайку-рукоятку 2, отводят упор 3, вращая его вокруг оси. После этого зажимающий стержень 1 отводят вправо на расстояние h. На рис. 4, 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. 4 - 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. 5 изображены дисковый (а), цилиндрический с Г-образным прихватом (б) и конический плавающий (в) зажимы.
Рис. 5 – 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. 6) представляют собой диск или валик
с осью вращения, смещенной на размер эксцентриситета е;
условие самоторможения обеспечивается
при соотношении D/e ? 4.
Рис. 6 – Схема круглого эксцентрика
Достоинство круглых
эксцентриков заключается в простоте
их изготовления; основной недостаток - непостоянство
угла подъема a и сил зажима Q. Криволинейные эксцентрики,
рабочий профиль которых выполняется
по эвольвенте или спирали Архимеда, имеют
постоянный угол подъема a, 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. 7, а) при передаче сил под
прямым углом может быть принята следующая
зависимость (при j1=j2=j3=j, где j1...j3 - углы трения):
P=Qtg(a±2j),
Где Р - осевая сила;
Q - сила зажима.
Самоторможение будет иметь место при a
Р = Q sin (a + 2j/cos (90°+a-b+2j).
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.7 – Схемы односкосного клина (а) и двухскосного клина (б)
На рис.8 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.8, а)
,
для прямого двуплечего
зажима (рис. 8, б)
,
для двуплечего изогнутого зажима (для l1
где r - угол трения;
f -
коэффициент трения.
Рис. 8 - 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.
Цанги
представляют собой разрезные пружинящие
гильзы, конструктивные разновидности
которых показаны на
рис. 9 (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 a=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.
Мембранные патроны
используют для точного центрирования
заготовок по наружной или внутренней
цилиндрической поверхности. Патрон (рис. 10) 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. 10 – Схема мембранного патрона
Реечно-рычажный зажим (рис. 11) 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. 11 - Реечно-рычажный зажим
Роликовый замок (рис. 12, 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. 12 – Схемы различных конструкций замков
Роликовый замок с
прямой передачей момента от поводка на
валик показан на рис. 12, 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. 12, 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.
12, 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. 13.
Сочетание изогнутого рычага и винта (рис. 13, а) позволяет одновременно
закреплять заготовку в двух местах, равномерно
повышая зажимные силы до заданного значения.
Обычный поворотный прихват (рис. 13, 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.
13, в прихват с эксцентриком является
примером быстродействующего комбинированного
зажима. При определенном соотношении
плеч рычага можно увеличить зажимную
силу или ход зажимающего конца рычага.
Рис. 13 - Виды комбинированных зажимов
На рис. 13, г показано устройство для закрепления
в призме цилиндрической заготовки посредством
накидного рычага, а на рис. 13, 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. 13, е.
Шарнирно-рычажные зажимы (рис. 13, 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. 13, 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. 14, 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. 14 - 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. 14, б. На рис. 14, 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. 15, 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. 15, 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 автоматичес
Рис. 15 - 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=10 5 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.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
-
Автоматизация проектно-конструкторских работ и технологической
подготовки производства в машиностроении /Под общ. ред. О. И. Семенкова.
Т. I, II. Минск, Вышэйшая школа, 1976. 352 с.
Ансеров М: А. Приспособления для металлорежущих станков. М.:
Машиностроение, 1975. 656 с.
Блюмберг В. А., Близнюк В. П. Переналаживаемые станочные приспособления. Л.: Машиностроение, 1978. 360 с.
Болотин X. Л., Костромин Ф. П. Станочные приспособления. М.:
Машиностроение, 1973. 341 с.
Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков. М.;
Машиностроение, 1979. 304 с.
Капустин Н. М. Ускорение технологической подготовки механосборочного производства. М.: Машиностроение, 1972. 256 с.
Корсаков В. С. Основы конструирования приспособлений в машиностроении. М.: Машиностроение,-1971. 288 с.
Косов Н. П. Станочные приспособления для деталей, сложной формы.
М.: Машиностроение, 1973, 232 с.
Кузнецов В. С, Пономарев В, А. Универсально-сборные приспособления в машиностроении. М.: Машиностроение, 1974, 156 с.
Кузнецов Ю. И. Технологическая оснастка к станкам с программным
управлением. М.: Машиностроение, 1976, 224 с.
Основы технологии машиностроения./Под ред. В. С. Корсакова. М.:
Машиностроение. 1977, с. 416.
Фираго В. П. Основы проектирования технологических процессов и приспособлений, M.: Машиностроение, 1973. 467 с.
Терликова Т.Ф. и др. Основы конструирования приспособлений: Учеб. пособие для машиностроительных вузов. / Т.Ф. Терликова, А.С. Мельников, В.И. Баталов. М.: Машиностроение, 1980. – 119 с., ил.
Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. / ред. Совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1984.
Зажимные элементы удерживают обрабатываемую заготовку от смещения и вибраций, возникающих под действием усилий резания.
Классификация зажимных элементов
Зажимные элементы приспособлений делятся на простые и комбинированные, т.е. состоящие из двух, трёх и более сблокированных элементов.
К простым относятся клиновые, винтовые, эксцентриковые, рычажные, рычажно-шарнирные и др. - называются зажимами.
Комбинированные механизмы обычно выполняются как винто-
рычажные,эксцентрико-рычажные и т.п. и называются прихватами.
Когда используются простые или комбинированные
механизмы в компоновках с механизированным приводом
(пневматическим или другим) их называют механизмами - усилителями. По числу ведомых звеньев механизмы делятся: 1. однозвенные - зажимающие заготовку в одной точке;
2. двухзвенные - зажимающие две заготовки или одну заготовку в двух точках;
3. многозвенные - зажимающие одну заготовку во многих точках или несколько заготовок одновременно с равными усилиями. По степени автоматизации:
1. ручные - работающие с помощью винта, клина и других
стройств;
2. механизированные, в
подразделяются на
а) гидравлические,
б) пневматические,
в) пневмогидравлические,
г) механогидравлические,
д) электрические,
е) магнитные,
ж) электромагнитные,
з) вакуумные.
3. автоматизированные, управляемые от рабочих органов станка. Приводятся в действие от стола станка, суппорта, шпинделя и центробежными силами вращающихся масс.
Пример: цетробежно-энерционные патроны для токарных полуавтоматах.
Требования, предъявляемые к зажимным устройствам
Они должны быть надёжными в работе, просты по конструкции и удобны в обслуживании; не должны вызывать деформации закрепляемых заготовок и порчи их поверхностей; закрепление и открепление заготовок должно производиться с минимальной затратой сил и рабочего времени, особенно при закреплении нескольких заготовок в многоместных приспособлениях, кроме того, зажимные устройства не должны сдвигать заготовку в процессе её закрепления. Силы резания не должны по возможности восприниматься зажимными устройствами. Они должны восприниматься более жёсткими установочными элементами приспособлений. Для повышения точности обработки предпочтительны устройства обеспечивающие постоянную величину сил зажима.
Сделаем маленькую экскурсию в теоретическую механику. Вспомним что такое коэффициент трения?
Если тело весом Q перемещается по плоскости с силой Р, то реакцией на силу Р будет сила Р 1 направляемая в противоположную сторону, то есть
скольжения.
Коэффициент трения
Пример: если f = 0,1; Q = 10 кг, то Р = 1 кг.
Коэффициент трения меняется в зависимости от шероховатости поверхности.
Методика расчета сил зажима
Первый случай
Второй случай
Сила резания Р z и сила зажима Q направлены в одну
В этом случае Q => О
Сила резания Р г и сила зажима Q направлены в про-тивоположные стороны, тогда Q = k * P z
где к - коэффициент запаса к = 1,5 чистовая обработка к = 2,5 черновая обработка.
Третий случай
Силы направлены взаимно-перпендикулярно. Сила резания Р, противово-действунт силе трения на опоре (установочной) Qf 2 и силе трения в точке зажима Q*f 1 , тогдаQf 1 + Qf 2 = к*Р z
г
де f, и f 2 - коэффициенты трения скольжения Четвертый случай
Заготовку обрабатывают в трёхкулачковом патроне
В этом направлении Р, стре-мится сдвинуть заготовку от-носительно кулачков.
Расчёт резьбовых зажимных механизмов Первый случай
Зажим винтом с плоской головкой Из условия равновесия
где Р - усилие на рукоятке, кг; Q - усилие зажима детали, кг; R cp - средний радиус резьбы, мм;
R - радиус опорного торца;
Угол подъёма винтовой линии резьбы;
Угол трения в резьбовом соединении 6; 
- условие самоторможения; f- коэффициент трения болта о деталь;
0,6 - коэффициент учитывающий трение всей поверхности торца. Момент P*L преодолевает момент силы зажима Q с учётом сил трения в винтовой паре и на торце болта.
Второй случай
■ Зажим болтом со сферической поверхностью
С увеличением углов α и φусилие Р увеличивается, т.к. в этом случае направление усилия идет вверх по наклонной плоскости резьбы.
Третий случай
Этот метод зажима применяется при обработке втулок или дисков на оправках: токарных станках, делительных головок или поворотных столах на фрезерных станках, долбежных станках или других станках , зубофрезерных, зубодолбёжных, на радиально-сверлильных станках и т.п. Некоторые данные по справочнику:
Винт Ml6 со сферическим торцем при длине рукоятки L = 190мм и усилии Р = 8кг, развивает усилие Q = 950 кг
Зажим винтом М = 24 с плоским торцем при L = 310мм; Р = 15кг; Q = 1550мм
Зажим шестигранной гайкой Ml 6 гаечным ключом L = 190мм; Р = 10кг; Q = 700кг.
Зажимы эксцентриковые просты в изготовлении по этой причине нашли широкое применение в станочных приспособлениях. Применение эксцентриковых зажимов позволяет значительно сократить время на зажим заготовки но усилие зажима уступает резьбовым.
Эксцентриковые зажимы выполняются в сочетании с прихватами и без них.
Рассмотрим эксцентриковый зажим с прихватом.
Эксцентриковые зажимы не могут работать при значительных отклонениях допуска (±δ) заготовки. При больших отклонениях допуска зажим требует постоянной регулировки винтом 1.
Расчёт эксцентрика
М
атериалом применяемом для изготовления эксцентрика являются У7А, У8А с
термообработкой до HR с 50....55ед, сталь 20Х с цементацией на глубину 0,8... 1,2 С закалкой HR c 55...60ед.Рассмотрим схему эксцентрика. Линия KN делит эксцентрик на дв? симметричные половины состоящие как бы из 2
х
клиньев, навернутых на «начальную окружность».
Ось вращения эксцентрика смещена относительно его геометрической оси на величину эксцентриситета «е».
Для зажима обычно используется участок Nm нижнего клина.
Рассматривая механизм как комбинированный состоящий из рычага L и клина с трением на двух поверхностях на оси и точки «m» (точка зажима), получим силовую зависимость для расчёта усилия зажима.
где Q - усилие зажима
Р - усилие на рукоятке
L - плечо рукоятки
r -расстояние от оси вращения эксцентрика до точки соприкосновения с
заготовкой
α - угол подъёма кривой
α 1 - угол трения между эксцентриком и заготовкой
α 2 - угол трения на оси эксцентрика
Во избежание отхода эксцентрика во время работы необходимо соблюдать условие самоторможение эксцентрика
Условие самоторможения эксцентрика. = 12Р
о чяжима с экспентоиком
г
де α -
угол трения скольжения в точке касания заготовки ø -
коэффициент тренияДля приближённых расчётов Q - 12Р Рассмотрим схему двухстороннего зажима с эксцентриком
Клиновые зажимы
Клиновые зажимные устройства нашли широкое применение в станочных приспособлениях. Основным элементом их является одно, двух и трёхскосые клинья. Использование таких элементов обусловлено простотой и компактностью конструкций, быстротой действия и надёжностью в работе, возможностью использования их в качестве зажимного элемента, действующего непосредственно на закрепляемую заготовку , так и качестве промежуточного звена, например, звена-усилителя в других зажимных устройствах. Обычно используются самотормозящиеся клинья. Условие самоторможения односкосого клина выражается зависимостью
α >2ρ
где α - угол клина
ρ - угол трения на поверхностях Г и Н контакта клина с сопрягаемыми деталями.
Самоторможение обеспечивается при угле α = 12°, однако для предотвращения того чтобы вибрации и колебания нагрузки в процессе использования зажима не ослабли крепления заготовки, часто применяют клинья с углом α .
Вследствие того, что уменьшение угла приводит к усилению
самотормозящих свойств клина, необходимо при конструировании привода к клиновому механизму предусматривать устройства, облегчающие вывод клина из рабочего состояния, так как освободить нагруженный клин труднее, чем вывести его в рабочее состояние.
Этого можно достичь путём соединения штока приводного механизма с клином. При движении штока 1 влево он проходит путь «1» в холостую, а затем ударяясь в штифт 2, запрессованный в клин 3, выталкивает последний. При обратном ходе штока так же ударом в штифт заталкивает клин в рабочее положение. Это следует учитывать в случаях, когда клиновой механизм приводится в действие пневмо или гидроприводом. Тогда для обеспечения надёжности работы механизма следует создавать разное давление жидкости или сжатого воздуха с разных сторон поршня привода. Это различие при использовании пневмоприводов может быть достигнуто применением редукционного клапана в одной из трубок, подводящих воздух или жидкость к цилиндру. В случаях, когда самоторможение не требуется, целесообразно применять ролики на поверхностях контакта клина с сопряжёнными деталями приспособления , тем самым облегчается ввод клина в исходное положение. В этих случаях обязательно стопорение клина.
Рассмотрим схему действия сил в односкосом, наиболее часто применяемом в приспособлениях, клиновом механизме
Построим силовой многоугольник.
При передачи сил под прямым углом имеем следующую зависимость
+закрепление, - открепление
Самоторможение имеет место при α
Цанговые зажимы
Цанговый зажимной механизм известен достаточно давно. Закрепление заготовок при помощи цанг оказался очень удобным при создании автоматизированных станков потому, что для закрепления заготовки требуется лишь одно поступательное движение зажимаемой цанги.
При работе цанговых механизмов должны выполняться следующие требования.
Силы закрепления должны обеспечиваться в соответствие с возникающими силами резания и не допускать перемещения заготовки или инструмента в процессе резания.
Процесс закрепления в общем цикле обработки является вспомогательным движением поэтому время срабатывание цангового зажима должно быть минимальным.
Размеры звеньев зажимного механизма должны определяться из условий их нормальной работы при закреплении заготовок как наибольшего так и наименьших размеров.
Погрешность базирования закрепляемых заготовок или инструмента должна быть минимальной.
Конструкция зажимного механизма должна обеспечивать наименьшие упругие отжатия в процессе обработки заготовок и обладать высокой виброустойчивостью.
Детали цангового зажимного и особенно зажимная цанга должны обладать высокой износоустойчивостью.
Конструкция зажимного устройства должна допускать его быструю смену и удобную регулировку.
Конструкция механизма должна предусматривать защиту цанг от попадания стружки.
Практически минимальный допустимый размер для закрепления 0,5 мм. На
многошпиндельных прутковых автоматах диаметры прутков, а
следовательно и отверстия цанг доходят до 100 мм. Цанги с большим диаметром отверстия применяются для закрепления тонкостенных труб, т.к. относительное равномерное закрепление по всей поверхности не вызывает больших деформаций труб.
Цанговый зажимной механизм позволяет производить закрепление заготовок различной формы поперечного сечения.
Стойкость цанговых зажимных механизмов колеблется в широких пределах и зависит от конструкции и правильности технологических процессов при изготовлении деталей механизма. Как правило раньше других их строя выходят зажимные цанги. При этом количество закреплений цангами колеблется от единицы (поломка цанги) до полумиллиона и более (износ губок). Работа цанги считается удовлетворительной, если она способна закрепить не менее 100000 заготовок.
Классификация цанг
Все цанги могут быть разбиты на три типа:
1. Цанги первого типа имеют «прямой» конус, вершина которого обращена от шпинделя станка.
Для закрепления необходимо создать силу втягивающую цангу в гайку, навинченную на шпиндель. Положительные качества этого типа цанг -они конструктивно достаточно просты и хорошо работают на сжатие (закалённая сталь имеет большое допустимое напряжение при сжатии чем при растяжении. Несмотря на это, цанги первого типа в настоящее время находят ограниченное применение из-за недостатков. Какие это недостатки:
а) осевая сила, действующая на цангу, стремится отпереть ее,
б) при подачи прутка возможно преждевременное запирание цанги,
в) при закреплении такой цангой возникает вредное воздействие на
г) наблюдается неудовлетворительное центрирование цанги в
шпинделе, так как головка центрируется в гайке , положение которой на
шпинделе не является стабильным из-за наличия резьбы.
Цанги второго типа имеют «обратный» конус, вершина которого обращена к шпинделю. Для закрепления необходимо создать силу, втягивающую цангу в коническое отверстие шпинделя станка.
Цангами этого типа обеспечивается хорошее центрирование закрепляемых заготовок, т. к. конус под цангу расположен непосредственно в шпинделе, во время подачи прутка до упора не может
возникнуть заклинивание, осевые рабочие силы не раскрывают цангу, а запирают её, увеличивая силу закрепления.
Вместе с тем ряд существенных недостатков снижает работоспособность цанг этого типа. Так многочисленных контактов с цангой коническое отверстие шпинделя сравнительно быстро изнашивается, резьба на цангах часто выходит из строя, не обеспечивая стабильного положения прутка по оси при закреплении - он уходит от упора. Тем не менее цанги второго типа получили широкое применение в станочных приспособлениях.
Основное назначение зажимных устройств приспособлений - обеспечение надежного контакта (неотрывности) заготовки или собираемой детали с установочными элементами, предупреждение ее смещения в процессе обработки или сборки.
Рычажные зажимы. Рычажные зажимы (рисунок 2.16) применяют в сочетании с другими элементарными зажимами, образуя более сложные зажимные системы. Они позволяют изменять величину и направление передаваемой силы.
Клиновой механизм. Клин очень широко используют в зажимных механизмах приспособлений, этим обеспечивается простота и компактность конструкции, надежность в работе. Клин может быть как простым зажимным элементом, действующим непосредственно на заготовку, так и входить в сочетание с любым другим простым при создании комбинированных механизмов. Применение в зажимном механизме клина обеспечивает: увеличение исходной силы привода, перемену направления исходной силы, самоторможение механизма (способность сохранять силу зажима при прекращении действия силы , создаваемой приводом). Если клиновой механизм применяют для перемены направления силы зажима, то угол клина обычно равен 45°, а если для увеличения силы зажима или повышения надежности, то угол клина принимают равным 6…15° (углы самоторможения).
o механизмы с плоским односкосным клином (
o многоклиновые (многоплунжерные) механизмы;
o эксцентрики (механизмы с криволинейным клином);
o торцовые кулачки (механизмы с цилиндрическим клином).
11. Действие сил резания, зажимов и их моментов на обрабатываемую деталь
В процессе обработки режущий инструмент совершает определенные движения относительно заготовки. Поэтому требуемое расположение поверхностей детали можно обеспечить только в следующих случаях:
1) если заготовка занимает определенное положение в рабочей зоне станка;
2) если положение заготовки в рабочей зоне определено до начала обработки, на основе этого можно корректировать движения формообразования.
Точное положение заготовки в рабочей зоне станка достигается в процессе установки ее в приспособлении. Процесс установки включает в себя базирование (т.е. придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат) и закрепление (т.е. приложение сил и пар сил к заготовке для обеспечения постоянства и неизменности ее положения, достигнутого при базировании).
Фактическое положение заготовки, установленной в рабочей зоне станка, отличается от требуемого, что обусловливается отклонением положения заготовки (в направлении выдерживаемого размера) в процессе установки. Это отклонение называют погрешностью установки, которая состоит из погрешности базирования и погрешности закрепления.
Поверхности, принадлежащие заготовке и используемые при ее базировании, называют технологическими базами, а используемые для ее измерений - измерительными базами.
Для установки заготовки в приспособлении обычно используют несколько баз. Упрощенно считают, что заготовка соприкасается с приспособлением в точках, называемых опорными. Схему расположения опорных точек называют схемой базирования. Каждая опорная точка определяет связь заготовки с выбранной системой координат, в которой осуществляется обработка заготовки.
1. При высоких требованиях к точности обработки в качестве технологической базы следует использовать точно обработанную поверхность заготовки и принять такую схему базирования, которая обеспечивает наименьшую погрешность установки.
2. Одним из самых простых способов повышения точности базирования является соблюдение принципа совмещения баз.
3. Для повышения точности обработки следует соблюдать принцип постоянства баз. Если это невозможно по каким-либо причинам, то необходимо, чтобы новые базы были обработаны точнее предшествующих.
4. В качестве баз следует использовать простые по форме поверхности (плоские, цилиндрические и конические), из которых при необходимости можно создать комплект баз. В тех случаях, когда поверхности заготовки не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к базам (т.е. по своим размерам, форме и расположению не могут обеспечить заданную точность, устойчивость и удобство обработки), на заготовке создают искусств венные базы (центровые отверстия, технологические отверстия, платики, выточки и др.).
Основные требования к закреплению заготовок в приспособлениях следующие.
1. Закрепление должно обеспечить надежный контакт заготовки с опорами приспособлений и гарантировать неизменность положения заготовки относительно технологической оснастки в процессе обработки или при отключении энергии.
2. Закрепление заготовки необходимо применять только в тех случаях, когда сила обработки или другие силы могут сместить заготовку (например, при протягивании шпоночного паза заготовку не закрепляют).
3. Силы закрепления не должны вызывать больших деформаций и смятия базы.
4. Закрепление и освобождение заготовки должны выполняться с минимальной затратой времени и усилий со стороны рабочего. Наименьшую погрешность закрепления обеспечивают зажимные устройства, создающие
постоянную силу закрепления (например, приспособления с пневматическим или гидравлическим приводом).
5. Для уменьшения погрешности закрепления следует использовать базовые поверхности с низкой шероховатостью; применять приспособления с приводом; устанавливать заготовки на опоры с плоской головкой или на точно обработанные опорные пластины.
Билет 13
Зажимные механизмы приспособлений Зажимными называют механизмы, устраняющие возможность вибрации или смещения заготовки относительно установочных элементов под действием собственного веса и сил, возникающих в процессе обработки (сборки). Основное назначение зажимных устройств – обеспечение надежного контакта заготовки с установочными элементами, предупреждение ее смещения и вибраций в процессе обработки, а также для обеспечения правильной установки и центрирования заготовки.
Расчет сил зажима
Расчет сил зажима может быть сведен к решению задачи статики на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних сил.
К заготовке с одной стороны приложены сила тяжести и силы, возникающие в процессе обработки, с другой – искомые зажимные силы – реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна сохранить равновесие.
Пример 1. Сила закрепления прижимает заготовку к опорам приспособления, а сила резания , возникающая при обработке деталей, (рисунок 2.12,а) стремится сдвинуть заготовку вдоль опорной плоскости.
На заготовку действуют силы: на верхней плоскости сила зажима и сила трения , препятствующая сдвигу заготовки; по нижней плоскости силы реакции опор (на рисунке не показаны) равные силе зажима и сила трения между заготовкой и опорами . Тогда уравнение равновесия заготовки будет
,
где – коэффициент запаса;
– коэффициент трения между заготовкой и зажимным механизмом;
– коэффициент трения между заготовкой и опорами приспособления.
Откуда 
Рисунок 2.12 – Схемы для расчета сил зажима
Пример 2. Сила резания направлена под углом к силе закрепления (рисунок 2.12,б).
Тогда уравнение равновесия заготовки будет
Из рисунок 2.12,б найдем составляющие усилия резания
Подставляя, получим
Пример 3. Заготовка обрабатывается на токарном станке и закрепляется в трехкулачковом патроне. Силы резания создают крутящий момент , стремящиеся провернуть заготовку в кулачках. Силы трения, возникающие в точках контакта кулачков с заготовкой, создают момент трения , препятствующий повороту заготовки. Тогда условие равновесия заготовки будет
.
Момент резания определится по величине вертикальной составляющей силы резания
.
Момент трения
.
Элементарные зажимные механизмы
К элементарным зажимным устройствам относятся простейшие механизмы, используемые для закрепления заготовок или выполняющие роль промежуточных звеньев в сложных зажимных системах:
винтовые;
клиновые;
эксцентриковые;
рычажные;
центрирующие;
реечно-рычажные.
Винтовые зажимы. Винтовые механизмы (рисунок 2.13) широко используются в приспособлениях с ручным закреплением заготовок, с механизированным приводом, а также на автоматических линиях при использовании приспособлений-спутников. Достоинством их является простота конструкции, невысокая стоимость и высокая надежность в работе.
Винтовые механизмы используют как для непосредственного зажима, так и в сочетании с другими механизмами. Силу на рукоятке, необходимую для создания силы зажима , можно рассчитать по формуле:
,
где – средний радиус резьбы, мм;
– вылет ключа, мм;
– угол подъема резьбы;
Угол трения в резьбовой паре.
Клиновой механизм. Клин очень широко используют в зажимных механизмах приспособлений, этим обеспечивается простота и компактность конструкции, надежность в работе. Клин может быть как простым зажимным элементом, действующим непосредственно на заготовку, так и входить в сочетание с любым другим простым при создании комбинированных механизмов. Применение в зажимном механизме клина обеспечивает: увеличение исходной силы привода, перемену направления исходной силы, самоторможение механизма (способность сохранять силу зажима при прекращении действия силы , создаваемой приводом). Если клиновой механизм применяют для перемены направления силы зажима, то угол клина обычно равен 45°, а если для увеличения силы зажима или повышения надежности, то угол клина принимают равным 6…15° (углы самоторможения).
Клин применяют в следующих конструктивных вариантах зажимов:
механизмы с плоским односкосным клином (рисунок 2.14,б);
многоклиновые (многоплунжерные) механизмы;
эксцентрики (механизмы с криволинейным клином);
торцовые кулачки (механизмы с цилиндрическим клином).
На рисунок 2.14,а приведена схема двууглового клина.
При зажиме заготовки клин под действием силы движется влево, При движении клина на его плоскостях возникают нормальные силы и силы трения и (рисунок 2.14,б).
Существенным недостатком рассмотренного механизма является низкий коэффициент полезного действия (КПД) из-за потерь на трение.
Пример использования клина в приспособлении показан на
рисунке 2.14,г.
Для повышения КПД клинового механизма трение скольжения на поверхностях клина заменяют трением качения, применяя опорные ролики (рис 2.14, в).
Многоклиновые механизмы бывают с одним, двумя или большим числом плунжеров. Одно- и двуплунжерные применяют как зажимные; многоплунжерные используют как самоцентрирующие механизмы.
Эксцентриковые зажимы. Эксцентрик представляет собой соединение в одной детали двух элементов – круглого диска (рисунок 2.15,д) и плоского односкосого клина. При повороте эксцентрика вокруг оси вращения диска, клин входит в зазор между диском и заготовкой и развивает силу зажима .
Рабочая поверхность эксцентриков может быть окружностью (круговые) или спиралью (криволинейные)..
Эксцентриковые зажимы являются самими быстродействующими из всех ручных зажимных механизмов. По быстродействию они сравнимы с пневмозажимами.
Недостатками, эксцентриковых зажимов являются:
малая величина рабочего хода;
ограниченная величиной эксцентриситета;
повышенная утомляемость рабочего, так как при откреплении заготовки рабочему необходимо прикладывать силу, обусловленную свойством самоторможения эксцентрика;
ненадежность зажима при работе инструмента с ударами или_вибрациями, так как это может привести к самооткреплению заготовки.
Несмотря на эти недостатки эксцентриковые зажимы широко используют в приспособлениях (рисунок 2.15,б), особенно в мелкосерийном и среднесерийном производствах.
Для достижения необходимой силы закрепления определим наибольший момент на рукоятке эксцентрика
где – сила на рукоятке,
– длина рукоятки;
– угол поворота эксцентрика;
– углы трения.
Рычажные зажимы. Рычажные зажимы (рисунок 2.16) применяют в сочетании с другими элементарными зажимами, образуя более сложные зажимные системы. Они позволяют изменять величину и направление передаваемой силы.
Конструктивных разновидностей рычажных зажимов много, однако, все они сводятся к трем силовым схемам, показанным на рисунке 2.16, где приведены также формулы расчета необходимой величины усилия для создания силы зажима заготовки для идеальных механизмов (без учета сил трения). Это усилие определяется из условия равенства нулю моментов всех сил относительно точки вращения рычага. На рисунке 2.17 показаны конструктивные схемы рычажных зажимов.
При выполнении ряда операций механической обработки жёсткость режущего инструмента и всей технологической системы в целом оказывается недостаточной. Для устранения отжатий и деформаций инструмента используются различные направляющие элементы. Основные требования к таким элементам: точность, износостойкость, сменность. Такие приспособления называются кондукторами или кондукторными втулками и используются при сверлильных и расточных работах.
Конструкции и размеры кондукторных втулок для сверления стандартизованы (рис. 11.10). Втулки бывают постоянными (рис. 11.10 а) и сменными
Рис. 11.10. Конструкции кондукторных втулок: а) постоянные;
б) сменные; в) скороссменные с замком
(рис. 11.10 б). Постоянные втулки используют в единичном производстве при обработке одним инструментом. Сменные втулки используют в серийном и массовом производстве. Быстросменные втулки с замком (рис. 11.10 в) используют при обработке отверстий несколькими последовательно сменяемыми инструментами.
При диаметре отверстия до 25 мм втулки изготавливают из стали У10А, с закалкой до 60…65. При диаметре отверстия более 25 мм втулки изготавливают из стали 20 (20Х), с последующей цементацией и закалкой на ту же твёрдость.
Если инструменты направляются во втулке не рабочей частью, а цилиндрическими центрирующими участками, то используются специальные втулки (рис. 11.11). На рис. 11.11 а показана втулка для сверления отверстий на накло-
15. Настроечные элементы приспособлений.
-Настроечные элементы (высотные и угловые установы) применяют для контроля положения инструмента при настройке станка.)
- Настроечные элементы , обеспечивающие правильное положение режущего инструмента при наладке (настройке) станка для получения заданных размеров. Такими элементами являются высотные и угловые установы фрезерных приспособлений , применяемые для контроля положения фрезы при наладке и подналадке станка.Их применение облегчает и ускоряет наладку станка при обработке заготовок методом автоматического получения заданных размеров
Настроечные элементы выполняют следующие функции : 1) Предотвращают увод инструмента во время работы. 2) Придают инструменту точное положение относительно приспособления, к ним относятся установы (габариты), копиры. 3) Выполняют обе функции изложенные выше, к ним относятся кондукторные втулки, направляющие втулки. Кондукторные втулки прим.при об-ке отверстий свёрлами, зенкерами, развёртками. Кондукторные втулки бывают: постоянные, быстросменные и сменные. Постяные с буртиком и без прим-ся когда отверстие обраб.одним инструментом. Они запрессовываются в части корпуса- кондукторной плиты Н7/n6. Сменые втулки применяются при обработке одним инструментом но с учётом замены вследствии износа. Быстросменые прим.когда отверстие на операции обрабатывается последовательно несколькими инструментами. Отличаются от сменных сквозным пазом в буртике. Применяются и спец.кондукторные втулки, имеющие конструкцию соответствующую особенностям заготовки и операции. Удлиненная втулка Втулка с наклонным торцем Втулки направляющие выполняющие только функцию предотвращения увода инструмента выполняются постоянными. Напр на револверных станках она устанавливается в отверстие шпинделя и вращается с ним. Отверстие в направляющие втулки выполняется по Н7. Копиры-используются для точного расположения инструмента относительно приспособления при обработке криволинейных поверхностей. Копиры бывают накладные и встроенные. Накладные накладываются на заготовку и закрепляются вместе с ней. Направляющая часть инструм.имеет непрерывный контакт с Копиром, а режущая часть выполняет требуемый профиль. Встроеные копиры устанавливаются на корпус приспособления. По копиру направляется копирный палец, который через специально встроенное устройство в станок передает шпинделю с инструментом соотв.движение для обработки криволинейного профиля. Установы бывают стандартные и специальные, высотные и угловые. Высотные установы ориентируют инструмент в одном направлении, угловые по 2 направлениям. Координация инструмента по установам производится производится с помощью стандартных щупов плоских толщиной 1,3,5 мм или цилиндрических диаметром3 или 5мм. Располагаются установы на корпусе приспособления в стороне от заготовки с учётом врезания инструмента и закрепляются винтами и фиксируются штифтами. Об используемом щупе для настройки инструмента по установу на сборочном чертеже приспособления указывается в тех.требованиях, допускается и графически.
Для установки (наладки) положения стола станка вместе с приспособлением относительно режущего инструмента применяются специальные шаблоны-установы, выполненные в виде различных по форме пластин, призм и угольников. Установы закрепляются на корпусе приспособления; их эталонные поверхности должны быть расположены ниже обрабатываемых поверхностей заготовки, чтобы не мешать проходу режущего инструмента. Чаще всего установы применяют при обработке на фрезерных станках, настроенных на автоматическое получение размеров заданной точности.
Различают высотные и угловые установы. Первые служат для правильного расположения детали относительно фрезы по высоте, вторые – и по высоте и в боковом направлении. Изготовляются из стали 20Х, с цементацией на глубину 0,8 – 1,2 мм с последующей закалкой до твердости HRC 55…60 ед.
Настроечные элементы для режущего инструмента (пример)
Комплексное проведение производственных исследований точности работы действующих автоматических линий, экспериментальных исследований и теоретического анализа должно дать ответы на следующие основные вопросы проектирования технологических процессовпроизводства корпусных деталей на автоматических линиях а) обоснование для выбора технологических методов и числа последовательно выполняемых переходов для обработки наиболее ответственныхповерхностей деталей с учетом заданных требований точности б) установление оптимальной степени концентрации переходов в одной позиции, исходя из условий нагружения и требуемой точности обработки в)выбор методов и схем установки при проектировании установочных элементов приспособлений автоматических линий для обеспечения точности обработки г) рекомендации по применению и проектированию узлов автоматических линий, обеспечивающих направление и фиксациюрежущих инструментов в связи с требованиями точности обработки д)выбор методов настройки станков на требуемые размеры и выбор контрольных средств для надежного поддержания настроечного размера е) обоснование требований к точности станков и к точности сборки автоматической линии по параметрам, оказывающим непосредственное влияние на точность обработки ж) обоснование требований к точности черных заготовок в связи с точностью их установки и уточнением в ходе обработки, а также установление нормативных величин для расчета припусков на обработку з) выявление и формирование методических положений для точностных расчетов при проектировании автоматических линий.
16. Пневматические приводы. Назначение и требования, предъявляемые к ним.
Пневматический привод (пневмопривод)
- совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение частей машин и механизмов посредством энергии сжатого воздуха.
Пневмопривод, подобно гидроприводу, представляет собой своего рода «пневматическую вставку» междуприводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т. д.). Основное назначение пневмопривода , как и механической передачи, - преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Обязательными элементами пневмопривода являются компрессор (генератор пневматической энергии) и пневмодвигатель
В зависимости от характера движения выходного звена пневмодвигателя (вала пневмомотора или штокапневмоцилиндра), и соответственно, характера движения рабочего органа пневмопривод может быть вращательным или поступательным. Пневмоприводы с поступательным движением получили наибольшее распространение в технике.
Принцип действия пневматических машин
В общих чертах, передача энергии в пневмоприводе происходит следующим образом:
1. Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал компрессора, который сообщает энергию рабочему газу.
2. Рабочий газ после специальной подготовки по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает в пневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.
3. После этого рабочий газ выбрасывается в окружающую среду, в отличие от гидропривода, в котором рабочая жидкость по гидролиниямвозвращается либо в гидробак, либо непосредственно к насосу.
Многие пневматические машины имеют свои конструктивные аналоги среди объёмных гидравлических машин. В частности, широко применяются аксиально-поршневые пневмомоторы и компрессоры, шестерённые и пластинчатые пневмомоторы, пневмоцилиндры…
Типовая схема пневмопривода
Типовая схема пневмопривода: 1 - воздухозаборник; 2 - фильтр; 3 - компрессор; 4 - теплообменник (холодильник); 5 -влагоотделитель; 6 - воздухосборник (ресивер); 7 -предохранительный клапан; 8- Дроссель; 9 - маслораспылитель; 10 - редукционный клапан; 11 - дроссель; 12 - распределитель; 13 пневмомотор; М - манометр.
Воздух в пневмосистему поступает через воздухозаборник.
Фильтр осуществляет очистку воздуха в целях предупреждения повреждения элементов привода и уменьшения их износа.
Компрессор осуществляет сжатие воздуха.
Поскольку, согласно закону Шарля, сжатый в компрессоре воздух имеет высокую температуру, то перед подачей воздуха потребителям (как правило, пневмодвигателям) воздух охлаждают в теплообменнике (в холодильнике).
Чтобы предотвратить обледенение пневмодвигателей вследствие расширения в них воздуха, а также для уменьшения корозии деталей, в пневмосистеме устанавливаютвлагоотделитель.
Ресивер служит для создания запаса сжатого воздуха, а также для сглаживания пульсаций давления в пневмосистеме. Эти пульсации обусловлены принципом работы объёмных компрессоров (например, поршневых), подающих воздух в систему порциями.
В маслораспылителе в сжатый воздух добавляется смазка, благодаря чему уменьшается трение между подвижными деталями пневмопривода и предотвращает их заклинивание.
В пневмоприводе обязательно устанавливается редукционный клапан, обеспечивающий подачу к пневмодвигателям сжатого воздуха при постоянном давлении.
Распределитель управляет движением выходных звеньев пневмодвигателя.
В пневмодвигателе (пневмомоторе или пневмоцилиндре) энергия сжатого воздуха преобразуется в механическую энергию.
Пневмаприводами оснащаются:
1. стационарные приспособления, закрепляемые на столах фрезерных, сверлильных и других станков;
2. вращающиеся приспособления - патроны, оправки и т.д.
3) приспособления, устанавливаемые на вращающихся и делительных столах при непрерывной и позиционной обработке.
В качестве рабочего органа применяются пневматические камеры одностороннего и двухстороннего действия.
При двухстороннем действии поршень перемещается в обе стороны сжатым воздухом.
При одностороннем действии поршень во время закрепления заготовки перемещается сжатым воздухом, а при раскреплении пружиной.
Для увеличения силы закрепления применяются двух и трёхпоршневые цилиндры или двух и трёхкамерные пнемакамеры. При этом усилие зажатия увеличивается в 2.. .3 раза
Увеличения силы закрепления можно добиться встраиванием в пнемапривод рычагов усилителей.
Необходимо отметить некоторые преимущества пневматических приводов приспособлений.
По сравнению с гидроприводом он отличается чистотой, не нужно иметь гидростанции для каждого приспособления, если станок на котором установлено приспособление не снабжён гидростанцией.
Пневмапривод характерен быстротой действия, он превосходит не только ручные, но многие механизированные приводы. Если например, скорость течения масла, находящегося под давлением в трубопроводе гидравлического устройства, составляет 2,5....4,5 м/сек, максимально возможная - 9м/сек, то воздух, находясь по давлением 4...5 МПа, распространяется по трубопроводам со скоростью до 180 м/сек и более. Поэтому в течении 1 часа возможно осуществить до 2500 срабатываний пневмапривода.
К преимуществам пневмапривода следует отнести то, что его работоспособность не зависит от колебаний температуры окружающей среды. Большое преимущество состоит в том, что пневмапривод обеспечивают непрерывное действие зажимной силы, следствии чего эта сила может значительно меньше чем при ручном приводе. Это обстоятельство весьма существенно при обработке тонкостенных заготовок, склонных к деформации при закреплении.
Достоинства
· в отличие от гидропривода - отсутствие необходимости возвращать рабочее тело (воздух) назад к компрессору;
· меньший вес рабочего тела по сравнению с гидроприводом (актуально для ракетостроения);
· меньший вес исполнительных устройств по сравнению с электрическими;
· возможность упростить систему за счет использования в качестве источника энергии баллона со сжатым газом, такие системы иногда используют вместо пиропатронов, есть системы, где давление в баллоне достигает 500 МПа;
· простота и экономичность, обусловленные дешевизной рабочего газа;
· быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);
· пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды, обеспечивающая возможность применения пневмопривода в шахтах и на химических производствах;
· в сравнении с гидроприводом - способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров), что позволяет использовать пневмопривод в качестве магистрального в шахтах и на рудниках;
· в отличие от гидропривода, пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды вследствие меньшей зависимости КПДот утечек рабочей среды (рабочего газа), поэтому изменение зазоров между деталями пневмооборудования и вязкости рабочей среды не оказывают серьёзного влияния на рабочие параметры пневмопривода; это делает пневмопривод удобным для использования в горячих цехах металлургических предприятий.
Недостатки
· нагревание и охлаждение рабочего газа в процессе сжатия в компрессорах и расширения в пневмомоторах; этот недостаток обусловлен законами термодинамики, и приводит к следующим проблемам:
· возможность обмерзания пневмосистем;
· конденсация водяных паров из рабочего газа, и в связи с этим необходимость его осушения;
· высокая стоимость пневматической энергии по сравнению с электрической (примерно в 3-4 раза), что важно, например, при использовании пневмопривода в шахтах;
· ещё более низкий КПД, чем у гидропривода;
· низкие точность срабатывания и плавность хода;
· возможность взрывного разрыва трубопроводов или производственного травматизма, из-за чего в промышленном пневмоприводе применяются небольшие давления рабочего газа (обычно давление в пневмосистемах не превышает 1 МПа, хотя известны пневмосистемы с рабочим давлением до 7 МПа - например, на атомных электростанциях), и, как следствие, усилия на рабочих органах значительно ме́ньшие в сравнении с гидроприводом). Там, где такой проблемы нет (на ракетах и самолетах) или размеры систем небольшие, давления могут достигать 20 МПа и даже выше.
· для регулирования величины поворота штока привода необходимо использование дорогостоящих устройств - позиционеров.
