ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА. Первое высшее техническое учебное заведение россиисанктпетербургский горный университет Кафедра Машиностроения
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
Рис. 2.10.Консольная оправка с тарельчатыми пружинами: а) конструкция оправки;б) тарельчатая пружина Оправку применяют для установки и закрепления детали 5 по внутренней цилиндрической поверхности. При перемещении поршня со штоком и тягой 1 влево последняя головкой 4 и втулкой 3 нажимает на тарельчатые пружины 6.Пружины выпрямляются, их наружный диаметр увеличивается, а внутренний уменьшается, обрабатываемая деталь 5 центрируется и зажимается. Размер установочных поверхностей пружин при сжатии может изменяться в зависимости от их размера на 0,1...0,4 мм. Следовательно, базовая цилиндрическая поверхность обрабатываемой детали должна иметь точность 2 - 3-го классов. Патроны и оправки с самоцентрирующими тонкостенными втулками, наполненными гидропластмассой, применяют для установки по наружной или внутренней поверхности деталей, обрабатываемых на токарных и других станках. На приспособлениях с тонкостенной втулкой обрабатываемые детали наружной или внутренней поверхностью устанавливают на цилиндрическую поверхность втулки. При разжиме втулки гидропластмассой детали центрируются и зажимаются. Форма и размеры тонкостенной втулки должны обеспечивать достаточную ее деформацию для надежного зажима детали на втулке при обработке детали на станке. При конструировании патронов и оправок с тонкостенными втулками с гидропластмассой рассчитывают: - основные размеры тонкостенных втулок; - размеры нажимных винтов и плунжеров у приспособлений с ручным зажимом; - размеры плунжеров, диаметр цилиндра и ход поршня для приспособлений с механизированным приводом. Мембранные патроны применяют для точного центрирования и зажима деталей, обрабатываемых на токарных и шлифовальных станках. В мембранных патронах обрабатываемые детали устанавливают по наружной или внутренней поверхности. Базовые поверхности деталей должны быть обработаны по 2...З классам точности. Мембранные патроны обеспечивают точность центрирования деталей 0,004...0,007 мм. Мембраны — это тонкие металлические диски с рожками или без рожков (кольцевые мембраны). В зависимости от воздействия на мембрану штока механизированного привода — тянущего или толкающего действия — мембранные патроны подразделяются на разжимные и зажимные. В разжимном мембранном рожковом патроне при установке кольцевой детали мембрана с рожками, штоком привода прогибается влево к шпинделю станка. При этом рожки мембраны с зажимающими винтами, установленными на концах рожков, сходятся к оси патрона, и обрабатываемое кольцо устанавливается центральным отверстием в патроне. При прекращении нажима на мембрану под действием упругих сил она выпрямляется, ее рожки с винтами расходятся от оси патрона и зажимают обрабатываемое кольцо по внутренней поверхности. В зажимном мембранном рожковом патроне при установке кольцевой детали по наружной поверхности мембрана штоком привода прогибается вправо от шпинделя станка. При этом рожки мембраны расходятся от оси патрона, и обрабатываемая деталь разжимается. Затем устанавливается следующее кольцо, нажим на мембрану прекращается, она выпрямляется и рожками с винтами зажимает обрабатываемое кольцо. Зажимные мембранные рожковые патроны с механизированным приводом изготовляются по МН 5523—64 и МН 5524—64 и с ручным приводом по МН 5523—64. Мембранные патроны бывают рожковые и чашечные (кольцевые), их изготовляют из стали 65Г, ЗОХГС с закалкой до твердости HRC 40...50. Основные размеры рожковых и чашечных мембран нормализованы. При выборе точки приложения и направления зажимного усилия необходимо соблюдать следующее: для обеспечения контакта заготовки с опорным элементом и устранения возможного ее сдвига при закреплении зажимное усилие следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента; в целях устранения деформации заготовки, при закреплении, точку приложения зажимного усилия надо выбирать так, чтобы линия его действия пересекала опорную поверхность установочного элемента. Количество точек приложения зажимных усилий определяют конкретно к каждому случаю зажима заготовки в зависимости от вида заготовки, метода обработки, направления силы резания. Для уменьшения вибрации и деформации заготовки под действием сил резания следует повышать жесткость системы заготовка – приспособление путем увеличения числа точек зажима заготовки за счет введения вспомогательных опор. Вопросы для текущего контроля и экзамена 1. Для чего применяют винтовые зажимы, представленные на рис. 2.1? 2. В чем состоит расчет винтовых зажимов? 3. В чем состоят условия самоторможения одноосного, двухосного, кривошипного клиньев? 4. Поясните схемы расчета эксцентриков. 5. Какие опоры называются основными? 6. Какие опоры называются вспомогательными (или дополнительными) и каково их назначение? 7. Какие опоры называются точечными? Укажите их преимущества и недостатки. 8. Чем объясняется применение опор с большой поверхностью контакта? 9. Изложите требования, предъявляемые к опорам. Каким способом можно повысить их жесткость и износостойкость? 10. Приведите примеры цанговых зажимрв. 11. В каких случаях применяется мембранный патрон? 12. Расчет мембранного патрона. Лекция 4 Направляющие, настроечные, вспомогательные и базовые элементы приспособлений Введение К зажимным элементам относятся винты, эксцентрики, прихваты, тисочные губки, клинья, плунжеры, планки, необходимо уяснить функции каждого из рассматриваемых здесь элементов, которые определяют их конструкцию, материал и требования по качеству их изготовления. Они являются промежуточными звеньями в сложных зажимных системах. Форма рабочей поверхности зажимных элементов, контактирующих с заготовкой, в основном такая же, как и установочных элементов. Учебный вопрос №1 Зажимные элементы приспособлений Графически зажимные элементы обозначаются согласно табл. 2.1.1. Таблица 2.1.1 Графическое обозначение зажимных элементов Так, кондукторные втулки (характерный тип направляющих элементов) применяются для задания определенного взаимного положения инструмента и заготовки как в исходный момент, так и в период непосредственного функционирования технической системы обработки. Другой тип направляющих элементов - копиры. Копиры применяются при обработке фасонных и сложнопрофильных поверхностей. Роль копиров – направлять режущий инструмент для получения заданной траектории его движения относительно заготовки. Обработку с копирами производят на фрезерных, токарных, строгальных, шлифовальных и других станках. Для настройки режущего инструмента на размер во фрезерных приспособлениях применяют установы, щупы, их роль при настройке режущего инструмента на размер, их разновидности, материал. К вспомогательным элементам относятся поворотные и делительные устройства. Узлы этих устройств обеспечивают точность поворота или деления. Функциональная и конструктивная самостоятельность приспособления достигается введением в его состав базового (корпусного) элемента. Делительное устройство состоит из диска, закрепляемого на поворотной части приспособления и фиксатора. Поворотные устройства выполняют механическими, пневмомеханическими, гидравлическими, пневмогидравлическими. Выталкиватели ручного и автоматического типа применяют для быстрого удаления небольших деталей из приспособлений. Выталкиватели повышают производительность и создают удобство в работе. Устройства для координирования и направления инструмента. Для выполнения отдельных операций механической обработки жесткость режущего инструмента бывает недостаточной. Для устранения упругих отжатий инструмента и придания ему определенного положения в процессе обработки относительно заготовки применяют направляющие детали: кондукторные и направляющие втулки и копиры. Втулки, в которых режущий инструмент направляется ее рабочей частью, называют кондукторными. Они применяются при обработке отверстий стандартными сверлами, зенкерами и развертками. Поэтому отверстия в кондукторных втулках изготавливаются в системе вала по подвижной посадке. Оснащенные кондукторными втулками приспособления для обработки отверстий на станках сверлильной группы называют кондукторами. Направляющие втулки отличаются от кондукторных тем, что в них режущий инструмент направляется своей специально предусмотренной направляющей частью. Инструмент может иметь одну, либо две направляющие части (переднюю и заднюю). Так оформляются специальные зенкеры и развертки. Обычно направляющие втулки выполняют вращающимися на подшипниках скольжения или качения. Постоянные втулки (рис. 2.1.1, а, б) применяются в кондукторах для мелкосерийного производства при обработке отверстий одним инструментом. Сменные втулки (рис. 2.1.1, в, г) применяют в приспособлениях для массового и крупносерийного производства. Втулки изготавливают из стали У10А, У12А, 9ХС, сталь 20, сталь 20Х. Рис. 2.1.1.Стандартные кондукторные втулки: а) постоянная без бурта; б) постоянная с буртом; в) сменная; г) быстросменная Накладные сверлильные кондуктора ориентируются по базовому отверстию или контуру обрабатываемой заготовки. На практике допуски 2 на расстояние между осями двух втулок или назначают в 2...3 раза меньшими соответствующих допусков 1 на чертеже детали, или выбирают, пользуясь следующими рекомендациями: - в кондукторах для обработки проходных отверстий под болты и неточных отверстий под резьбу допуски 2 берут в пределах от 0,05 до 0,1 мм; - в кондукторах, где требуется обработка отверстий высокой точности, например под подшипники валов, а также для обработки отверстий многошпиндельными головками, допуски 1 уменьшают до 0,02 мм. На внутренней поверхности втулки имеется шпоночный паз для принудительного вращения втулки. Для облегчения попадания шпонки борштанги в паз втулки ее выполняют со скошенными краями. Детали приспособлений для координирования режущего инструмента. При настройке и поднастройке станка для контроля положения режущего инструмента применяют высотные и угловые установки. Установы закрепляют на корпусе приспособления. Установы изготавливаются из сталей 15 и 20, с термообработкой до HRC 55…60 или из стали 20Х, с цементацией на глубину 0,8...1,2 мм до HRC55…60. Учебный вопрос №2 Приводы приспособлений При выборе типа привода зажимных устройств (ЗУ) в соответствии с требованиями технического процесса обработки деталей на станке должны быть обеспечены необходимая сила, жесткость и точность зажима заготовки с заданными отношениями их размера. Привод ЗУ должен обеспечить безопасность и надежность работы станка, возможно меньшие затраты времени и энергии на зажим и разжим, простоту управления. Конструкция привода ЗУ должна быть компактной и технологичной. Тип привода ЗУ выбирают на основании сопоставления преимуществ и недостатков различных возможных вариантов для конкретных условий работы. Использование общего приводастанка для привода ЗУ ограничивает свободу выбора места его установки и выгодно только при благоприятной компоновке станка. Такой тип привода ЗУ широко применяют в токарных и некоторых других автоматах. Индивидуальный привод ЗУ не ограничивает свободу выбора места установки ЗУ. Достоинства гидропривода: возможность применения сравнительно высоких давлений масла (до 10 МПа и выше), что позволяет создавать большую силу зажима; работает плавно, бесшумно; обеспечивает заданную производительность и точность. Недостатки гидропривода: высокие требования и точность изготовления деталей гидропривода и поэтому высокая стоимость; наличие утечек масла в сопряжениях; необходимость иметь насосную станцию; режим работы гидропривода в большей мере зависит от вязкости масла и от температуры; гидропривод ЗУ выгодно использовать только, если на станке имеется своя гидросистема; изменение силы зажима при колебаниях давления в сети; опасность вырыва детали в случае внезапного падения давления в сети; необходимость постоянного подержания давления в сети из-за утечек и потому повышенный расход энергии. Преимущества пневмопривода: простота конструкции благодаря возможности использования централизованного источника сжатого воздуха; большая скорость срабатывания по сравнению с гидроприводом; короче «возвратные» трубопровода; предъявляются меньшие требования в отношении герметичности; работа пневмосистем в меньшей степени зависит от изменений температуры. Недостатки пневмопривода: большие габариты; шум при работе; изменение силы зажима при колебаниях давления в сети; опасность вырыва детали в случае внезапного падения давления в сети. Достоинства электромеханических ЗУ с индивидуальным электродвигателем: позволяют создавать любые необходимые силы зажима; наиболее просто осуществляется дистанционное управление; обеспечивают быстродействие и малые расходы энергии, так как электродвигатель работает кратковременно в режиме зажима и разжима. Пневматические, гидравлические, электромеханические ЗУ широко используются в агрегатных станках и автоматических линиях, электромеханические на тяжелых станках. Корпусы приспособлений. Базовой деталью является корпус, объединяющий все элементы приспособления. На корпусе монтируют установочные элементы, зажимные устройства, детали для направления инструмента, а также вспомогательные детали и механизмы. Корпус воспринимает силы обработки и закрепления заготовки. Требования, предъявляемые к корпусам приспособлений: - корпус должен быть жестким и прочным при минимальной массе; - удобным для очистки от стружки и отвода СОЖ; - обеспечивать быструю и удобную установку и съем заготовок; - обеспечивать установку и закрепление приспособления на станке без выверки (для этого предусматривают направляющие элементы - пазовые шпонки и центрирующие бурты); - должен быть прост в изготовлении, обеспечивать безопасность работы (недопустимы острые углы, малые просветы между рукоятками и корпусом); - корпусы передвижных или кантуемых приспособлений для сверления должны быть устойчивыми при разных положениях на столе станка, также корпус выполняют с литыми или вставными ножками, ограничивающими контакт со столом станка. Корпус на столе станка крепят с помощью болтов, заводимых в Т-образные пазы стола, или при помощи прихватов. Для изготовления корпусов применяют серый чугун СЧ 12 или сталь Ст. 3. В отдельных случаях (для корпусов поворотных приспособлений) – легкие сплавы на алюминиевой основе. Корпусы приспособлений изготавливают литьем, сваркой, ковкой, резкой, сборкой из нормализованных узлов. Литьем выполняют преимущественно корпусы сложной конфигурации (сроки их изготовления длительны). Сваркой также можно получить корпусы сложной конфигурации, но сроки изготовления здесь ниже. Ковкой и резкой сортового проката получают корпусы простых конфигураций и небольших размеров. В корпусах сборного типа объем механической обработки несколько возрастает, а жесткость снижается. Корпусы станочных приспособлений с небольшими силами резания можно выполнять из эпоксидных смол литьем в разовые формы из гипса, картона, пластилина. Выбор варианта изготовления корпуса определяется условиями эксплуатации приспособления, сроками, себестоимостью и технологией изготовления. Обеспечение жесткости, виброустойчивости и точности приспособлений. Жесткость в первую очередь обеспечивается в направлении действия сил закрепления и резания. Для повышения жесткости следует применять конструкции с малым количеством стыков, уменьшать зазоры в соединениях и устранять внецентренное приложение нагрузки. Предпочтительны цельные и сварные конструкции. Контактную жесткость стыков, работающих на сжатие повышают, уменьшая шероховатость и волнистость сопряженных поверхностей, применяя шлифование и шабрение. Непостоянство силы резания и неоднородность жесткости станочных приспособлений и других элементов технологической системы предопределяют возникновение вибраций. При вибрации увеличивается шероховатость обрабатываемой поверхности, ухудшаются условия работы режущего инструмента. Для уменьшения вибрации необходимо увеличивать жесткость приспособления; уменьшать высоту приспособления и длину выступающих консольных элементов; использовать дополнительные опоры; увеличивать размеры опорных поверхностей; использовать демпфирующие элементы. При вычерчивании общего вида и деталей приспособления назначают допуски на его размеры. По точности исполнения эти размеры можно разбить на три группы. К первой группе относятся: а) размеры тех сопряжений, от которых зависит точность выполняемой обработки (например, расстояние между осями кондукторных втулок сверлильного приспособления); б) размеры установочных элементов, от точности которых зависит положение заготовки в приспособлении. Ко второй группе относятся размеры тех сопряжений, от которых точность обработки не зависит (например, размеры сопряжений зажимных устройств, выталкивателей и так далее). К третьей группе относятся свободные размеры обработанных и необработанных поверхностей. Допуски на размеры первой группы берут в 2...3 раза меньше допусков на размеры, выдерживаемые при обработке. Допуски на размеры второй группы определяют в зависимости от назначения механизма, а также характера и условий работы рассматриваемого сопряжения. Обычно здесь допуски берут по 7...9 квалитетам точности. Свободные размеры, выполняют по 14- му квалитету точности для обработанных и по 16-му для необработанных поверхностей. Вопросы для текущего контроля и экзамена 1. Изобразите схему установки заготовок на палец (оправку) с вертикальной осью. В каких случаях она применяется? Какие погрешности влияют на точность обработки? 2. Изобразите схему установки заготовок на плоскость и два пальца. Укажите ее особенности, преимущества и недостатки. Приведите примеры ее применения. Каковы погрешности при установке заготовки по этой схеме? 3. Изобразите схемы установки заготовок по наружным цилиндрическим поверхностям. Укажите их особенности, преимущества и недостатки. Какие погрешности влияют на точность обработки? 4. Изобразите схемы установки заготовок по внутренним цилиндрическим поверхностям и центровым гнездам. Укажите их особенности, преимущества и недостатки. Какие погрешности влияют на точность обработки? 5. Изобразите эскизы стандартных опор (опорных штырей и пластинок, призм, установочных пальцев, оправок, центров) и укажите область их применения. В каких случаях применяются регулируемые и самоустанавливающие опоры? 6. Перечислите погрешности, влияющие на точность положения заготовки в приспособлении. Укажите причины появления и пути уменьшения их. 7. Перечислите детали приспособлений, относящиеся к группе направляющих элементов, и укажите их место и роль в технической системе обработки. 8. Достоинства и недостатки гидропривода. 9. Преимущества и недостатки пневмопривода. 10. Укажите назначение и область применения копира. Укажите материал копира и его термообработку. 11. Перечислите элементы приспособлений и другие средства для постройки технической системы обработки на выдерживаемый размер. Укажите область их применения. 12. Изобразите схему установки фрезы (дисковой и концевой) по щупу и установу и перечислите погрешности, влияющие на точность положения инструмента относительно заготовки. |