ЕЛЕМЕНТИ КОНСТРУКЦІЇ ПРИСТРОЇВ

Установчі елементи призначені для визначення положення оброблюваної заготовки щодо різального інструменту. У процесі механічної обробки необхідно не тільки правильно влаштувати базу заготовку, а й забезпечити сталість контакту і нерухомість заготовки щодо пристосування.

Залежно від виду обробки і типу заготовки для її орієнтації досить однієї, двох або трьох баз, але при закріпленні заготовки в пристосуванні вона повинна бути позбавлена всіх шести ступенів свободи.

Оскільки забезпечити високі параметри шорсткості, площинності, прямолінійності на великій площі поверхні досить складно, то заготовки в пристосування встановлюють на опори, число яких повинно дорівнювати числу ступенів свободи, яких позбавляється заготовка. Опори бувають основні, допоміжні, регульовані і самоустановлювальні. Опори повинні мати шорсткість робочої поверхні не нижче R a = 0,63, володіти високою жорсткістю, зносостійкість, не повинні деформувати базові поверхні заготовок і бути легко змінними. Основні опори бувають зі сферичною, насеченной і плоскою головками (рис. 2.84).

Стандартизовані опори (штирі)

Мал. 2.84. Стандартизовані опори (штирі):

а- з плоскою головкою; б - зі сферичною голівкою; в - з насеченной головкою

Якщо заготовка має великі габарити і складну форму, то не завжди її можна встановити тільки на основні опори. У цих випадках застосовують підводиться допоміжні опори, що не базують заготовку, а надають їй в процесі обробки стійкість і жорсткість (рис. 2.85).

Підводиться допоміжна опора

Мал. 2.85. Підводиться допоміжна опора

В якості допоміжних опор можуть бути використані регульовані опори у вигляді гвинтів зі сферичною опорною поверхнею і самоустановлювальні опори (рис. 2.86).

Регульована (а) і Самоустановлювальні (б) опори

Мал. 2.86. Регульована (а) і Самоустановлювальні (б) опори

У тих випадках, коли існує необхідність частої зміни опор (штирів), в отвір пристосування запресовують загартовану втулку, в яку встановлюється опора (рис. 2.87).

Опора, яка встановлюється у втулці

Мал. 2.87. Опора, яка встановлюється у втулці

Якщо оброблювана заготовка має оброблену базову поверхню, що володіє високою точністю, то в цьому випадку в якості опор можуть бути використані плоскі пластини (рис. 2.88), які зазвичай встановлюють на вертикальних стінках пристосування, або пластини з косими пазами (рис. 2.89), які встановлюють на горизонтальних поверхнях. Якщо на одній поверхні встановлено кілька опорних пластин, то зазвичай для підвищення точності виробляють їх спільну шліфування.

Зазвичай опори (штирі) виготовляють зі сталі У8А, яку гартують до HRC 50 ... 60 або зі сталі 20 (для штирів з діаметром головки більш 12 мм), яку піддають цементації і загартування. Пластини виготовляють зі сталі 15 і стали 20, які також піддають цементації і загартування до HRC 55 ... 60, а також з інших легованих сталей 20Х и 12ХНЗА.

плоскі пластини

Мал. 2.88. плоскі пластини

Пластини з косими пазами

Мал. 2.89. Пластини з косими пазами

При установці заготовок в пристосування з двох циліндровим отворів і перпендикулярної до їх осях плоскій поверхні використовують установочні пальці і стандартизовані пластини (рис. 2.90). Один з пальців виконується циліндричним, а другий - зрізаним, що дозволяє уникнути заклинювання при точності отворів по Н7. Така схема базування знайшла широке застосування при обробці заготовок в умовах масового виробництва - в автотракторному машинобудуванні, де використовуються заготовки невеликі за розмірами і масою.

Схема базування по площині і двом отворам

Мал. 2.90. Схема базування по площині і двом отворам

Установка заготовок з базуванням по торця і отвору на високий або низький палець (рис. 2.91) позбавляє заготовку:

  • 1) при установці на довгий циліндричний не зрізати палець - чотирьох ступенів свободи (подвійна спрямовуюча база), а установка на торець - одного ступеня свободи (опорна база);
  • 2) при установці на короткий палець - двох ступенів свободи (подвійна опорна база), а торець при цьому є настановної базою і позбавляє заготовку трьох ступенів свободи.

При установці заготовок з базуванням по торця, площини і отвору площину підстави заготовки є настановної базою, отвір - направляючої базою (заготівля позбавляється двох ступенів свободи) і торець заготовки - опорною базою (рис. 2.92).

Схеми базування по торця і отвору на високий і низький пальці

Мал. 2.91. Схеми базування по торця і отвору на високий і низький пальці

Схема базування по п.10скості, торця і отвору

Мал. 2.92. Схема базування по п.10скості, торця і отвору

Для повного базування заготовок по перерахованим схемами для забезпечення гарантованого контакту поверхонь заготовки з відповідними елементами пристосувань необхідно створити силове замикання, тобто використовувати елементи кріплення (прихвати, затискачі, фіксатори і т.п.).

Установчі пальці бувають в залежності від інтенсивності їх експлуатації постійними (рис. 2.93), змінними (рис. 2.94) і висувними (рис. 2.95), і встановлюються в наскрізних отворах на спеціально виконаних виступаючих майданчиках або в виточках. Постійні пальці зазвичай запресовуються в корпус пристосування, а змінні пальці встановлюються в перехідні втулки, які також запресовуються в корпус пристосування. Установчі пальці зазвичай виготовляють зі сталі У7А або зі сталі 20Х, які піддають хіміко-термічній обробці до HRC 50 ... 55.

Постійні установчі пальці

Мал. 2.93. Постійні установчі пальці

Змінні установчі пальці

Мал. 2.94. Змінні установчі пальці

Висувною установчий палець

Мал. 2.95. Висувною установчий палець

Як настановних елементів пристосувань широке застосування мають жорсткі і розтискні оправлення, на яких встановлюють заготовки в процесі механічної обробки. Жорсткі оправлення можуть бути консольними або центровими і можуть мати різне конструктивне виконання.

В умовах дрібносерійного виробництва використовують жорсткі оправлення, що мають конусність зовнішньої циліндричної поверхні від 1: 2000 до 1: 1500 (рис. 2.96). Оброблювана заготовка завдяки наявності конуса добре базується на оправці в радіальному напрямку (її зовнішня поверхня концентрично поверхні оправлення), проте в осьовому напрямку базування відсутня, і при наявності великих сил різання можливий проворот заготовки на оправці.

Жорстка центрова оправлення з конічною зовнішньою поверхнею

Мал. 2.96. Жорстка центрова оправлення з конічною зовнішньою поверхнею:

1 - оправлення; 2 - оброблювана деталь

Такі оправлення застосовуються при зовнішньому точінні на- прохід. В умовах середньо- і великосерійного виробництва застосовуються оправлення з зазором (рис. 2.97), які мають завзятий буртик для осьового базування заготовки і підвідний гайку. Зазвичай конструкція таких оправок не дозволяє обробляти торці заготовки, і похибка радіального базування у них значно вище за рахунок наявності зазору між зовнішньою циліндричною поверхнею оправлення і внутрішньої циліндричної поверхнею заготовки.

Жорстка оправлення з зазором

Мал. 2.97. Жорстка оправлення з зазором:

I - завзятий буртик; 2 - заготовка; 3 - кріпильна гайка;

4 - розрізна шайба

Наявність розрізний шайби дозволяє здійснювати швидку зміну заготовок.

В умовах великосерійного і масового виробництва використовуються оправлення, на які заготовки надягають з натягом, позволяеющім витримувати великі осьові зусилля і крутний момент (рис. 2.98).

Жорстка оправлення з натягом

Мал. 2.98. Жорстка оправлення з натягом

Для осьового базування заготовки при її напресування використовується спеціальний стакан 3, який потім видаляється.

Така оправлення 1 дозволяє здійснювати обробку з високими режимами різання. Відсутність зазору сприяє досягненню суворої концентричности циліндричних поверхонь. Конструкція оправлення дозволяє обробляти торці деталі за рахунок канавки 2. При необхідності оправлення може мати шпонку для передачі заготівлі крутного моменту.

При обробці заготовок, що мають шлицевое отвір, може бути використана жорстка шліцьова оправлення (рис. 2.99).

Жорстка шліцьова оправлення

Мал. 2.99. Жорстка шліцьова оправлення

На рис. 2.100 представлені конструкції розтискних консольних оправок.

Конструкції розтискних консольних оправок

Мал. 2.100. Конструкції розтискних консольних оправок:

а - цангова; б і в - кулачкова; г-з Гідропласт

Центри використовуються для установки на верстатах деталей, що мають центрові отвори (вали), або отворів з фасками (втулки). Центри бувають нерухомими, які обертаються разом зі шпинделем верстата, і обертаються. Обертові центри використовуються при високих частотах обертання деталей, наприклад при токарній обробці, а нерухомі - при малих частотах обертання, наприклад при шліфуванні.

Центри бувають гладкими невращающейся, зрізаними, з рифленнями для передачі крутного моменту за рахунок впровадження рифлень в торець заготовки (рис. 2.101). Наконечники центрів для зменшення їх зносу виконують з твердого сплаву. Для забезпечення точної осьової орієнтації заготовок застосовують плаваючі центри, які самоуста- навливаются під дією пружини в столичному отворі заготовки. При цьому торець заготовки базується по опорної шайбі центру. Різні види центрів представлені на рис. 2.102-2.107.

Різновиди центрів

Мал. 2.101. Різновиди центрів:

а, б- гладкі невращающейся; в - гладкий зрізаний; г - обертається

Токарний обертається центр для виконання обдирні робіт

Мал. 2.102. Токарний обертається центр для виконання обдирні робіт

Обертові центри зі змінною голівкою для обробки

Мал. 2.103. Обертові центри зі змінною голівкою для обробки:

а - деталей середніх розмірів; б - габаритних деталей

Спеціальний токарний центр

Мал. 2.104. Спеціальний токарний центр

Невращающейся токарний центр

Мал. 2.105. Невращающейся токарний центр:

а - плаваючий повідковий; б - грибковий

Невращающейся токарний центр з сердечником з композиційного матеріалу

Мал. 2.106. Невращающейся токарний центр з сердечником з композиційного матеріалу

Інерційний патрон з плаваючим центром для верстата З ЧПУ

Мал. 2.107. Інерційний патрон з плаваючим центром для верстата З ЧПУ

Затискні пристрої (рис. 2.108) пристосувань служать для надійного контакту базових поверхонь деталі з установочними елементами, а також запобігають зміщення і вібрації деталі в процесі механічної обробки. Одні затискні пристрої служать тільки для установки і фіксації, а інші ще й центрують заготовку в пристосуванні (цанги, трикулачні призми, патрони і т. П.).

Класифікація затискних механізмів

Мал. 2.108. Класифікація затискних механізмів

При обробці великогабаритних важких заготовок, що мають стійке положення, затискні пристрої можуть не використовуватися, особливо коли сили різання незначні і їх напрямок не порушує установку заготовки.

До затискним пристроїв пред'являються такі вимоги:

  • - затискні елементи не повинні порушувати якість поверхні заготовки і її деформацію;
  • - в процесі затиску не повинно відбуватися зсув заготовки з її початкового положення;
  • - затискні пристрої повинні забезпечувати жорстку фіксацію заготовки в процесі механічної обробки;
  • - затискні пристрої повинні володіти швидкодією і зручністю в обслуговуванні.

Для забезпечення гарантованої фіксації заготовок у пристосуванні необхідно розраховувати силу затиску, яка залежить від виду та інтенсивності обробки, напрямки дії сил різання і схеми затискного пристрою.

Існує п'ять основних варіантів взаємного розташування сил різання і затискних сил (рис. 2.109).

Варіанти розташування зусиль для розрахунку сили затиску

Мал. 2.109. Варіанти розташування зусиль для розрахунку сили затиску

I варіант (рис. 2.109, а). Сили різання Р і сили затиску притискають заготовку до настановних елементів пристосування. Якщо при цьому виникають другорядні сили N, то: Q = KN, де: Q - сила затиску, а К- коефіцієнт запасу

де КI - коефіцієнт, що враховує наявність нерівностей на поверхні заготовок, К / - 1,0 - для чистових робіт і К / = 1,2 - для чорнових;

Кг - коефіцієнт, що враховує збільшення сил різання в зв'язку із зносом інструменту: кг = 1,0 ... 1,9;

До 3 - коефіцієнт вводиться, якщо різання переривчасте,

* 0 = 1,2;

До 4 - коефіцієнт, що залежить від сталості затискної сили. Для пневматичних і гідравлічних затискачів К 4 = 1,0, для ручних До 4 = , 3;

До $ - коефіцієнт, що враховує зручність розташування затискних елементів. Якщо поворот затискної рукоятки здійснюється на кут менш 90 °, то До $ = 1,0, якщо більше 90 ° -Я> = 1,2;

Кв - коефіцієнт, що залежить від наявності моментів, що крутять. При установці заготовки на обмежену поверхню опор КБ = 1,0, при великій поверхні контакту До 6 = 1,5.

II варіант (рис. 2.109, б). Сила різання Р спрямована проти сили затиску Q. У цьому випадку: Q = КР.

III варіант (рис. 2.109, в). Сила різання Р прагне зрушити заготівлю від настановних елементів. Зсув заготовки при цьому попереджається наявністю сил тертя Fi і F 2 , що виникають в місцях контакту з затискними і установочними елементами. В цьому випадку

де - коефіцієнти тертя, які дорівнюють:

ззз

/ = 0,1 ... 0,15 при контакті оброблених поверхонь з опорними пластинами,

/ = 0,2 ... 0,3 при контакті необроблених поверхонь з установочними штирями зі сферичною голівкою,

/ = 0,5 ... 0,7 при контакті з загартованими рифленими елементами

IV варіант (рис. 2.109, г). Деталь типу втулки встановлена на цанговий оправці. Момент різання Мр прагне провернути заготівлю повинен бути урівноважений моментом тертя затиску.

При цьому зусилля на штоку має бути:

де (р - кут тертя на конічній поверхні цанги.

V варіант (рис. 2.109, д). Деталь обробляється в трикулачні патроні.

При цьому момент тертя

де Q - сила затиску на один кулачок, / - коефіцієнт тертя, R - радіус заготовки в місці затиску.

У механізмах найпростіших пристосувань використовуються гвинтові механізми, які безпосередньо дозволяють фіксувати заготовки в робочій зоні верстата (рис. 2.110).

Конструктивні виконання гвинтових механізмів

Мал. 2.110. Конструктивні виконання гвинтових механізмів:

а- з плоскою п'ятою; б- з циліндричної опорної поверхнею; в - зі сферичною опорною поверхнею

Розрахунок гвинтових механізмів починається з визначення сили затиску, яка залежить від сил різання, після чого розраховують діаметр гвинта за формулою

де С = 1,4 для метричної різьби; сг = 8 ... 10 кгс / мм 2 для стали 40;

Q = необхідна затискна сила.

Для отримання заданої затискної сили на рукоятці ключа треба розвинути корисний момент:

де Гер - середній радіус різьблення (= 0,45);

Q - необхідний зажимное зусилля; а - кут підйому різьби; р - кут тертя (7 ... 10 °);

М тр - момент тертя на опорному торці затискного гвинта:

У пристроях широко використовують важільні прихвати, які складаються з гвинтового і важеля механізмів (рис. 2.111). Як затиску може бути використаний ексцентрик, клин, пневматичний або гідравлічний циліндр.

Схеми і конструктивні виконання важільних механізмів

Мал. 2.111. Схеми і конструктивні виконання важільних механізмів:

а й б - з відкидними прихватами; в - з поворотним прихватом

Важелі прихватов можуть бути поворотні, відкидні, пересувні і виготовляються у вигляді планок.

Важільні прихвати є переналагоджувані і можуть бути використані для фіксації заготовок, що мають різні лінійні розміри і конфігурацію.

Залежно від схеми важільних механізмів може бути використана тільки частина прикладеної сили, вся сила або можна отримати виграш в силі.

Важелі прихватов повинні володіти високою жорсткістю і міцністю і не деформуватися під дією сил різання і затиску.

При використанні для механічної обробки мірного інструменту (свердла, зенкери, розгортки) доводиться використовувати пристрої для направлення робочої частини інструменту. До таких пристроїв відносяться кондукторні втулки, які бувають постійні, змінні і швидкозмінні (рис. 2.112).

Кондукторні втулки необхідні при обробці похилих отворів, щоб уникнути віджимання інструменту.

Постійні втулки в залежності від товщини кондукторной плити можуть бути гладкими і з бурти. Такі втулки запресовуються в кондукторную плиту по посадці H7 / g6 і можуть бути використані тільки для неінтенсивній експлуатації.

Змінні втулки застосовуються в тих випадках, коли має місце інтенсивна експлуатація і втулки швидко зношуються. Їх доводиться часто замінювати на нові. Установка змінних втулок здійснюється по посадці H7 / g6 у втулки, які запресовані в кондукторной плиті. Для запобігання від повороту і підйому змінні втулки фіксуються гвинтами. Такі втулки застосовують в умовах великосерійного і масового виробництва.

Постійні втулки в залежності від товщини кондукторной плити можуть бути гладкими (рис. 2.112, а) і з бурти (рис. 2.112, б). Останні застосовують в тих випадках, коли потрібно обмежити осьове переміщення ріжучого інструменту, наприклад при свердлінні некрізних отворів. Такі втулки запресовуються в кондукторную плиту по посадці H7 / g6 і можуть бути використані тільки для неінтенсивній експлуатації.

Конструктивні виконання кондукторних втулок

Мал. 2.112. Конструктивні виконання кондукторних втулок

Змінні втулки застосовуються в тих випадках, коли має місце інтенсивна експлуатація і втулки швидко зношуються. Їх доводиться часто замінювати на нові. Установка змінних втулок здійснюється по посадці H7 / g6 в постійні втулки, які запресовані в кондукторной плиті. Для запобігання від повороту і підйому змінні втулки фіксуються гвинтами. Такі втулки застосовують в умовах великосерійного і масового виробництва.

У тих випадках, коли один отвір обробляється послідовно декількома інструментами, використовуються швидкозмінні втулки (рис. 2.112, в і 2.112, г), причому для кожного інструменту передбачена окрема втулка. У буртике втулки є наскрізною паз, який виконаний для того, щоб, не відгвинчуючи стопорного гвинта, можна було повернути втулку проти годинникової стрілки до збігу паза з головкою стопорного гвинта і замінити її.

У ряді випадків виявляється необхідним використання спеціальних втулок. Втулка (рис. 2.112, з ) застосовується при свердлінні нетехнологічних отворів в похилих площадках; подовжена Швидкозмінна втулка (рис. 2.112, і) використовується в тих випадках, коли отвір обробляють в поглибленні заготовки або коли установка і з'їм останньої утруднені. При малій відстані між осями оброблюваних отворів застосовують зрізані втулки (рис. 2.112, д, е) або одну загальну (рис. 2.112, к).

У тих випадках, коли один отвір обробляється послідовно декількома інструментами, то використовуються швидкозмінні втулки, причому для кожного інструменту передбачена окрема втулка. У буртике втулки є наскрізною паз, який виконаний для того, щоб, не відгвинчуючи стопорного гвинта, можна було повернути втулку проти годинникової стрілки до збігу паза з головкою стопорного гвинта і підняти її.

Зазвичай висота втулок становить 1,5 ... 2 діаметра отвору під інструмент. Кондукторні втулки виконуються з високовуглецевих сталей з наступним загартуванням до HRC60 ... 65.

При використанні кондукторних плит з втулками можливі два варіанти сходу стружки: перший - коли стружка з отвору піднімається по спіралі свердла і проходить через кондукторную втулку, а другий - коли стружка виходить з оброблюваного отвору, але залишається між поверхнею оброблюваної деталі і нижньою поверхнею кондукторной плити. Перший варіант менш бажаний, оскільки при проходженні стружки через отвір кондукторной втулки відбувається її інтенсивний знос.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >